石梁受彎性能的古建筑論文范文

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1試驗方案設計

1.1試件設計試件設計參考明十三陵石牌坊和國子監石橋板的實際尺寸，共設計兩種截面尺寸，試件主要參數見表1。

1.2加載裝置和測點布置本次試驗均為兩端簡支，通過分配梁進行三分點加載。試驗測量的主要內容包括石梁撓度和純彎段截面應變。每個試件均在跨中、兩個加載點及支座處布置百分表，以量測試件彎曲撓度和支座沉降;在純彎段內的跨中位置沿截面高度均勻布置5個100mm標距的電阻應變片，以驗證平截面假定;沿純彎段頂部和底部各布置100mm標距的電阻應變片，以量測純彎段內石材的最大應變。試件的加載裝置及測點布置見圖1。試驗開始前，先預加1級荷載，觀測儀器反應是否正常。一切情況正常后，試驗正式進行。采用分級單調加載的形式，每級荷載10kN，每級荷載加載結束后持荷2min，用于記錄數據及觀察試驗現象，接近破壞時減小荷載級別。試驗過程中隨時記錄裂縫發展情況。分級加載時，試驗荷載的實測值應按下列原則確定:①在持荷時間完成后出現試驗標志時，取該級荷載值作為荷載實測值;②在加載過程中出現試驗標志時，取前一級荷載值作為試驗荷載實測值;③在持荷過程中出現試驗標志時，取該級荷載和前一級荷載的平均值作為試驗荷載實測值。

2試驗結果

2.1試驗現象各試件均發生脆性破壞，試驗現象基本相同。在加載初期試件表觀無任何變化，沒有聲音，沒有裂縫出現。隨著荷載的增大，應變和撓度值隨荷載不斷增加。當荷載值增大到一定值時，石梁突然斷裂，斷口一般在純彎段，斷面基本垂直梁底。由于石材的材質離散性較大，因此，石梁承載力和破壞時的應變和撓度都有較大的離散性。

2.2試驗結果石材的強度取決于巖石的礦物組成、結構與構造特征、膠結物質的種類及均勻性等。Q-YX-B1在58kN加載過程中破壞，Q-YX-B2在64kN持荷過程中破壞，Q-YX-B4在166kN加載過程中破壞，Q-YX-L1在60kN持荷過程中破壞，Q-YX-L2在112kN加載過程中破壞，Q-YX-L3在75kN加載過程中破壞，均為脆性破壞。

2.3平截面假定為了驗證試件的應變關系能否滿足平截面假定，在純彎段跨中沿截面高度粘貼了5個應變片。試件Q-YX-B4不同荷載等級下跨中截面應變沿高度變化見圖3。由圖3可知:石梁跨中截面應變沿高度方向基本上呈線性分布;在荷載較小時，中性軸基本上在梁高的中部;隨著荷載增加，中性軸高度稍有上移;破壞時，中性軸高度基本上在梁高的0.4左右。其他試件的規律基本相同，純彎段滿足平截面假定，破壞時，石梁的中性軸位于截面上部，各試件平均受壓區高度為梁高度的0.4倍。

2.4荷載位移曲線各試件荷載-撓度曲線基本相似，只是極限荷載，變形不一致。試件的荷載-撓度曲線見圖4。由石梁的荷載-撓度曲線圖知，試件達到最大荷載前，荷載和撓度曲線接近直線。極限撓度很小，破壞是脆性破壞，無預兆。

3極限承載力計算

由圖3可知，在荷載較小時，中性軸基本上在梁高的中部;試件破壞時，中性軸高度基本上在梁高的0.4左右。顯然，石材試件受彎時，受拉區有類似素混凝土的塑性發展。參考《混凝土結構設計規范》(GB50010—2010)素混凝土受彎構件的承載力計算公式，石梁受彎承載力可按下式計算。依據式(3)，可以計算各試件抗折強度試驗值，各試件抗折強度試驗值的計算結果見表2。抗折強度最小值為2.5MPa。青白石梁的受彎承載力可以采用式(3)計算，計算時，抗折強度可取為2.5MPa。

4結論

通過青白石梁的受彎試驗研究，主要結論如下:1)青白石梁的破壞屬于脆性破壞，破壞發生突然，沒有預兆;2)石梁的開裂荷載即為極限荷載;3)石梁的撓度變形很小，不易察覺;4)純彎段滿足平截面假定，破壞時，石梁的中性軸位于截面上部，各試件平均受壓區高度為梁高度的0.4倍;5)提出了用抗折強度最小值計算承載力的方法。

作者：齊文徐福泉謝劍武曉敏單位：天津大學建筑工程學院中國建筑科學研究院