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钢筋砼梁应力应变计算方法探讨
摘 要：对于钢筋砼梁应力应变计算，分别用桥梁规范中弹性体假定应力计算方法和以砼处于弹塑性阶段应力计算方法进行分析，经过算例比较二者计算结果差异，提出部分个人见解。
关健词：桥梁工程；钢筋砼梁；应力应变值；计算方法；基础假定；弹性；弹塑性
0 前 言
钢筋砼梁属于受弯构件。按《公路钢筋砼及预应力砼桥涵设计规范》(以下简称《桥规》)要求，对于钢筋砼受弯构件设计，首先按承载能力极限状态对梁进行强度计算，从而确定构件设计尺寸、材料、配筋量及钢筋部署，以确保截面承载能力要大于荷载效应；另外，尚需按正常使用极限状态对构件进行应力、变形、裂缝计算，验算其是否满足正常使用时部分限值要求。为检验钢筋砼梁施工是否满足设计要求，均应对形成该梁材料（钢筋及砼）进行强度检验，但因为砼养护环境、工作条件及钢筋加工、部署等方面，均存在试样和实际构件之间差异，所以不能完全地说明该构件工作性能。有时，按需要可对梁进行直接加载试验以量测荷载效应值，经过实测值和理论计算值比较，以检验其工作性能是否能满足设计和规范要求。通常情况下，我们不能直接测定梁体应力值，只能经过实测梁体应变值，进而求算其应力值。但钢筋砼结构属于非匀质材料，不能直接利用材料力学计算公式进行其应力及应变计算，所以，本文按弹性阶段应力计算和弹塑性阶段应力计算2种方法进行分析比较。
1 按弹性阶段计算应力方法
钢筋砼梁在使用阶段工作状态可认为和施工阶段工作状态相同，全部处于带裂缝工作阶段，所以可按施工阶段应力计算方法进行计算。
基础假定
《桥规》要求：钢筋砼受弯构件施工阶段应力计算，可按弹性阶段进行，并作以下3项假定。
平截面假定
认为梁正截面在梁受力并发生弯曲变形后，仍保持为平面，平行于梁中性轴各纵向纤维应变和其到中性轴距离成正比，同时因为钢筋和砼之间粘结力，钢筋和其同一水平线砼应变相等。其表示式为：
εh/x=εh′/(h0-x)
εg=εh′
式中：εh′-为和钢筋同一水平处砼受拉平均应变；
εh-为砼受压平均应变；
εg-为钢筋平均拉应变；
x-为受压区高度；
h0-为截面有效高度。
弹性体假定
假定受压区砼法向应力图形为三角形。钢筋砼受变构件处于带裂缝工作阶段，砼受压区应力分布图形是曲线形，但曲线并不丰满，和直线相差不大，能够近似地看作呈直线分布，即受压区砼应力和应变成正比。
σh=εhEh
式中：σh-为砼应力；
εh-为砼受压平均应变；
Eh-为砼弹性模量。
受拉区砼完全不能承受拉应力
在裂缝截面处，受拉区砼已大部分退出工作，但在靠近中和轴周围，仍有一部分砼负担着拉应力。因为其拉应力较小，内力偶臂也不大，所以，不考虑受拉区砼参与工作，拉应力全部由钢筋负担。
σg=εgEg
式中：σg-为钢筋应力；
εg-为受拉区钢筋平均应变；
Eg-为钢筋弹性模量。

依据同一水平处钢筋应变和砼应变相等，将钢筋应力换算为砼应力，则钢筋应力为砼应力ng倍（ng=Eg/Eh）。由上述假定得到计算图式和材料力学中匀质梁计算图很靠近，关键区分是钢筋砼梁受拉区不参予工作。所以，将钢筋假想为受拉砼，形成一个拉压性能相同假想材料组成匀质截面，即为换算截面