石梁受弯性能的古建筑论文范文

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1试验方案设计

1.1试件设计试件设计参考明十三陵石牌坊和国子监石桥板的实际尺寸，共设计两种截面尺寸，试件主要参数见表1。

1.2加载装置和测点布置本次试验均为两端简支，通过分配梁进行三分点加载。试验测量的主要内容包括石梁挠度和纯弯段截面应变。每个试件均在跨中、两个加载点及支座处布置百分表，以量测试件弯曲挠度和支座沉降;在纯弯段内的跨中位置沿截面高度均匀布置5个100mm标距的电阻应变片，以验证平截面假定;沿纯弯段顶部和底部各布置100mm标距的电阻应变片，以量测纯弯段内石材的最大应变。试件的加载装置及测点布置见图1。试验开始前，先预加1级荷载，观测仪器反应是否正常。一切情况正常后，试验正式进行。采用分级单调加载的形式，每级荷载10kN，每级荷载加载结束后持荷2min，用于记录数据及观察试验现象，接近破坏时减小荷载级别。试验过程中随时记录裂缝发展情况。分级加载时，试验荷载的实测值应按下列原则确定:①在持荷时间完成后出现试验标志时，取该级荷载值作为荷载实测值;②在加载过程中出现试验标志时，取前一级荷载值作为试验荷载实测值;③在持荷过程中出现试验标志时，取该级荷载和前一级荷载的平均值作为试验荷载实测值。

2试验结果

2.1试验现象各试件均发生脆性破坏，试验现象基本相同。在加载初期试件表观无任何变化，没有声音，没有裂缝出现。随着荷载的增大，应变和挠度值随荷载不断增加。当荷载值增大到一定值时，石梁突然断裂，断口一般在纯弯段，断面基本垂直梁底。由于石材的材质离散性较大，因此，石梁承载力和破坏时的应变和挠度都有较大的离散性。

2.2试验结果石材的强度取决于岩石的矿物组成、结构与构造特征、胶结物质的种类及均匀性等。Q-YX-B1在58kN加载过程中破坏，Q-YX-B2在64kN持荷过程中破坏，Q-YX-B4在166kN加载过程中破坏，Q-YX-L1在60kN持荷过程中破坏，Q-YX-L2在112kN加载过程中破坏，Q-YX-L3在75kN加载过程中破坏，均为脆性破坏。

2.3平截面假定为了验证试件的应变关系能否满足平截面假定，在纯弯段跨中沿截面高度粘贴了5个应变片。试件Q-YX-B4不同荷载等级下跨中截面应变沿高度变化见图3。由图3可知:石梁跨中截面应变沿高度方向基本上呈线性分布;在荷载较小时，中性轴基本上在梁高的中部;随着荷载增加，中性轴高度稍有上移;破坏时，中性轴高度基本上在梁高的0.4左右。其他试件的规律基本相同，纯弯段满足平截面假定，破坏时，石梁的中性轴位于截面上部，各试件平均受压区高度为梁高度的0.4倍。

2.4荷载位移曲线各试件荷载-挠度曲线基本相似，只是极限荷载，变形不一致。试件的荷载-挠度曲线见图4。由石梁的荷载-挠度曲线图知，试件达到最大荷载前，荷载和挠度曲线接近直线。极限挠度很小，破坏是脆性破坏，无预兆。

3极限承载力计算

由图3可知，在荷载较小时，中性轴基本上在梁高的中部;试件破坏时，中性轴高度基本上在梁高的0.4左右。显然，石材试件受弯时，受拉区有类似素混凝土的塑性发展。参考《混凝土结构设计规范》(GB50010—2010)素混凝土受弯构件的承载力计算公式，石梁受弯承载力可按下式计算。依据式(3)，可以计算各试件抗折强度试验值，各试件抗折强度试验值的计算结果见表2。抗折强度最小值为2.5MPa。青白石梁的受弯承载力可以采用式(3)计算，计算时，抗折强度可取为2.5MPa。

4结论

通过青白石梁的受弯试验研究，主要结论如下:1)青白石梁的破坏属于脆性破坏，破坏发生突然，没有预兆;2)石梁的开裂荷载即为极限荷载;3)石梁的挠度变形很小，不易察觉;4)纯弯段满足平截面假定，破坏时，石梁的中性轴位于截面上部，各试件平均受压区高度为梁高度的0.4倍;5)提出了用抗折强度最小值计算承载力的方法。

作者：齐文徐福泉谢剑武晓敏单位：天津大学建筑工程学院中国建筑科学研究院