受弯构件正截面的破坏特征探究

1.配筋率μ

仅在受拉区配置有纵向受力钢筋的矩形截面梁，称为单筋矩形截面梁，如图3-9 所示。梁内纵向受力钢筋数量用配筋率μ 表示。配筋率μ 是指纵向受力钢筋截面 面积与正截面有效面积的比值，即

图3-9

式中 As—— 纵向受力钢筋截面面积（mm2）；

b—— 梁的截面宽度（mm）；

h0—— 梁的截面有效高度（mm），h0＝ h - a；

h—— 梁的截面高度（mm）；

a—— 纵向受力钢筋合力作用点至截面受拉边缘的距离（mm）。

2.梁的破坏特征

钢筋混凝土梁正截面的破坏形式与配筋率的大小及钢筋和混凝土的强度有关。按照钢筋混凝土梁的配筋情况，其正截面的破坏形式可归纳为以下三类：

（1）少筋梁—— 脆性破坏。

配筋率过低（μ <μmin）的钢筋混凝土梁称为“少筋梁”。少筋梁在开始加荷时，作用在截面上的拉应力主要由受拉区混凝土承受。当截面出现第一条裂缝后，拉应力几乎全部由钢筋来承受，由于钢筋配置过少，这就使钢筋很快达到或超过屈服强度，并进入钢筋的强化阶段。此时，裂缝往往集中出现一条，且开展宽度较大，沿梁高向上延伸很高，即使受压区混凝土未压碎，但由于裂缝宽度过大，标志着梁的“破坏”。这种破坏来得突然，故“少筋梁”也属“脆性破坏”。(www.xing528.com)

（2）超筋梁—— 脆性破坏。

配筋率过高（μ >μmax）的钢筋混凝土梁称为“超筋梁”。其破坏特点是破坏始于受压区混凝土被先压碎。随着荷载的增加，受压区混凝土首先达到抗压强度极限值，混凝土即被压碎，而此时承受拉应力的钢筋因布置过多还处于弹性工作阶段，钢筋的拉应力小于其屈服强度。该梁在破坏前裂缝宽度不大，延伸不多，梁的挠度也不大，梁是在没有明显预兆情况下由于受压区混凝土突然压碎而被破坏，故称为“脆性破坏”

（3）适筋梁—— 塑性破坏。

配筋率适当（ μmin< μ <μmax）的钢筋混凝土梁称为“适筋梁”。适筋梁的破坏特点是破坏始于受拉钢筋的屈服。钢筋承受的拉应力达到屈服强度时，钢筋屈服，裂缝向上延伸，中性轴上移，受压区混凝土面积减小，混凝土承受的压应力增大，达到混凝土抗压强度极限值，受压区混凝土被压坏，梁即破坏。该梁破坏前，由于裂缝开展较宽，挠度较大，破坏前有这明显的预兆，故称之为“塑性破坏”。

由以上可知，“适筋梁”能充分发挥材料的强度，符合安全、经济的要求。为了保证钢筋混凝土梁属于塑性破坏，规范规定了最小配筋率。

《铁路桥规》6.1.2 条规定：受弯构件的截面最小配筋率（仅计受拉区钢筋）不应低于表3-3 所列数值。

表3-3　受弯构件的截面最小配筋率 %

任务书

1.钢筋混凝土受弯构件中适筋梁从加载到破坏经历哪几个阶段？各阶段的主要特征是什么？

2.《铁路桥规》采用容许应力法设计计算钢筋混凝土梁是以哪个阶段为计算依据？

3.什么叫配筋率？配筋率对钢筋混凝土梁正截面承载力有何影响？

4.说明少筋梁、适筋梁与超筋梁的破坏特征有何区别？