4.2.2 正截面受弯的三种破坏形态

　　实验表明，由于纵向受拉钢筋配筋百分率ρ的不同，受弯构件正截面受弯破坏形态有适筋破坏、超筋破坏和少筋破坏三种，如图4-8所示。这三种破坏形态的M0 — j0曲线如图4-9所示。与这三种破坏形态相对应的梁称为适筋梁、超筋梁和少筋梁。

　　(a) 适筋破坏;(b) 超筋破坏;(c) 少筋破坏

　　1. 适筋破坏形态(ρmin≤ρ≤ρb)

　　其特点是纵向受拉钢筋先屈服，受压区混凝土随后压碎。这里ρmin、ρb 分别为纵向受拉钢筋的最小配筋率、界限配筋率。

　　破坏始自受拉区钢筋的屈服，由于钢筋要经历较大的塑性变形，随之引起裂缝急剧开展和梁挠度的激增，它将给人以明显的破坏预兆，属于延性破坏类型。

　　2. 超筋破坏形态( ρ>ρb )

　　其特点是混凝土受压区先压碎，纵向受拉钢筋不屈服。

　　破坏始自混凝土受压区先压碎，纵向受拉钢筋应力尚小于屈服强度，但此时梁已告破坏。试验表明，钢筋在梁破坏前仍处于弹性工作阶段，裂缝开展不宽，延伸不高，梁的挠度亦不大，如图4-9所示。总之，它在没有明显预兆的情况下由于受压区混凝土被压碎而突然破坏，故属于脆性破坏类型。

　　超筋梁虽配置过多的受拉钢筋，但由于梁破坏时其应力低于屈服强度，不能充分发挥作用，造成钢材的浪费。这不仅不经济，且破坏前没有预兆，故设计中不允许采用超筋梁。

　　3，少筋破坏形态(ρ<ρmin

　　其特点是受拉区混混凝土一裂就环。

　　破坏始自受拉区混凝土拉裂，梁破坏时的极限弯矩M0u小于开裂弯矩M0cr。梁配筋率ρ越小，M0u - M0cr的差值越大;ρ越大(但仍在少筋梁范围内)，M0u - M0cr的差值越小。M0u - M0cr =0时，从原则上讲，它就是少筋梁与适筋梁的界限。这时的配筋率就是适筋破最小配筋率ρmin的理论值。在这种特定配筋情况下，梁一旦开裂钢筋应力立即达到屈服强度。

　　图4-10为少筋梁的M0 — j0曲线。由图可见，梁破坏时的极限弯矩M0u 小于开裂弯矩M0cr 。少筋梁一旦开裂，受拉钢筋立即达到屈服强度，有时可迅速经历整个流幅而进人强化阶段，在个别情况下，钢筋甚至可能被拉断。

　　少筋梁破坏时，裂缝往往只有一条，不仅开展宽度很大，且沿梁高延伸较高。同时它的承载力取决于混凝土的抗拉强度，属于脆性破坏类型，故在土木工程中不允许采用。

　　4. 适筋破坏形态特例 —— “界限破坏”(ρ=ρb)

　　钢筋应力到达屈服强度的同时受压区边缘纤维应变也恰好到达混凝土受弯时极限压应变值，这种破坏形态叫“界限破坏”。即适筋梁与超筋梁的界限。界限破坏也属于延性破坏类型，所以界限配筋的梁也属于适筋梁的范围，在国外多称之为“平衡配筋梁”。可见，梁的配筋应满足ρmin·h/h0≤ρ≤ρb的要求。注意，这里用ρmin·h/h0而不用ρmin，是ρmin是按As / bh来定义的，见附表5-6的注3。

　　“界限破坏”的梁，在实际中是很难做到的。因为尽管严格的控制施工上的质量和应用材料，但实际强度也会和设计时所预期的有所不同。

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