钢肋条网配筋率对混凝土断裂的影响

混凝土断裂是混凝土材料由于裂缝的形成和发展造成的破坏。混凝土由于施工期温度控制不当或其他原因，会出现微细裂缝。在工作期间，由于荷载和温度变化等因素，这些微细裂缝会发展，部分连通、合并成一条或多条宏观裂缝并逐步扩展，最终可能导致结构破坏。在裂缝尖端两侧混凝土表面粘贴的应变片显示，在混凝土开裂之前，随着荷载的增加，裂缝尖端两侧的应变也随着增加，属于拉应变；但在某一时刻，当应变增加到峰值时，裂缝尖端处的混凝土由于应力集中而开裂，此时裂缝两侧的混凝土变形得到释放，在曲线上反映为拉应变不再增加，而荷载继续增加。由于缝端混凝土的开裂，其附近的拉应力卸载，拉应变减小，甚至出现压应变，应变峰值所对应的荷载即为起裂荷载。随着配筋率的逐渐增大，试件发生失稳破坏时，钢筋的约束力也在逐渐增大，钢筋对混凝土的约束作用也在逐渐增强，但是所有钢筋均没有屈服，属于超筋破坏。临界有效裂缝长度随着配筋率的增大而逐渐减小，说明超筋破坏时，试件的延性随着配筋率的增大而逐渐降低。钢筋混凝土试件的起裂断裂韧度与配筋率无关，是材料固有的一个参数，而失稳断裂韧度随着配筋率的增大而逐渐增大。钢筋混凝土试件的延性随着配筋率的增大而逐渐降低。

混凝土是实际工程中应用最广泛的建筑材料之一，其受力的过程也就是裂缝产生和扩展的过程，一旦混凝土产生裂缝，在荷载等因素的影响下，这些裂缝会进一步扩展，最终导致整个结构的破坏。为了抑制裂缝的进一步扩展，防止混凝土结构发生脆断现象，通常在混凝土中埋入钢筋、钢纤维等抗拉性能好的材料，以弥补混凝土抗拉能力的不足，提高结构的抗破坏能力。钢筋比，又称面积配筋率，钢筋混凝土构件中受力钢筋的总截面积与构件截面有效面积的比值，以百分比表示。中国“规范”对一般构件的最大、最小配筋率均有规定。构件中配置的钢筋截面面积与规定的混凝土截面面积的比值。

最小配筋率式为保证钢筋混凝土截面所能抵抗的弯矩不致小 于它的抗裂弯矩而规定的配筋率的下限值，以免构 件开裂后钢筋立即屈服而发生脆性破坏。欧洲混凝 土协会-国际预应力混凝土协会 (CEB-FIP)模式规 范还根据裂缝宽度的限值规定混凝土受拉区的最小 配筋率，以便保证结构的使用性能良好。受弯构件的配筋率达到相应于混凝土即将破坏时的配筋率，称为最大配筋率。

弹性模量是材料在外力作用下产生的应力与伸长或压缩弹性形变之间的关系。亦称杨氏模量。其数值为试样横截面所受正应力与应变之比。它表征材料抵抗变形的能力，与材料的强度、变形、断裂等性能均有关系，是材料的重要力学参数之一。弹性模量是结构分析的重要参数，对于钢筋混凝土结构，在结构分析时弹性模量如何取值的问题，还没有完全解决 一种观点认为钢筋混凝土的配筋率很小，钢筋的影响可以忽略不计，可近似取素混凝土的弹性模量值。但大多数学者仍认为钢筋混凝土弹性模量的取值还是应该计入钢筋的影响。针对钢筋混凝土这种复合材料，刘庆涛提出了运用有限元法计算悬臂梁的挠度，根据挠度与弹性模量之间的关系间接获得复合材料弹性模量的方法。配筋率对钢筋混凝结构弹性模量的影响是明显的，在结构动力计算和超静定结构的内力计算中，配筋率较高时，若忽略钢筋对弹性模量的影响，会对计算结果造成误差。弹性模量与配筋率基本呈线性关系，钢筋混凝土复合材料的弹性模量近似取钢筋和混凝土两种材料截面面积的加权平均值是合理的，在合理的配筋率范围内，误差不超过5%。

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