淺析混凝土破壞形態(tài)與鋼筋配置之間的關(guān)系

王禮貴 徐周會

（臺州市公路水運(yùn)工程監(jiān)理咨詢有限公司 浙江臺州 317000）

1 鋼筋混凝土的定義

在建設(shè)工程施工中，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)可采用現(xiàn)澆成型或預(yù)制成型，因混凝土本身具有強(qiáng)度上升期，現(xiàn)澆成型施工進(jìn)度會受到限制，另外現(xiàn)澆成型施工質(zhì)量相對也較難把握，預(yù)制成型可以更好地保證施工質(zhì)量，對于加快工程施工進(jìn)度也非常有利，但要注意的是預(yù)制構(gòu)件成型應(yīng)當(dāng)規(guī)范化。鋼筋混凝土延性相對較好，也比較適合應(yīng)用到抗震結(jié)構(gòu)中去。但是也不能忽視鋼筋混凝土自身所存在的缺點(diǎn)，鋼筋混凝土施工比較復(fù)雜；早期使用過程比較容易出現(xiàn)裂縫，導(dǎo)致開裂；自重較大，如果構(gòu)件相對體積較大的話勢必給施工造成一定難度；另外鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)修復(fù)比較困難，尤其是在隱蔽工程中，如樁基，一旦出現(xiàn)較大缺陷，等同報(bào)廢。

2 確保鋼筋與混凝土粘結(jié)強(qiáng)度的舉措

（1）要選用適宜的混凝土強(qiáng)度等級，粘結(jié)性能的好壞跟混凝土的強(qiáng)度存在一定的聯(lián)系。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)和試驗(yàn)數(shù)據(jù)得出，混凝土的強(qiáng)度比較高時(shí)，鋼筋與混凝土之間的黏結(jié)力也比較高，反之當(dāng)混凝土的強(qiáng)度比較低時(shí)，鋼筋與混凝土之間的黏結(jié)力就比較低。混凝土的強(qiáng)度等級共分為14級，從最低級的為C15，最高級的為C80，鋼筋混凝土構(gòu)件所用混凝土不得低于C20強(qiáng)度以下。如果使用的鋼筋為三級鋼時(shí)，與之相匹配的混凝土強(qiáng)度等級不能低于C25。

（2）光圓鋼筋與帶肋鋼筋由于其表面紋理構(gòu)造的不同，自然與混凝土之間的黏結(jié)力也存在差異。光圓鋼筋因?yàn)楸砻婀饣?，使得鋼筋與混凝土之間的黏結(jié)力相對較差，所以要在光圓鋼筋的頭部和尾部做成彎鉤形狀，提高光圓鋼筋與混凝土的一體性能。帶肋鋼筋在表面構(gòu)造上紋理（月牙紋）凸起，這使得帶肋鋼筋表面的螺紋能夠與混凝土形成較大的機(jī)械咬合力，增強(qiáng)抗滑動性能，在帶肋鋼筋的兩側(cè)部位無需像光圓鋼筋一樣做成彎鉤狀，也能使帶肋鋼筋在混凝土中形成足夠的錨固力。

（3）當(dāng)混凝土中的鋼筋為綁扎鋼筋時(shí)，搭接長度一定要滿足要求，因?yàn)殇摻畹膬?nèi)力是靠鋼筋與混凝土之間的黏結(jié)來傳遞的，要保證在混凝土中鋼筋的整體性。不然影響鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)性能，也使得整個(gè)鋼筋混凝土構(gòu)件的實(shí)用性能受到影響。

3 鋼筋保護(hù)層

鋼筋保護(hù)層就是混凝土結(jié)構(gòu)中布置在最外一層的鋼筋外邊緣到混凝土表面的距離（主筋或縱筋外邊緣至混凝土表面的距離）。鋼筋保護(hù)層對于鋼筋混凝土構(gòu)件具有非常重要的作用，尤其是對于水下構(gòu)造物來說，特別是建造在海里的大型橋梁下部結(jié)構(gòu)。如果鋼筋保護(hù)層厚度不能達(dá)到保護(hù)要求，對于結(jié)構(gòu)耐久性將會造成比較嚴(yán)重的隱患。

4 鋼筋混凝土配筋率對混凝土破壞形態(tài)的分析

在鋼筋混凝土構(gòu)件中，以梁體作為分析案例。根據(jù)鋼筋混凝土上部受壓下部受拉的受力特點(diǎn)，主筋一般布置在梁內(nèi)下部，起到抗拉的作用，梁內(nèi)的配筋率通常以字母ρ來表示，是指縱向受力鋼筋截面積與正截面有效面積的比值。

配筋率=縱向受力鋼筋截面積/（梁的截面寬度×梁的界面有限高度）。

圖1

不同強(qiáng)度的鋼筋混凝土配置以及配筋率大小的不同會對梁體會造成不同形式的破壞形態(tài)。對于使用等級比較普遍的鋼筋和強(qiáng)度等級使用比較廣泛的混凝土配置而成的鋼筋混凝土抗彎拉構(gòu)件，根據(jù)配筋率的不同，其梁體破壞形態(tài)主要分為三種：少筋梁、超筋梁和適筋梁。梁體受配筋率影響所造成的的破壞主要是梁體正截面的破壞，少筋梁和超筋梁的破壞形式都屬于脆性破壞，適筋梁隨著長時(shí)間的荷載作用、混凝土的收縮徐變以及其他影響因素，其破壞形態(tài)為塑性破壞。

4.1 少筋梁

少筋梁顧名思義就是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋的配筋率過低，達(dá)不到梁體正常使用性能的配筋數(shù)量要求。少筋梁在工作期間，由于梁體內(nèi)鋼筋數(shù)量較少，其抗彎拉作用降低，荷載作用基本上由梁體上部的混凝土來抵抗，混凝土由于其自身剛度性能較差，所以在同等使用條件下少筋梁常在適筋梁之前出現(xiàn)裂縫，當(dāng)少筋梁梁體出現(xiàn)第一條裂縫后，混凝土承受荷載作用將大大下降，所受荷載作用主要由鋼筋來承受，出現(xiàn)裂縫處的鋼筋所承受的力將大幅提高，這樣就使鋼筋受力在較短時(shí)間內(nèi)就達(dá)到了自身的屈服強(qiáng)度，甚至是超過鋼筋本身的屈服強(qiáng)度，進(jìn)入塑性硬化階段。隨著作用的繼續(xù)，梁體底部出現(xiàn)的裂縫寬度將越來越大，這個(gè)時(shí)候少筋梁的鋼筋勁混凝土繼續(xù)使用將會非常危險(xiǎn)。

4.2 超筋梁

與少筋梁形成對比的，鋼筋混凝土構(gòu)件中，鋼筋配置率過高，這樣就使鋼筋占用了相對比較大的體積，而澆筑在梁體內(nèi)的混凝土方量就會減少。梁體內(nèi)的鋼筋數(shù)量過多，超過正常鋼筋配置率，使得梁體具有過強(qiáng)的剛度，而混凝土由于使用量的減少抗壓能力減弱。梁體構(gòu)件的特點(diǎn)是上部抗壓，下部抗彎拉，主鋼筋布置在梁體偏下部位置，起抗彎拉作用，而荷載直接作用在梁體上部的混凝土，混凝土主要承受的是抗壓能力。在超筋梁構(gòu)件中由于混凝土使用量的減少，勢必會造成梁體上部的抗壓能力下降，往往在鋼筋混凝凝土構(gòu)件中上部受壓區(qū)最先開始遭受破壞，在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)下部，由于鋼筋數(shù)量較多，所以還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有因?yàn)槭芰Χ_(dá)到鋼筋本身的屈服強(qiáng)度，此時(shí)出現(xiàn)的裂縫基本山都是細(xì)微裂縫，裂縫寬度很小，裂縫往外側(cè)延伸得也很慢，整個(gè)梁體的撓度也很小。

4.3 適筋梁

相比較于少筋梁和超筋梁，適筋梁是最為理想的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)模式。鋼筋的數(shù)量配置適中，與混凝土能夠很好地結(jié)合發(fā)揮最大抗彎和抗壓作用的梁體是為適筋梁。由于外力受荷作用，適筋梁構(gòu)件中布置的鋼筋在達(dá)到屈服強(qiáng)度時(shí)，混凝土的抗壓強(qiáng)度也接近其所能承受的最大值，但是混凝土還沒有遭到破壞，隨著鋼筋屈服階段的延伸，混凝土開始出現(xiàn)破壞，此時(shí)量體出現(xiàn)的裂縫較超筋梁的大，裂縫的延展速度也較超筋梁來的快，梁體撓度較大。

少筋梁和超筋梁的破壞征兆度不是很明顯，來的比較突然。適筋梁能夠給人以較為明顯的破壞征兆，從某種程度上說，在結(jié)構(gòu)安全上可以給以一定的保障。

5 結(jié)語

鋼筋勁混凝土結(jié)構(gòu)中，鋼筋與混凝土的配置要充借助這兩種不同材料的自身性能特點(diǎn)，并且還要符合安全、經(jīng)濟(jì)要求。配置鋼筋數(shù)量較少的少筋梁，其承載能力并不會比素混凝土梁的承載能力高出多少，在工程領(lǐng)域當(dāng)中實(shí)際作用不大，所以很少被采用。超筋梁所用鋼筋數(shù)量過多，造成資源浪費(fèi)，其破壞征兆也不明顯，所以在工程上是禁止使用的。只有在設(shè)計(jì)上合理配置鋼筋，在實(shí)際施工過程中嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求精準(zhǔn)布置鋼筋，不偷工減料，才能使成型的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)從各個(gè)方面真正發(fā)揮最大使用性能。

[1]中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院《.公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTGD60-2004）.北京：人民交通出版社，2004.

[2]袁國干.配筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理.上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，1990.

[3]賈艷敏，高力.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理.北京：人民交通出版社，2004.