钢筋混凝土受弯受压构件及预应力混凝土受弯构件最小配筋百分率的说明和看法.doc
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1、钢筋混凝土受弯受压构件及预应力混凝土受弯构件最小配筋百分率的说明和看法自从公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范( JTG D62-2004)颁布以后 ,有同志提出第9章关于纵向钢筋配筋百分率是怎么定出来的的问题 ;也有同志提出像简支梁端部弯矩很小 ,是否也要符合最小配筋百分率 ;根据不同构件 ,为什么规定不同的受弯构件配筋百分率 ,而且悬殊颇大。像铁路沉井最小配筋百分率原为 0.1(配筋率为 0.1% ) ,1985年后改为 0.05( 0.05% ) ;公路沉井则为何一直保持0.1( 0.1% )。又如 JTG D62-2004规范对受弯钢筋配筋百分率为 45ftd/fsd且不小 0.2
2、,与国家标准混凝土结构设计规范( GB 50010-2002)不谋而合 ,是如何趋于一致的。GB50010-2002还规定对卧置于地基上的混凝土板 ,最小配筋百分率可降为 0.15。由于现行规范规定数值不一 ,而且随某些特殊构件有不同规定 ,难免引起读者在使用过程中有所思考。下面就有关构件的最小配筋百分率做出说明。1受弯构件钢筋混凝土是复合材料 ,其中混凝土延性差 ,而且在受拉区 ,抗拉能力很低 ;钢筋则在受拉区具有较好的抗拉能力和良好的延性。钢筋在拉断之前还有屈服段、强化段等大幅度的伸长变形 ,其均匀伸长率可达 10% ,使结构不致于脆性破坏 ,而具有明显的破坏征兆。在受拉区 ,混凝土和钢筋
3、都具有抗拉能力 , 但前者远低于后者。 19 85年公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范( JTJ023-85)第 6.2.15条条文说明 :“对于受弯构件的最小配筋率 ,是根据混凝土梁所能承担的弯矩 ,与截面尺寸相同的配置最小配筋率的钢筋混凝土梁所能承担的弯矩相等而确定的”19 85年铁路桥涵设计规范( TBJ2-85)第 5.3.2条条文说明 :“对于最小配筋率的要求是按混凝土梁由抗拉极限强度能承受的弯矩与最小配筋率的钢筋混凝土梁所能承受弯矩相等制定 ,并给予一定的安全储备”美国公路桥梁设计规范荷载与抗力系数设计法( AASHTO LRED)第一版 ( 19 9 4)第 5.7.3.3
4、.2条称 :“除非另有规定 ,在弯曲构件的任何截面 ,预应力和非预应力钢筋的总量应足以发挥一个乘有系数抗弯力 Mr,该值应至少根据第 5.4.2.6条规定的混凝土的弹性应力分布和弯折模量 fr 求出的开裂强度的 1.2倍”上述弯折模量fr 即我国抗弯曲受拉强度ftk见 JTG D62-2004规范公式 ( 6.5.2-2) 。美国公路桥梁设计规范( AASHTO) 14版第 8.17.1.1条也有同样规定。按 20 0 4规范计算的最小配筋百分率 ,大于 1975年、1985年计算的最小配筋百分率 ,其原因为 :( 1)2004年计算式中混凝土截面考虑了安全储备 (系数1.2) ;( 2)按参
5、考文献 6第 5节所述 ,“从本质上说 ,最小配筋率的确定 ,不完全是技术问题 ,还反映了某一地区和时代的经济发展水平 ,因而具有一定的社会性和政策性”我国目前钢产量已为上世纪 70年代的 10倍以上 ,适当提高最小配筋百分率也是必要的。历年各中外规范的钢筋混凝土受弯构件最小配筋百分率见表 3。抗弯构件最小配筋百分率 ,说的是作为钢筋混凝土构件 ,应具备规定的最小配筋率 ,否则其抗弯承载力将小于作为混凝土构件抗弯承载力 ,那就没有“资格”称为钢筋混凝土构件了。这样是为避免一些低配筋的钢筋混凝土构件 ,用钢筋混凝土构件计算 ,其承载力反而会小于不设钢筋 (或仅设构造钢筋 ,以下同 )的混凝土构件
6、计算的承载力 ;换言之 ,既然作为钢筋混凝土构件 ,最小配筋率就要够“格”。钢筋混凝土构件受弯过程是 :开始时不开裂 ,截面混凝土承拉 ,此时钢筋只承受按弹性模量分配得的少量拉力 ,其余由未开裂的混凝土承拉。待弯矩逐渐增大 ,混凝土开裂退出承拉 ,此时拉力将由钢筋来全部承担 ,按钢筋混凝土构件计算承弯。这是钢筋混凝土受弯构件的两个阶段。后一阶段钢筋混凝土梁的最低需要配筋率即最小配筋率。在表 3内 ,有 4本规范不规定最小配筋百分率 ;还有 2002年建筑规范和公路、铁路规范对地基板和沉井的最小配筋百分率予以降低 ,这实际上是越过上述第一阶段 ,直接按第二阶段计算。这样未始不可。不过 ,这样做对
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