配筋率對混凝土Ⅰ-Ⅱ復(fù)合型斷裂過程聲發(fā)射特征的影響

鞏妮娜 ，胡少偉, ，范向前，蔡小寧

(1. 江蘇海洋大學(xué) 土木與港海工程學(xué)院，江蘇 連云港 222005；2. 河海大學(xué) 力學(xué)與材料學(xué)院，江蘇 南京 210098；3. 南京水利科學(xué)研究院，江蘇 南京 210029)

混凝土結(jié)構(gòu)中的裂縫通常處于復(fù)雜應(yīng)力場中，Ⅰ-Ⅱ復(fù)合型裂縫是出現(xiàn)最為廣泛、需要迫切解決的斷裂形式[1]。聲發(fā)射技術(shù)是根據(jù)材料內(nèi)部產(chǎn)生的瞬時彈性波來判斷損傷程度的一種檢測方法，可用于混凝土斷裂全過程的連續(xù)監(jiān)測[2]。在混凝土Ⅰ型斷裂研究的基礎(chǔ)上，國內(nèi)外學(xué)者對Ⅰ-Ⅱ復(fù)合型斷裂進(jìn)行了試驗與理論研究。Jenq等[3]建立模型描述Ⅰ-Ⅱ復(fù)合型斷裂行為，分析起裂角、裂縫擴(kuò)展路徑等斷裂性能，并采用直偏裂縫三點彎曲梁試驗加以驗證。董偉等[4,1]通過四點剪切梁試驗建立了Ⅰ-Ⅱ復(fù)合型裂縫起裂準(zhǔn)則，并分析初始條件對斷裂性能的影響。胡宗棋[5]基于Ⅴ型切口試件研究混凝土復(fù)合型斷裂行為，得到斷裂參數(shù)與切口角度等的關(guān)系，并指出廣義應(yīng)變能密度準(zhǔn)則能夠更加精準(zhǔn)地描述斷裂行為。韓金啟等[6]將損傷理論引入斷裂問題分析中，推導(dǎo)出I-II復(fù)合型裂縫縫端微裂紋區(qū)臨界區(qū)域公式，描述混凝土損傷斷裂過程。Jacobsen等[7]采用雙邊切口的棱柱體試件研究混凝土復(fù)合型斷裂行為，分析了應(yīng)力及擴(kuò)展路徑的發(fā)展過程。García-álvarez等[8]提出了一個基于非線性斷裂力學(xué)的類脆性材料裂紋擴(kuò)展模型，可模擬高強(qiáng)及普通混凝土復(fù)合型斷裂行為。Ayatollahi等[9]提出了修正的應(yīng)變能密度準(zhǔn)則以分析混凝土Ⅰ-Ⅱ復(fù)合型斷裂性能，其結(jié)果與試驗吻合較好。Carmona等[10]基于三點彎曲梁分析了不同初始條件下鋼筋混凝土I-II復(fù)合型斷裂參數(shù)的變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)鋼筋的存在不僅影響臨界荷載，還能改變斷裂模式。

近年來聲發(fā)射技術(shù)逐漸應(yīng)用于斷裂力學(xué)領(lǐng)域，已有研究證明特定聲發(fā)射參量能夠反映裂縫擴(kuò)展過程，并可對裂縫發(fā)展進(jìn)行監(jiān)測和評估。Hu等[11]通過試驗發(fā)現(xiàn)，聲發(fā)射參量可較為準(zhǔn)確地判斷試件起裂及失穩(wěn)臨界時刻，與累積損傷密切相關(guān)，構(gòu)建了不同混凝土的損傷演化關(guān)系。Saliba等[12-14]建立了聲發(fā)射參量與初始縫高比、斷裂能等參數(shù)之間的關(guān)系。張璇子等[15]采用聲發(fā)射參量描述混凝土材料所處應(yīng)力水平，動態(tài)預(yù)報不同應(yīng)力水平下的損傷程度。胡鈺泉等[16]指出在變幅循環(huán)荷載作用下，帶裂縫混凝土表現(xiàn)出明顯的聲發(fā)射Kaiser效應(yīng)，這一效應(yīng)本質(zhì)上取決于混凝土內(nèi)部損傷程度。Zaki等[17]采用聲發(fā)射技術(shù)監(jiān)測和評估腐蝕環(huán)境下鋼筋混凝土梁的力學(xué)行為，并基于RA、AF等參量的變化對試件破壞過程進(jìn)行分級。

現(xiàn)有研究多集中在混凝土的斷裂性能和聲發(fā)射特征，鋼筋混凝土Ⅰ-Ⅱ復(fù)合型斷裂行為的研究成果較少，因此，本文基于直偏裂縫三點彎曲梁，研究不同配筋率下混凝土Ⅰ-Ⅱ復(fù)合型斷裂過程及聲發(fā)射特征。

1 試驗概況

為研究不同配筋率下混凝土I-II復(fù)合型斷裂性能及聲發(fā)射特性，參考《水工混凝土斷裂試驗規(guī)程》（DL/T 5332—2005），設(shè)計4組直偏裂縫鋼筋混凝土三點彎曲梁（見圖1），尺寸為1 000 mm×200 mm×120 mm，初始縫高比取0.4，預(yù)制裂縫與試件跨中的水平距離取160 mm，即偏移比d= 160/400= 0.4?；炷两M成材料為P·O 42.5水泥、大石（粒徑為16.5～31.5 mm）、小石（粒徑為5.0～16.5 mm）、機(jī)制砂、水、粉煤灰和高性能減水劑。質(zhì)量配合比為：m水∶m水泥∶m砂∶m大石∶m小石∶m粉煤灰∶m減水劑=0.37∶1.00∶2.95∶2.72∶0.69∶0.20∶0.02。梁底部配置HPB300的縱向光圓鋼筋，保護(hù)層取25 mm，各參數(shù)如表1所示，配筋率按文獻(xiàn)[10]方法計算。

圖1 鋼筋混凝土試件示意（單位: mm）Fig. 1 Schematic of reinforced concrete specimen (unit: mm)

表1 試件配筋參數(shù)Tab. 1 Reinforcement parameters of specimens

本次試驗均在1 000 kN電液伺服結(jié)構(gòu)試驗系統(tǒng)上進(jìn)行，采用位移控制加載，同時通過SENSOR HIGHWAY Ⅱ型聲發(fā)射系統(tǒng)同步采集斷裂全過程的聲發(fā)射信號，試件表面布設(shè)4個傳感器（見圖1）。試驗前在預(yù)制裂尖左右兩側(cè)對稱布設(shè)兩個應(yīng)變片，裂尖與加載點間連一直線，垂直于直線布設(shè)1組應(yīng)變片，監(jiān)測起裂荷載及裂縫擴(kuò)展情況，由于復(fù)合型斷裂試驗在跨中亦可能出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，本文在跨中底部布設(shè)2個應(yīng)變片監(jiān)測此處開裂（見圖2）。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為DH3818型采集器，主要采集數(shù)據(jù)包括：荷載P、裂縫張開口位移（DCMO）、各應(yīng)變片應(yīng)變值ε等。其中荷載通過加載位置的荷載傳感器測量，張開口位移DCMO采用標(biāo)距12 mm、測量范圍?1～4 mm的夾式引伸計測量。聲發(fā)射門檻值取30 dB，前置增益取40 dB，模擬濾波器上限取1 MHz。

圖2 試驗加載裝置Fig. 2 Test loading device

2 試驗結(jié)果分析

2.1 配筋率對臨界荷載的影響

觀察試驗現(xiàn)象可知，鋼筋的加入使得鋼筋混凝土Ⅰ-Ⅱ復(fù)合型斷裂過程與素混凝土有較大差異。圖3為試驗測得RC01試件的P-DCMO曲線。由圖3可見：①在加載初期，即圖中O至A點，裂縫張開口位移DCMO隨荷載P基本呈線性增加趨勢，即線彈性特點；②從A至B點，P-DCMO曲線表現(xiàn)出了明顯的非線性特征，裂縫緩慢、穩(wěn)定擴(kuò)展，荷載值P由23.64 kN小幅增至26.95 kN，隨后試件開始失穩(wěn)擴(kuò)展，本文定義B點對應(yīng)的荷載為失穩(wěn)荷載Pu；③進(jìn)入失穩(wěn)擴(kuò)展階段后，與素混凝土梁的脆性特征不同，鋼筋混凝土試件的P-DCMO曲線緩慢下降，張開口位移與加載點位移迅速增加，荷載值緩慢減小，甚至出現(xiàn)小幅增長的現(xiàn)象，但最終最大荷載與失穩(wěn)荷載數(shù)值差別不大，在到達(dá)失穩(wěn)荷載后鋼筋混凝土試件表現(xiàn)出了明顯的延性特征，文獻(xiàn)[10,18]亦得到了類似的結(jié)論。

圖4給出了4組不同配筋率試件的失穩(wěn)荷載Pu平均值隨配筋率ρ的變化規(guī)律。由圖4可知，失穩(wěn)荷載Pu平均值與配筋率ρ近似呈現(xiàn)線性關(guān)系，在加載初期，構(gòu)件的主要受載體為混凝土，鋼筋未起到關(guān)鍵性作用，隨著加載的進(jìn)行鋼筋作用逐漸明顯，因此，隨著配筋率ρ的增加，起裂荷載并未表現(xiàn)出單調(diào)增加的趨勢，但試驗結(jié)果表明失穩(wěn)荷載Pu逐漸增加，即保證構(gòu)件正常工作的承載能力得到提升，配筋率ρ的增加可有效提高試件抵抗失穩(wěn)破壞的能力。

圖3 P- DCMO（RC01）Fig. 3 P- DCMO curve for RC01

圖4 失穩(wěn)荷載隨配筋率變化曲線Fig. 4 Curves of unstable load versus reinforcement ratio

2.2 配筋率對裂縫擴(kuò)展路徑的影響

圖5 為試驗所得不同配筋率試件的裂縫擴(kuò)展路徑，其中RC03跨中處有1條裂縫用橢圓線條標(biāo)出。由圖5可知，隨著配筋率ρ的增大，最終擴(kuò)展路徑由起始于裂尖的復(fù)合型斜裂縫逐漸過渡到斜裂縫與臨近跨中的彎曲型裂縫同時存在，再到僅有臨近跨中彎曲型裂縫，這是由于鋼筋的存在對預(yù)制裂縫有限制作用。隨著配筋率ρ的增大，限裂作用增強(qiáng)[18]。因此，裂尖附近區(qū)域的微裂縫產(chǎn)生、匯集減少，同時臨近跨中底部的危險程度相對更大，最終臨近跨中位置形成貫通的彎曲型裂縫，即配筋率影響裂縫擴(kuò)展模式。同時，根據(jù)縱向配筋率及試件幾何形狀的不同，鋼筋周圍的混凝土可能無法抵抗鋼筋傳遞的剪力，因此鋼筋所在位置處的混凝土?xí)霈F(xiàn)裂縫，如圖5中RC02～RC04所示，這與文獻(xiàn)[10]結(jié)論一致。需要說明的是，跨中底部沒有預(yù)設(shè)裂縫，試驗中跨中開裂的位置并未嚴(yán)格出現(xiàn)在試件對稱軸上，而是在臨近跨中的一個區(qū)域內(nèi)向加載點發(fā)展。

圖5 不同試件的裂縫擴(kuò)展路徑Fig. 5 Crack propagation paths of different specimens

3 配筋率對試件斷裂過程聲發(fā)射特征的影響

3.1 振鈴計數(shù)分析

聲發(fā)射振鈴計數(shù)是指越過門檻信號的振蕩脈沖數(shù)，在一定程度上反映了聲發(fā)射信號的幅度，對于連續(xù)性信號的測量具有重要意義[2]。不同配筋率試件斷裂全過程的荷載與振鈴計數(shù)時程曲線如圖6所示。

圖6 不同配筋率試件荷載與振鈴計數(shù)時程曲線Fig. 6 Time-history curves of load and AE ringing counting for specimens with different reinforcement ratios

分析圖6可得出以下結(jié)論：

（1）從試件初始加載到裂尖起裂的CD階段，能夠統(tǒng)計到的振鈴計數(shù)數(shù)值及數(shù)量均較少，在裂尖起裂時刻即D點，振鈴計數(shù)有小幅突變，鄰近其他時刻也有多次信號躍遷。這是由于在加載初期材料裂隙逐漸壓密，導(dǎo)致測得超過門檻的振蕩次數(shù)較少；同時試件在裂尖和其他薄弱部位都會萌生少量微裂縫，因此起裂時刻的峰值并不明顯，這與文獻(xiàn)[19]描述一致。在跨中底部開裂和失穩(wěn)臨界狀態(tài)即圖6中的E點和F點，振鈴計數(shù)有相對明顯的突變，且在EF階段出現(xiàn)了若干次數(shù)值接近的峰值振鈴計數(shù)。這是由于在裂縫穩(wěn)定擴(kuò)展過程中，混凝土韌帶處開裂，部分荷載轉(zhuǎn)移至鋼筋，隨后微裂縫繼續(xù)萌生、擴(kuò)展，混凝土與鋼筋交替承載，不斷地達(dá)到新的平衡。進(jìn)入失穩(wěn)擴(kuò)展階段即F點后，宏觀裂縫快速發(fā)展，逐漸形成貫通裂紋，聲發(fā)射信號活動性增強(qiáng)，超過門檻的振蕩次數(shù)和強(qiáng)度增大，振鈴計數(shù)會出現(xiàn)多次突增，其數(shù)值甚至超出穩(wěn)定擴(kuò)展階段的最大值。因此，可以將出現(xiàn)若干次數(shù)值接近的峰值振鈴計數(shù)作為臨近失穩(wěn)擴(kuò)展的標(biāo)識提前預(yù)警，這一特點對于混凝土結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測具有現(xiàn)實意義。

（2）RC01的裂尖起裂及失穩(wěn)臨界狀態(tài)所對應(yīng)的時刻分別為445和1 257 s，即穩(wěn)定擴(kuò)展持續(xù)812 s，而RC02、RC03、RC04試件的穩(wěn)定擴(kuò)展時間分別2 712、1 984和2 322 s。這是由于隨著配筋率ρ的增大，鋼筋承載能力增強(qiáng)，混凝土與鋼筋交替承載不斷形成新的平衡，循環(huán)次數(shù)增多，過程增長，從試驗現(xiàn)象來看，當(dāng)配筋率時（即RC02～RC04），臨近跨中開裂并逐漸形成宏觀貫通裂縫，如圖5所示。這一彎曲型裂縫的擴(kuò)展也在釋放能量，導(dǎo)致穩(wěn)定擴(kuò)展歷時變長，延性增強(qiáng)。因此，可取0.327%作為配筋率ρ的臨界點，小于此值失穩(wěn)擴(kuò)展出現(xiàn)更突然。這一結(jié)論可為結(jié)構(gòu)預(yù)警系統(tǒng)建立提供參考依據(jù)。

3.2 累計計數(shù)分析

累計計數(shù)是指在聲發(fā)射過程中，某一聲發(fā)射特征量的累計值，從整體上描述了聲發(fā)射總強(qiáng)度，是材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化累加效果的外部表現(xiàn)。聲發(fā)射能量是與信號幅度及幅度分布相關(guān)的參量，雖然不是物理意義上的能量，但對衡量和評價材料的斷裂及損傷程度有重要意義[2]。撞擊數(shù)為超過門檻并使某一系統(tǒng)通道獲取數(shù)據(jù)的任意聲發(fā)射信號。本文采用累計振鈴計數(shù)、累計能量和累計撞擊數(shù)，結(jié)合荷載時程曲線分析鋼筋混凝土Ⅰ-Ⅱ復(fù)合型斷裂全過程，如圖7所示。

圖7 不同配筋率試件累計計數(shù)與荷載時程曲線Fig. 7 Time-history curves of load and cumulative counts for specimens with different reinforcement ratios

分析圖7可知：

（1）從試件加載初期的壓密與彈性變形至裂尖開裂階段即CD段，微裂縫逐漸萌生，聲發(fā)射信號強(qiáng)度和頻度很小，累計計數(shù)均保持較小數(shù)值且沒有明顯變化；從裂尖起裂時刻至跨中開裂時刻即DE段，裂尖周圍區(qū)域的微裂紋產(chǎn)生、發(fā)展并集中，出現(xiàn)較前一階段更多更強(qiáng)的聲發(fā)射信號，在E點處出現(xiàn)累計振鈴計數(shù)、能量及撞擊數(shù)第1次明顯突變；從跨中開裂至失穩(wěn)臨界狀態(tài)即EF段，雖然試件跨中底部無剪力但承受最大彎矩Mmax。因此出現(xiàn)2個薄弱部位，即裂尖和跨中底部；2個區(qū)域附近的微裂縫進(jìn)一步擴(kuò)展、匯集。同時混凝土和鋼筋交替承載，并且鋼筋所在位置的混凝土無法承受鋼筋傳遞的剪力，可能出現(xiàn)新的宏觀裂縫。這些都導(dǎo)致EF階段聲發(fā)射信號強(qiáng)度和頻度顯著增強(qiáng)，最終在穩(wěn)定擴(kuò)展的終點即F點，累計振鈴計數(shù)、能量及撞擊數(shù)再次出現(xiàn)明顯突變；進(jìn)入失穩(wěn)擴(kuò)展階段即F點后，貫通裂縫出現(xiàn)，裂縫寬度顯著增加并快速向加載點發(fā)展，試驗現(xiàn)象如圖5所示。聲發(fā)射信號明顯增強(qiáng)，甚至出現(xiàn)遠(yuǎn)超穩(wěn)定擴(kuò)展的峰值信號，累計計數(shù)快速增長并且可能再次出現(xiàn)突變（如圖7），最終構(gòu)件喪失承載能力破壞。

從圖7的突變點可知，在跨中開裂和失穩(wěn)臨界狀態(tài)時，累計振鈴計數(shù)、累計能量及累計撞擊數(shù)均有明顯突增，因此這3個參數(shù)的突變可以作為Ⅰ-Ⅱ復(fù)合型斷裂過程中跨中開裂和失穩(wěn)臨界狀態(tài)的識別特征。在斷裂全過程中，累計振鈴計數(shù)、累計能量及累計撞擊數(shù)具有基本一致的變化趨勢和突變幅度，說明這3個參數(shù)具有較強(qiáng)的相關(guān)性，在一個聲發(fā)射事件中基本呈正比關(guān)系。

（2）當(dāng)配筋率ρ取0.419%和0.654%時（即RC03和RC04），累計撞擊數(shù)分別約為90 000和70 000次，遠(yuǎn)超RC01和RC02的累計撞擊數(shù)，分析原因在于，隨著配筋率ρ的增加，混凝土與鋼筋間的交替承載作用更強(qiáng)，隨之聲發(fā)射活動強(qiáng)度和頻度增加，超過門檻的撞擊數(shù)顯著增加。特別地，對于試件RC02，試驗采用了1根?10的鋼筋，雖然其配筋率ρ相比RC01有所增大，但鋼筋根數(shù)減少，導(dǎo)致混凝土與鋼筋交替承載頻度減弱，且包裹在鋼筋周圍的混凝土開裂的情況減輕，因此聲發(fā)射信號相對減少。這也解釋了RC02的振鈴計數(shù)、能量及撞擊數(shù)相對RC01均有一定程度的減少，見圖6（b）和圖7（b）。這一現(xiàn)象說明縱向鋼筋布設(shè)根數(shù)對于試件斷裂過程中的聲發(fā)射信號也會產(chǎn)生影響，該問題有待下一步進(jìn)行深入探討。

3.3 失穩(wěn)擴(kuò)展前聲發(fā)射信號頻率特征分析

不同材料、不同狀態(tài)或開裂過程所發(fā)出的聲發(fā)射信號頻率不同。因此本文對不同配筋率的鋼筋混凝土試件Ⅰ-Ⅱ復(fù)合型斷裂過程的聲發(fā)射峰頻進(jìn)行統(tǒng)計分析，得到峰頻-時間分布圖（見圖8）。

圖8 不同配筋率試件的峰頻-時間分布Fig. 8 Peak frequency-time distribution for specimens with different reinforcement ratios

由于受載試件失穩(wěn)破壞前的聲發(fā)射活動較為劇烈，為了研究其頻譜隨加載及損傷過程的變化情況，分析失穩(wěn)狀態(tài)前不同荷載水平下試件的聲發(fā)射峰頻特性，結(jié)合失穩(wěn)狀態(tài)前的荷載-時間曲線，定義荷載水平，其中：P為某一時刻試件承受荷載（kN）；Pu為試件的失穩(wěn)荷載（kN）。選取70%荷載水平至失穩(wěn)荷載Pu作為分析峰值頻率變化規(guī)律的時間區(qū)間，不同配筋率試件失穩(wěn)擴(kuò)展前的優(yōu)勢峰頻占比-荷載水平變化曲線見圖9，研究優(yōu)勢頻段分布及所占比例[20]。其中將70%～75%荷載水平區(qū)間統(tǒng)計所得優(yōu)勢峰頻占比記作75%荷載水平的對應(yīng)值。

圖9 不同配筋率的試件失穩(wěn)前優(yōu)勢峰頻分布Fig. 9 Dominant peak frequency distribution ratio before unstable propagation for specimens with different reinforcement ratios

此外，為了研究失穩(wěn)臨界狀態(tài)前聲發(fā)射信號峰頻的分布變化，選取85%～100%荷載水平區(qū)間，相同的峰頻數(shù)值按1次計，統(tǒng)計不同荷載水平下出現(xiàn)的峰頻數(shù)量[20]，其中將80%～85%荷載水平區(qū)間的統(tǒng)計值計為85%荷載水平的對應(yīng)值，如表2所示。

分析圖8、圖9及表2，得出以下結(jié)論：

（1）根據(jù)圖8可知，不同配筋率的試件在I-II復(fù)合型斷裂過程中，聲發(fā)射峰頻點均呈現(xiàn)分頻段集中的現(xiàn)象。隨著加載時間的增加，峰頻密集帶由初始的30～45 kHz、140～155 kHz向 10～25 kHz、30～60 kHz、140～155 kHz過渡，優(yōu)勢峰頻點有所增加并趨于稠密。結(jié)合荷載時程曲線可知，裂縫穩(wěn)定擴(kuò)展階段的峰頻點分布更分散。各試件的峰頻點基本集中在170 kHz以下，極少量的數(shù)據(jù)點出現(xiàn)在250 kHz附近。在配筋率時（即RC03，RC04），除了優(yōu)勢頻段外，其他峰頻值的數(shù)量增多，峰頻點分布更為雜亂，即頻率成分更加分散。

表2 不同配筋率試件失穩(wěn)前峰頻數(shù)量統(tǒng)計Tab. 2 Number of peak frequencies before unstable propagation for specimens with different reinforcement ratios

（2）分析圖9可知，隨著配筋率ρ的增加，在達(dá)到失穩(wěn)臨界狀態(tài)即100%荷載水平前，140～155 kHz頻段的占比從10%增至30%左右，同時45～60 kHz的頻段占比明顯減小，從30%降至5%以內(nèi)。當(dāng)配筋率ρ為0.277%時（即RC01），超過80%荷載水平后，優(yōu)勢頻段主要集中在30～60 kHz，其中以30～45 kHz占比最多，約為 50%。當(dāng)配筋率 ρ ≥0.327%時（即 RC02～RC04），優(yōu)勢頻段為 30～45 kHz和 140～155 kHz，即隨著配筋率ρ的增大，中高頻段的聲發(fā)射信號明顯增加，低頻段中45～60 kHz的信號基本消失。配筋率ρ取0.327%可視為轉(zhuǎn)折點。

（3）從圖9可知，對于不同配筋率的試件，10～25 kHz的峰頻區(qū)間占比基本保持在5%以內(nèi)，僅有RC02的個別點達(dá)到8%，處于較低水平。從85%荷載水平開始，140～155 kHz頻段占比均呈減小趨勢，同時30～45 kHz頻段占比呈增加趨勢，這一特點可為結(jié)構(gòu)失穩(wěn)狀態(tài)的提前預(yù)警提供參考依據(jù)。

（4）由表2可知，各試件荷載水平從95%增至100%的過程中，峰頻的數(shù)量均有所增長，且RC01和RC03的增長十分明顯。說明臨近失穩(wěn)臨界狀態(tài)時，聲發(fā)射信號峰頻分布逐漸分散，小直徑鋼筋的這種趨勢更加明顯。

4 結(jié) 語

（1）鋼筋的加入能夠促使直偏裂縫三點彎曲梁發(fā)生延性破壞，隨著配筋率ρ的增加，試件的失穩(wěn)荷載Pu呈近似線性增加趨勢。配筋率影響混凝土Ⅰ-Ⅱ復(fù)合型斷裂模式，隨著配筋率ρ的增大，宏觀裂縫由起始于裂尖的復(fù)合型斜裂縫逐漸過渡至臨近跨中的彎曲型裂縫。

（2）裂縫穩(wěn)定擴(kuò)展過程中混凝土與鋼筋之間交替承載，振鈴計數(shù)出現(xiàn)若干個峰值，累計振鈴計數(shù)、累計能量及累計撞擊數(shù)的突變可作為Ⅰ-Ⅱ復(fù)合型斷裂的跨中開裂和失穩(wěn)臨界狀態(tài)的識別特征，且3個參數(shù)間具有較強(qiáng)的相關(guān)性。

（3）不同配筋率的試件在Ⅰ-Ⅱ復(fù)合型斷裂過程中，聲發(fā)射峰頻點均呈現(xiàn)分頻段集中的現(xiàn)象，隨著加載的進(jìn)行，優(yōu)勢峰頻點有所增加并趨于稠密。當(dāng)配筋率 ρ ≥0.327%時，中高頻段的聲發(fā)射信號明顯增加，低頻段中45～60 kHz的信號基本消失。從85%荷載水平開始，140～155 kHz的頻段占比減小，同時30～45 kHz頻段占比增加，臨近失穩(wěn)臨界狀態(tài)時峰頻分布趨于分散，可作為預(yù)測結(jié)構(gòu)失穩(wěn)破壞的前兆，為混凝土工程預(yù)警系統(tǒng)的建立提供依據(jù)。