混凝土結(jié)構(gòu)各種的破壞形態(tài).doc

1、混凝土結(jié)構(gòu)各種的破壞形態(tài)1. 摘要：鋼筋混凝土由于其很高的承載力而被廣泛用于建筑物結(jié)構(gòu)之中，然而在不同的承載體系之中，混凝土構(gòu)件的破壞形態(tài)有所不同?；诖耍芯炕炷粮鱾€(gè)破壞形態(tài)的過(guò)程能夠有助于我們有效配筋，可以避免出現(xiàn)混凝土的脆性破壞，防止工程事故的發(fā)生。2. 關(guān)鍵詞：混凝土 破壞形態(tài) 裂縫3.簡(jiǎn)述：鋼筋混凝土構(gòu)件根據(jù)受力性能的不同可以劃分為以下幾種正截面破壞；斜截面破壞；受扭破壞。鋼筋混凝土構(gòu)件的破壞一般分為三個(gè)階段：裂縫的生成階段，裂縫的發(fā)展擴(kuò)大階段，裂縫繼續(xù)開(kāi)展，混凝土壓碎。3.1鋼筋混凝土構(gòu)件的破壞過(guò)程構(gòu)件受彎的破壞過(guò)程總共分為三個(gè)階段：第階段，剛開(kāi)始加載時(shí)由于彎矩很小，延梁高測(cè)量到

2、的各個(gè)纖維應(yīng)變也很小，所以混凝土未發(fā)生開(kāi)裂，鋼筋還未受力，此階段的特點(diǎn)是1）混凝土沒(méi)有開(kāi)裂；2）受壓區(qū)混凝土應(yīng)力圖形是直線，受壓區(qū)混凝土的應(yīng)力圖形在第階段前期是直線，后期是曲線；3）彎矩與截面曲率基本上是直線關(guān)系。此階段可作為構(gòu)件抗裂度的計(jì)算依據(jù)。第階段，彎矩繼續(xù)增大，最下部混凝土達(dá)到其抗拉極限值，混凝土開(kāi)裂，并且，裂縫隨著彎矩的增大快速延伸，下部受拉區(qū)混凝土逐漸退出工作，鋼筋應(yīng)力逐漸增大，裂縫不斷擴(kuò)增，故裂縫出現(xiàn)時(shí)梁的擾度和截面曲率都突然增大，裂縫截面處的中和軸上移，受壓區(qū)的混凝土塑性變形特征越來(lái)越明顯，總之，第階段是裂縫發(fā)生，開(kāi)展的階段，在此階段中梁是帶縫工作的，其受力特點(diǎn)是：1）在裂縫截

3、面處，受拉區(qū)大部分混凝土退出工作，拉力主要由縱向受拉鋼筋承擔(dān)，但鋼筋沒(méi)有發(fā)生屈服；2）受壓區(qū)混凝土已經(jīng)發(fā)生塑性變形，但不充分，壓力圖形只有上升段的曲線；3）彎矩與截面曲率是曲線關(guān)系，截面曲率與擾度增長(zhǎng)加快。此階段是正常使用極限狀態(tài)階段驗(yàn)算變形和裂縫開(kāi)展寬度的依據(jù)。第階段，由于彎矩的繼續(xù)增大，鋼筋發(fā)生屈服，截面曲率和梁的擾度也突然增大，裂縫寬度隨之?dāng)U展并沿梁高向上擴(kuò)展，中和軸上移，混凝土塑性變形越來(lái)越明顯，當(dāng)壓應(yīng)力達(dá)到混凝土抗壓強(qiáng)度時(shí)，混凝土壓碎，與此同時(shí)受拉鋼筋的拉應(yīng)力恰好達(dá)到其抗拉強(qiáng)度極限，鋼筋屈服。故此階段的特點(diǎn)是：1）縱向受拉鋼筋屈服，屈服，拉力保持為常值；2）由于受壓區(qū)混凝土和壓力作用

4、點(diǎn)外移使得內(nèi)力臂增大，故彎矩還略有增加；3）受壓區(qū)邊緣混凝土達(dá)到其極限壓應(yīng)變，混凝土被壓碎，截面破壞，此階段作為受彎承載力計(jì)算的依據(jù)。3.2鋼筋混凝土構(gòu)件正截面破壞形態(tài)3.2.1少筋破壞由于鋼筋混凝土構(gòu)件中所配置的受拉鋼筋的面積小于最小配筋率，所以在受拉區(qū)混凝土開(kāi)裂瞬間，鋼筋應(yīng)力達(dá)到他的屈服強(qiáng)度，受拉屈服，所以一出現(xiàn)裂縫即刻發(fā)生混凝土構(gòu)件的破壞，沒(méi)有經(jīng)歷上述破壞過(guò)程，無(wú)任何明顯征兆，所以屬于脆性破壞，是工程中所要避免的。3.2.2適筋破壞適筋梁的破壞過(guò)程和上述混凝土構(gòu)件破壞過(guò)程相似，其破壞特點(diǎn)是縱向受拉鋼筋率先屈服，隨后受壓區(qū)混凝土壓碎，整個(gè)過(guò)程中鋼筋要經(jīng)歷較大的塑性變形，隨之引起裂縫開(kāi)展和梁

5、的擾度激增，整個(gè)破壞過(guò)程給人以明顯的征兆，屬于延性破壞，是工程中所期待的破壞類(lèi)型。3.2.3超筋破壞配筋率超過(guò)最大配筋率的時(shí)候發(fā)生超筋破壞，由于鋼筋的量比較大，因此在受力過(guò)程中，鋼筋始終不能屈服，相反，由于混凝土的受壓區(qū)高度不足，當(dāng)荷載持續(xù)增加的時(shí)候，混凝土受壓區(qū)由于混凝土承載力不足而發(fā)生混凝土被率先壓碎，導(dǎo)致構(gòu)件突然垮掉，沒(méi)有任何征兆的破壞過(guò)程，屬于超筋破壞。3.3混凝土構(gòu)件斜截面破壞形態(tài)3.3.1斜壓破壞 所謂斜壓破壞，指的是在剪跨比較小的情況下，由于混凝土的抗剪承載力較弱，一般在腹筋配得過(guò)多，腹板又較薄，或者剪跨比較小的情況下發(fā)生。這時(shí)隨著荷載的增加，梁腹部出現(xiàn)一系列平行的斜裂縫，從荷載

6、作用點(diǎn)到支座的混凝土像斜向短柱受壓破壞那樣。破壞時(shí)，鋼筋應(yīng)力一般達(dá)不到鋼筋屈服強(qiáng)度。其抗剪能力一般高于剪壓破壞時(shí)的抗剪能力。3.3.2剪壓破壞剪壓破壞，其破壞過(guò)程為：首先由于主拉應(yīng)力達(dá)到混凝土抗拉強(qiáng)度而出現(xiàn)裂縫，在斜裂縫截面上，拉區(qū)混凝土退出工作，主拉應(yīng)力由與斜裂縫相交的腹筋承擔(dān)。當(dāng)出現(xiàn)了臨界斜裂縫(即危險(xiǎn)截面)時(shí)，與臨界斜裂縫相交的鋼筋應(yīng)力達(dá)到鋼筋的屈服強(qiáng)度，剪壓區(qū)混凝土在剪應(yīng)力和正應(yīng)力共同作用下達(dá)到極限強(qiáng)度而破壞。剪壓破壞從斜裂縫出現(xiàn)到斜截面破壞有較長(zhǎng)的過(guò)程，破壞具有明顯的預(yù)兆，鋼筋和混凝土均能充分發(fā)揮作用。3.3.3斜拉破壞斜拉破壞，通常在梁內(nèi)未配置腹筋或者腹筋配得很少，剪跨比又較大的情

7、況下發(fā)生。其破壞過(guò)程是斜裂縫一旦出現(xiàn)，迅速發(fā)展到受壓區(qū)邊緣，斜拉為兩部分而破壞。斜拉破壞從斜裂縫出現(xiàn)到破壞，過(guò)程很短，很突然，無(wú)明顯的預(yù)兆。其抗剪能力一般小于剪壓破壞時(shí)的抗剪能力。3.3.4討論以上三種破壞形態(tài)，與適筋正截面破壞相比，斜壓破壞、剪壓破壞和斜拉破壞時(shí)梁的變形較小，且具有脆性破壞的特征，尤其是斜拉破壞，破壞前梁的變形很小，有明顯的脆性。剪壓破壞屬于稍有延性的破壞，斜拉和斜壓破壞屬于突然的脆性破壞。對(duì)剪壓破壞通過(guò)計(jì)算加以避免。對(duì)斜壓破壞通過(guò)限制截面尺寸的方法防止。對(duì)斜拉破壞則用最小配箍率來(lái)控制。3.4受壓構(gòu)件的破壞形態(tài)3.4.1小偏心受壓破壞小偏心受壓構(gòu)件的破壞分兩種情況3.4.1.

8、1當(dāng)偏心距e0 較大，縱筋的配筋率很高時(shí)，雖然同樣是部分截面受拉，但拉區(qū)裂縫出現(xiàn)后，受拉鋼筋應(yīng)力增長(zhǎng)緩慢（因?yàn)?很高）。破壞是由于受壓區(qū)混凝土到達(dá)其抗壓強(qiáng)度被壓碎，破壞時(shí)受壓鋼筋(As) 到達(dá)屈服，而受拉一側(cè)鋼筋應(yīng)力未達(dá)到其屈服強(qiáng)度，破壞形態(tài)與超筋梁相似。3.4.1.2偏心距e0 較小，受荷后截面大部分受壓，中和軸靠近受拉鋼筋(As) 。因此，受拉鋼筋應(yīng)力很小，無(wú)論配筋率的大小，破壞總是由于受壓鋼筋(As) 屈服，壓區(qū)混凝土到達(dá)抗壓強(qiáng)度被壓碎。臨近破壞時(shí)，受拉區(qū)混凝土可能出現(xiàn)細(xì)微的橫向裂縫。3.4.1.3偏心距很小(e00.15h0) ，受荷后全截面受壓。破壞是由于近軸力一側(cè)的受壓鋼筋A(yù)s 屈

9、服，混凝土被壓碎。距軸力較遠(yuǎn)一側(cè)的受壓鋼筋A(yù)s未達(dá)到屈服。當(dāng)e0趨近于零時(shí)，可能 As 及As 均達(dá)到屈服，整個(gè)截面混凝土受壓破壞，其破壞形態(tài)相當(dāng)于軸心受壓構(gòu)件。討論上述三種情形的共同特點(diǎn)是，構(gòu)件的破壞是由于受壓區(qū)混凝土到達(dá)其抗壓強(qiáng)度，距軸力較遠(yuǎn)一側(cè)的鋼筋，無(wú)論受拉或受壓，一般均未到達(dá)屈服，其承載力主要取于壓區(qū)混凝土及受壓鋼筋，故稱為受壓破壞。這種破壞缺乏明顯的預(yù)兆，具有脆性破壞的性質(zhì)。形成這種破壞的條件是：偏心距小，或偏心距較大但配筋率過(guò)高。在截面配筋計(jì)算時(shí)，一般應(yīng)避免出現(xiàn)偏心距大而配筋率高的情況。上述情況通稱為小偏心受壓情況。 3.4.2大偏心受壓軸向力N的偏心距較大，且縱筋的配筋率不高時(shí)，受荷后部分截面受壓，部分受拉。拉區(qū)混凝土較早地出現(xiàn)橫向裂縫，由于配筋率不高，受拉鋼筋（As）應(yīng)力增長(zhǎng)較快，首先到達(dá)屈服。隨著裂縫的開(kāi)展，受壓區(qū)高度減小，最后受壓鋼筋 （As）屈服，壓區(qū)混凝土壓碎。其破壞形態(tài)與配有受壓鋼筋的適筋梁相似。討論因?yàn)檫@種偏心受壓構(gòu)件的破壞是由于受拉鋼筋