建筑結(jié)構(gòu)檢測鑒定與加固 第二章 建筑結(jié)構(gòu)損傷機理與危害

1、第2章 建筑結(jié)構(gòu)損傷機理與危害主要內(nèi)容 n 2.1.1 混凝土中鋼筋的銹蝕； n 2.1.2 混凝土的碳化；n 2.1.3 混凝土的腐蝕；n 2.1.4 混凝土的凍融破壞；2.1 2.1 混凝土結(jié)構(gòu)損傷機理及其危害混凝土結(jié)構(gòu)損傷機理及其危害最終影響的是鋼筋的銹蝕n 2.1.1 混凝土中的鋼筋腐蝕 世界一些國家的腐蝕損失世界一些國家的腐蝕損失,平均可占國民經(jīng)濟總產(chǎn)值的平均可占國民經(jīng)濟總產(chǎn)值的2%4%;其中其中,被認為與被認為與鋼筋腐蝕有關(guān)者可占鋼筋腐蝕有關(guān)者可占40%（至今我（至今我國尚無確切統(tǒng)計數(shù)據(jù)國尚無確切統(tǒng)計數(shù)據(jù))。 美國美國1984年報道，僅就橋梁而言年報道，僅就橋梁而言,57.5萬座萬

2、座鋼筋混凝土橋鋼筋混凝土橋,一半以上出現(xiàn)鋼筋腐蝕破壞一半以上出現(xiàn)鋼筋腐蝕破壞,40%承載力不足和必須修復承載力不足和必須修復與加固處理與加固處理,當年的修復費為當年的修復費為54億美元億美元; 1998年報道鋼筋混凝土腐蝕破壞的修復費年報道鋼筋混凝土腐蝕破壞的修復費,一年要一年要2500億億美元美元,其中橋梁修復費為其中橋梁修復費為1550億美元億美元(是這些橋初建費是這些橋初建費用的用的4倍倍);還有報道說還有報道說,到本世紀末到本世紀末,美國要花美國要花4000億億美元美元用于修復和重建鋼筋腐蝕破壞的工程。用于修復和重建鋼筋腐蝕破壞的工程。2.1.1 混凝土中鋼筋的銹蝕（1）鋼筋電化學腐蝕

3、機理 鋼筋電化學銹蝕eFeFe22OHeOHO2221222O2OH2O2O2O2O2OeFeFe22（1）鋼筋電化學腐蝕機理OHeOHO222122（1）鋼筋電化學腐蝕機理222OHFeOHFe3222424OHFeOHOOHFe（2）鋼筋電化學腐蝕的動力和速度（3）影響鋼筋電化學腐蝕的主要因素外在因素（3）影響鋼筋電化學腐蝕的主要因素內(nèi)在因素知識點：氯離子銹蝕機理OHFeCIOHCIFe2222442OHHCIOHFeOHFeCI222222244234242232423233)(323623262HSOFeSOHFeHFeCIHCIFeOHONOFeHNOFe 鋼筋的化學銹蝕242264

4、42HFeONaOHNaOHFe 鋼筋的應(yīng)力腐蝕鋼筋的銹蝕鋼筋的銹蝕由于混凝土內(nèi)的強堿性使得鋼筋表面形成鈍化膜，從而鋼筋在混凝土中不會銹蝕。如果鋼筋表面鈍化膜被破壞，則鋼筋就會發(fā)生電化學腐蝕銹蝕破壞混凝土中鋼筋銹蝕，引起體積膨脹27倍，導致混凝土保護層開裂破壞混凝土中鋼材的鈍化會由于下列原因被破壞：混凝土中的混凝土中的Ca(OH)2被空氣里的被空氣里的SO2、NO2、CO2等酸性氧等酸性氧化物中和而失去堿性；化物中和而失去堿性；道路除冰鹽或海水帶進來的氯離子的作用。道路除冰鹽或海水帶進來的氯離子的作用。 鋼筋銹蝕導致混凝土構(gòu)件破壞的幾種形式鋼筋銹蝕導致混凝土構(gòu)件破壞的幾種形式某立交墩柱鋼筋銹蝕

5、情況 某立交橋欄桿破損、露筋2.1.2 混凝土的碳化OHSiOCaCOCOHOHSiOCaOOHSiOCaCOCOHOHSiOCaOOHCaCOCOHOHCaCOHOHCO22332222233222233223222622426233323)( 混凝土碳化機理 混凝土碳化深度公式tKDc 混凝土碳化影響因素 混凝土碳化深度合格性指標 混凝土碳化深度計算1123456DK t 23456K（1）水泥用量影響系數(shù)1.10710.9542582253CC1C11（2）水水灰比影響系數(shù)220.0172.064.151.03WCWC2（3）粉煤灰取代影響系數(shù)331.0060.170.9680.32FF

6、3F3（4）水泥品種影響系數(shù)4（5）集料品種影響系數(shù)5（6）養(yǎng)護方法影響系數(shù)6碳化深度小結(jié)1 1122 2C tDDC t12,C C12,D D12,t t 我國作為擁有混凝土結(jié)構(gòu)最多的國家，近年來關(guān)于混凝土碳化深度預測模型的研究也很多，理論模型與經(jīng)驗模型兩類：碳化深度與碳化時間的平方根成正比。 雖然這些模型對預測混凝土碳化深度有借鑒作用，但由于一般大氣環(huán)境下，影響混凝土碳化深度的因素很多，隨機性也很大。這些模型都不能反映實際工程中各種影響因素具有時變性的特點。 所以：碳化深度預測模型需要改進！如：貝葉斯理論等混凝土碳化深度預測方法混凝土碳化深度預測方法 上圖可見，貝葉斯更新能夠提高碳化深度

7、的預測精度！ 事實上，混凝土碳化在一定程度上對混凝土構(gòu)件的強度提高是有益的！但其受壓應(yīng)力-應(yīng)變曲線上升和下降段變陡，混凝土脆性變大。碳化前后混凝土應(yīng)力應(yīng)變曲線關(guān)系 在混凝土結(jié)構(gòu)耐久性研究中，一個極為關(guān)鍵的問題就是混凝土碳化速度的準確評定，不同的碳化深度預測模型指導著不同國家的耐久性設(shè)計規(guī)范。影響混凝土碳化深度的因素很多，隨機性也很大！問題提出：問題提出：1994年，英國學者年，英國學者Parrott試驗發(fā)現(xiàn)：當用酚酞試劑測定試驗發(fā)現(xiàn)：當用酚酞試劑測定的的碳化深度發(fā)展到距離鋼筋表面一定深度而并未到達鋼筋表面時，鋼碳化深度發(fā)展到距離鋼筋表面一定深度而并未到達鋼筋表面時，鋼筋便開始銹蝕筋便開始銹蝕，

8、而且隨著碳化深度的增加，鋼筋誘蝕速度加快，直到，而且隨著碳化深度的增加，鋼筋誘蝕速度加快，直到碳化深度發(fā)展到超過鋼筋位置某個長度時，銹蝕速度才穩(wěn)定下來碳化深度發(fā)展到超過鋼筋位置某個長度時，銹蝕速度才穩(wěn)定下來 問題答案問題答案：混凝土碳化過程中混凝土碳化過程中部分碳化區(qū)部分碳化區(qū)的存在是鋼筋銹蝕速度隨碳化深度的存在是鋼筋銹蝕速度隨碳化深度加深而增大的根本原因。加深而增大的根本原因。 混凝土碳化對鋼筋銹蝕的影響混凝土碳化對鋼筋銹蝕的影響事實上，混凝土碳化事實上，混凝土碳化的最大危害就是促使的最大危害就是促使鋼筋的銹蝕！鋼筋的銹蝕！l鋼筋銹蝕的速度在PH911.5的區(qū)段內(nèi)隨pH值下降而增大，pH值在

9、9以下時銹蝕速度保持穩(wěn)定不變pH值在11.5以上時鋼筋處于鈍化狀態(tài)；l受碳化混凝土試件中，pH值由外到內(nèi)是逐漸升高的，特別是當環(huán)境濕度較低時更加明顯。 碳化深度檢測方法 碳化處理方法2.1.3 混凝土的腐蝕 混凝土化學腐蝕22442()2Ca OHSOCaSOH OOH41226332216C ASHCSHHC AS H 混凝土化學腐蝕 混凝土酸侵蝕222223423422)(2)(,(),(2)(OHmSinCaCIHCImSiOnCaOOHNOCaCaSOCaCIHNOSOHHCIOHCa 堿骨料反應(yīng)32322322222)(2)()(2COKCaCOOHMgKOHCOCaMgOHSiOO

10、NaSiOOHNa 堿骨料反應(yīng)掃描電鏡下的堿性反應(yīng)凝膠常見的堿骨料反應(yīng)破壞形式 海水侵蝕22222424)()()()(OHMgCaCIOHCaMgCIOHMgCaSOOHCaMgSO 混凝土腐蝕防治措施2.1.4混凝土凍融破壞n混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在正常使用和維護條件下，隨時間的延續(xù)仍能滿足預定功能的能力。個人定義個人定義n 顯然，混凝土用于結(jié)構(gòu)才具有耐久性要求；混凝土結(jié)構(gòu)耐久性能通過混凝土耐久性體現(xiàn)。n 正像新拌混凝土工作性一樣，混凝土耐久性也是一個綜合性指標。優(yōu)點：取材廣泛、造價低廉、施工簡單等；缺點：開裂、滲漏及基礎(chǔ)沉降。 2.2 砌體結(jié)構(gòu)砌體結(jié)構(gòu)云南大理千尋塔，建于南詔時期，距今千年，為

11、聚乙烯醇水泥壓力灌漿法加固磚塔。 荷載裂縫有：受壓裂縫、受彎裂縫、局部受壓裂縫、受拉裂縫以及受剪裂縫。荷載裂縫的出現(xiàn)，表明砌體承載力安全度不夠，應(yīng)及時進行加固。 2.2.1 砌體裂縫的種類和原因分析 種類：種類：一是由荷載引起，反應(yīng)了砌體的承載力不足或穩(wěn)定性不夠；二是由于溫度變化或地基不均勻沉降引起。后者引起的砌體開裂約占90%左右。 3.1.1 砌體的荷載裂縫裂縫順軸向力方向，砌體中有斷磚現(xiàn)象，當豎向裂縫連續(xù)長度超過4皮轉(zhuǎn)時，砌體接近破壞。偏心受壓構(gòu)件，裂縫垂直于荷載作用方向；磚砌平拱抗彎強度不足產(chǎn)生豎向或斜向裂縫。水池池壁、筒倉等結(jié)構(gòu)，裂縫與拉力方向垂直或呈馬牙狀 。擋土墻或拱座處，裂縫呈

12、水平或階梯狀態(tài) 。 大梁或梁墊下的斜向或豎向裂縫。 砌體的溫度裂縫 溫度變化所引起的裂縫，在砌體裂縫中所占的比例是最大的。 溫度裂縫的特點：溫度裂縫的特點： 一般對稱分布； 溫度裂縫始自房屋的頂層，偶爾才向下發(fā)展； 溫度裂縫經(jīng)一年后即可穩(wěn)定，不再擴展。 溫度裂縫頂層斜裂縫因日照及氣溫變化，材料的線膨脹系數(shù)不同，并存在較強的約束，造成屋蓋與磚墻變形不一致所產(chǎn)生的裂縫。呈正八字或倒八字形態(tài)。頂層水平裂縫砂漿強度較低時，在屋頂頂層圈梁下四角出現(xiàn)水平裂縫，是由屋蓋的熱脹或冷縮作用所致。砌體的沉降裂縫 因地基不均勻沉降引起。一般呈450的斜裂縫 。 沉降裂縫的特點：沉降裂縫的特點： 1、多層房屋中、下部

13、的裂縫較上部的裂縫大，有時甚至僅在底層出現(xiàn)裂縫 ； 2、沉降縫向上指向哪里，那里下部的沉降量必然是較大的。 長高比較大的磚混結(jié)構(gòu)房屋, 中部地基沉降大于兩端時產(chǎn)生八字裂縫。地基兩端沉降大于中部時, 產(chǎn)生倒八字裂縫。 房屋一端處在軟土地基上或較差地基上，該端產(chǎn)生較大沉降而產(chǎn)生裂縫.地基突變, 一端沉降較大時, 產(chǎn)生豎向裂縫。 地震引起的裂縫 凍脹引起的裂縫。 由由鋼板鋼板、熱軋、熱軋型鋼型鋼或冷加或冷加工成型的薄壁工成型的薄壁型鋼型鋼以及鋼索為以及鋼索為主材建造的工程結(jié)構(gòu)，如房屋、主材建造的工程結(jié)構(gòu)，如房屋、橋梁等，稱為橋梁等，稱為鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)。什么是鋼結(jié)構(gòu)什么是鋼結(jié)構(gòu)? ? 鋼結(jié)構(gòu)是土木工程的

14、主要結(jié)構(gòu)形式之一。鋼結(jié)構(gòu)與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)等都屬于按材料劃分的工程結(jié)構(gòu)的不同分支。結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：基本構(gòu)件基本構(gòu)件組組成的成的受力受力體系體系， 建筑物建筑物(構(gòu)筑物構(gòu)筑物)的的骨架骨架2.2 鋼結(jié)構(gòu)損傷機理及其危害鋼結(jié)構(gòu)損傷機理及其危害鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展簡史鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展簡史鋼鋼(steel)是鐵碳合金，人類采用鋼結(jié)構(gòu)的歷史和煉鐵、煉是鐵碳合金，人類采用鋼結(jié)構(gòu)的歷史和煉鐵、煉鋼技術(shù)的發(fā)展是密不可分的。鋼技術(shù)的發(fā)展是密不可分的。早在公元前早在公元前20002000年左右，在人類古代文明的發(fā)祥地之一的年左右，在人類古代文明的發(fā)祥地之一的美索不達米亞平原（位于現(xiàn)代伊拉克境內(nèi)的幼發(fā)拉底河和美索不達米亞平

15、原（位于現(xiàn)代伊拉克境內(nèi)的幼發(fā)拉底河和底格里斯河之間）就出現(xiàn)了早期的煉鐵術(shù)底格里斯河之間）就出現(xiàn)了早期的煉鐵術(shù) 。 早在戰(zhàn)國時期，我國的煉鐵技術(shù)已很盛行。早在戰(zhàn)國時期，我國的煉鐵技術(shù)已很盛行。我國是最早用鋼鐵建造承重結(jié)構(gòu)的國家我國是最早用鋼鐵建造承重結(jié)構(gòu)的國家1.鐵橋墩鐵橋墩(始皇始皇) 2.鐵鏈橋鐵鏈橋3.鐵塔鐵塔公元公元6565年，漢明帝時代建造了鐵鏈年，漢明帝時代建造了鐵鏈懸橋懸橋云南云南“蘭津橋蘭津橋”17051705年建成的四川瀘定大渡河橋，橋年建成的四川瀘定大渡河橋，橋?qū)拰?.8m2.8m，跨長，跨長100m100m，由，由9 9根橋面鐵鏈根橋面鐵鏈和和4 4根橋欄鐵鏈構(gòu)成，兩端系于

16、直徑根橋欄鐵鏈構(gòu)成，兩端系于直徑20cm20cm、長、長4m4m的生鐵鑄成的錨樁上。的生鐵鑄成的錨樁上。公元公元10611061年（宋年（宋代）在湖北荊州代）在湖北荊州玉泉寺建成的玉泉寺建成的1313層鐵塔層鐵塔 建國以來鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展概況建國以來鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展概況5050年代年代, , 為為初盛時期初盛時期（156156項援建工程大部分為重型鋼結(jié)構(gòu)）項援建工程大部分為重型鋼結(jié)構(gòu)）。60-7060-70年代年代, ,為為限制使用限制使用時期時期，當時中國鋼產(chǎn)量僅當時中國鋼產(chǎn)量僅1 12 2千萬噸，主要用千萬噸，主要用于國防于國防. .機械業(yè)。當時國家政策建筑業(yè)中機械業(yè)。當時國家政策建筑業(yè)中 “凡是

17、可用其它材料代替的，凡是可用其它材料代替的，均不用鋼結(jié)構(gòu)建造均不用鋼結(jié)構(gòu)建造”。由于受到鋼產(chǎn)量的制約，。由于受到鋼產(chǎn)量的制約，鋼結(jié)構(gòu)僅在鋼結(jié)構(gòu)僅在重型廠房、大重型廠房、大跨度公共建筑、鐵路橋梁以及塔桅結(jié)構(gòu)跨度公共建筑、鐵路橋梁以及塔桅結(jié)構(gòu)中采用。中采用。二十世紀鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)成二十世紀鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)成為中國主導結(jié)構(gòu)。為中國主導結(jié)構(gòu)。80-9080-90年代年代后后, , 出現(xiàn)了出現(xiàn)了新的發(fā)展時期新的發(fā)展時期（鋼產(chǎn)量自鋼產(chǎn)量自19961996年起連續(xù)多年超億噸年起連續(xù)多年超億噸),),國家鼓勵建筑用鋼鼓勵建筑用鋼。 中國鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用發(fā)展的三個時期中國鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用發(fā)展的三個時期&剛解放時鋼產(chǎn)量

18、幾乎是零剛解放時鋼產(chǎn)量幾乎是零1949 十幾萬噸19905000萬噸19957000萬噸1996 1億噸2000 1.285億噸2004 2.72億2006 4.62億噸2007 4.89億噸& 2003年中國鋼鐵行業(yè)產(chǎn)量、消費量年中國鋼鐵行業(yè)產(chǎn)量、消費量均均占占世界第一。世界第一。& 歷史上鋼產(chǎn)過億噸國家僅有歷史上鋼產(chǎn)過億噸國家僅有前蘇聯(lián)、美國和日本，過前蘇聯(lián)、美國和日本，過2億億噸由中國開噸由中國開創(chuàng)。創(chuàng)。鋼產(chǎn)量每年以鋼產(chǎn)量每年以15%-20%的水平遞增的水平遞增億噸億噸 我國鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用現(xiàn)狀，與發(fā)達國家比較我國鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用現(xiàn)狀，與發(fā)達國家比較自自19961996年鋼產(chǎn)量超過年

19、鋼產(chǎn)量超過1 1億噸，連續(xù)億噸，連續(xù)1010年居世界第一。年居世界第一。中國 1 9 4 9 2 0 0 2 年鋼產(chǎn)量變化1 8 2 2 8 .6020004000600080001000012000140001600018000194919521955195819611964196719701973197619791982198519881991199419972000萬噸n 建筑用鋼占各國鋼材消費的比例都很高。建筑用鋼占各國鋼材消費的比例都很高。n 中國最高占中國最高占53.353.3( (房屋房屋40%,40%,土木土木13.3% );13.3% );n 中國用于鋼結(jié)構(gòu)房屋建筑僅占中國用

20、于鋼結(jié)構(gòu)房屋建筑僅占3%3%左右左右; ;20102010年預計達到年預計達到6%6%。n 歐盟歐盟1515國占國占41%;41%;n 美國占美國占21%;21%;n 日本占日本占43.2%(43.2%(房屋房屋29%,29%,土木土木14.2%)14.2%)。中外建筑鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用比較中外建筑鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用比較國家中國韓國日本美國鋼結(jié)構(gòu)建筑總量/建筑總量1205068耐熱性較好，耐熱性較好，耐火性差耐火性差鋼材雖為非燃燒體，但裸露鋼結(jié)構(gòu)耐火極限一般為鋼材雖為非燃燒體，但裸露鋼結(jié)構(gòu)耐火極限一般為1520分鐘分鐘2007年年8月月14日正在建設(shè)中的上海環(huán)球金融中心發(fā)生火災日正在建設(shè)中的上海環(huán)球金融中心發(fā)

21、生火災鋼結(jié)構(gòu)防火保護措施鋼結(jié)構(gòu)防火保護措施71 鋼材的強度較混凝土、砌體及其他常見的結(jié)構(gòu)強度高，在通常的建筑結(jié)構(gòu)中，按允許應(yīng)力求得的鋼結(jié)構(gòu)所需的斷面較小，因此在多數(shù)情況下，鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面尺寸是由穩(wěn)定控制的。鋼結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)主要發(fā)生在其最基本的軸心受壓構(gòu)件、壓彎構(gòu)件和受彎構(gòu)件。失穩(wěn)分為整體失穩(wěn)和局部失穩(wěn)。l 影響結(jié)構(gòu)構(gòu)件整體穩(wěn)定性的主要原因 （1）構(gòu)件設(shè)計的整體穩(wěn)定性不足。長細比是影響整體穩(wěn)定最主要的因素。 （2）構(gòu)件的各類初始缺陷。包括初彎曲，初偏心，加工過程產(chǎn)生的殘余應(yīng)力和殘余變形、焊接應(yīng)力和殘余變形等。 （3）構(gòu)件受力條件的改變。結(jié)構(gòu)使用荷載和使用條件發(fā)生變化，如超載、節(jié)點的破壞、溫度的變化

22、、基礎(chǔ)不均勻沉降、以外沖擊荷載、結(jié)構(gòu)加固過程中計算簡圖的改變。 （4）施工臨時支撐體系不夠2.3.1 鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定問題72l 導致鋼結(jié)構(gòu)局部失穩(wěn)的主要原因 （1）構(gòu)件的局部穩(wěn)定的不滿足。例如工形、槽形等截面的翼緣的寬厚比和腹板的寬厚比大于限值，易發(fā)生局部失穩(wěn)。 （2）局部受力部位加勁構(gòu)造措施不合理。 （3）吊裝時吊點位置選擇不當。1.鋼材的疲勞問題 鋼材在持續(xù)反復荷載下會發(fā)生疲勞破壞。在疲勞破壞之前，鋼材內(nèi)部并不出現(xiàn)明顯的變形或局部的頸縮，鋼材的疲勞破壞是脆性破壞。破壞機理是：鋼材內(nèi)部及其外表面有雜質(zhì)和損傷的存在，在反復荷載作用下，在這些薄弱點附近形成應(yīng)力集中，使鋼材在很小的區(qū)域內(nèi)發(fā)生較大的應(yīng)

23、變，于是在該處首先發(fā)生微裂，在反復荷載作用下，微裂擴展，前裂口發(fā)展到一定程度，應(yīng)力超過鋼材晶格間的結(jié)合力，于是發(fā)生脆斷。 鋼材斷裂時，相應(yīng)的最大應(yīng)力稱為鋼材的疲勞強度，疲勞強度與荷載循環(huán)次數(shù)等因素有關(guān)，結(jié)構(gòu)工程中是以二百萬次循環(huán)時產(chǎn)生疲勞斷裂的最大應(yīng)力作為疲勞極限。2.3.2 鋼材的疲勞問題742.工程中常見的疲勞問題 工程中常出現(xiàn)疲勞問題的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件是吊車梁，特別是在重級工作制作用下的吊車梁問題更為突出。 主要原因： （1）鋼軌偏心 （2）應(yīng)力集中的問題 （3）工字梁變截面處裂縫大多從受拉翼緣開展到腹板上。 （4）銹蝕問題。 （5）材料問題。 （6）使用問題。3.疲勞問題的防治 鋼結(jié)構(gòu)的疲勞

24、問題應(yīng)從預防入手。把好材料關(guān)，注意制作過程，精心使用。2.3.3 鋼材的脆性破壞問題鋼材的脆性破壞問題1.概述 鋼結(jié)構(gòu)的一個顯著特點是變形性能好，特別是當構(gòu)件使用低碳鋼時，有明顯的屈服臺階，有破壞征兆。但是在一定條件下，鋼材會發(fā)生脆性斷裂，構(gòu)成毫無征兆的破壞。鋼結(jié)構(gòu)的脆性斷裂可分為以下幾個類別：低溫脆斷、應(yīng)力腐蝕、氫脆、疲勞破壞和斷裂破壞等。 外因：低溫、腐蝕、反復荷載等外部 內(nèi)因：鋼材本身缺陷，設(shè)計不合理及施工質(zhì)量問題等。2.低溫脆斷（冷脆） 在常溫下鋼材本是韌性材料，隨著溫度的下降，鋼材的強度略有提高而塑性和沖擊韌性有所下降（變脆），當溫度下降到某一數(shù)值（冷脆臨界溫度）時，鋼材的沖擊韌性突

25、然急劇下降，試件斷口發(fā)生脆性破壞，這種現(xiàn)象叫低溫冷脆現(xiàn)象。 氮、磷含量超標會降低鋼材的沖擊韌性，對冷脆有不利影響。3.應(yīng)力腐蝕斷裂和氫脆 所謂應(yīng)力腐蝕裂縫是指在長期高應(yīng)力作用鋼材中，陽極腐蝕區(qū)極小時造成的斷裂。 氫脆是由陰極腐蝕造成的。在某些特定條件下，原子氫隨著陰極腐蝕過程而生成，并進入鋼材與鋼材內(nèi)部的氫分子結(jié)合產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力，最終導致鋼材局部開裂產(chǎn)生脆性破壞。 單純的應(yīng)力腐蝕和氫脆是比較少見的，多數(shù)情況下，這種破壞伴隨有低溫或反復荷載。4.脆性破壞的預防 關(guān)鍵是選擇合適的材料，精心施工，定期檢查和及時采取有效措施。 （1）選擇合適的鋼材，檢查鋼材中各元素的含量，成為質(zhì)檢和驗收的一項重要指

26、標。 （2）對鋼材的缺陷進行外觀檢查，如發(fā)裂、夾層、縮孔、白點、斑痕和劃痕等。若對內(nèi)部存在懷疑，則需進行專門的探傷檢查。2.4 地基基礎(chǔ)損傷機理及其危害地基基礎(chǔ)損傷機理及其危害1.基本概念 地基：支承建筑物上部結(jié)構(gòu)荷載的土體或巖體。 基礎(chǔ)：建筑物向地基傳遞荷載的下部結(jié)構(gòu)。 天然地基：地基不加處理就能夠滿足建筑物對地基要求的。 人工地基：需進行地基處理（例如換土墊層、機械夯實、土樁擠密、堆載預壓等方法）才能滿足建筑物對地基要求的。分類方法： 按埋置深度分為淺埋基礎(chǔ)和深埋基礎(chǔ)。 按變形特征分為柔性基礎(chǔ)和剛性基礎(chǔ)。 按基礎(chǔ)形式分為獨立基礎(chǔ)、聯(lián)合基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)、筏形基礎(chǔ)、 箱型基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)、地下連續(xù)墻

27、基礎(chǔ)等。2.4.1 概述2.地基基礎(chǔ)設(shè)計必須滿足的基本要求（1）工程結(jié)構(gòu)在各類荷載的組合作用下，作用于地基上的設(shè)計荷載不超過地基承載力設(shè)計值，土體應(yīng)滿足整體穩(wěn)定要求，不產(chǎn)生滑動破壞。（2）建筑物基礎(chǔ)沉降不超過地基變形允許值，保證建筑物不因地基變形發(fā)生損壞或影響正常使用。3.常見地基或基礎(chǔ)工程事故多由以下原因造成：（1）地基失穩(wěn)工程事故（2）土坡滑動工程事故（3）軟弱地基工程事故（4）濕陷性黃土地基工程事故（5）膨脹土地基工程事故（6）季節(jié)性凍土地基工程事故1.地基失穩(wěn)特征整體剪切破壞:對于壓縮性較小的密實沙土和堅硬黏土，在地基中從基礎(chǔ)的一側(cè)到另一側(cè)形成連續(xù)滑動面，基礎(chǔ)四周的地面明顯隆起，基礎(chǔ)傾

28、斜，甚至倒塌。沖切剪切破壞:對于壓縮性較大的松砂和軟黏土，基礎(chǔ)下面軟弱土變形使基礎(chǔ)連續(xù)下沉，產(chǎn)生過量沉降，破壞時基礎(chǔ)“切入”土中，地基中沒有滑動面，基礎(chǔ)四周也不隆起，基礎(chǔ)不發(fā)生很大的傾斜更不會倒塌。2.4.2 地基失穩(wěn)對工程結(jié)構(gòu)的危害局部剪切破壞:介于整體剪切破壞和沖切剪切破壞之間，類似于整體剪切，滑動面從基礎(chǔ)一邊開始，終止于地基中的某點，只有當基礎(chǔ)發(fā)生相當大的豎向位移時，滑動面才會發(fā)展到地面，破壞時基礎(chǔ)四周地面略有隆起，但基礎(chǔ)不會明顯傾斜或倒塌。 地基破壞形式與地基土層分布、基礎(chǔ)埋深、加荷速率等因素有關(guān)，當基礎(chǔ)埋深較淺，荷載為緩慢施加的恒載時，將趨于形成整體剪切破壞；當基礎(chǔ)埋置較深，荷載施加速率較快或受沖擊荷載作用時，則趨于形成沖切剪切破壞和局部剪切破壞。2.地基失穩(wěn)對工程結(jié)構(gòu)的危害 地基失穩(wěn)造成的工程事故在建筑工程中較為少見，在道路工程和堤壩工程中相對多，這與工程設(shè)計中安全度控制有關(guān)。建筑工程對地基