混凝土結構各種的破壞形態(tài).doc

1、混凝土結構各種的破壞形態(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構之中，然而在不同的承載體系之中，混凝土構件的破壞形態(tài)有所不同?；诖?，研究混凝土各個破壞形態(tài)的過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. 關鍵詞：混凝土 破壞形態(tài) 裂縫3.簡述：鋼筋混凝土構件根據(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。鋼筋混凝土構件的破壞一般分為三個階段：裂縫的生成階段，裂縫的發(fā)展擴大階段，裂縫繼續(xù)開展，混凝土壓碎。3.1鋼筋混凝土構件的破壞過程構件受彎的破壞過程總共分為三個階段：第階段，剛開始加載時由于彎矩很小，延梁高測量到

2、的各個纖維應變也很小，所以混凝土未發(fā)生開裂，鋼筋還未受力，此階段的特點是1）混凝土沒有開裂；2）受壓區(qū)混凝土應力圖形是直線，受壓區(qū)混凝土的應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系。此階段可作為構件抗裂度的計算依據(jù)。第階段，彎矩繼續(xù)增大，最下部混凝土達到其抗拉極限值，混凝土開裂，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，鋼筋應力逐漸增大，裂縫不斷擴增，故裂縫出現(xiàn)時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越明顯，總之，第階段是裂縫發(fā)生，開展的階段，在此階段中梁是帶縫工作的，其受力特點是：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，但鋼筋沒有發(fā)生屈服；2）受壓區(qū)混凝土已經發(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系，截面曲率與擾度增長加快。此階段是正常使用極限狀態(tài)階段驗算變形和裂縫開展寬度的依據(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，裂縫寬度隨之擴展并沿梁高向上擴展，中和軸上移，混凝土塑性變形越來越明顯，當壓應力達到混凝土抗壓強度時，混凝土壓碎，與此同時受拉鋼筋的拉應力恰好達到其抗拉強度極限，鋼筋屈服。故此階段的特點是：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、點外移使得內力臂增大，故彎矩還略有增加；3）受壓區(qū)邊緣混凝土達到其極限壓應變，混凝土被壓碎，截面破壞，此階段作為受彎承載力計算的依據(jù)。3.2鋼筋混凝土構件正截面破壞形態(tài)3.2.1少筋破壞由于鋼筋混凝土構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)混凝土開裂瞬間，鋼筋應力達到他的屈服強度，受拉屈服，所以一出現(xiàn)裂縫即刻發(fā)生混凝土構件的破壞，沒有經歷上述破壞過程，無任何明顯征兆，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程和上述混凝土構件破壞過程相似，其破壞特點是縱向受拉鋼筋率先屈服，隨后受壓區(qū)混凝土壓碎，整個過程中鋼筋要經歷較大的塑性變形，隨之引起裂縫開展和梁

5、的擾度激增，整個破壞過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型。3.2.3超筋破壞配筋率超過最大配筋率的時候發(fā)生超筋破壞，由于鋼筋的量比較大，因此在受力過程中，鋼筋始終不能屈服，相反，由于混凝土的受壓區(qū)高度不足，當荷載持續(xù)增加的時候，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，導致構件突然垮掉，沒有任何征兆的破壞過程，屬于超筋破壞。3.3混凝土構件斜截面破壞形態(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，一般在腹筋配得過多，腹板又較薄，或者剪跨比較小的情況下發(fā)生。這時隨著荷載的增加，梁腹部出現(xiàn)一系列平行的斜裂縫，從荷載

6、作用點到支座的混凝土像斜向短柱受壓破壞那樣。破壞時，鋼筋應力一般達不到鋼筋屈服強度。其抗剪能力一般高于剪壓破壞時的抗剪能力。3.3.2剪壓破壞剪壓破壞，其破壞過程為：首先由于主拉應力達到混凝土抗拉強度而出現(xiàn)裂縫，在斜裂縫截面上，拉區(qū)混凝土退出工作，主拉應力由與斜裂縫相交的腹筋承擔。當出現(xiàn)了臨界斜裂縫(即危險截面)時，與臨界斜裂縫相交的鋼筋應力達到鋼筋的屈服強度，剪壓區(qū)混凝土在剪應力和正應力共同作用下達到極限強度而破壞。剪壓破壞從斜裂縫出現(xiàn)到斜截面破壞有較長的過程，破壞具有明顯的預兆，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，過程很短，很突然，無明顯的預兆。其抗剪能力一般小于剪壓破壞時的抗剪能力。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。對剪壓破壞通過計算加以避免。對斜壓破壞通過限制截面尺寸的方法防止。對斜拉破壞則用最小配箍率來控制。3.4受壓構件的破壞形態(tài)3.4.1小偏心受壓破壞小偏心受壓構件的破壞分兩種情況3.4.1.

8、1當偏心距e0 較大，縱筋的配筋率很高時，雖然同樣是部分截面受拉，但拉區(qū)裂縫出現(xiàn)后，受拉鋼筋應力增長緩慢（因為 很高）。破壞是由于受壓區(qū)混凝土到達其抗壓強度被壓碎，破壞時受壓鋼筋(As) 到達屈服，而受拉一側鋼筋應力未達到其屈服強度，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，受拉鋼筋應力很小，無論配筋率的大小，破壞總是由于受壓鋼筋(As) 屈服，壓區(qū)混凝土到達抗壓強度被壓碎。臨近破壞時，受拉區(qū)混凝土可能出現(xiàn)細微的橫向裂縫。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的受壓鋼筋As 屈

9、服，混凝土被壓碎。距軸力較遠一側的受壓鋼筋As未達到屈服。當e0趨近于零時，可能 As 及As 均達到屈服，整個截面混凝土受壓破壞，其破壞形態(tài)相當于軸心受壓構件。討論上述三種情形的共同特點是，構件的破壞是由于受壓區(qū)混凝土到達其抗壓強度，距軸力較遠一側的鋼筋，無論受拉或受壓，一般均未到達屈服，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兆，具有脆性破壞的性質。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高。在截面配筋計算時，一般應避免出現(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，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）應力增長較快，首先到達屈服。隨著裂縫的開展，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。討論因為這種偏心受壓構件的破壞是由于受拉鋼筋