(1)受彎構(gòu)件破壞的基本特征
根據(jù)梁內(nèi)配筋的多少,鋼筋混凝土梁分為適筋梁、超筋梁和少筋梁,它們的破壞形式很不相同。
1)適筋梁的破壞(拉壓破壞)
分三個(gè)階段:
第1階段(未裂階段)
開始加荷時(shí),純彎段截面的彎矩很小,混凝土處于彈性工作階段,截面應(yīng)力很小,沿截面高度呈三角形分布。當(dāng)彎矩增加到第1階段末時(shí),受拉區(qū)塑性變形明顯發(fā)展,拉應(yīng)力分布逐漸變化為曲線。此時(shí)所能承受的彎矩Mcr稱為開裂彎矩,其應(yīng)力分布圖是計(jì)算構(gòu)件抗裂能力的依據(jù)。
第Ⅱ階段(開裂階段)
在裂縫截面處,受拉區(qū)混凝土大部分退出工作,拉應(yīng)力基本上由鋼筋承擔(dān),是構(gòu)件正常使用狀態(tài)下所處的階段。當(dāng)對(duì)構(gòu)件的變形和裂縫寬度有限制時(shí),以該階段的應(yīng)力圖作為計(jì)算依據(jù)。當(dāng)?shù)竭_(dá)第Ⅱ階段末時(shí),鋼筋應(yīng)力達(dá)到屈服強(qiáng)度,即σs=fy。
第Ⅲ階段(破壞階段) ”
由于鋼筋屈服,受拉區(qū)垂直裂縫向上延伸,裂縫寬度迅速發(fā)展,受壓區(qū)高度減小,應(yīng)力圖形為曲線分布,最后受壓區(qū)邊緣混凝土到達(dá)極限應(yīng)變值時(shí),構(gòu)件即破壞,此時(shí)彎矩值達(dá)到極限彎矩Mu。我們將Ⅲ階段末的應(yīng)力圖形作為構(gòu)件受彎承載力的依據(jù)。
從圖11—41中,可以看出,適筋梁破壞過程經(jīng)歷的三個(gè)階段正截面應(yīng)力分布的變化特征是:隨著荷載的逐步增加,中和軸也逐步上移;同時(shí),受拉區(qū)混凝土拉應(yīng)力逐步轉(zhuǎn)移給縱向受拉鋼筋,使其達(dá)到屈服強(qiáng)度;最后,混凝土受壓區(qū)應(yīng)力圖形面積逐步增大,由三角形分布逐步變成接近于矩形分布。
由上所述,適筋梁的破壞屬拉壓破壞,破壞前縱向鋼筋先屈服,然后裂縫開展很寬,構(gòu)件撓度亦較大,這種破壞是有預(yù)兆的,稱為塑性破壞。由于適筋梁受力合理,可以充分發(fā)揮材料的強(qiáng)度,因此實(shí)際工程中我們都把鋼筋混凝土梁設(shè)計(jì)成適筋梁。
2)超筋梁的破壞(受壓破壞)
當(dāng)梁的縱向配筋率過大時(shí),由于配筋過多,破壞時(shí)梁的鋼筋應(yīng)力尚未達(dá)到屈服強(qiáng)度,而受壓區(qū)混凝土先達(dá)到極限應(yīng)變被壓壞。破壞時(shí)受拉區(qū)的裂縫開展不大,撓度也不明顯,因此破壞是突然發(fā)生的,沒有明顯的預(yù)兆,屬于脆性破壞。
3)少筋梁的破壞(瞬時(shí)受拉破壞)
當(dāng)梁的縱向配筋率ρ低于最小配筋率心時(shí),構(gòu)件只要一開裂,原來由混凝土承受的拉應(yīng)力全部轉(zhuǎn)移給縱向鋼筋承擔(dān),鋼筋受力驟然增加,但因鋼筋數(shù)量太少,很快就屈服,甚至被拉斷,這種破壞無明顯預(yù)兆,也屬于脆性破壞。
實(shí)際工程中,我們應(yīng)當(dāng)避免出現(xiàn)超筋梁和少筋梁。