钢筋混凝土梁的剪切破坏

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1 引言

如下图所示，施加在梁上的载荷会产生弯矩和剪力，在某些情况下还会产生扭矩。梁的设计通常是先考虑弯矩，因此要对截面尺寸和所需的纵向加筋量进行评估。此外, 还应该检查截面的剪切力以确定是否需要剪切加固(箍筋)。这绝不是说剪力不如弯曲重要。相反，由于其脆性，剪力会产生额外的拉应力, 通常由斜拉引发的剪切破坏比弯曲破坏更加危险, 因此在梁设计时必须考虑其剪切行为。

钢筋混凝土梁的剪切破坏，更恰当地称为"斜拉破坏"，很难准确预测。尽管经过多年的实验研究以及使用先进的数值模拟工具进行预测, 但仍未完全了解其剪切破坏的机理。如果一个没有正确设计抗剪加固的梁超载破坏，很可能会在没有预警的情况下突然发生剪切坍塌(脆性破坏)。因此混凝土必须提供 "特殊的抗剪钢筋"，以确保在剪切破坏之前发生弯曲破坏。换句话说，我们要确保梁会以延性的方式破坏，而且是以弯曲的方式破坏，而不是以剪切的方式破坏。

作用在钢筋混凝土梁垂直截面上的剪力不会导致该截面的直接破裂。剪力本身或与挠曲相结合，可能通过在倾斜的平面上产生拉应力而间接地引起破坏。如果这些应力超过了混凝土相对较低的抗拉强度，就会产生斜向裂缝。如果不对这些裂缝进行检查，就会发生梁的劈裂或所谓的斜拉破坏。

2 弯曲破坏

(1) 延性弯曲破坏

在钢筋屈服后，如果不可能重新分配力，梁的变形就会变得重要，构件则会以延性方式发生变形。梁的受压翼缘变软，截面的旋转中心下降，使得内部水平臂减小。当达到混凝土受压区的极限能力时，就会发生延性弯曲失效。钢筋屈服后，其弯曲破坏是由混凝土碎裂支配的，钢筋的变形能力通常不是关键。

弯曲压缩破坏

(2) 脆性弯曲破坏

在有大量钢筋梁的情况下，在达到抗拉强度屈服之前，混凝土在受压区已被压碎，从而使得梁发生破坏, 这就是使用超筋梁产生的后果。

弯曲破坏(Flexural Failure)

3 剪切破坏

在过去60年里，研究者们对钢筋混凝土结构的抗剪性能进行了大量研究。影响剪切破坏发生的主要参数有混凝土的抗压强度、纵向钢筋比、剪跨与有效深度比以及构件尺寸等, 大部分的研究都是针对矩形截面的钢筋混凝土梁。剪力破坏通常是由在剪力跨度上出现斜裂缝而引发的。在矩形、工字型或T型截面中，弯曲裂缝的出现总是先于斜拉裂缝的出现。由于腹板中形成的剪应力大小不同，梁的形状(工字型和T截面)影响着梁的抗剪能力和斜裂缝的传播行为。