【板柱节点的冲切破坏理论基础概述2000字】

板柱节点的冲切破坏理论基础概述1.1冲切破坏的定义钢筋混凝土板柱结构的冲切破坏实际上是双向板的剪切破坏。按照破坏特征来分，可以将板柱节点的冲切定义为：在集中荷载作用下，钢筋混凝土双向板结构在集中反力的作用下沿着非柱面形式的空间斜曲面发生的、以错动变形为主的一种局部脆性破坏[62]。冲切破坏从去受力本质来讲属于三维双面剪切，冲切破坏具有明显的三维特点。国内外学者通常将冲切破坏命名“Punchingshear”,用来区别二维的剪切破坏。1.2板柱节点的冲切破坏形态当钢筋混凝土板柱节点在即将发生冲切破坏时，首先板受拉面将会出现较细的裂纹，且沿着柱子径向分布的裂纹所占比例较大，但是明显的主裂纹却没有出现。钢筋还未屈服时，板柱节点就已经发生冲切破坏，因此板的挠度较小，破坏呈现出明显的脆性。该破坏主要表现在柱子连同冲切椎体突然冲出楼板，板受拉面会形成一圈环形撕开的裂缝。相对于板底弯曲破坏，板的冲切破坏是发生在节点附近区域的局部破坏。不同学者对于钢筋混凝土板发生破坏形态有不同的研究方向。学者韩菊红、丁自强[63]通过钢筋混凝土简支板的受剪性能试验得出：板的破坏形态随着柱子集中反力作用位置的不同发生改变，可以根据板内环状裂痕呈现的完整程度来划分板冲切破坏形态。可以分为以下三种类型，分别是完全冲切破坏、不完全冲切破坏以及冲压破坏，如图所示2.1(1)完全冲切破坏：板受到均匀对称的荷载作用后，会在柱子周围板底的位置形成连同的环状冲切裂痕(图2.1a所示)，形成完整的冲切锥体进而发生破坏。(2)不完全冲切破坏：如果所施加的荷载作用位置偏向在某一侧向支撑边时，板与柱节点周围存在不平衡弯矩，板的受拉面会形成不完整的环状冲切切裂纹(图2.1b所示)

(3)冲压破坏：如果施加的荷载位置距离支撑边很近，板与柱子节点处的弯曲裂纹会从板侧面延展到板顶面，逐渐形成的贯通裂纹。距离支撑边较远的板此时会产生冲切裂纹。冲切裂纹和弯曲正裂纹共同引起的破坏就是冲压破坏(图2.1c所示)。a.完全冲切破坏b.不完全冲切破坏c.冲压破坏a.Completepunchingshearb.Incompletepunchingshearc.Stampingfailure图2.1冲切破坏的三种类型Fig.Threetypesofpuchingshearfailure1.3板柱节点冲切破坏机理在集中力荷载作用下，钢筋混凝土板柱结构经常会发生一些毫无征兆的脆性破坏。因此，对板柱结构的受力性能进行更为深入的研究是必要的。对于板柱结构冲切破坏机理进行研究，需要计算板柱结构的冲切承载力。现阶段国内外学者对板柱结构的理论研究已经有了很大的进展，并且具有了很大的实用价值；目前我国关于冲切承载力的理论计算方法已基本完善，但由于板柱结构发生冲切破坏时，节点处受力情况复杂，并且混凝土本身又具有破坏多样性的准则，专家学者对板柱结构冲切破坏机理的认识有所不同。，对破坏机理的阐述也会存在较大的差异。目前，被广大专家学者一致认为的板柱结构冲切破坏机理主要是以下四类：（1）斜拉破坏机理1961年，JMoe[64]针对43块板柱试件进行试验研究，在此基础上提出了板柱节点的破坏形式是和板的剪切破坏形式相似，认为板柱节点的主要原因是混凝土的受拉破坏，当发生破坏的斜拉面上的混凝土最大应力超过了混凝土极限抗拉强度时发生破坏，斜拉破坏是一种沿着破坏截面的主拉应力方向的冲切破坏。（2）剪压破坏理论我国学者蒋大骅和周克荣[65]在1990年的研究指出：冲切破坏后形成的破坏锥是处于收剪压状态，而不是我们想象中的受拉破坏。根据冲切斜面上的三向应力分布状态，我们将整个破坏区分为上部剪压区、中间剪拉区和下部剪压区三个部分。两位学者提出：引起板柱节点发生破坏的原因主要有两点：一是由于混凝土板底部与柱子相连接处的钢筋因为锚固不足而造成的销栓破坏；另一种则是板柱节点连接处柱子根部剪压区混凝土受到的复杂应力作用超过了混凝土自身的极限抗拉强度而硬气的破坏。（3）桁架模型破坏假说1987年Alexander和Simmonds[66-67]两位学者应用桁架模型理论研究板柱节点的冲切破坏。桁架模型理论的基础即将斜裂缝出现后的受拉钢筋当做拉杆，将斜裂分隔的受压混凝土短柱当做压杆。该理论成应用到混凝土梁抗剪、抗扭等领域。对于板柱节点而言，认为冲切破坏是由于桁架的拉杆破坏或者斜压杆破坏而形成的。该理论的优点在于其形式简单，但是对于如何判断混凝土压杆的失效准则、拉杆所含钢筋数量以及冲切锥的倾角是该理论的难点，在这些方面的研究还需要进一步的探讨。（4）纵筋面劈裂错动冲切假说2011年任达等[68]阐述了这种冲切破坏理论假说，认为传统错动模型描述的是减压破坏，而不是剪拉破坏。破坏产生的本质是剪压区的混凝土达到了复合受力极限状态。外部荷载所产生的剪力应由冲切锥上的剪压区混凝土、纵筋销栓、骨料咬合作用三者共同承担。通过连锁破坏概念可知：其中一个部分破坏后剪力斜给其余部分，直到各部分全部破坏并丧失承载力，相当于试件的破坏来源于剪压区各个部分的全部失效。但从试验后破坏椎体的观测发现，从板柱节点向外延纵筋面常常会存在混