无腹筋梁斜截面的破坏机理分析

在对受弯构件斜截面受力分析中，为了便于探讨剪切破坏的特性，常以无腹筋梁为基础展开，下面以无腹筋钢筋混凝土简支梁为例介绍，如图6-1 所示。

在纯弯段（CD 段），随着荷载增加，受拉区边缘的最大主拉应力（弯曲拉应力）首先达到并超过混凝土的极限抗拉强度，垂直于主拉应力方向的裂缝（竖直裂缝）从受拉边缘开始并竖直向上发展，相应的截面承载力计算为正截面承载力计算。

弯剪段（AC 和DB 段），如果受拉边缘的主拉应力最大，则裂缝将从这里开始，方向为竖直方向，并斜向向上发展，这样的斜裂缝称为弯剪斜裂缝（图6-2a）。对Ⅰ形截面梁，在受拉翼缘与腹板（梁肋）交界处既有较大的弯曲正应力，又有较大的剪应力，其主拉应力有可能大于受拉边缘的主拉应力（弯曲拉应力），在这种情况下，斜裂缝将在受拉翼缘与腹板交界处开始出现，并斜向分别向上向下延伸（至受拉边缘时变为竖直），这样的斜裂缝称为腹剪斜裂缝（图6-2b）。不管出现哪一种斜裂缝，斜裂缝出现后，梁上的应力状态都发生了很大变化。

图6-1　无腹筋梁开裂前的应力状态

图6-2　梁的裂缝

图6-3　斜截面受力状态

斜裂缝出现前，剪力V 由整个截面CC ′（图6.3）承担。但斜裂缝出现后，CH 面不再承受剪力，剪力V 主要由C ′H 面承担。C ′H 面既受剪又受压，所以称为剪压面（区）。

斜裂缝出现前，JJ ′ 截面纵向受拉钢筋承受自身截面弯矩引起的拉力。但斜裂缝出现后，JJ ′截面的纵向受拉钢筋要承受JC ′截面（即CC ′ 截面）弯矩引起的拉力，且后者大于前者，故纵向受拉钢筋在斜裂缝出现后便产生了应力增量。

斜裂缝出现后，无腹筋梁可能立即破坏，也可能按新形成的剪力承载机构继续保持其承载能力。(www.xing528.com)

在讨论无腹筋简支梁斜截面破坏形态之前，先应了解“剪跨比”的概念。剪跨比是一个无量纲常数，用来表示，此处M 和V 分别为剪弯区段中某个竖直截面的弯矩和剪力，h0为截面有效高度。一般把m 的这个表达式称为“广义剪跨比”。对于集中荷载作用下的简支梁（图6-1），则可用更为简便的形式来表达。例如图6-1 中CC 截面的剪跨比其中，a 为集中力作用点至简支梁最近的支座之间的距离称为“剪跨”。有时称为“狭义剪跨比”。

随着剪跨比m 的变化，无腹筋简支梁沿斜截面破坏的主要形态有以下3 种。

图6-4　无腹筋梁的剪切破坏形态

1.斜拉破坏—— “少筋破坏”（图6-4a）

斜拉破坏的特点为：在荷载作用下，梁的剪跨段产生由梁底竖向裂缝沿主压应力轨迹线向上延伸发展而成的斜裂缝。其中，有一条主要斜裂缝（又称临界斜裂缝）很快形成，并迅速伸展至荷载垫板边缘而使梁体混凝土裂通，梁被撕裂成两部分而丧失承载力；同时，沿纵向钢筋往往伴随产生水平撕裂裂缝。这种破坏称为斜拉破坏。这种破坏发生突然，破坏荷载等于或略高于主要斜裂缝出现时的荷载，这种破坏往往发生于剪跨比较大（m> 3）。它属于脆性破坏，工程中应避免发生此种破坏。

2.剪压破坏—— “适筋破坏”（图6-4b）

剪压破坏的特点为：随着荷载的增大，梁的剪弯区段内陆续出现几条斜裂缝，其中一条发展成为临界斜裂缝。穿过斜裂缝的纵向受拉钢筋在一定程度上约束斜裂缝宽度的开展和长度的延伸，又能在剪压区混凝土破坏前屈服。因此，斜裂缝宽度的开展和长度的延伸有一个进一步增加荷载的过程，破坏前有比较明显的预兆，和正截面抗弯中的适筋梁破坏类似，斜截面受剪承载力计算公式以此种破坏形式来建立。这种破坏情况多见于剪跨比为1≤ m≤ 3。

3.斜压破坏—— “超筋破坏”（图6-4c）

斜压破坏的特点为：随着荷载增大，梁腹发生类似混凝土棱柱体被压坏的情况，破坏时斜裂缝多而密，但没有主裂缝，故称为斜压破坏。由于破坏始于混凝土，所以和正截面抗弯中的超筋梁破坏类似，也是脆性破坏，工程中也应避免发生此种破坏。这种破坏情况多见于剪跨比为m< 3的情况中。

需要指出，这仅仅是说明了无腹筋梁三种破坏形式的一些特征，并不是判断哪种形式破坏的方法。影响工程中有腹筋梁破坏形式的因素除了上述的剪跨比之外，还有很多其他因素。