對水泥電桿進(jìn)行力學(xué)性能試驗,電桿會發(fā)生“適筋破壞”。這種破壞的特點是:受拉鋼筋首先達(dá)到屈服強度,當(dāng)維持應(yīng)力不變而發(fā)生顯著的塑性變形,直到受壓區(qū)混凝土邊緣應(yīng)變達(dá)到混凝土彎曲受壓的極限壓應(yīng)變時,受壓混凝土被壓碎,截面即告破壞,電桿在完全破壞之前,由于鋼筋要經(jīng)歷較大的塑性伸長,隨之引起裂縫急劇開展和電桿撓度的激增,將給人明顯的破壞預(yù)兆。電桿受力過程可分為三個階段:
1. 第一階段:彈性階段?
當(dāng)荷載較少時,水泥電桿截面內(nèi)產(chǎn)生的彎矩很小,因此截面上的應(yīng)變也很少,混凝土基本上處于彈性工作階段,其截面應(yīng)力與應(yīng)變成正比。此外,電桿的撓度與彎矩也保持線性關(guān)系。荷載增大時,電桿截面彎矩和應(yīng)變也隨之增大,由于混凝土的抗拉能力遠(yuǎn)小于其抗壓能力,故在受拉區(qū)邊緣處混凝土首先出現(xiàn)應(yīng)變的增長比應(yīng)力的增長速度快的塑性特性。隨著彎矩繼續(xù)增大,直到加荷至截面彎矩達(dá)到其開裂彎矩時,受拉區(qū)邊緣纖維的應(yīng)變值將達(dá)到混凝土受彎時的極限拉應(yīng)變,截面處于即將開裂狀態(tài),稱為第一階段末,體現(xiàn)水泥電桿的抗裂度。此時,受壓區(qū)邊緣纖維應(yīng)變量測值相對還很小,故受壓區(qū)混凝土基本上處于彈性工作階段。
2. 第二階段:帶裂縫工作階段?
水泥電桿達(dá)到其開裂狀態(tài)的瞬間,荷載只要稍許增加,在純彎段內(nèi)混凝土抗拉強度較弱的截面上將出現(xiàn)第一批裂縫,原先由混凝土承擔(dān)的那一部分拉力將轉(zhuǎn)給鋼筋,使鋼筋應(yīng)力突然增大了許多,故裂縫出現(xiàn)時電桿的撓度和截面曲率都突然增大。截面上應(yīng)力會重分布,裂縫處的混凝土不再承受拉應(yīng)力,受壓區(qū)混凝土出現(xiàn)明顯的塑性變形。彎矩再增大,截面曲率加大,主裂縫開展越來越寬。當(dāng)截面彎矩增加到某一數(shù)值時,受拉區(qū)縱向鋼筋開始屈服,鋼筋應(yīng)力達(dá)到其屈服強度。第二階段相當(dāng)于電桿在正常使用時的應(yīng)力狀態(tài),體現(xiàn)水泥電桿正常使用極限狀態(tài)下的變形和裂縫寬度。
3. 第三階段:破壞階段
隨著受拉鋼筋的屈服,裂縫急劇開展,截面曲率和水泥電桿的撓度也突然增大,形成破壞前的征兆。由于中性軸繼續(xù)往電桿另一側(cè)受壓區(qū)移動,受壓區(qū)高度進(jìn)一步減少,受壓區(qū)混凝土壓應(yīng)力迅速增大,受壓區(qū)混凝土邊緣應(yīng)變也迅速增長,塑性特征也行將表現(xiàn)得更為充分。當(dāng)彎矩繼續(xù)增大至極限彎矩時,受壓區(qū)邊緣混凝土將達(dá)到其極限壓應(yīng)變(一般可取0.0033),受壓區(qū)邊緣混凝土將被壓壞并向外鼓出,電桿即將破壞。此時,在荷載幾乎保持不變的情況下,裂縫進(jìn)一步急劇開展,混凝土被完全壓碎,截面發(fā)生破壞。第三階段是截面破壞階段,破壞始于縱向受拉鋼筋屈服,終結(jié)于受壓區(qū)混凝土壓碎,體現(xiàn)水泥電桿正截面受彎承載力。
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