《论桩承台的冲切破坏与剪切破坏》 - 胡金洲

《论桩承台的冲切破坏与剪切破坏》

一、本质：

受剪破坏和冲切破坏的本质相同：混凝土“拉”裂，是一种斜截面破坏。

承载力均受混凝土的抗拉强度所控制。

（注：个人见解，这种的顺着受力方向破坏，或者破坏方向偏向受力方向的破坏形式，就是一种“拉”裂破坏，一种“切”破坏）

二、区别：

破坏的机理与本质是一样的，不一样的是破坏的位置（破坏面、破坏方式），即同为斜截面破坏的两种方式。

具体讲，有以下两点区别：

1.破坏面与破坏形式：

如果能够形成冲切破坏锥（①基础平面尺寸相对于上部构件尺寸够大，基础边长＞上部构件边长+2倍基础厚度；②基础平面两个方向尺寸相对长度一致，长短边之比≯2），则形成冲切破坏，否则形成剪切破坏。

冲切破坏面则为空间曲面，剪切破坏面为平面。

2.受力模式：

冲切破坏是双向受力，剪切破坏面是单向受力。具体受力机制详下文所述。

广东省建筑地基基础设计规范对冲切和剪切问题的描述，参见条文说明9.2.7，摘录如下：

“一般说来，柱下单独基础板双向受力，墙下条形基础板单向受力，冲切和剪切，其破坏机理类似，承载力均受混凝土的抗拉强度所控制。不同的是剪切破坏面可视为平面，而冲切破坏面则可视为空间曲面，如截圆锥、截角锥或棱台及其他不规则曲面等。故剪切又称单向剪切(one way sherar)；冲切有时候也称冲剪，又称双向剪切(punching, two way shear)。对于双向受力的柱下单独基础应验算控制截面的受冲切承载力，必要时应验算抗剪承载力；对于单向受力的墙下条形基础只需验算控制截面的受剪承载力……

综上所述，冲切和剪切是斜截面破坏的两种形式，相对而言，剪切破坏更为复杂。受剪破坏主要是在拉力、压力共同作用下的多应力状态破坏，冲切破坏主

要是局部的压力作用下破坏，受弯破坏主要是拉力作用下的破坏。冲切破坏还有可能是在结构（柱）边缘的应力集中现象导致边缘处的压应力教其他部位显著增强，所以要进行验算，保证结构安全。

至于说剪切破坏的受力状态更复杂，具体解释如下：

I、冲切破坏是构件在荷载作用下出现沿应力扩散角的破裂面，混凝土被拉坏；

II、剪切破坏需从混凝土构件受剪的机理说起。

混凝土构件斜受剪的计算模型为桁架，上部混凝土(上弦杆)受压，下部钢筋(下弦杆)受拉，斜裂缝间混凝土(斜腹杆)受压或受拉。我们配置箍筋的作用，就是需要箍筋和该斜腹杆来共同承担它们沿斜腹杆方向的拉力或压力(箍筋的有效断面垂直于该斜腹杆)。

三、设计上的具体运用：

一般情况下都是优先验算冲切破坏，仅有在以下两种情况才是考虑剪切破坏：

1.尺寸上形成不了冲切锥：

基础平面尺寸相对于上部构件尺寸不够大，基础边长＜上部构件边长+2倍基础厚度，冲切锥无法形成。

“对基础底面短边尺寸小于或等于柱宽加两倍基础有效高度的柱下独立基础，以及墙下条形基础，应验算柱（墙）与基础受剪切承载力”——《建筑地基地基基础设计规范》8.2.7第二条。

2.受力模式不再是冲切锥：

基础平面两个方向尺寸相对长度不匹配，长短边之比＞2，这种情况基础不再是双向受力，更像是单向受力，破坏更像是一种单向破坏，即受剪破坏。

“考虑到实际工作中柱下独立基础底面两个方向的边长比值有可能大于2，此时基础的受力状态近于单向受力，柱与基础交接处不存在受冲切问题，仅需对基础进行斜截面受剪承载力验算。”——《建筑地基地基基础设计规范》条文说明8.2.8、8.2.9。