钢筋混凝土裂缝变形和耐久性使用性能.ppt

9 钢筋混凝土构件的裂缝、变形和耐久性内容提要 9.1 基本概念 9.2 裂缝宽度验算 9.3 受弯构件的挠度验算 9.4 混凝土结构耐久性设计目录目录9.19.19.29.29.39.39.49.4结构构件结构构件的可靠性的可靠性本章的主要内容具有足够的承载力和变形能力安全性适用性耐久性在使用荷载下不产生过大的裂缝和变形在一定时期内维持其安全性和适用性的能力结构的极结构的极限状态限状态9.1 概述承载能力极限状态承载能力极限状态正常使用极限状态正常使用极限状态可逆正常使用极限状态 不可逆正常使用极限状态 荷载效应可采用标准组合或准永久组合，材料强度可取标准值，并应考虑荷载长期作用的影响 荷载效应采用设计值组合，材料强度取设计值Back目录目录9.19.19.29.29.39.39.49.4施工期间产生的裂缝和使用期间产生的裂缝按裂缝的产生时间龟裂、横向裂缝（与构件轴线垂直）、纵向裂缝、斜裂缝、八字裂缝、X形交叉裂缝等按裂缝的产生原因非受力因素产生的裂缝和受力因素产生的裂缝按裂缝的形态9.2裂缝宽度验算裂缝的分类裂缝的计算模式粘结滑移理论无滑移理论综合上述两种理论的、基于试验的统计公式目录目录9.19.19.29.29.39.39.49.4llms（s）smc（c）cmAs粘结应力的传递长度裂缝数量裂缝数量增加至一增加至一定数量时定数量时不再增加，不再增加，但宽度不但宽度不断变化断变化9.2.1 粘结滑移理论开裂后，裂缝处混凝土退出工作，钢筋和混凝土之间发生滑移，裂缝出现前的混凝土拉应力在开裂后有钢筋承担裂缝的出现及开展过程目录目录9.19.19.29.29.39.39.49.4lscrAssAsftkAclcr scrAssAs平均裂缝间距ctksscrsssscrAfAl dAAscmtk2cmtkcmtkcr44/4AAdfdAdfdAfltecrdkl)(te21crdkklmtkm/4kf根据试验结果修正目录目录9.19.19.29.29.39.39.49.4平均裂缝宽度)(cmsmcrm lwsmcrmlw裂缝间距内钢筋的平均应变可表示为：ssssmE)8.01(1.1crMM裂缝间钢筋应变不均匀系数 stetk65.01.1fcrssmlEw平均裂缝宽度：目录目录9.19.19.29.29.39.39.49.49.2.2 无滑移理论无滑移理论的要点是：构件表面处的裂缝宽度主要是由钢筋周围的混凝土回缩形成的，其主要影响因素是混凝土保护层的厚度，在钢筋和混凝土之间有可靠粘结就不会产生相对滑移。根据这一理论的试验结果，构件表面处的裂缝宽度与测点到钢筋表面的距离，即净保护层厚度cs成正比，与测点表面的平均应变成正比，其平均裂缝宽度计算公式为：msmckw 由试验结果确定的常数 测点表面的平均应变 目录目录9.19.19.29.29.39.39.49.4上述两种理论和实际情况均有一定的差距，我国规范将为此将二种理论结合起来，并结合试验结果，提出了平均裂缝宽度和裂缝间距计算公式9.2.3 我国规范裂缝宽度计算方法我国规范裂缝宽度计算方法 平均裂缝间距eqcrste1.90.08dlc（）iiiiidndnd2eq目录目录9.19.19.29.29.39.39.49.41.0,1.01.10.65,0.2,0.2tktesqf 取取平均裂缝宽度crssqcmlEw对受弯、偏心受压构件取0.77，对其他构件取0.85 按荷载效应的准永久组合计算的纵向受拉钢筋的应力 式中各符号含义相见教材目录目录9.19.19.29.29.39.39.49.4最大裂缝宽度msaxmwwl)08.09.1(teeqsssqcrmaxdcEw)08.09.1(teeqsssqcsmaxdcEwl根据试验结果，对各种受力构件规范均取1.5l 对受弯构件和偏心受压构件取1.66；对偏心受抗和轴心受拉构件取1.9Back目录目录9.19.19.29.29.39.39.49.49.3 受弯构件的挠度验算钢筋混凝土受弯构件挠度计算的要点是确定其在正常使用条件下截面的抗弯刚度，当求出截面的抗弯刚度后，即可按结构力学方法求出其挠度 挠度曲线挠度曲线 刚度曲线刚度曲线 22MlMfsslEIB与荷载形式、支承条件有关的系数，简支梁取5/48rMB/11/r是截面曲率截面抗弯刚度 9.3.1 9.3.1 构件挠度与刚度的特点构件挠度与刚度的特点 目录目录9.19.19.29.29.39.39.49.4就平均应变而言符合平截面假定，平均曲率：9.3.2 9.3.2 钢筋混凝土受弯构件的短期刚度钢筋混凝土受弯构件的短期刚度 受弯构件开裂后的应变和曲率分布受弯构件开裂后的应变和曲率分布 0cmsm1hr截面的短期抗弯刚度为：cmsm0s/1hMrMMBM为计算挠度时的弯矩代表值，可取荷载效应的标准组合或准永久组合弯矩，预应力混凝土受弯构件挠度计算时，取M=Mk；钢筋混凝土受弯构件挠度计算时，取M=Mq。目录目录9.19.19.29.29.39.39.49.4裂缝截面处钢筋和混凝土的应力分别为：0sqsqhAM200fqcq)(bhM裂缝截面处钢筋和混凝土的应变为：s0sqsqEhAMc200fqcq)(EbhMs0sqsqsmEhAMc200fqccqccm)(EbhMc20qcmEbhM目录目录9.19.19.29.29.39.39.49.40ssmcm23ss0c011MhBA EhE bh可将短期抗弯刚度表示为：E20ss30c20ss20ssshAEbhEhAEhAEBfEE5.3162.0fE20sss5.3162.015.1hAEB0fff)(bhhbb目录目录9.19.19.29.29.39.39.49.49.3.3 9.3.3 钢筋混凝土受弯构件的长期刚度钢筋混凝土受弯构件的长期刚度 钢筋混凝土受弯构件在荷载长期作用下，受压区混凝土将发生徐变，即荷载不增加而混凝土的应变将随时间增长；裂缝间受拉混凝土的应力松弛以及混凝土和钢筋之间的徐变滑移，使受拉混凝土不断退出工作，导致受拉钢筋的平均应变也随时间增长；因而在荷载长期作用下，构件的曲率增大，刚度降低，挠度增加。长期刚度B可表示为：s1/1/BrMrMB荷载长期作用影响的曲率计算模式荷载长期作用影响的曲率计算模式 目录目录9.19.19.29.29.39.39.49.4最小刚度原则最小刚度原则PPhl0BsMlim20fBlMsfls由不同的规范根据具体的情况确定9.3.4 9.3.4 钢筋混凝土受弯构件挠度的计算钢筋混凝土受弯构件挠度的计算最小刚度原则Back目录目录9.19.19.29.29.39.39.49.49.4 混凝土结构的耐久性9.4.1 9.4.1 耐久性的概念与主要影响因素耐久性的概念与主要影响因素混凝土结构的耐久性是指在正常维护的条件下，在预定的设计使用年限内，在指定的工作环境中保证结构满足既定的功能要求。耐久性概念主要影响因素主要影响因素1）混凝土的碳化 2）钢筋的锈蚀 3）混凝土的冻融破坏 5）混凝土的碱集料反应4）侵蚀性介质的腐蚀 目录目录9.19.19.29.29.39.39.49.49.4.2 9.4.2 混凝土结构耐久性设计的主要内容混凝土结构耐久性设计的主要内容 1）确定结构所处的环境类别确定结构所处的环境类别 目录目录9.19.19.29.29.39.39.49.42）提出材料的耐久性质量要求提出材料的耐久性质量要求 目录目录9.19.19.29.29.39.39.49.43）确定构件中钢筋的保护层厚度确定构件中钢筋的保护层厚度 混凝土保护层的最小厚度混凝土保护层的最小厚度c c（mmmm）4）提出满足耐久性要求相应的技术措施提出满足耐久性要求相应的技术措施 目录目录9.19.19.29.29.39.39.49.4目录目录9.19.19.29.29.39.39.49.45）提出满足耐久性要求相应的技术措施提出满足耐久性要求相应的技术措施 Back目录目录9.19.19.29.29.39.39.49.4