单元钢筋混凝土受弯构件的应力裂缝和变形计算资料

1、5 钢筋混凝土受弯构件的应力、裂缝和变形计算 Stress, Crack and Deflection of Reinforced Flexural Concrete Member 提纲(syllabus) ： 9.1 概述（Introduction) 9.2 换算截面； 9.3 应力计算； 9.4 受弯构件的裂缝和最大裂缝宽度； 9.5受弯构件的变形（挠度 )验算； 9.6 混凝土的耐久性。 第9章 钢筋混凝土受弯构件的应力、裂缝和变形计算 第9章 钢筋混凝土受弯构件的应力、裂缝和变形计算 1.使用阶段一般指梁带裂缝工作阶段 , 对应 的是II阶段。 钢筋混凝土受弯构件在使用阶段的计算特点

2、0.4 0.6 0.8 1.0 ? a a a ? Mcr My Mu 0 f M/Mu 5.1 概述（Introduction) 第9章 钢筋混凝土受弯构件的应力、裂缝和变形计算 2.使用阶段计算是按照构件使用条件对 已设计的构件 进行计算，以保证在使用情况下的 应力、裂缝和变形 小于正常使用极限状态的限值 。当构件验算不满足要 求时，必须按承载能力极限状态要求对已设计好的构 件进行修正、调整，直至满足两种极限状态的设计要 求。 钢筋混凝土受弯构件在使用阶段的计算特点 5.1 概述（Introduction) 第9章 钢筋混凝土受弯构件的应力、裂缝和变形计算 钢筋混凝土受弯构件在使用阶段的计

3、算特点 3.与承载能力极限状态不同，使用阶段计算中涉及到 的内力，是各种使用荷载在构件截面上各自产生的同 类型内力，按荷载组合原则 简单叠加，不带任何荷载 系数。 正常使用极限状态计算时作用效应应取短期效应和 长期效应的一种或两种组合，汽车荷载不计入冲击系 数。 5.1 概述（Introduction) 第9章 钢筋混凝土受弯构件的应力、裂缝和变形计算 2.作用长期效应组合。 永久作用标准值效应与可变作用准永久值效应相组合， 其效应组合表达式为： 1.作用短期效应组合。 永久作用标准值效应与可变作用频遇值效应相组合， 其效应组合表达式为： 结构按正常使用极限状态设计采用的两种效应组合 (2-2

4、9) (2-30) 1）平截面假定：梁的正截面在梁受力 并发生弯曲变形以后仍保持平面。 1.基本假定 第9章 钢筋混凝土受弯构件的应力、裂缝和变形计算 cs cc xhx ? ? ? ?)/(/ 0 5.2 换算截面（Conversion of Section) 1）平截面假定： 1.基本假定 第9章 钢筋混凝土受弯构件的应力、裂缝和变形计算 5.2 换算截面（Conversion of Section) 2）弹性体假定：II阶段，混凝土受压区的应力分布 曲线不丰满，可以近似接近直线。则有： 1.基本假定 第9章 钢筋混凝土受弯构件的应力、裂缝和变形计算 ccc ccc E E ? ? ? ?

5、/ 9.2 换算截面（Conversion of Section) 3）受拉区出现裂缝后，受拉区的混凝土不参加 工作，拉应力全部由钢筋承担。 1.基本假定 第9章 钢筋混凝土受弯构件的应力、裂缝和变形计算 4）同一强度等级的混凝土，其拉、压弹性模量视为 同一常值，不随应力大小而变，从而钢筋的弹性模量 和混凝土的弹性模量 之比值为一常数 ，即 = / 。 与混凝土的强度等级有关。公桥规规定 钢筋混凝土构件的截面换算系数 5.2 换算截面（Conversion of Section) 1.基本假定 第9章 钢筋混凝土受弯构件的应力、裂缝和变形计算 csEsEs Essc s s c sss EE

6、E E E / / / ? ? ? ? ? ? ? ? 算系数；钢筋混凝土构件截面换 故有： 因为： csccc EE? 5.2 换算截面（Conversion of Section) 第9章 钢筋混凝土受弯构件的应力、裂缝和变形计算 换算截面是指将物理性能与混凝土明显不同的钢筋按力学等 效的原则通过弹性模量比值的折换，将钢筋换算为同一混凝土材 料而得到的截面。图9-1所示为在受拉区裂缝出现前后不同的换 算截面。根据换算截面由材料力学方法可以求得其等效截面惯性 矩I0和Icr。 图9-1 换算截面 将截面受拉将截面受拉 区纵向受拉钢 筋的截面面积 换算成假想的 能承受拉应力 的混凝土截面 面积

7、，如图 5. 截面换算 5.2 换算截面（Conversion of Section) ? 换算截面法是不同材料组成的结构，为采用 材料力学的基本公式而应用的一种常规方法， 也就是将不同的材料，通过刚度（EI或EA） 的比值，按照功能相等的准则，虚拟为一种 新的同样材料的结构，这样就可以应用材料 力学的基本公式，确定结构的受力及变形情 况。 ? 计算出换算截面的几何特性，即可按材料力 学的方法对使用阶段和施工阶段的应力进行 计算 第9章 钢筋混凝土受弯构件的应力、裂缝和变形计算 2. 截面换算 5.2 换算截面（Conversion of Section) 第9章 钢筋混凝土受弯构件的应力、裂

8、缝和变形计算 将截面受拉区纵向受拉钢筋的截面面积换算成假想的能承受拉应 力的混凝土截面面积，并满足 : 1)、虚拟混凝土块仍居于钢筋的重心处且应变相同，即 2)、虚拟混凝土块与钢筋承担的内力相同，即 由虎克定律(Hookelaw)得： 根据换算截面面积承受拉力的作用应与原钢筋的作用相同的原则可 得 所以， 上式表明，截面面积为的纵向受拉钢筋的作用相当于截面面积为 的受拉混凝土的作用，即称为钢筋的换算截面面积。 5. 截面换算 第9章 钢筋混凝土受弯构件的应力、裂缝和变形计算 5.2 换算截面（Conversion of Section) 第9章 钢筋混凝土受弯构件的应力、裂缝和变形计算 5.2

9、 换算截面（Conversion of Section) 第9章 钢筋混凝土受弯构件的应力、裂缝和变形计算 矩形截面换算截面面积： 换算截面对中性轴的静矩： 换算截面对中性轴的惯性矩 矩形截面 5.2 换算截面（Conversion of Section) 受拉区： 受压区： 受压区高度： 对于受弯构件，开裂截面的中性轴通过其换算截面 的形心轴，即 第9章 钢筋混凝土受弯构件的应力、裂缝和变形计算 矩形截面 5.2 换算截面（Conversion of Section) 第9章 钢筋混凝土受弯构件的应力、裂缝和变形计算 T形截面 5.2 换算截面（Conversion of Section)

10、当 时，按矩形和翼缘位于受拉区的 T形截面 f hx? 第9章 钢筋混凝土受弯构件的应力、裂缝和变形计算 T形截面 5.2 换算截面（Conversion of Section) I形和翼缘位于受压区的T形截面 a）当 时 b）当 按宽度为 的矩形截面计算。 第9章 钢筋混凝土受弯构件的应力、裂缝和变形计算 T形截面 5.2 换算截面（Conversion of Section) 第9章 钢筋混凝土受弯构件的应力、裂缝和变形计算 9.3 钢筋混凝土梁：施工阶段 运输、安装过程中梁 的支承条件受力图示都会发生变化。 对于钢筋混凝土受弯构件，公路桥规要求进行施 工阶段的应力计算 5.3 5.3 应

11、力计算应力计算 第9章 钢筋混凝土受弯构件的应力、裂缝和变形计算 第9章 钢筋混凝土受弯构件的应力、裂缝和变形计算 1）矩形截面 （1）.受压区混凝土边缘纤维的压应力 （2）.受拉钢筋的平均拉应力 换算截面法截面正应力计算 第9章 钢筋混凝土受弯构件的应力、裂缝和变形计算 5.3 5.3 应力计算应力计算 2）T形截面 换算截面法截面正应力计算 第9章 钢筋混凝土受弯构件的应力、裂缝和变形计算 2）T形截面 换算截面法截面正应力计算 第9章 钢筋混凝土受弯构件的应力、裂缝和变形计算 2）T形截面 换算截面法截面正应力计算 第9章 钢筋混凝土受弯构件的应力、裂缝和变形计算 1）作用效应（如弯矩、

12、剪力、扭矩及拉力等）引起的 裂缝-直接作用引起的一般是与受力钢筋以一定角度 相交的横向裂缝。 9.4 受弯构件的裂缝和最大裂缝宽度验算 第9章 钢筋混凝土受弯构件的应力、裂缝和变形计算 钢筋混凝土结构的裂缝按照产生的原因可 分为以下几类： 9.4 2）由外加变形引起的裂缝外加变形一般有不均 匀沉降、混凝土收缩及温差等 3）钢筋锈蚀的裂缝 9.4 9.4 受弯构件的裂缝和最大裂缝宽度验算受弯构件的裂缝和最大裂缝宽度验算 第9章 钢筋混凝土受弯构件的应力、裂缝和变形计算 钢筋混凝土结构的裂缝按照产生的原因还可分为以 下几类： 钢筋混凝土（reinforced concrete ）结构的裂缝， 就其

13、产生的原因，大致可以分为两类： 一类是由于荷载（如恒载（ dead load ）、活载 （mobile load ）等）所引起的裂缝。这一类裂缝系 在正常使用荷载作用下产生的，所以通常称它为正常 裂缝； 另一类裂缝主要是由于混凝土结硬时的收缩，拆模、 起吊和运输时的不当，构造上的不合理等原因所造成 的。通常称此类裂缝为非正常裂缝。 裂缝间距和宽度具有下列特性： （）当拉应力达到混凝土抗拉强度，一般出现裂缝。 因此，构件第一条裂缝一般出现在内力最大（或主拉应力 最大）的截面或构件最薄弱的截面。最大裂缝宽度一般亦 在该截面。 （）裂缝宽度与裂缝间距密切相关。裂缝间距大，裂 缝宽度亦大；裂缝间距小，

14、裂缝宽度亦小。而裂缝间距与 钢筋表面特征有关,用螺纹钢筋和细直径钢筋可以增加握 裹力。 （）裂缝间距和宽度随受拉区混凝土有效面积增大而 增大，随混凝土保护层厚度增大而增大。公桥规中规 定，在构造上要求保护层厚度不小于 30mm ，亦不大于 50mm 。 9.4 受弯构件的裂缝和最大裂缝宽度验算 第9章 钢筋混凝土受弯构件的应力、裂缝和变形计算 裂缝的特性 （）裂缝宽度随受拉钢筋用量增大而减小。这是 因为内力一定时，钢筋用量大，钢筋应力 则小，因此裂缝宽度随之减小。 （）裂缝宽度与荷载作用时间长短有关。在荷载 长期作用下，由于受压区混凝土的徐变和受拉区裂 缝间混凝土逐步退出工作，因此裂缝宽度随时

15、间的 延长而扩大。由上可知，裂缝宽度只能在实验基础 上，采用近似计算方法进行验算。 9.4 受弯构件的裂缝和最大裂缝宽度验算 第9章 钢筋混凝土受弯构件的应力、裂缝和变形计算 裂缝的特性 1）粘结滑移理论法 9.4 9.4 受弯构件的裂缝和最大裂缝宽度验算受弯构件的裂缝和最大裂缝宽度验算 第9章 钢筋混凝土受弯构件的应力、裂缝和变形计算 9.4.1 受弯构件裂缝宽度计算理论和方法简介 粘结滑移理论是由D. Watstein 等人于19401960 年根据钢筋混凝土拉杆试验提出的，一种最早的裂缝理论， 直至60年代中期这个理论还一直被广泛的接受应用。这 一理论认为，裂缝的开展是由于钢筋与混凝土之

16、间不再保 持变形协调，出现相对滑移而产生的。因此裂缝宽度等于 裂缝间距范围内钢筋和混凝土的变形差。而裂缝的间距取 决于钢筋与混凝土间粘结应力 的大小与分布。粘结应力越 大，混凝土拉应力沿构件纵向从零增大到其极限抗拉强度 所需的粘结传递长度会越短，裂缝的间距也就越短，裂缝 宽度越小，此时裂缝“密而多”；反之，裂缝“疏而稀”， 裂缝宽度越大。 1）粘结滑移理论法 第9章 钢筋混凝土受弯构件的应力、裂缝和变形计算 9.4.1 受弯构件裂缝宽度计算理论和方法简介 由粘结滑移理论得 到的基本公式如下: ? ? scr scscrcscrf l llW ? ?)/1 ()( cr s ss fc l E

17、W ? ?，得到裂缝平均宽度：忽略 第9章 钢筋混凝土受弯构件的应力、裂缝和变形计算 2）无滑移理论 9.4.1 受弯构件裂缝宽度计算理论和方法简介 粘结-滑移理论有一个基本假设，即构件开裂、混凝土回 缩后，裂缝截面仍保持为平面 。但试验量测表明，裂缝出 现后混凝土将产生沿横截面不均匀的回缩变形， 钢筋处的 裂缝宽度比构件表面的裂缝宽度要 小得多，距离钢筋表面 越大，裂缝宽度也越大。这一变形分布说明，由于钢筋对 混凝土变形的约束作用，混凝土在横截面上存在着局部 应 变梯度，该应变梯度的大小，控制着构件表面的裂缝宽度。 而且，在使用阶段的工作应力下，由于近钢筋处横向内裂 缝的出现，变形钢筋与混凝

18、土在接触面处的相对滑移很小， 可以忽略不计。从这些试验现象出发， Base在20世纪60 年代提出了无滑移理论。 第9章 钢筋混凝土受弯构件的应力、裂缝和变形计算 2）无滑移理论 9.4 9.4 受弯构件的裂缝和最大裂缝宽度验算受弯构件的裂缝和最大裂缝宽度验算 9.4.1 受弯构件裂缝宽度计算理论和方法简介 无滑移理论认为，构件表面裂缝宽度主要是由钢 筋周围的混凝土回缩形成的，其决定性因素是构件 表面到最近钢筋的距离，它包括混凝土保护层厚度c 和钢筋间的距离s两个变量。一般认为，对于保护层 厚度在15mm 至80mm 的梁，用这一理论的计算结 果与试验对比，吻合良好。 s ss f E kcW

19、 BaseDG ? ? max . 侧面的最大裂缝宽度： 等学者给出的钢筋 第9章 钢筋混凝土受弯构件的应力、裂缝和变形计算 2）无滑移理论 9.4.1 受弯构件裂缝宽度计算理论和方法简介 第9章 钢筋混凝土受弯构件的应力、裂缝和变形计算 3）综合理论 9.4.1 受弯构件裂缝宽度计算理论和方法简介 从裂缝机理来看，无滑移理论考虑了应变梯度 的影响，采用在裂缝的局部范围内，变形不再保 持平面的假定，无疑比粘结滑移理论更为合理了。 但假定钢筋钢筋处完全没有滑移，把保护层厚度 作为唯一的变量，显然是过于简单化了。一种合 乎逻辑的发展是将粘结-滑移理论与无滑移理论 结 合起来。因此，采用合理的 平均

20、裂缝间距公式应 综合考虑两者的影响。这就是所谓的一般裂缝理 论，又称为综合裂缝理论。 第9章 钢筋混凝土受弯构件的应力、裂缝和变形计算 3）综合理论 9.4.1 受弯构件裂缝宽度计算理论和方法简介 综合裂缝理论。 )08. 09 . 1 (1 . 2 max te eq s sk f d c E W ? ? ? 第9章 钢筋混凝土受弯构件的应力、裂缝和变形计算 我国混凝土结构设计规范（ GBJ50010 2002）采用综合理论给出的裂缝宽度计算公式： 9.4 受弯构件的裂缝和最大裂缝宽度验算 9.4.1 受弯构件裂缝宽度计算理论和方法简介 s k sk te s iii ii eq skte

21、tk Ah M A A dvn dn d f 0 2 87. 0 , 65. 01 . 1 ? ? ? ? ? ? ? ， 其中： 第9章 钢筋混凝土受弯构件的应力、裂缝和变形计算 我国公路桥规考虑影响裂缝宽度的主要因素 钢筋 应力、钢筋直径、配筋率、保护层厚度、荷载作用性 质（短期、长期、重复作用）、构件受力性质（受弯、 受拉、偏心受拉）。规定矩形、T形、工字形截面的 钢筋混凝土构件，其最大裂缝宽度计算公式： 9.4.2 公路桥规关于最大裂缝宽度计算方法和 裂缝宽度限值 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 1028. 0 30 321 d E cccW s ss fk)(mm

22、 式中 C1-钢筋表面形状系数，对光面钢筋，C1=1.4；对带肋钢筋， C1=1.0； C2-作用长期效应影响系数，C2=1+0.5Nl/Ns，其中Nl和Ns分别 为按 作用长期效应组合和短期效应组合计算的内力值； C3-与构件形式有关的系数，当为钢筋混凝土板式受弯构件时， C3=1.15； 当为其他受弯构件时，C3=1.0； ss-钢筋应力，钢筋混凝土受弯构件：ss=M s/0.87Ash0 ； Es-钢筋的弹性模量（MPa） d-纵向受拉钢筋直径（mm），当用不同直径的钢筋时，d改 用换算直径d0，d0=4As/0.75u，此处u为钢筋截面的总周长； 纵向受拉钢筋截面配筋率（=As/bh0

23、），当 0.02时，取 =0.02，当 760mm2，这样选择钢筋，可以保证 足够的正截面抗弯承载力。采用前述相同的方法及步 骤验算最大裂缝宽度： 采用前述相同的方法及步骤验算最大裂缝宽度： h0=500-25-14/2=468mm N/mm2 deq=d=14m 例题 第9章 钢筋混凝土受弯构件的应力、裂缝和变形计算 9.4 9.4 受弯构件的裂缝和最大裂缝宽度验算受弯构件的裂缝和最大裂缝宽度验算 采用前述相同的方法及步骤验算最大裂缝宽度：采用前述相同的方法及步骤验算最大裂缝宽度： 例题 第9章 钢筋混凝土受弯构件的应力、裂缝和变形计算 9.4 9.4 受弯构件的裂缝和最大裂缝宽度验算受弯构

24、件的裂缝和最大裂缝宽度验算 满足要求。 【例题】处于室内正常环境下的钢筋混凝土矩形截面简 支梁，截面尺寸b=200mm， h=500mm，配置HRB335钢 筋416，混凝土强度等级为C20，保护层厚度c=25mm。 跨中截面弯矩Mk=79.97kNm，Mq=64.29kNm。试按公 路桥涵规范验算该梁的最大裂缝宽度。 解 Ms=79.97kNm，Ml=64.29kNm As=804mm2,h0=500-30-(16/2)=462mm 例题 第9章 钢筋混凝土受弯构件的应力、裂缝和变形计算 9.4 9.4 受弯构件的裂缝和最大裂缝宽度验算受弯构件的裂缝和最大裂缝宽度验算 C1为钢筋表面形状系数

25、，对于变形钢筋，取1.0； C2为作用长期效应影响系数， C3为与构件形式有关的系数，对于除钢筋混凝土板式受弯构件 外的其他受弯构件，均取1.0； 例题 第9章 钢筋混凝土受弯构件的应力、裂缝和变形计算 9.4 9.4 受弯构件的裂缝和最大裂缝宽度验算受弯构件的裂缝和最大裂缝宽度验算 按照公路桥规的规定，对于处于一般环境下的 钢筋混凝土受弯构件，按上述裂缝宽度计算公式计算 的特征裂缝宽度不应超过 0.20mm 。因此，该梁不满 足公路桥规的要求。改用细直径钢筋可以使构件的特 征裂缝宽度减小，从而满足规范要求。 例题 第9章 钢筋混凝土受弯构件的应力、裂缝和变形计算 9.4 受弯构件的裂缝和最大

26、裂缝宽度验算 例题比较 比较上述两个例题可以发现，一根完全相同的钢 筋混凝土梁，由于各自采用的计算理论不同，以及 对裂缝宽度的可靠度要求不同，两个专业规范得到 的计算结果也不同，甚至导致完全相反的结论。这 又从另一个侧面说明了我们必须严格遵守规范规定， 处理相同问题，当计算理论不同时，我们不能互相 串用规范的规定，否则将得到错误的结论。 第9章 钢筋混凝土受弯构件的应力、裂缝和变形计算 9.4 9.4 受弯构件的裂缝和最大裂缝宽度验算受弯构件的裂缝和最大裂缝宽度验算 9.5 变形验算的目的与要求 桥梁上部结构在荷载作用下将产生挠曲变形，使桥 面成凹形或凸形，多孔桥梁甚至呈波浪形。因此设计 钢筋

27、混凝土受弯构件时，应使其具有足够的刚 （rigidity) ，以避免产生过大的变形而影响结构的正 常使用。 钢筋混凝土桥梁的挠度（ deflection ）由两部分组 成：一部分是由恒载（结构重力）产生的挠度；另一 部分则是由静活载（ mobile load ）（不计冲击力的 活载）产生的挠度。 9.5 受弯构件的变形（挠度）验算 第9章 钢筋混凝土受弯构件的应力、裂缝和变形计算 9.5 9.5 受弯构件的变形（挠度）验算受弯构件的变形（挠度）验算 第9章 钢筋混凝土受弯构件的应力、裂缝和变形计算 公路桥规规定,钢筋混凝土受弯构件在消除结构 自重产生的长期挠度后不应超过如表所示规定的限值 构件

28、种类 允许的挠度值 梁式桥主梁最大挠度处 梁式桥主梁悬臂端 9.5 9.5 受弯构件的变形（挠度）验算受弯构件的变形（挠度）验算 第9章 钢筋混凝土受弯构件的应力、裂缝和变形计算 9.5.1 受弯构件的刚度（rigidity ）和挠度（ deflection ）计算 简支梁(free beam) ，跨中最大挠度为： B ML wy 2 ?挠度计算公式： 9.5 9.5 受弯构件的变形（挠度）验算受弯构件的变形（挠度）验算 第9章 钢筋混凝土受弯构件的应力、裂缝和变形计算 9.5.1 受弯构件的刚度（rigidity ）和挠度（ deflection ）计算 公路桥规规定,钢筋混凝土受弯构件在计

29、算变形 试的抗弯刚度为： 9.5 9.5 受弯构件的变形（挠度）验算受弯构件的变形（挠度）验算 第9章 钢筋混凝土受弯构件的应力、裂缝和变形计算 长期荷载作用下受弯构件的挠度 长期荷载作用下的受弯构件挠度增长的原因有： 1、受压混凝土发生徐变。同时，由于受压混凝土 塑性发展，应力图形变曲，使内力臂减小从而引起 受拉钢筋应力的某些增加。 、受拉混凝土和受拉钢筋间的粘结滑移徐变、受 拉混凝土的应力松弛以及裂缝的向上发展，导致受 拉混凝土不断退出工作，从而使受拉钢筋平均应变 随时间增大。 3、混凝土的收缩。 9.5.1 受弯构件的刚度（rigidity ）和挠度（ deflection ）计算 9.

30、5 9.5 受弯构件的变形（挠度）验算受弯构件的变形（挠度）验算 第9章 钢筋混凝土受弯构件的应力、裂缝和变形计算 9.5.2 预拱度的设置 预拱度 1、钢筋混凝土受弯构件预拱度可按下列规定设置： 荷载短期效应组合并考虑荷载长期效应影响产生的 长期挠度不超过L/1600 （L为计算跨径）时，可不 设预拱度； 2、不符合上述规定则应设预拱度，预拱度值按结构 自重和可变荷载频遇值 (frequent value of variable action) 计算的长期挠度值之和采用。 9.5 9.5 受弯构件的变形（挠度）验算受弯构件的变形（挠度）验算 第9章 钢筋混凝土受弯构件的应力、裂缝和变形计算

31、9.5.2 预拱度的设置 公路桥规规定钢筋混凝土受弯构件预拱度值按结 构自重和1/2可变荷载频遇值计算的长期挠度之和采 用 QG ww 2 1 ? 预拱度的设置应按最大的预拱值沿顺桥向做成平 顺的曲线。汽车荷载频遇值为汽车荷载标准值的 0.7 倍，人群荷载频遇值等于其标准值。 9.5 9.5 受弯构件的变形（挠度）验算受弯构件的变形（挠度）验算 第9章 钢筋混凝土受弯构件的应力、裂缝和变形计算 例题 9.5 9.5 受弯构件的变形（挠度）验算受弯构件的变形（挠度）验算 第9章 钢筋混凝土受弯构件的应力、裂缝和变形计算 例题 9.6 9.6 9.6 混凝土结构的耐久性混凝土结构的耐久性 第9章

32、钢筋混凝土受弯构件的应力、裂缝和变形计算 9.6.1 结构耐久性的基本概念 混凝土结构的耐久性是指在 正常维护条件下，在 预计的使用时间内，在指定的工作环境中保证结构 满足既定的功能要求。 问题的提出：大量的钢筋混凝土结构的提前失效， 达不到规定的服役年限。 所谓正常维护，是指不因耐久性问题而花过高的维 修费用。 预计设计使用时间亦即设计使用寿命。耐久性设计 的目标是要保证结构的设计使用寿命。 9.6 9.6 混凝土结构的耐久性混凝土结构的耐久性 第9章 钢筋混凝土受弯构件的应力、裂缝和变形计算 9.6.2 影响混凝土结构耐久性的主要因素 影响混凝土结构的耐久性的因素有内部和外部两个 方面。

33、内部因素：混凝土强度、渗透性、保护层厚度、 水泥品种、等级及用量等 外部因素：环境温度、湿度、CO2含量等 引起混凝土结构的耐久性的失效的原因在于结构 设计、施工、和维护各个环节。 9.6 9.6 混凝土结构的耐久性混凝土结构的耐久性 第9章 钢筋混凝土受弯构件的应力、裂缝和变形计算 9.6.2 影响混凝土结构耐久性的主要因素 1）混凝土的冻融破坏 2）混凝土的碱集料反应 混凝土水化硬结后内部有很多毛细孔，饱水状态时， 毛细孔中的水冻结膨胀或产生渗透压力，使混凝土 结构受到损伤或破坏。 混凝土集料中某些活性矿物与混凝土微孔中的碱性 溶液产生化学反应称为集料反应。 集料反应产生 碱硅酸盐凝胶，并

34、吸水膨胀，从 而引起混凝土剥落、开裂、强度降低，发生破坏。 9.6 9.6 混凝土结构的耐久性混凝土结构的耐久性 第9章 钢筋混凝土受弯构件的应力、裂缝和变形计算 9.6.2 影响混凝土结构耐久性的主要因素 3）侵蚀性介质的腐蚀 4）机械磨损 常见的侵蚀性介质的腐蚀有：硫酸盐腐蚀、酸腐蚀、 海水腐蚀、盐类结晶腐蚀等。 机械磨损常见于工业地面、公路路面、桥面、飞机 跑道等。 9.6 9.6 混凝土结构的耐久性混凝土结构的耐久性 第9章 钢筋混凝土受弯构件的应力、裂缝和变形计算 9.6.2 影响混凝土结构耐久性的主要因素 5）混凝土的碳化 6）钢筋的锈蚀 混凝土碳化使混凝土中钢筋的保护膜受到破坏，

35、引 起钢筋锈蚀。 钢筋锈蚀是影响混凝土耐久性的关键问题。钢筋锈 蚀使混凝土保护层脱落，钢筋有效面积减小，承载 力降低。 第9章 钢筋混凝土受弯构件的应力、裂缝和变形计算 9.6.3 混凝土结构耐久性设计基本要求 混凝土结构在预期的自然环境的化学和物理作用下， 应能满足设计工作寿命要求，亦即混凝土结构在正常 维护下应具有足够的耐久性。 桥梁所处的环境一般比较恶劣 , 工程经验证明,桥梁损 坏是比较严重的,其修复要耗费大量资金 ,大于新建桥梁 时适当提高有关技术要求所增加的费用。因此在大桥 新建时, 就应该重视桥梁混凝土耐久性设计 ,应用高性能 混凝土.从材料选择、集料碱活性、外加剂与耐久性、 大体积混凝土防止开裂、密集钢筋部位应用高流动性 混凝土或自密实混凝土以及桥面混凝土等都应从耐久 性及影响耐久性的施工性能等方面加以校核