第9章 钢筋砼受弯构件应力、裂缝及变形验算

1、第第9 9章章 钢筋砼受弯构件的应力、裂缝钢筋砼受弯构件的应力、裂缝及变形验算及变形验算 结构的功能结构的功能: : 安全性安全性结构应能承受在正常施工和正常使用期间可能出现结构应能承受在正常施工和正常使用期间可能出现 的各种荷载、外加变形、约束变形等的作用。的各种荷载、外加变形、约束变形等的作用。 适用性适用性结构在正常使用条件下具有良好的工作性能。例结构在正常使用条件下具有良好的工作性能。例 如，不发生影响正常使用的过大变形或局部损坏。如，不发生影响正常使用的过大变形或局部损坏。 耐久性耐久性结构在正常使用和正常维护的条件下，在规定的时结构在正常使用和正常维护的条件下，在规定的时 间内，具

2、有足够的耐久性。例如，不发生开展过大间内，具有足够的耐久性。例如，不发生开展过大 的裂缝宽度，不发生由于混凝土保护层碳化导致钢的裂缝宽度，不发生由于混凝土保护层碳化导致钢 筋的锈蚀。筋的锈蚀。正常使用正常使用极限状态极限状态9-19-1概述概述 承载能力承载能力极限状态极限状态9-19-1概述概述 承载能力极限状态计算承载能力极限状态计算应力计算应力计算正常使用极限状态计算正常使用极限状态计算（持久状况、短暂状况、偶然状况）（持久状况、短暂状况、偶然状况）（持久状况）（持久状况）（持久状况、短暂状况）（持久状况、短暂状况）钢筋混凝土构件钢筋混凝土构件（短暂状况）（短暂状况）预应力混凝土构件预应

3、力混凝土构件9-19-1概述概述 1. 1. 承载能力极限状态计算时作用效应组合承载能力极限状态计算时作用效应组合（1 1）基本组合）基本组合 永久作用标准值效应与可变作用标准值效应的组合。永久作用标准值效应与可变作用标准值效应的组合。基本表达式：基本表达式：)(12lkl0minjQjkQjcQQGikGiodSSSS（2 2）偶然组合）偶然组合 9-19-1概述概述 2. 2. 正常使用极限状态计算时作用效应组合正常使用极限状态计算时作用效应组合 （1 1）作用短期效应组合）作用短期效应组合 njQjkjmiGiksdSSS111（2 2）作用长期效应组合）作用长期效应组合 njQjkjm

4、iGikldSSS1219-29-2换算截面换算截面 9-29-2换算截面换算截面 开裂截面开裂截面 9-29-2换算截面换算截面 全截面全截面 9-39-3钢筋混凝土受弯构件钢筋混凝土受弯构件短暂状况短暂状况应力验算应力验算 9-39-3钢筋混凝土受弯构件钢筋混凝土受弯构件短暂状况短暂状况应力验算应力验算 9-39-3钢筋混凝土受弯构件钢筋混凝土受弯构件短暂状况短暂状况应力验算应力验算 9-39-3钢筋混凝土受弯构件钢筋混凝土受弯构件短暂状况短暂状况应力验算应力验算 9-39-3钢筋混凝土受弯构件钢筋混凝土受弯构件短暂状况短暂状况应力验算应力验算 9-4 9-4 受弯构件的裂缝及最大裂缝宽度

5、的计算受弯构件的裂缝及最大裂缝宽度的计算 一、裂缝种类一、裂缝种类 按产生的按产生的原因原因分：分：裂缝裂缝正常裂缝正常裂缝非正常裂缝非正常裂缝由外加变形或约束变由外加变形或约束变形引起的裂缝形引起的裂缝钢筋锈蚀裂缝钢筋锈蚀裂缝基础不均匀沉降基础不均匀沉降混凝土的收缩混凝土的收缩温度变化等温度变化等混凝土中掺氯盐混凝土中掺氯盐混凝土碳化等混凝土碳化等过大裂缝对结构的影响过大裂缝对结构的影响引起钢筋的严重锈蚀，降低结构的耐久性，引起钢筋的严重锈蚀，降低结构的耐久性， 损坏结构的外观，引起使用者的不安损坏结构的外观，引起使用者的不安由荷载引起的裂缝由荷载引起的裂缝9-4 9-4 受弯构件的裂缝及最

6、大裂缝宽度的计算受弯构件的裂缝及最大裂缝宽度的计算 受弯裂缝受弯裂缝9-4 9-4 受弯构件的裂缝及最大裂缝宽度的计算受弯构件的裂缝及最大裂缝宽度的计算 9-4 9-4 受弯构件的裂缝及最大裂缝宽度的计算受弯构件的裂缝及最大裂缝宽度的计算 9-4 9-4 受弯构件的裂缝及最大裂缝宽度的计算受弯构件的裂缝及最大裂缝宽度的计算 弯剪斜裂缝弯剪斜裂缝9-4 9-4 受弯构件的裂缝及最大裂缝宽度的计算受弯构件的裂缝及最大裂缝宽度的计算 9-4 9-4 受弯构件的裂缝及最大裂缝宽度的计算受弯构件的裂缝及最大裂缝宽度的计算 9-4 9-4 受弯构件的裂缝及最大裂缝宽度的计算受弯构件的裂缝及最大裂缝宽度的计

7、算 地基不均匀沉降引起的裂缝地基不均匀沉降引起的裂缝9-4 9-4 受弯构件的裂缝及最大裂缝宽度的计算受弯构件的裂缝及最大裂缝宽度的计算 混凝土收缩裂缝混凝土收缩裂缝温度变化引起的裂缝温度变化引起的裂缝9-4 9-4 受弯构件的裂缝及最大裂缝宽度的计算受弯构件的裂缝及最大裂缝宽度的计算 9-4 9-4 受弯构件的裂缝及最大裂缝宽度的计算受弯构件的裂缝及最大裂缝宽度的计算 9-4 9-4 受弯构件的裂缝及最大裂缝宽度的计算受弯构件的裂缝及最大裂缝宽度的计算 9-4 9-4 受弯构件的裂缝及最大裂缝宽度的计算受弯构件的裂缝及最大裂缝宽度的计算9-4 9-4 受弯构件的裂缝及最大裂缝宽度的计算受弯构

8、件的裂缝及最大裂缝宽度的计算二、受弯裂缝宽度计算理论和方法二、受弯裂缝宽度计算理论和方法 三、影响裂缝宽度的主要因素三、影响裂缝宽度的主要因素 （1 1）保护层厚度）保护层厚度（2 2）受拉钢筋应力）受拉钢筋应力（3 3）钢筋直径）钢筋直径（4 4）受拉钢筋配筋率）受拉钢筋配筋率（5 5）钢筋外形）钢筋外形（6 6）直接作用性质）直接作用性质（7 7）构件受力性质）构件受力性质 9-4 9-4 受弯构件的裂缝及最大裂缝宽度的计算受弯构件的裂缝及最大裂缝宽度的计算12330()0.28 10ssfksdWC C CE四、最大裂缝宽度四、最大裂缝宽度（公路桥规）（公路桥规）当采用不同直径的钢筋时，

9、当采用不同直径的钢筋时，d 改改换算直径换算直径de 9-4 9-4 受弯构件的裂缝及最大裂缝宽度的计算受弯构件的裂缝及最大裂缝宽度的计算五、裂缝宽度限值五、裂缝宽度限值 在正常使用极限状态下钢筋混凝土构件的裂缝宽度，在正常使用极限状态下钢筋混凝土构件的裂缝宽度，应按作用（或荷载）短期效应组合并考虑长期效应组合应按作用（或荷载）短期效应组合并考虑长期效应组合影响进行验算，且不得超过规范规定的裂缝限值。影响进行验算，且不得超过规范规定的裂缝限值。l 类和类和类环境条件下类环境条件下 容许裂缝宽度容许裂缝宽度 0.2mm；l 类和类和类环境下类环境下 容许裂缝宽度容许裂缝宽度 0.15mm。公路桥

10、规公路桥规规定：规定：9-5 9-5 受弯构件的变形验算受弯构件的变形验算 crscrscrBBMMMMBB0220)(1)(刚度刚度B：挠度计算式：挠度计算式：LX0M MwdxB9-5 9-5 受弯构件的变形验算受弯构件的变形验算使用阶段挠度应考虑荷载长期效应影响：使用阶段挠度应考虑荷载长期效应影响：lsww当采用C40以下砼时当采用C40C80以下砼时1.01.451.35 9-5 9-5 受弯构件的变形验算受弯构件的变形验算挠度限值：挠度限值：公路桥规公路桥规规定：规定： 钢筋混凝土受弯构件按上述计算的长期挠度值，在消除钢筋混凝土受弯构件按上述计算的长期挠度值，在消除结构自重产生的长期

11、挠度后，不应超过下列规定的限值：结构自重产生的长期挠度后，不应超过下列规定的限值： u 梁式桥主梁的最大挠度处梁式桥主梁的最大挠度处 L/600 u 梁式桥主梁的悬臂端梁式桥主梁的悬臂端 L1/300 9-5 9-5 受弯构件的变形验算受弯构件的变形验算预拱度设置条件：预拱度设置条件： 公路桥规公路桥规规定：规定： （1 1）当由荷载短期效应组合并考虑长期效应影响产生的不超过）当由荷载短期效应组合并考虑长期效应影响产生的不超过 L/1600时，可不设预拱度；时，可不设预拱度； （2 2）当不符合上述规定时应设置预拱度。）当不符合上述规定时应设置预拱度。 预拱度值按结构自重和预拱度值按结构自重和

12、1/2可变荷载频遇值计算的长期挠度可变荷载频遇值计算的长期挠度值之和采用。值之和采用。 预拱度值确定：预拱度值确定：预拱度做法：预拱度做法： 按最大的预拱度值沿顺桥向做成平顺的曲线。按最大的预拱度值沿顺桥向做成平顺的曲线。 12GQww 9-6 9-6 混凝土结构的耐久性混凝土结构的耐久性结构功能结构功能具有足够的承载力和变形具有足够的承载力和变形能力能力安全性安全性适用性适用性耐久性耐久性在使用荷载下不产生过大在使用荷载下不产生过大的裂缝和变形的裂缝和变形在一定时期内维持其安全在一定时期内维持其安全性和适用性的能力性和适用性的能力 一、一、 结构耐久性结构耐久性拱桥吊杆腐蚀 宜宾小南门拱桥桥

13、面坠落 9-6 9-6 混凝土结构的耐久性混凝土结构的耐久性 二、二、 影响混凝土结构耐久性能的主要因素影响混凝土结构耐久性能的主要因素内部因素内部因素外部因素外部因素其他因素其他因素混凝土的强度、密实度、混凝土的强度、密实度、 水泥用水泥用量、水灰比、氯离子及碱含量、量、水灰比、氯离子及碱含量、外加剂用量等外加剂用量等环境条件：温度、湿度、环境条件：温度、湿度、CO2含量、侵蚀剂介质等含量、侵蚀剂介质等设计构造上的缺陷设计构造上的缺陷施工质量差施工质量差使用中维修不当等使用中维修不当等9-6 9-6 混凝土结构的耐久性混凝土结构的耐久性 三、三、 常见混凝土结构耐久性问题常见混凝土结构耐久性

14、问题（混凝土结构损伤或破坏）（混凝土结构损伤或破坏）l 混凝土的冻融破坏混凝土的冻融破坏l 混凝土的碱集料反应混凝土的碱集料反应l 侵蚀性介质的腐蚀侵蚀性介质的腐蚀l 混凝土的碳化混凝土的碳化l 钢筋锈蚀钢筋锈蚀l 机械磨损机械磨损 9-6 9-6 混凝土结构的耐久性混凝土结构的耐久性 四、四、 混凝土结构的耐久性设计混凝土结构的耐久性设计混凝土结构的环境类别混凝土结构的环境类别设计使用年限设计使用年限1. 1. 耐久性设计的目的及基本原则耐久性设计的目的及基本原则目的目的是指在规定的设计使用年限内，在正常维护下，是指在规定的设计使用年限内，在正常维护下， 必须保持适合于使用，满足既定功能的要求。必须保持适合于使用，满足既定功能的要求。基本原则基本原则是根据结构的环境类别和设计使用年限进行设计。是根据结构的环境类别和设计使用年限进行