高等钢筋溷凝土结构-7裂缝ppt课件

1、第七章第七章 钢筋混凝土构件的裂痕钢筋混凝土构件的裂痕构造构件的可靠性具有足够的承载力和变形才干平安性适用性耐久性在运用荷载下不产生过大的裂痕和变形在一定时期内维持其平安性和适用性的才干极限形状设计实际承载才干极限形状正常运用极限形状混凝土构造的运用性能裂痕、变形、振动 刚度控制裂痕控制变形和振动产生裂痕的缘由产生裂痕的缘由 在混凝土构造中裂痕通常是由拉应力引起的。因混凝土的极限拉伸应在混凝土构造中裂痕通常是由拉应力引起的。因混凝土的极限拉伸应变变etu 随混凝土种类、配合比、添加剂、养护条件、加载速度、截面上的随混凝土种类、配合比、添加剂、养护条件、加载速度、截面上的应力梯度等不同会发生变化

2、。严厉地说，只需当混凝土的拉伸应变应力梯度等不同会发生变化。严厉地说，只需当混凝土的拉伸应变et 到达到达某处混凝土的极限拉应变某处混凝土的极限拉应变etu 时才会出现裂痕。时才会出现裂痕。固体下沉，外表泌水而引起的。大风、高温使水分从混凝土外表快速蒸发引起的龟裂。塑性裂痕混凝土的收缩遭到约束后产生的裂痕约束收缩裂痕施工期间的裂痕混凝土收缩或温度变形遭到约束产生的裂痕混凝土收缩或温度变形遭到约束产生的裂痕 大体积混凝土水化过程大体积混凝土水化过程中发热量很大，内部温度较中发热量很大，内部温度较高，混凝土体积膨胀，内外高，混凝土体积膨胀，内外温差很大，内部混凝土膨胀温差很大，内部混凝土膨胀遭到外

3、部已硬化混凝土的约遭到外部已硬化混凝土的约束，使构件外表混凝土受拉束，使构件外表混凝土受拉产生裂痕。产生裂痕。施工措施不当产生的裂痕施工措施不当产生的裂痕混凝土在浇筑、硬化过程中会产生下沉和泌水，当下沉遭到阻混凝土在浇筑、硬化过程中会产生下沉和泌水，当下沉遭到阻挠时会产生内部的泌水，枯燥后就会成为裂痕。挠时会产生内部的泌水，枯燥后就会成为裂痕。根底不均匀沉降产生的裂痕根底不均匀沉降产生的裂痕 根底不均匀下根底不均匀下沉时会迫使墙体一沉时会迫使墙体一同变形，在主拉应同变形，在主拉应力作用下混凝土墙力作用下混凝土墙体也会开裂。体也会开裂。主拉应力主拉应力根底下沉根底下沉钢筋锈蚀产生的裂痕钢筋锈蚀产

4、生的裂痕温度裂痕温度区段气温升高时T受力裂痕拉、弯、剪、扭、粘结等引起的裂痕斜裂痕！垂直裂痕！纵向裂痕！目前，只需拉、弯形状下混凝土横向裂痕宽度的计算实目前，只需拉、弯形状下混凝土横向裂痕宽度的计算实际比较成熟际比较成熟钢筋混凝土受拉试件全过程实验重要结论ms( s)l2lsmc(c)cm*裂痕数量添加至一定数量时不再添加，但宽度不断变化*开裂后刚度退化 由于混凝土资料的不均匀性，裂痕的出现、分布和开展具有很大的由于混凝土资料的不均匀性，裂痕的出现、分布和开展具有很大的离散性，裂痕间距和宽度也是不均匀的。但大量的实验统计分析阐明，离散性，裂痕间距和宽度也是不均匀的。但大量的实验统计分析阐明，裂

5、痕间距和宽度的平均值具有一定规律性。裂痕间距和宽度的平均值具有一定规律性。 假设两条裂痕的间距大于假设两条裂痕的间距大于 2 l ,那么在其间还会存在那么在其间还会存在ct ft 的混凝的混凝土土 区段，就会产生新的裂痕区段，就会产生新的裂痕; 假设两条裂痕的间距小于假设两条裂痕的间距小于 2 l ，那么由于粘结应力传送长度不够，那么由于粘结应力传送长度不够，裂痕间混凝土处处裂痕间混凝土处处ct ft ，因此将不会再出现新的裂痕。故裂痕间距，因此将不会再出现新的裂痕。故裂痕间距最终将稳定在最终将稳定在 l 2 l 之间，可近似取裂痕的平均间距之间，可近似取裂痕的平均间距 l m =1. 5 l

6、。 裂痕产生和开展过程中钢筋及混凝土的应力变化裂痕产生和开展过程中钢筋及混凝土的应力变化1. 裂痕出现前，混凝土和钢筋的应变沿构件的长度根本上是均匀裂痕出现前，混凝土和钢筋的应变沿构件的长度根本上是均匀分布的；分布的；2. 当构件最薄弱截面混凝土的拉应变当构件最薄弱截面混凝土的拉应变t 到达极限拉应变到达极限拉应变tu 时，时，会出现会出现 第一条裂痕；第一条裂痕；3. 裂痕出现后，裂痕截面的混凝土立刻退出受拉任务，拉应力裂痕出现后，裂痕截面的混凝土立刻退出受拉任务，拉应力st =0；裂痕两侧混凝土迅速回缩，使得裂痕一出现就有一定的宽；裂痕两侧混凝土迅速回缩，使得裂痕一出现就有一定的宽度；度；

7、4.开裂后裂痕截面由于受拉混凝土退出任务，钢筋拉应力开裂后裂痕截面由于受拉混凝土退出任务，钢筋拉应力ss 突增，突增，但钢筋与混凝土之间存在粘结，在裂痕两侧一定范围内就会产生但钢筋与混凝土之间存在粘结，在裂痕两侧一定范围内就会产生粘结应力粘结应力，随着离裂痕间隔的添加，混凝土中又重新建立起拉，随着离裂痕间隔的添加，混凝土中又重新建立起拉应力应力st ，而裂痕截面突增的钢筋拉应力，而裂痕截面突增的钢筋拉应力ss 也逐渐恢复正常；也逐渐恢复正常；5. 当混凝土中拉应力当混凝土中拉应力st 增大到增大到 ft 时，下一个最薄弱截面将能够时，下一个最薄弱截面将能够出现新的裂痕；出现新的裂痕；6. 当钢

8、筋接近屈服时，钢筋与混凝土之间会产生较大滑移，粘结当钢筋接近屈服时，钢筋与混凝土之间会产生较大滑移，粘结应力根本丧失，裂痕间混凝土退出受拉任务，钢筋应力渐趋相等。应力根本丧失，裂痕间混凝土退出受拉任务，钢筋应力渐趋相等。00.001 0.002 0.003 0.00420010050150N (kN)平均应变 混凝土：fc=30.8MPa; ft=1.97MPa; Ec=25.1103MPa.钢筋： fy=376MPa; fsu=681MPa; Es=205103MPa; As=284mm2.混凝土中的钢筋裸钢筋152NN915152*从平均应变意义上，空气中的钢筋和混凝土中的钢筋的本构关系不

9、同裂痕宽度的计算实际粘结滑移实际以轴心受拉为例C*根本假定就是：开裂后，裂痕处混凝土退出任务，钢筋和混凝土之间发生滑移，混凝土回缩至图中虚线的位置*裂痕宽度=裂痕间钢筋和混凝土之间的变形差值先求出裂痕间距裂痕的间距AfAtssldAmssdfdAdfdAflmtmtmt414412ls+ sAssAsc=ftls+ sAssAsm裂痕的间距ls+ sAssAsc=ftls+ sAssAsll2裂缝的最大间距裂缝的最小间距裂痕的平均间距llm5 . 1dkdflmtm245 . 1裂痕的间距bhbfbfbh0.5hhfhf为了和受弯构件相一致，定义：testeAA有效配筋率有效受拉面积fftet

10、ehbbbhAbhA)(5 . 0受弯构件：轴拉构件：于是，对轴拉和受弯构件，平均裂痕间距的公式可一致写成：temdkl2裂痕宽度msmwmcmsmmlklw2)(裂痕处钢筋的应变C设 称为裂痕间钢筋应力不均匀系数，那么有ssm/tesswmswmsmwmdEklklkw222裂痕处钢筋的应力 裂痕间距越小，裂痕宽度也越小；裂痕间距越小，裂痕宽度也越小； 钢筋直径越细，裂痕宽度也越小；钢筋直径越细，裂痕宽度也越小； 配筋率配筋率越大，裂痕宽度也越小；越大，裂痕宽度也越小； 采用变形钢筋，可减小裂痕宽度。采用变形钢筋，可减小裂痕宽度。 根据粘结根据粘结-滑移实际，滑移实际， “裂痕宽度是裂痕间距

11、范围内钢筋与混凝土的裂痕宽度是裂痕间距范围内钢筋与混凝土的变形差，宽裂痕对构造耐久性很不利，分布细而密的裂痕对构造耐久性变形差，宽裂痕对构造耐久性很不利，分布细而密的裂痕对构造耐久性较有利。这是控制裂痕宽度的一个重要原那么。较有利。这是控制裂痕宽度的一个重要原那么。无滑移实际以为混凝土开裂后，混凝土与钢筋之间无相对滑移，裂痕的开展宽度与裂痕量测点距最近一根钢筋外表的间隔c直接相关。*Broms美Base英等人经过实验得出：CcklEckwmsswm11粘接滑移与无滑移实际的结合上述两种实际和实践情况均有一定的差距，为此将二者结合起来，按下述公式进展计算分析：)()(2121tesslwmtel

12、mdkckEkkwdkckklC各系数由实验分析确定统计分析法Gergely-Lutz法-美国规范ACI318-95对612个底面裂痕宽度和344个侧面裂痕宽度进展统计分析，得出：3max76. 0Adfwcs)(/钢筋根数nnAAshhh0 xdcdcAsh0 xhxh运用荷载下钢筋的应力，ksi半实际半阅历的方法GB50010所采用的方法平均裂痕间距)08. 09 . 1 (teeqlmdcklte0.01时，取te=0.01c65时，取c=65受弯kl=1.0；轴拉kl=1.1iiiiiegdndnd2光圆，取0.7；变形，取1.0平均裂痕宽度)08. 09 . 1 (teeqsslwm

13、dcEkkwkw=0.852 . 0, 2 . 00 . 1, 0 . 1,65. 01 . 1取取stetf087. 0hAMANssss受弯：轴拉：裂痕的最大宽度由裂痕的统计特性，按95%的保证率思索到长期荷载下，混凝土徐变影响导致裂痕继续扩展，取扩展系数为1.5maxmax1.661.9mmwwww，（受弯，正态分布）， （轴拉，偏态分布）)08. 09 . 1 (maxteeqsscrdcEw1 . 20 . 185. 066. 15 . 17 . 21 . 185. 09 . 15 . 1crcr受弯：轴拉：以数理统计分析为根底的计算方法采用的方法)()1028. 030(321ma

14、xmmdECCCwssffshbbbhA)(0006. 0006. 002. 002. 0时，取时，取sAd4取换算直径：直径的钢筋时钢筋的直径，采用不同受拉钢筋的总周长裂痕宽度的控制裂痕的控制等级严厉要求不出现裂痕一级二级三级普通要求不出现裂痕可以出现裂痕但要验算裂痕的宽度limmaxwwC由不同的根据详细的情况确定 关于裂痕计算的讨论：关于裂痕计算的讨论：1.1.最新的研讨阐明，现有的裂痕实际还很不完善，裂最新的研讨阐明，现有的裂痕实际还很不完善，裂痕本身又有较大的离散性，计算结果误差较大；痕本身又有较大的离散性，计算结果误差较大；2.2.目前只验算横向裂痕，但从长期来看，横向裂痕对目前只

15、验算横向裂痕，但从长期来看，横向裂痕对构造耐久性的影响并不大，而纵向裂痕对构造耐久性构造耐久性的影响并不大，而纵向裂痕对构造耐久性的影响最大，却而又不会计算；的影响最大，却而又不会计算；3.3.目前只验算混凝土外表的裂痕宽度，而直接影响耐目前只验算混凝土外表的裂痕宽度，而直接影响耐久性的是钢筋外表处的裂痕宽度，但还不会计算；久性的是钢筋外表处的裂痕宽度，但还不会计算；4.4.研讨裂痕的主要目的是提高构造的耐久性，在裂痕研讨裂痕的主要目的是提高构造的耐久性，在裂痕计算实际尚不完善的情况下，提高构造的耐久性的有计算实际尚不完善的情况下，提高构造的耐久性的有效措施是提高混凝土的密实性，适当加大混凝土

16、维护效措施是提高混凝土的密实性，适当加大混凝土维护层，以及合理的构造措施。层，以及合理的构造措施。5.5. 只反映现阶段人们的认识程度，有待逐年修只反映现阶段人们的认识程度，有待逐年修正，更新，在裂痕计算方面还有很多任务要做。正，更新，在裂痕计算方面还有很多任务要做。 除了用计算控制裂痕外，设计者更该当从构造上除了用计算控制裂痕外，设计者更该当从构造上控制裂痕。控制裂痕。 根据无滑移实际，钢筋外表与混凝土有可靠粘结根据无滑移实际，钢筋外表与混凝土有可靠粘结。近年的研讨阐明，由于钢筋的匀质性，在钢筋周围。近年的研讨阐明，由于钢筋的匀质性，在钢筋周围一定范围内钢筋可有效约束混凝土的不均匀变形，这一定范围内钢筋可有效约束混凝土的不均匀变形，这样，在宏观上就大大提高了混凝土的极限拉伸应变，样，在宏观上就大大提高了混凝土的极限拉伸应变，通常把这个范围称为钢筋的约束区，研讨阐明钢筋约通常把这个范围称为钢筋的约束区，研讨阐明钢筋约束区大约为钢筋周围束区大约为钢筋周围7.5d 7.5d 的范围。利用钢筋约束区的的范围。利用钢筋约束区的概念可以从构造上有效地控制裂痕的宽度。概念可以从构造上有效地控制裂痕的宽