PPT钢筋混凝土构件的裂缝和变形

第8章混凝土结构设设计原理主页目录上一章下一章帮助第8章钢钢筋混凝土构构件裂缝宽度度和挠度验算算1第8章混凝土结构设设计原理主页目录上一章下一章帮助本章重点分析受弯构件件竖向弯曲裂裂缝的出现和和开展过程；；受弯构件裂缝缝宽度的验算算；受弯构件截面面刚度计算与与变形验算。。第8章混凝土结构设设计原理主页目录上一章下一章帮助§8.1概述构件的裂缝宽宽度和挠度验验算属于正常常使用极限状状态。挠度过大影响响使用功能，，不能保证适适用性;而裂缝宽度过过大，则同时时影响使用功功能和耐久性性。裂缝荷载引起的裂缝：非荷载引起的裂缝：材料收缩、温度变化、混凝土碳化后引起钢筋锈蚀、地基不均匀沉降。

(约占80%)与构件的受力特征有关。(约占20%)第8章混凝土结构设设计原理主页目录上一章下一章帮助NkNkNkNkNkNke0e0Tk(a)(b)(c)(e)(d)TkMkMk（a)轴心受拉；；(b)偏心受拉；；(c)偏心受压；；(d)受弯；(e)受扭第8章混凝土结构设设计原理主页页目录录上一一章章下一一章章帮助助通常常，，裂裂缝缝宽宽度度和和挠挠度度一一般般可可分分别别用用控控制制最大大钢钢筋筋直直径径和最大大跨跨高高比比来控控制制，，只只有有在在构构件件截截面面尺尺寸寸小小、、钢钢筋筋应应力力大大时时进进行行验验算算。。为防防止止温温度度应应力力过过大大引引起起的的开开裂裂，，规规定定了了伸伸缩缩缝缝之之间间的的最大大间间距距。为防防止止由由于于钢钢筋筋周周围围混混凝凝土土过过快快地地碳碳化化失失去去对对钢钢筋筋的的保保护护作作用用，，出出现现锈锈胀胀引引起起的的沿沿钢钢筋筋纵纵向向的的裂裂缝缝，，规规定定了了钢钢筋筋的的混混凝凝土土保保护护层层的的最小小厚厚度度。非荷荷载载引引起起的的裂裂缝缝第8章混凝凝土土结结构构设设计计原原理理主页页目录录上一一章章下一一章章帮助助与承承载载能能力力极极限限状状态态设设计计相相比比，，正正常常使使用用极极限限状状态设设计计的的目目标标可可靠靠度度可可以以相相对对较较低低。。C———结构构构构件件达达到到正正常常使使用用要要求求的的规定定限限值值、裂裂缝宽宽度度和和变变形形限限值值。。裂缝宽度和变形的验算表达式如下：

S≤C

…8－1S

——结构构件按荷载效应的标准组合、准永久组合或标准组合并考虑长期作用影响得到的裂缝宽度或变形值；

式中第8章混凝凝土土结结构构设设计计原原理理主页页目录录上一一章章下一一章章帮助助…8－2荷载载效效应应的的标标准准组组合合为为：：…8－3荷载载效效应应的的准准永永久久组组合合为为：：在进进行行荷荷载载效效应应计计算算时时，，荷荷载载组组合合有有两两种种情情况况：：第8章混凝凝土土结结构构设设计计原原理理主页页目录录上一一章章下一一章章帮助助§8.2裂缝宽度验算裂缝缝的的控控制制等等级级分分为为三三级级，，钢钢筋筋混混凝凝土土结结构构构构件件进行行裂裂缝缝宽宽度度的的验验算算。。8.2.1验验算算公公式式…8－4——按荷载效应标准值组合并考虑长期作用影响计算的最大裂缝宽度；——最大裂缝宽度的限值。对此建筑工程、公路桥涵工程有不同的要求。第8章混凝凝土土结结构构设设计计原原理理主页页目录录上一一章章下一一章章帮助助8.2.2wmax的计计算算方方法法《规规范范》》的的思思路路：：得到到最最大大裂裂缝缝宽宽度度wmax若干干假假定定根据据裂裂缝缝出出现现机机理理建立立理理论论公公式式，，计计算算平平均均裂裂缝缝宽宽度度wm按试验资资料确定定扩大系系数第8章混凝土结结构设计计原理主页页目录录上一章下一章帮助助1.裂裂缝的出出现和开开展当cftk，在某一薄弱环节第一条裂缝出现，由于钢筋和混凝土之间的粘结，混凝土应力逐渐增加至ftk出现第二批裂缝，一直到裂缝之间的距离近到不足以使粘结力传递至混凝土达到ftk–––完成裂缝出现的全部过程。出现：当荷载继续增加到Nk，在一个裂缝间距范围内由钢筋与混凝土应变差的累积量，即形成了裂缝宽度。开展：第8章混凝土结结构设计计原理主页页目录录上一章下一章帮助助2.平平均裂缝缝宽度wmNcr+N211Ncr+N分布<ftksmss(b)(c)(d)(e)123<ftkNkNk(a)裂缝宽度度等于裂裂缝间距距范围内内钢筋和和混凝土土的变形形差；粘结-滑移理论论：第8章混凝土结结构设计计原理主页页目录录上一章下一章帮助助我国《规范》》是建立在在粘结—滑移理论论和无滑滑移理论论的基础础上，结合大量量试验结结果得到到的半理论半半经验公式。构件表面面裂缝宽宽度主要要是由钢钢筋周围围的混凝凝土回缩缩形成的的；无滑移理理论第8章混凝土结结构设计计原理主页页目录录上一章下一章帮助助式中：sm=skc取0.85lcr+cmlcrlcr+smlcrmm(a)cscmsmssc分布s分布(c)(b)…8－5第8章混凝土结结构设计计原理主页页目录录上一章下一章帮助助…8－6平均裂缝缝间距lmc–––保护层厚厚度；deq–––纵向受拉拉钢筋的的等效直直径，mm；式中：–––与受力特特性有关关的系数数轴心受拉拉=1.1受弯、偏偏心受压压=1.05偏拉=1.0第8章混凝土结结构设计计原理主页页目录录上一章下一章帮助助i

–––纵向受拉钢筋的表面特征系数光面:=1.0带肋:=0.7hh/2bbfhfh/2hbbbfhfh/2hhfbfh/2hbhfbf(a)(b)(c)(d)te–––截面的有有效配筋筋率，te=As/Ateni–––第i种纵向受受拉钢筋筋的根数数；第8章混凝土结结构设计计原理主页页目录录上一章下一章帮助助(0.21.0)…8－7

钢筋应力不均匀系数Ate倒T形截面第8章混凝土结结构设计计原理主页页目录录上一章下一章帮助助裂缝截面面处钢筋筋应力sk…8－8轴心受拉：…8－9受弯：…8－10偏心受拉：…8－11偏心受压：第8章混凝土结结构设计计原理主页页目录录上一章下一章帮助助0.87h0h0NkskAsMkCskAsee0eNkh0–asAsAseke0kAsAskAsCCcZskAsNk(a)(b)(c)(d)CskAsskAs第8章混凝土结结构设计计原理主页页目录录上一章下一章帮助助wmax=slwm偏心受拉轴心受拉cr=2.7cr=2.4受弯、偏压cr=2.13.最最大裂缝缝宽度wmax扩大系数荷载长期效应裂缝扩大系数构件受力特征系数…8－4wmax=0.85sl

cr第8章混凝土结结构设计计原理主页页目录录上一章下一章帮助助4.JTGD62—2004（桥涵规范范）的方法特征裂缝缝宽度wfk（保证率为为95%）—相当当于《混混凝土结结构设计计规范》》中的最最大裂缝缝宽度wmax…8－12…8－13…8－14第8章混凝土结结构设计计原理主页页目录录上一章下一章帮助助C1——钢筋表表面形形状系系数，，对光光面钢钢筋，，C1=1.4；；对带肋肋钢筋筋，C1=1.0；；C2——作用长长期效效应影影响系系数，，C2=1+0.5Nl/Ns，其中Nl和Ns分别为为按作作用长长期效效应组组合和和短期效效应组组合计计算的的弯矩矩值或或轴力力值；；C3——与构件件形式式有关关的系系数，，当为为钢筋筋混凝凝土板板式受弯弯构件件时，，C3=1.15，当为为其他他受弯弯构件件时，C3=1.0；；——钢筋应应力。。σss第8章混凝土土结构构设计计原理理主页页目录录上一章章下一章章帮助助8.2.3减小小裂缝缝宽度度的措措施优先选择带肋钢筋；选择直径较小的钢筋；增加钢筋用量。当计算算裂缝缝宽度度超过过裂缝缝宽度度的限限值时时，从从最大大裂缝缝计算算公式式可知知，常常见的的减小小裂缝缝宽度度的措措施有有：第8章混凝土土结构构设计计原理理主页页目录录上一章章下一章章帮助助钢筋混混凝土土梁的的挠度度与弯弯矩的的关系系是非非线性性的。。§8.3受弯构件挠度计算21(a)Maf0(b)EI2EI(B)M01———线性；；2———非线性性。第8章混凝土土结构构设计计原理理主页页目录录上一章章下一章章帮助助Bs––––荷载效效应标标准组组合下下的受受弯构构件的的短期期刚度度B––––按荷载效效应标标准组组合并并考虑虑荷载载长期期作用用影响响的抗抗弯刚刚度B––––钢筋混混凝土土梁的的挠度度计算算对于简简支梁梁承受受均布布荷载载作用用时，，其跨跨中挠挠度：：用材料料力学学的公公式：：第8章混凝土土结构构设计计原理理主页页目录录上一章章下一章章帮助助1.短短期期刚度度Bs的计算算rMsocoaacsash0Msbblcr…8－15式中：第8章混凝土土结构构设计计原理理主页页目录录上一章章下一章章帮助助产生随时间增大的挠度2.长长期期刚度度B的计算算产生短期的挠度B将弯矩矩分成成两部部分：：第8章混凝土土结构构设计计原理理主页页目录录上一章章下一章章帮助助…8－16Mk––––荷载效效应标准组合计算的弯弯矩值；Mq––––荷载效效应准准永久久组合合计算的弯弯矩值；––––挠度增增大系系数，=2.00.4'/；Bs––––短期刚刚度按按式(8-15)计计算。。第8章混凝土土结构构设计计原理理主页页目录录上一章章下一章章帮助助3.最最小小刚度度原则则受弯构构件在在正常常使用用状态态下，，沿长长度方方向的的刚度度是变化的的。取同一一弯矩矩符号号区段段内的的最小小刚度度作为为等刚刚度，，按材料力力学的的方法法计算算。B1minBBminMBminMlmaxBAgk+qk(a)(b)－+gk+qkBminBmin(a)(b)第8章混凝土土结构构设计计原理理主页页目录录上一章章下一章章帮助助4.图图表表法=1MGk/MkMGk

–––永久荷载标准值产生的弯矩Mk–––荷载