钢筋混凝土受弯构件的应力裂缝变形验算---.pptx

l钢筋混凝土受弯构件使用阶段的计算特点。钢筋混凝土受弯构件使用阶段的计算特点。l换算截面的概念以及几何特性的计算。换算截面的概念以及几何特性的计算。l钢筋混凝土短暂状况的应力验算。钢筋混凝土短暂状况的应力验算。l受弯构件的裂缝及最大裂缝宽度验算。受弯构件的裂缝及最大裂缝宽度验算。l受弯构件的变形验算。受弯构件的变形验算。l受弯混凝土结构的耐久性。受弯混凝土结构的耐久性。本章的主要内容：概概 述述一、两种极限状态的区别、两种极限状态的区别 l 承载能力极限状态计算：承载能力极限状态计算：讨论构件在各种不同受力状态下的承载力计算，讨论构件在各种不同受力状态下的承载力计算，承载力计算是承载力计算是保证结构安全保证结构安全的首要条件，由此决定了的首要条件，由此决定了构件的尺寸构件的尺寸、材料材料、配筋配筋及及构造构造。构件还可能由于变形或裂缝过大等影响构件的适用构件还可能由于变形或裂缝过大等影响构件的适用性及耐久性。对性及耐久性。对某些某些构件，还要根据使用条件进行构件，还要根据使用条件进行正常正常使用极限状态使用极限状态的验算，以保证在正常使用情况下的的验算，以保证在正常使用情况下的应力应力、裂缝裂缝和和变形变形小于正常使用极限状态的限值。小于正常使用极限状态的限值。l 正常使用极限状态验算：正常使用极限状态验算：二、正常使用极限状态验算的内容：二、正常使用极限状态验算的内容：l施工阶段的砼和钢筋应力验算。施工阶段的砼和钢筋应力验算。l使用阶段的变形。使用阶段的变形。l使用阶段的最大裂缝宽度。使用阶段的最大裂缝宽度。应变图应力图对各阶段和各特征点进行详细的截面应力 应变分析：yMyfsAsIIaMsAsIIsAsMIcuMufsAsDxfIIIaMfsAsIIIsAst maxMcrIafctZ正截面工作的三个阶段正截面工作的三个阶段 三、正常使用阶段的特点（三、正常使用阶段的特点（与承载能力极限状态相比与承载能力极限状态相比）l 计算依据不同：计算依据不同：l承载能力极限状态是以破坏阶段承载能力极限状态是以破坏阶段（aa）的状态的状态建立计算图式；建立计算图式；l而使用阶段一般是指第而使用阶段一般是指第阶段，即梁带裂缝工作阶段，即梁带裂缝工作阶段。阶段。l 影响程度不同影响程度不同：与承载能力极限状态相比，与承载能力极限状态相比，超过正常使用极限状态所造成的后果（如人员超过正常使用极限状态所造成的后果（如人员伤亡和经济损失）的伤亡和经济损失）的危害性和严重性相对要小危害性和严重性相对要小一些、轻一些一些、轻一些，因而可适当放宽对其可靠性的，因而可适当放宽对其可靠性的保证率的要求。保证率的要求。n计算的内容不同计算的内容不同：n承载能力极限状态：承载能力极限状态：包括包括截面设计截面设计和和截面复核截面复核。n 其计算决定了构件设计尺寸、材料、配筋其计算决定了构件设计尺寸、材料、配筋数量及钢筋布置，以保证：数量及钢筋布置，以保证：0 0M Md dMMu u。n正常使用阶段：正常使用阶段：验算正常使用情况下验算正常使用情况下裂缝宽度裂缝宽度和和变形变形小于规范规定的小于规范规定的各项限值各项限值。l 荷载效应及抗力的取值不同荷载效应及抗力的取值不同 承载能力极限状态：承载能力极限状态：汽车荷载应汽车荷载应计入计入冲击系数；冲击系数；作用（或荷载）作用（或荷载）效应效应及结构构件的及结构构件的抗力抗力均应采用考均应采用考虑了分项系数的虑了分项系数的设计值设计值；在多种作用（或荷载）效应情况下，应将在多种作用（或荷载）效应情况下，应将各效应设各效应设计值进行最不利组合计值进行最不利组合，并根据参与组合的作用（或，并根据参与组合的作用（或荷载）效应情况，取用不同的效应组合系数。荷载）效应情况，取用不同的效应组合系数。正常使用极限状态：正常使用极限状态：汽车荷载应可汽车荷载应可不计不计冲击系数；冲击系数；作用（或荷载）效应应取用短期效应和长期效应作用（或荷载）效应应取用短期效应和长期效应的一种或几种组合。的一种或几种组合。短期效应组合短期效应组合就是永久作用（结构自重）就是永久作用（结构自重）标准值标准值与可与可变作用变作用频遇值频遇值效应的组合；效应的组合；长期效应组合长期效应组合则为永久作用则为永久作用标准值标准值与可变作用与可变作用准永久准永久值值效应的组合效应的组合9.2 换算截面一、第二工作阶段的基本假定：一、第二工作阶段的基本假定：l平截面假定平截面假定 l弹性体假定弹性体假定（压区砼近似按线性分布）（压区砼近似按线性分布）l受拉区混凝土完全不承担拉应力受拉区混凝土完全不承担拉应力。拉应力完全由钢筋承受。拉应力完全由钢筋承受。受弯构件的开裂截面受弯构件的开裂截面 a)a)开裂截面开裂截面 b)b)应力分布力分布 c)c)开裂截面的开裂截面的计算算图式式二、换算截面二、换算截面二、换算截面二、换算截面 l l 将钢筋和混土两种材料组成的将钢筋和混土两种材料组成的实际截面实际截面换算成为一种换算成为一种拉压拉压性能相同性能相同的假想材料组成的的假想材料组成的匀质截面匀质截面即换算截面。即换算截面。l 换算原则换算原则：换算前后换算前后合力的大小合力的大小和和作用点作用点的位置不变。的位置不变。xxbbhh0 式中式中：钢筋截面积钢筋截面积 换算成换算成假想的受拉混凝土截面积假想的受拉混凝土截面积 钢筋混凝土构件截面的换算系数，钢筋混凝土构件截面的换算系数，等于等于弹性模量比弹性模量比。即钢筋的换算面积即钢筋的换算面积 即：换算前即：换算前钢筋承受的总拉力钢筋承受的总拉力换算后的换算后的假想混凝土承受的拉力假想混凝土承受的拉力 xxbbhh0三、开裂截面的换算截面三、开裂截面的换算截面 换算截面图换算截面图 a)a)原截面原截面 b)b)换算截面算截面xxbbhh0l 几何特性几何特性开裂截面的换算截面面积开裂截面的换算截面面积 换算截面对中性轴静矩换算截面对中性轴静矩 受压区受压区受拉区受拉区 开裂截面的换算截面惯性矩开裂截面的换算截面惯性矩 受压区高度受压区高度x：形心轴形心轴，即，即 矩形截面：矩形截面：对于受弯构件，对于受弯构件，开裂截面的中性轴开裂截面的中性轴通过其通过其换算截面换算截面，得到得到 开裂状态下开裂状态下T T形截面换算计算图式形截面换算计算图式 a)a)第一第一类T T型截面型截面 b)b)第二第二类T T型截面型截面T形截面：形截面：T形截面：形截面：时时：按宽度为按宽度为的的矩形截面矩形截面计算开裂截面的计算开裂截面的换算截面几何特性。换算截面几何特性。时时：表明中性轴位于表明中性轴位于T形截面形截面的肋部。的肋部。式中：式中：换算截面对其中性轴的惯性矩换算截面对其中性轴的惯性矩 四、全截面的换算截面四、全截面的换算截面 l 定义定义：砼砼全截面面积全截面面积和和钢筋的换算面积钢筋的换算面积所组成的截面。所组成的截面。l 几何特性：几何特性：全截面换算示意图全截面换算示意图 a)a)原截面原截面 b)b)换算截面算截面全截面换算示意图全截面换算示意图 a)a)原截面原截面 b)b)换算截面算截面9.3 9.3 应力验算应力验算 一、应力限值一、应力限值 对于钢筋混凝土受弯构件，对于钢筋混凝土受弯构件，公桥规公桥规要求要求进行施进行施工阶段的应力计算工阶段的应力计算，并应根据可能出现的，并应根据可能出现的施工荷载施工荷载进行进行内力组合；同时，受弯构件正截面应力应符合下列条件：内力组合；同时，受弯构件正截面应力应符合下列条件：l 受压区混凝土边缘受压区混凝土边缘 纤维应力纤维应力：l受拉钢筋应力：受拉钢筋应力：二、应力计算二、应力计算 l 矩形截面梁正应力计算步骤：矩形截面梁正应力计算步骤：（计算图式见图（计算图式见图92）计算受压区高度计算受压区高度x x；计算开裂截面的换算截面惯性矩算开裂截面的换算截面惯性矩 计算截面应力：计算截面应力：受压区混凝土边缘纤维：受压区混凝土边缘纤维：受拉钢筋面积重心处：受拉钢筋面积重心处：l T形截面梁正应力计算步骤：形截面梁正应力计算步骤：求求x x（判别（判别T T型截面类别）型截面类别）T形截面梁受力状态图形截面梁受力状态图 a)倒倒T形截面形截面 b)第一类第一类T形截面形截面 c)第二类第二类T形截面形截面 求截面求截面应力（方法同上）力（方法同上）当施工阶段应力验算不满足时，当施工阶段应力验算不满足时，应该调整施工方法，或者应该调整施工方法，或者补充、调整某些钢筋补充、调整某些钢筋。9.4 受弯构件的裂缝和裂缝宽度验算一一、产生裂缝的原因、产生裂缝的原因 l 由作用效应引起的裂缝由作用效应引起的裂缝，（，（M M、V V、T T以及拉力等）主要通以及拉力等）主要通过过设计计算设计计算进行验算和进行验算和构造措施构造措施加以控制。加以控制。l 由外加变形或约束变形引起的裂缝由外加变形或约束变形引起的裂缝，如混凝土收，如混凝土收缩、温、温度度变化、基础不均匀沉降等外加变形或约束变形引起开裂，主变化、基础不均匀沉降等外加变形或约束变形引起开裂，主要通过要通过采用构造措施采用构造措施和和施工工艺施工工艺加以控制。加以控制。l 钢钢筋锈蚀裂缝筋锈蚀裂缝：采取：采取构造措施构造措施（足够厚度的砼保（足够厚度的砼保护层和保证砼的密实性，严格控制早凝剂的掺入量护层和保证砼的密实性，严格控制早凝剂的掺入量)Ns Ns Ns Ns Ns Ns e0 e0 Ts T(a)(b)(c)(d)(e)各种内力产生的裂缝宽度图各种内力产生的裂缝宽度图二、为什么要控制裂缝宽度：二、为什么要控制裂缝宽度：三、受弯构件弯曲裂缝宽度计算理论和方法三、受弯构件弯曲裂缝宽度计算理论和方法 l第一类是分析影响裂缝宽度的主要因素第一类是分析影响裂缝宽度的主要因素，然后利用数理统计，然后利用数理统计方法来处理大量的试验资料，从而给出简单、适用而又有一方法来处理大量的试验资料，从而给出简单、适用而又有一定可靠性的裂缝宽度计算公式。定可靠性的裂缝宽度计算公式。l适用功能要求：适用功能要求：贮液（气）容器贮液（气）容器 l外观要求外观要求，心理界限：，心理界限：0.3mm l耐久性要求：耐久性要求：防锈蚀防锈蚀l 第二类是计算理论法第二类是计算理论法。它是根据某种理论来建立计算图它是根据某种理论来建立计算图式，最后得到裂缝宽度计算公式，然后对公式中一些式，最后得到裂缝宽度计算公式，然后对公式中一些不易不易通过计算获得的系数通过计算获得的系数，利用试验资料加以确定利用试验资料加以确定，主要有粘，主要有粘结滑移理论、无滑移理论以及两种理论的综合。结滑移理论、无滑移理论以及两种理论的综合。l钢筋混凝土结构的重要特性是在使用阶段带裂缝工钢筋混凝土结构的重要特性是在使用阶段带裂缝工作，裂缝的发生、发展、刚度的降低，对结构的使用作，裂缝的发生、发展、刚度的降低，对结构的使用性能和耐久性均有较大影响，加上混凝土材料力学性性能和耐久性均有较大影响，加上混凝土材料力学性能的复杂性和由两种材料组成的复合截面，使能的复杂性和由两种材料组成的复合截面，使准确验准确验算难以解决算难以解决。四、影响裂缝宽度的主要因素四、影响裂缝宽度的主要因素l钢筋应力钢筋应力ss：最主要因素，最大裂缝宽度与最主要因素，最大裂缝宽度与ss呈线性呈线性关系。关系。l钢筋直径钢筋直径d：在在与钢筋应力大致相同的情况下，与钢筋应力大致相同的情况下，Wfmax随随d 的增加而增加，当的增加而增加，当d 接近某一数值，接近某一数值，Wfmax接近不接近不变。变。l配筋率配筋率：当当d相同，钢筋应力大致相同的情况下，相同，钢筋应力大致相同的情况下，Wfmax随随的增加而减小，当的增加而减小，当接近某一数值，接近某一数值，Wfmax接接近不变。近不变。4 4、保护层厚度保护层厚度c c：c c越大，越大，W Wfmaxfmax越大，但钢筋锈蚀可能性越大，但钢筋锈蚀可能性 越小，两种作用相互抵消。越小，两种作用相互抵消。5、钢筋外形钢筋外形：引入系数：引入系数c c1 1来考虑钢筋外形的影响。来考虑钢筋外形的影响。6 6、荷载作用性质：荷载作用性质：短、长期、重复作用，引入系数短、长期、重复作用，引入系数c c2 2。7 7、构件受力性质的影响：构件受力性质的影响：引入系数引入系数c c3 3。五、五、最大裂缝宽度计算公式最大裂缝宽度计算公式 1、公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范在在此公式的基础上加以修订。对此公式的基础上加以修订。对矩形矩形、T形形和和工字形截面工字形截面的钢的钢筋混凝土受弯构件，筋混凝土受弯构件，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范设计规范规定规定受弯受弯、轴心受拉轴心受拉、偏心受压偏心受压、偏心受拉构件偏心受拉构件的的其最大裂缝宽度其最大裂缝宽度(mm)按下式计算按下式计算：式中式中 c c1 1考虑钢筋表面形状的系数，对光圆钢筋，考虑钢筋表面形状的系数，对光圆钢筋，c1c1取取1.4 1.4 对带肋钢筋，对带肋钢筋，c1c1取取1.01.0c c2 2作作 用用（或或 荷荷 载载）长长 期期 效效 应应 影影 响响 系系 数数 ，其其 中中 N Nl l和和 NsNs，分分 别别 表表 示示 按按 作作 用用（或或 荷荷 载载）长长 期期 效效 应应 组组 合合 和和 短期效应组合计算的内力值。（弯距或轴力）短期效应组合计算的内力值。（弯距或轴力）c c3 3与构件受力性质有关的系数，当为钢筋混凝土板式与构件受力性质有关的系数，当为钢筋混凝土板式 受弯构件受弯构件c c3 31.151.15，其他受弯构件，其他受弯构件c31.0，轴心受拉构件，轴心受拉构件c31.2，偏心受拉构件，偏心受拉构件c31.1，偏心受压构件，偏心受压构件 c30.9 d 纵向钢筋直径（纵向钢筋直径（mm),当用不同直径的钢筋时，当用不同直径的钢筋时，d改改 用用换算直径换算直径d de e，式中对钢筋混凝土构件，为受式中对钢筋混凝土构件，为受拉区第拉区第i i种普通钢筋的根数，为受拉区第种普通钢筋的根数，为受拉区第i i种普通钢筋的公称种普通钢筋的公称直径。对于直径。对于焊接钢筋骨架焊接钢筋骨架，上式中的，上式中的d d或或d de e应乘以应乘以1.3 1.3 的系的系数；数；nidi 纵向受拉钢筋配纵向受拉钢筋配筋筋率，对钢筋混凝土构件，率，对钢筋混凝土构件，当当0.02时，取时，取0.02；当当0.006时，取时，取0.006；对于轴心受拉构件，；对于轴心受拉构件，按全部受拉钢筋截面面积按全部受拉钢筋截面面积As的一半计算；的一半计算；bf,hf 构件受拉翼缘的宽度和厚度构件受拉翼缘的宽度和厚度ss由由作用（或荷载）短期效应组合引起作用（或荷载）短期效应组合引起的开裂截面纵的开裂截面纵 向受拉钢筋在使用荷载作用下的应力（向受拉钢筋在使用荷载作用下的应力（MPa），对于钢筋），对于钢筋混凝土混凝土受弯构件受弯构件，；其他受力；其他受力性质构件的计算式参见性质构件的计算式参见公路钢筋混凝土及预应力混凝土公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范桥涵设计规范JTG D62-2004；h0 截面的有效高度；截面的有效高度；注意：注意：因此，当计算得出因此，当计算得出max lmin时，时，宜选择宜选择较细直较细直径的变形钢筋，径的变形钢筋，以增大钢筋与混凝土接触的表面积，提高钢以增大钢筋与混凝土接触的表面积，提高钢筋与混凝土的粘结度。筋与混凝土的粘结度。如采用上述措施不能满足要求时，也可如采用上述措施不能满足要求时，也可增加钢筋截面面增加钢筋截面面积积As，加大有效配筋率，加大有效配筋率，从而减少钢筋应力从而减少钢筋应力 和裂缝间距和裂缝间距 提高混凝土强度等级提高混凝土强度等级，效果甚差，一般不宜采用。，效果甚差，一般不宜采用。六、裂缝宽度限值六、裂缝宽度限值 公桥规规定，钢筋混凝土受弯构件在荷载作用公桥规规定，钢筋混凝土受弯构件在荷载作用下，算得的最大裂缝宽度须满足下述要求：下，算得的最大裂缝宽度须满足下述要求：类和和类环境：境：0.2mm 0.2mm 类和和类环境：境：0.15mm0.15mm 一、为何对钢筋砼受弯构件进行变形验算：一、为何对钢筋砼受弯构件进行变形验算：l 挠度过大，损坏使用功能挠度过大，损坏使用功能：如如简支梁简支梁跨中挠度过大，将使跨中挠度过大，将使梁端部转角大，引起行车对该处产生冲击，破坏伸缩缝和桥面；梁端部转角大，引起行车对该处产生冲击，破坏伸缩缝和桥面；连续梁连续梁的挠度过大，将使桥面不平顺，行车时引起颠簸和冲击的挠度过大，将使桥面不平顺，行车时引起颠簸和冲击等问题。等问题。l 使相邻构件开裂、压碎。使相邻构件开裂、压碎。l 心心 理安全。理安全。l 挠度过大，发生振动、动力效应。挠度过大，发生振动、动力效应。5 5 受弯构件的变形（挠度）验算受弯构件的变形（挠度）验算二二、材力挠度计算公式：材力挠度计算公式：对简支梁，挠度计算的一般公式是：对简支梁，挠度计算的一般公式是：式中：与荷载形式有关的荷载效应系数，如均布荷载时与荷载形式有关的荷载效应系数，如均布荷载时B 给定的构件截面抗弯刚度，也即是截面抵抗弯曲变形的给定的构件截面抗弯刚度，也即是截面抵抗弯曲变形的 能力。能力。三、钢筋砼受弯构件的抗弯刚度计算公式：三、钢筋砼受弯构件的抗弯刚度计算公式：钢筋混凝土受弯构件各截面的配筋不一样，承受的弯钢筋混凝土受弯构件各截面的配筋不一样，承受的弯矩也不相等，弯矩小的截面可能不出现弯曲裂缝，其矩也不相等，弯矩小的截面可能不出现弯曲裂缝，其刚度要较弯矩大的开裂截面大得多，因此刚度要较弯矩大的开裂截面大得多，因此沿梁长度的沿梁长度的抗弯刚度是个变值抗弯刚度是个变值，为简化起见，把变刚度构件等效等刚度构件，采用结构为简化起见，把变刚度构件等效等刚度构件，采用结构力学方法，按在两端部弯矩作用下构件转角相等的原则，力学方法，按在两端部弯矩作用下构件转角相等的原则，则可求得等刚度受弯构件的则可求得等刚度受弯构件的等效刚度等效刚度B B，即为，即为开裂构件等开裂构件等效截面的抗弯刚度效截面的抗弯刚度 图图9-9 9-9 构件截面等效示意图构件截面等效示意图 a)a)构件弯曲裂构件弯曲裂缝 b)b)截面截面刚度度变化化 c)c)等效等效刚度的构件度的构件公桥规公桥规规定：钢筋砼受弯构件计算变形时的抗弯刚度为：规定：钢筋砼受弯构件计算变形时的抗弯刚度为：式中：式中：B B开裂构件等效截面的抗弯刚度；开裂构件等效截面的抗弯刚度；B B0 0全截面的抗弯刚度，全截面的抗弯刚度，B Bcrcr开裂截面的抗弯刚度开裂截面的抗弯刚度;E Ec c 混凝土的弹性模量；混凝土的弹性模量；I I0 0全截面换算截面惯性矩；全截面换算截面惯性矩；I Icrcr开裂截面的换算截面惯性矩；开裂截面的换算截面惯性矩；M Ms s按短期效应组合计算的弯矩值；按短期效应组合计算的弯矩值；Mcr开裂弯矩开裂弯矩;f ftktk混凝土轴心抗拉强度标准值；混凝土轴心抗拉强度标准值；构构件受拉区混凝土塑性影响系数件受拉区混凝土塑性影响系数,S S0 0 全截面换算截面重心轴以上（或以下）部分面积全截面换算截面重心轴以上（或以下）部分面积对重心轴的面积矩；对重心轴的面积矩；W W0 0 全截面换算截面抗裂验算边缘的弹性矩。全截面换算截面抗裂验算边缘的弹性矩。四、钢筋砼受弯构件使用阶段的挠度计算：四、钢筋砼受弯构件使用阶段的挠度计算：l应应考虑长期效应的影响考虑长期效应的影响，即按荷载短期效应组合计算的，即按荷载短期效应组合计算的挠度值挠度值乘以挠度长期增大系数乘以挠度长期增大系数。即：即：五、钢筋砼受弯构件挠度验算要求钢筋砼受弯构件挠度验算要求。公桥规公桥规规定：钢筋砼受弯构件规定：钢筋砼受弯构件 长期挠度值长期挠度值结构自重产生的长期挠度值结构自重产生的长期挠度值挠度限值挠度限值梁式桥主梁的最大挠度处：梁式桥主梁的最大挠度处：梁式桥主梁的悬臂端：梁式桥主梁的悬臂端：此处处l为受弯构件的计算跨径，为受弯构件的计算跨径，l1为悬臂长度。为悬臂长度。钢筋砼受弯构件挠度限值：钢筋砼受弯构件挠度限值：六、预拱度的设置预拱度的设置 l 概念：概念：施工时预设的反向挠度。施工时预设的反向挠度。l 设置目的：设置目的：为了消除结构重力这个长期荷载引起的变形；为了消除结构重力这个长期荷载引起的变形；希望构件在平时无静荷载作用时保持一定的拱度。希望构件在平时无静荷载作用时保持一定的拱度。n设置要求：设置要求：n 当由当由作用（或荷载）短期效应组合作用（或荷载）短期效应组合并考虑并考虑作用作用（或荷载）长期效应影响产生的长期挠度（或荷载）长期效应影响产生的长期挠度不超过计不超过计算跨径算跨径L L的的1 116001600时，可不设预拱度。时，可不设预拱度。n 当不符合上述规定时则应设置预拱度。当不符合上述规定时则应设置预拱度。同时，预拱值沿梁长度方向上应设置成平顺曲线，如抛物线等。同时，预拱值沿梁长度方向上应设置成平顺曲线，如抛物线等。式中：式中：预拱度值；预拱度值；结构重力产生的长期竖向挠度；结构重力产生的长期竖向挠度；可变荷载频遇值产生的长期挠度值。可变荷载频遇值产生的长期挠度值。l 预拱度值的计算（取值）：预拱度值的计算（取值）：9.6 混凝土结构的耐久性一、结构耐久性的基本概念一、结构耐久性的基本概念 1、定义：、定义：所谓混凝土结构的耐久性，是指混凝土结构在所谓混凝土结构的耐久性，是指混凝土结构在自然环境、使用环境及材料内部因素的作用下，在设计要自然环境、使用环境及材料内部因素的作用下，在设计要求的目标使用期内，不需要花费大量资金加固处理而保持求的目标使用期内，不需要花费大量资金加固处理而保持安全、使用功能和外观要求的能力。安全、使用功能和外观要求的能力。2 2、影响混凝土结构耐久性的主要因素：、影响混凝土结构耐久性的主要因素：混凝土冻融破坏：混凝土冻融破坏：处于饱水状态处于饱水状态(含水量达含水量达91.791.7的极限的极限值值)的混凝土受冻时，毛细孔中同时受到膨胀压力和渗透压力，的混凝土受冻时，毛细孔中同时受到膨胀压力和渗透压力，使混凝土结构产生内部裂缝和损伤，经多次反复，损伤积累到使混凝土结构产生内部裂缝和损伤，经多次反复，损伤积累到一定程度就引起结构破坏。一定程度就引起结构破坏。混凝土的碱骨料反应：混凝土的碱骨料反应：混凝土集料中某些活性矿物与混凝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碱骨料反应。碱骨料反土微孔中的碱性溶液产生化学反应称为碱骨料反应。碱骨料反应产生碱硅酸盐凝胶，并应产生碱硅酸盐凝胶，并吸水膨胀吸水膨胀，体积可增大，体积可增大3 34 4倍，从倍，从而引起混凝土剥落、开裂、强度降低，甚至导致破坏。而引起混凝土剥落、开裂、强度降低，甚至导致破坏。侵蚀性介质的腐蚀：侵蚀性介质的腐蚀：有些化学介质侵入造成混凝土中一些有些化学介质侵入造成混凝土中一些成分被溶解，流失，引起裂缝、孔隙、松散破碎；有的化学介成分被溶解，流失，引起裂缝、孔隙、松散破碎；有的化学介质侵入与混凝土中一些成分反应生成物体积膨胀，引起混凝土质侵入与混凝土中一些成分反应生成物体积膨胀，引起混凝土结构破坏。结构破坏。机械磨损：机械磨损：机械磨损常见于工业地面、公路路面、桥面、机械磨损常见于工业地面、公路路面、桥面、飞机跑道等。飞机跑道等。混凝土的碳化：混凝土的碳化：混凝土的碳化是指大气中的二氧化碳与混凝土的碳化是指大气中的二氧化碳与混凝土中的碱性物质氢氧化碳发生反应使混凝土的混凝土中的碱性物质氢氧化碳发生反应使混凝土的PHPH值下降。值下降。从而使混凝土中钢筋的保护膜受到破坏，引起钢筋锈蚀。从而使混凝土中钢筋的保护膜受到破坏，引起钢筋锈蚀。钢筋锈蚀：钢筋锈蚀：钢筋锈蚀使混凝土保护层脱落，钢筋有效钢筋锈蚀使混凝土保护层脱落，钢筋有效面积减小，导致承载力下降甚至结构破坏。面积减小，导致承载力下降甚至结构破坏。二、混凝土结构耐久性设计基本要求二、混凝土结构耐久性设计基本要求 结构混凝土材料耐久性的基本要求应符合结构混凝土材料耐久性的基本要求应符合表表9-29-2的的规定。规定。对于对于预应力混凝土构件预应力混凝土构件，混凝土材料中的最大氯离，混凝土材料中的最大氯离子含量为子含量为0.6%0.6%，最小水泥用量为，最小水泥用量为350kg/m3350kg/m3，最低混凝土强，最低混凝土强度等级为度等级为4040；特大桥和大桥特大桥和大桥的混凝土最大含碱量宜降至的混凝土最大含碱量宜降至1.8kg/m31.8kg/m3，当处于当处于类、类、类或使用除冰盐和滨海环境时，宜使用非类或使用除冰盐和滨海环境时，宜使用非碱活性骨料。碱活性骨料。处于处于类或类或类环境的桥梁类环境的桥梁，当耐久性确实需要时，其，当耐久性确实需要时，其主要受拉钢筋宜采用环氧树脂涂层钢筋；预应力钢筋、锚具主要受拉钢筋宜采用环氧树脂涂层钢筋；预应力钢筋、锚具及连接器应采取专门防护措施。及连接器应采取专门防护措施。水位变动区有抗冻要求的结构混凝土水位变动区有抗冻要求的结构混凝土，其抗冻等级应符，其抗冻等级应符合有关标准的规定。合有关标准的规定。有抗渗要求的混凝土结构有抗渗要求的混凝土结构，混凝土的抗渗等级应符合有，混凝土的抗渗等级应符合有关标准的要求关标准的要求.小 结 l 本章的主要内容有本章的主要内容有换算截面换算截面的概念、钢筋混凝土受弯构件的概念、钢筋混凝土受弯构件在在施工阶段的应力验算施工阶段的应力验算、使用阶段的挠度验算和裂缝宽度验算使用阶段的挠度验算和裂缝宽度验算，这些验算是这些验算是公桥规公桥规中规定的正常使用极限状态验算的内容。中规定的正常使用极限状态验算的内容。l 钢筋混凝土结构的重要特性是在使用阶段带裂缝工作，裂钢筋混凝土结构的重要特性是在使用阶段带裂缝工作，裂缝的发生、发展、刚度的降低，对结构的使用性能和耐久性均缝的发生、发展、刚度的降低，对结构的使用性能和耐久性均有较大影响，加上混凝土材料力学性能的复杂性和由两种材料有较大影响，加上混凝土材料力学性能的复杂性和由两种材料组成的复合截面，使准确验算难以解决。组成的复合截面，使准确验算难以解决。n 钢筋混凝土受弯构件裂缝的特性、刚度变化的规律钢筋混凝土受弯构件裂缝的特性、刚度变化的规律 n n 最大裂缝宽度和变形（挠度）验算的方法。最大裂缝宽度和变形（挠度）验算的方法。以上验算必以上验算必须用到换算截面的概念须用到换算截面的概念，这是单一材料组成的构件所未有，这是单一材料组成的构件所未有的问题，特别是构件带裂缝工作的情况下。的问题，特别是构件带裂缝工作的情况下。