新钢筋混凝土构件的裂缝和变形.pptx

本章重点本章重点了解受弯构件竖向弯曲裂缝的出现和开展过程；了解受弯构件竖向弯曲裂缝的出现和开展过程；掌握掌握受弯构件裂缝宽度的验算方法；受弯构件裂缝宽度的验算方法；掌握掌握受弯构件截面刚度计算与变形验算方法。受弯构件截面刚度计算与变形验算方法。F1.1 1.1 裂缝成因裂缝成因垂直裂缝！垂直裂缝！纵向裂缝！纵向裂缝！1.概述概述A A、截面突变、截面突变应力集中应力集中B B、施加预应力不当（偏心、应力过大）、施加预应力不当（偏心、应力过大）C C、构造钢筋过少或过粗、构造钢筋过少或过粗D D、设计中未考虑混凝土收缩、徐变因素、设计中未考虑混凝土收缩、徐变因素E E、采用的混凝土等级过高、采用的混凝土等级过高-用灰量过大，对收缩不利用灰量过大，对收缩不利A A、集料含泥量过大，级配不良或者采用不当的间断级配、集料含泥量过大，级配不良或者采用不当的间断级配-收缩过大收缩过大B B、外加剂、掺和料选择不当、外加剂、掺和料选择不当C C、水泥品种原因（比如矿渣硅酸盐水泥收缩比普通硅酸盐水泥收缩大）、水泥品种原因（比如矿渣硅酸盐水泥收缩比普通硅酸盐水泥收缩大）D D、混凝土等级越高，混凝土越脆、混凝土等级越高，混凝土越脆E E、配合比等原因、配合比等原因设设计计原原因因材材料料原原因因A A、振捣不当影响混凝土的密实性和均匀性、振捣不当影响混凝土的密实性和均匀性B B、大体积混凝土工程，操作流程缺少，表面易收缩裂缝；、大体积混凝土工程，操作流程缺少，表面易收缩裂缝；降温及保温措施不够，产生温度裂缝降温及保温措施不够，产生温度裂缝C C、现场养护不到位，早期脱水，收缩裂缝、现场养护不到位，早期脱水，收缩裂缝D D、模板支模、拆除不当，引起裂缝、模板支模、拆除不当，引起裂缝A A、基础不均匀沉降、基础不均匀沉降B B、荷载超荷、荷载超荷C C、环境，如酸、碱、盐的侵蚀、环境，如酸、碱、盐的侵蚀D D、火灾、轻度地震等意外事故、火灾、轻度地震等意外事故E E、温度裂缝、温度裂缝施施工工及及养养护护原原因因使使用用原原因因温度区段气温升高时T1.概述概述123钢筋锈蚀导致裂缝钢筋锈蚀导致裂缝v构件的裂缝宽度和挠度验算属于正常使用极限状态。构件的裂缝宽度和挠度验算属于正常使用极限状态。v挠度过大影响使用功能，不能保证适用性挠度过大影响使用功能，不能保证适用性;而裂缝宽度过大，则同时影响使用功能和耐久性。而裂缝宽度过大，则同时影响使用功能和耐久性。裂缝裂缝荷载引起的裂缝：荷载引起的裂缝：非荷载引起的裂缝：非荷载引起的裂缝：由材料收缩、温度变化、钢由材料收缩、温度变化、钢筋锈蚀后体积增大、地基不筋锈蚀后体积增大、地基不均匀沉降等产生的裂缝。均匀沉降等产生的裂缝。(约占约占80%)与构件的受力特征有关。与构件的受力特征有关。(约占约占20%)1.概述概述NkNkNkNkNkNke0e0Tk(a)(b)(c)(e)(d)TkMkMk（a)轴心受拉轴心受拉；(b)偏心受拉偏心受拉；(c)偏心受压偏心受压；(d)受弯和受剪受弯和受剪；(e)受扭。受扭。1.概述概述通常，裂缝宽度和挠度一般可分别用控制通常，裂缝宽度和挠度一般可分别用控制最大钢筋直径最大钢筋直径和和最大跨高比最大跨高比来控制，只有在构件截面尺寸小、钢筋应力大时进来控制，只有在构件截面尺寸小、钢筋应力大时进行验算。行验算。为防止温度应力过大引起的开裂，规定了伸缩为防止温度应力过大引起的开裂，规定了伸缩缝之间的缝之间的最大间距最大间距。为防止由于钢筋周围混凝土过快地碳化失去为防止由于钢筋周围混凝土过快地碳化失去对钢筋的保护作用，出现锈胀引起的沿钢对钢筋的保护作用，出现锈胀引起的沿钢筋纵向的裂缝，规定了钢筋的混凝土保护筋纵向的裂缝，规定了钢筋的混凝土保护层的层的最小厚度最小厚度。非荷载引起非荷载引起的裂缝的裂缝1.概述概述v 与承载能力极限状态设计相比，正常使用极限状与承载能力极限状态设计相比，正常使用极限状 态设计的目标可靠度可以相对较低。态设计的目标可靠度可以相对较低。C结构构件达到正常使用要求的结构构件达到正常使用要求的规定限值规定限值、裂、裂缝宽度和变形限值。缝宽度和变形限值。v 裂缝宽度和变形的验算表达式如下：裂缝宽度和变形的验算表达式如下：SC8-1S 结构构件按荷载效应的标准组合、准永久组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合或标准组合并考虑长期作用影响得到的裂裂缝宽度或变形值缝宽度或变形值；式中式中1.概述概述8-2荷载效应的标准组合为：荷载效应的标准组合为：8-3荷载效应的准永久组合为：荷载效应的准永久组合为：在进行荷载效应计算时，荷载组合有两种情况：在进行荷载效应计算时，荷载组合有两种情况：1.概述概述裂缝的控制等级分为三级，钢筋混凝土结构构件进裂缝的控制等级分为三级，钢筋混凝土结构构件进行裂缝宽度的验算。行裂缝宽度的验算。2.1 2.1 验算公式验算公式8-4按荷载效应准永久组合并考虑长期作用影响计按荷载效应准永久组合并考虑长期作用影响计算的最大裂缝宽度；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。桥涵工程有不同的要求。2.裂缝宽度验算裂缝宽度验算2.2 2.2 wmax的计算方法的计算方法规范的思路：规范的思路：得到最大裂缝宽度得到最大裂缝宽度wmax若干假定若干假定根据裂缝出现机理根据裂缝出现机理建立理论公式，计算平均裂缝宽度建立理论公式，计算平均裂缝宽度wm按试验资料确定扩大系数按试验资料确定扩大系数2.裂缝宽度验算裂缝宽度验算当当 c ftk，在某一薄弱环节第一条裂缝出现，由于钢筋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凝土达到ftk完成裂缝出现的全部过程。完成裂缝出现的全部过程。出现出现当当荷荷载载继继续续增增加加到到Nk，在在一一个个裂裂缝缝间间距距范范围围内内由由钢钢筋筋与混凝土应变差的累积量，即形成了裂缝宽度。与混凝土应变差的累积量，即形成了裂缝宽度。开展开展A.裂缝的出现和开展裂缝的出现和开展2.裂缝宽度验算裂缝宽度验算Ncr+N211Ncr+N 分布ftksmss(b)(c)(d)(e)1230.01 sq=Mq/(0.87Ash0)=155.25MPaftk=1.54MPa,Ec=25500MPa,=1.1-0.65*1.54/(155.25*0.0134)=0.61880.2且且0.01 sk=Mk/(0.87Ash0)=232.8MPaftk=1.54MPa,Ec=25500MPa,=1.1-0.65*1.54/(232.8*0.0134)=0.7790.2且且1.0wmax=2.1*0.779*232.8/200000*(1.9*25+0.08*16/0.0134)=0.27mm例例8-102规范规范钢筋混凝土梁的挠度与弯矩的关系是非线性的。钢筋混凝土梁的挠度与弯矩的关系是非线性的。21(a)Maf0(b)EI2EI(B)M01线性；线性；2非线性。非线性。3.受弯构件挠度计算受弯构件挠度计算rMsocoaacsash0Msbblcr8-23式中：式中：A.A.短期刚度短期刚度Bs的计算的计算3.受弯构件挠度计算受弯构件挠度计算系数系数长期刚度长期刚度B.B.长期刚度长期刚度B的计算的计算3.受弯构件挠度计算受弯构件挠度计算挠度挠度8-25Mq荷载效应准永久组合计算的弯矩值；荷载效应准永久组合计算的弯矩值；挠度增大系数，挠度增大系数，=2.0 0.4 /；Bs按荷载准永久组合计算的短期刚度，按式按荷载准永久组合计算的短期刚度，按式(8-23)计算。计算。v受弯构件在正常使用状态下，沿长度方向的刚度是变化的。受弯构件在正常使用状态下，沿长度方向的刚度是变化的。v取同一弯矩符号区段内的最小刚度作为等刚度，按材料力学取同一弯矩符号区段内的最小刚度作为等刚度，按材料力学的方法计算。的方法计算。B1minBBminMBminMlmaxBAgk+qk(a)(b)-+gk+qkBminBmin(a)(b)C.C.最小刚度原则最小刚度原则3.受弯构件挠度计算受弯构件挠度计算v提高刚度的有效措施提高刚度的有效措施h0 v或或As 增加增加，或提高混凝土等级或提高混凝土等级D.D.减小挠度的措施减小挠度的措施u设置受压钢筋设置受压钢筋 u采用预应力采用预应力3.受弯构件挠度计算受弯构件挠度计算=1 MGk /Mk MGk永久荷载标准值永久荷载标准值产生的弯矩产生的弯矩Mk荷载短期效应组合荷载短期效应组合产生的弯矩产生的弯矩l0/h03020100.40.81.21.62.0(%)=1.0E.E.图表法图表法3.受弯构件挠度计算受弯构件挠度计算0202规范另一规范另一种方法种方法4.钢筋混凝土结构耐久性钢筋混凝土结构耐久性一、耐久性极限状态一、耐久性极限状态1.对于不允许钢筋锈蚀的构件和环境对于不允许钢筋锈蚀的构件和环境,混凝土保护层完混凝土保护层完全全碳化碳化,即钢筋脱钝的时间即钢筋脱钝的时间2.钢筋锈蚀后截面损失率达到某一值，如钢筋锈蚀后截面损失率达到某一值，如1%5%（按等（按等级确定）级确定）3.结构或构件的可靠度指标降低到某一允许值结构或构件的可靠度指标降低到某一允许值4.徐变位移达到某一限值徐变位移达到某一限值注意注意:新规范对该部分的修改，详见新规范对该部分的修改，详见混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范GB50010-2010GB50010-2010第第3.53.5节节 ，或，或混凝土结构耐久性设计规范混凝土结构耐久性设计规范GB/T 50476-2008GB/T 50476-2008二、保证耐久性的措施二、保证耐久性的措施1.最小保护层厚度最小保护层厚度2.混凝土的要求混凝土的要求3.裂缝控制裂缝控制4.其他其他4.钢筋混凝土结构耐久性钢筋混凝土结构耐久性专题专题:关于保证结构耐久性的措施与案例关于保证结构耐久性的措施与案例