河海大学-钢筋混凝土-变形和裂缝宽的计算新版.pptx

概 述外观感觉裂缝过宽：钢筋锈蚀导致承载力降低，影响使用寿命耐久性心理承受：不安全感，振动噪声对非结构构件的影响：门窗开关，隔墙开裂等振动、变形过大对其它结构构件的影响影响正常使用：如吊车、精密仪器适用性承载能力极限状态安全性安全性结构的功能削茬谱何滨铀环忧赶戚琼功它贩膝盲途刚甸橱傀患垄乾亭造药颤刷藏浚塔河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算 对于超过正常使用极限状态的情况，由于其对生命财产的危害性比超过承载力极限状态要小，因此相应的可靠度水平可比承载力极限状态低一些。正常使用极限状态的计算表达式为，Sk：作用效应标准值，如挠度变形和裂缝宽度，应根据荷载标准值和材料强度标准值确定。以受弯构件为例，在荷载标准值产生的弯矩可表示为，Msk=CGGk+CQQk由于活荷载达到其标准值Qk的作用时间较短，故Msk称为短期弯矩，其值约为弯矩设计值的50%70%。由于在荷载的长期作用下，构件的变形和裂缝宽度随时间增长，因此需要考虑长期荷载的影响，长期弯矩可表示为，Ml k=CGGk+yqCQQkyq为活荷载准永久值系数（quasi-permanent load）挚旦掌淖勤地镭拟赦辫仿炯喀侣栈靖稻菏仁炸靖蹬认炽挟靶柠毁诛舔寨杉河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算 钢筋混凝土受弯构件的挠度验算 钢筋混凝土构件裂缝宽度演算 混凝土构件的截面延性 混凝土结构的耐久性狂帖笨菏擂官涅揉喀描碘忿狗蝇涛哪技淤架橙翁砍淹羚琅咐坯雁师屉庐往河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算9.1 钢筋混凝土受弯构件的挠度验算9.1.1截面弯曲刚度的概念及其定义材料力学中，匀质弹性材料梁的跨中挠度为 20EIMlSf=式中 S 与荷载类型和支承条件有关的系数；EI梁截面的抗弯刚度。由于是匀质弹性材料，所以当梁截面的尺寸确定后，其抗弯刚度即可确定且为常量，挠度f与M成线性关系。凋坏薄剧支纵件需檄炭翰哑脸辗越众褪颤范糖疤咎园苦胡翱燎戍濒勿箔堰河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算截面抗弯刚度EI 体现了截面抵抗弯曲变形的能力，同时也反映了截面弯矩与曲率之间的物理关系。对于弹性均质材料截面，EI为常数，M-f 关系为直线。贵芦涧炒嘻盔裹术足烹候桶稗藐挺档蕊电秉炬岔陀坡傀鹅映瑞蹦导赤羌裸河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算 由于混凝土开裂、弹塑性应力-应变关系和钢筋屈服等影响，钢筋混凝土适筋梁的M-f 关系不再是直线，而是随弯矩增大，截面曲率呈曲线变化。短期弯矩Msk一般处于第阶段，刚度计算需要研究构件带裂缝时的工作情况。该阶段裂缝基本等间距分布，钢筋和混凝土的应变分布具有以下特征：驯脚仰摇眷退荡沁幌腮而辱需涉鱼甸剑唐剥豆蒸徐粗瑚巳开艘捧浦僻画脆河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算墅椽某杉搅凹错煞你碧讥愁渺阉扩朱委蛋炉老潍卫母乡绽谱侈举雍肉境腋河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算 随荷载的增加而减少，即M越大，抗弯刚度越小。验算变形时，截面抗弯刚度选择在曲线第阶段（带裂缝工作阶段）确定；随配筋率 的降低而减少。对于截面尺寸和材料都相问的适筋梁，小，变形大些；截面抗弯刚度小些；沿构件跨度，弯矩在变化，截面刚度也在变化，即使在纯弯段刚度也不尽相同，裂缝截面处的小些，裂缝间截面的大些；随加载时间的增长而减小。构件在长期荷载作用下，变形会加大，在变形验算中，除了要考虑短期效应组合，还应考虑荷载的长期效应的影响，故有长期刚度Bs 和短期刚度Bl。对钢筋混凝土构件，由于材料的非弹性性质和受拉区裂缝的开展，梁的抗弯刚度不是常数而是变化的，其主要特点如下：磁煮灶普谰检心没懈柞惠肪维战埋襟肉居秆紊克蝇瞅缔老表鄂刻杠挫雍粗河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算材料力学中曲率与弯矩关系的推导几何关系几何关系物理关系物理关系平衡关系平衡关系9.1.2 短期刚度Bs康柠侍温辉顺绘挤癌抹排太嫌怀配底寡旨填惩瞥挥职辑置嘶穗听那番纷兄河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算1、几何关系：2、物理关系：3、平衡关系：根据裂缝截面的应力分布阔骤希牟挨目幢钝腐共别允悬暇甥积夸答氛绝严惠号涌赫裕桔胖敢朱勾钮河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算3、平衡关系：根据裂缝截面的应力分布陀漳步赁辖接乒肚程暴惫设酚舌日誊侄渔滦蝴倒攻弧柞菊惕端姿颖秆疏捕河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算倾抢臼重俯蛛柏冒赔讥淫孟骨鸦绘寄涪伦肋泅全僻贸陆摔作痢巨供代青惶河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算 9.1.3 参数h、z 和y1、开裂截面的内力臂系数h 试验和理论分析表明，在短期弯矩Msk=（0.50.7）Mu范围，裂缝截面的相对受压区高度x 变化很小，内力臂的变化也不大。对常用的混凝土强度和配筋情况，h 值在0.830.93之间波动。规范为简化计算，取h=0.87。2、受压区边缘混凝土平均应变综合系数z 根据试验实测受压边缘混凝土的压应变，可以得到系数z 的试验值。在短期弯矩Msk=（0.50.7）Mu范围，系数z 的变化很小，仅与配筋率有关。规范根据试验结果分析给出，受压翼缘加强系数受压翼缘加强系数县洽吊汪辞伶科挨钟枪卫粘呻纠栖鉴些货仁峨哗遥栖侯厂爪长趟势玖徘酵河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算逞曰传佬倦诌脉伞囊何筛殃匡沟岔贵闻栅听帖上思菠足蚊校讹佯谁踊掖猎河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算3、钢筋应变不均匀系数y rte为以有效受拉混凝土截面面积计算的受拉钢筋配筋率。Ate为有效受拉混凝土截面面积，对受弯构件取当y 1.0时，取y=1.0；对直接承受重复荷载作用的构件，取y=1.0。农萤渍挥屑旬圃搪倚骡状网农矩成瓷伯吸掉伟郴格邹画酪缆五瓶钧鹏光聊河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算 在短期弯矩Msk=（0.50.7）Mu范围，三个参数h、z 和y 中，h 和z 为常数，而y 随弯矩增长而增大。该参数反映了裂缝间混凝土参与受拉工作的情况，随着弯矩增加，由于裂缝间粘结力的逐渐破坏，混凝土参与受拉的程度减小，平均应变增大，y 逐渐趋于1.0，抗弯刚度逐渐降低。非城乡果突茹绑振戏分版丝巧劝倔张佯首若睫妓韧答枷贬除尿舅丸新郸锐河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算短短期期刚刚度度是是指指钢钢筋筋混混凝凝土土受受弯弯构构件件在在荷荷载载短短期期效效应应组组合合下下的的刚刚度度值值（以以Nmm2计计）。对对矩矩形形、T形形、工工字字形形截面受弯构件，短期刚度的计算公式为截面受弯构件，短期刚度的计算公式为 式中式中 f受压翼缘的加强系数；受压翼缘的加强系数；当当hf0.2h0时，取时，取hf0.2h0。4、短期刚度Bs浊番谤布脑起挺个缀欲醒弯剪阶历奴嚼缔省赏犁假接坍莱匈慨翁掏鞋认釉河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算 钢筋的弹性模量Es和混凝土Ec弹性模量的比值；纵向受拉钢筋的配筋率，；钢筋应变不均匀系数，是裂缝之间钢筋的平均应变与裂缝截面钢筋应变之比，它反映了裂缝间混凝土受拉对纵向钢筋应变的影响程度。愈小，裂缝间混凝土协助钢筋抗拉作用愈强。该系数按下列公式计算 并规定0.2 1.0式中式中 按有效受拉混凝土面积计算的纵向受拉按有效受拉混凝土面积计算的纵向受拉钢筋配筋率，钢筋配筋率，。八们灾哈嗜脓脯筷冻兜碟痛青沾感吟诣润本葛猪整轻贺常秩睫昆图逊趣袭河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算 有效受拉混凝土面积。对受弯构件，近似取 按荷载短期效应组合计算的裂缝截面处纵向按荷载短期效应组合计算的裂缝截面处纵向受拉钢筋的应力，根据使用阶段受拉钢筋的应力，根据使用阶段（阶段阶段）的应力状态的应力状态及受力特征计算及受力特征计算:对受弯构件对受弯构件式中式中 M s按荷载短期效应组合计算的弯矩值，即按荷载短期效应组合计算的弯矩值，即按全部永久荷载及可变荷载标准值求得的弯矩标准值。按全部永久荷载及可变荷载标准值求得的弯矩标准值。欺飞难婉准豪伴若缆床剖谴菊电命棍膘奎妙舱华立咖柄塌压再黔饼阐君俊河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算 9.1.4 受弯构件的截面刚度B 受弯构件挠度计算采用截面刚度B是指考虑荷载长期效应组合时的刚度值。在长期荷载作用下，由于混凝土的徐变，会使梁的挠度随时间增长。此外，钢筋与混凝土间粘结滑移徐变、混凝土收缩等也会导致梁的挠度增大。根据长期试验观测结果，长期挠度与短期挠度的比值q 可按下式计算，式中式中 分别为受压及受拉钢筋的配筋率。分别为受压及受拉钢筋的配筋率。沉汲寇控徽铀自屑某灿蝶叭腹昭潍芳淌榨勿钎贫卓汰邓蛾卤责椰襟转梭寻河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算长期抗弯刚度长期抗弯刚度 此处反映了在受压区配置受压钢筋对混凝土受压徐变和收缩起到一定约束作用，能够减少构件在长期荷载作用下的变形。上述适用于一般情况下的矩形、T形、工字形截面梁，值与温湿度有关，对干燥地区，值应酌情增加1525。对翼缘位于受拉区的T形截面，值应增加20。蕉爷嘎滚砸赫创哥传掂销狱贸茵昌母验掉桩贿敛楚入窖僻梗赠才紧盛那痒河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算9.1.5 受弯构件变形计算方法 由于弯矩沿梁长的变化的，抗弯刚度沿梁长也是变化的。但按变刚度梁来计算挠度变形很麻烦。规范为简化起见，取同号弯矩区段的最大弯矩截面处的最小刚度Bmin，按等刚度梁来计算 这样挠度的简化计算结果比按变刚度梁的理论值略偏大。但靠近支座处的曲率误差对梁的最大挠度影响很小，且挠度计算仅考虑弯曲变形的影响，实际上还存在一些剪切变形，因此按最小刚度Bmin计算的结果与实测结果的误差很小。“最小刚度刚度原则”阿塘尘嘻盐冠殷踞依弧臀仅替浓煤钉桨渍楚粮缓飞烫奶琵侗搭芬遂闪吾弥河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算9.1.6 对受弯构件挠度验算的讨论1、影响短期刚度Bs的因素(1)弯矩Mk：弯矩Mk对Bs的影响是隐含在中的。若其他条件相同，Mk增大时，sk增大因而亦增大，由式(9-16)知，Bs则相应地减小。(2)配筋率：具体计算表明，大，Bs也略有增大，但不显著。(3)截面形状：截面形状对Bs有所影响。当有受拉翼缘或受压边缘时，都会使Bs有所增大。(4)混凝土强度：在常用配筋率=1-2的情况下，提高混凝土强度等级对提高Bs的作用不大。(5)截面有效高度：当配筋率和材料给定时，截面有效高度h0对截面弯曲刚度的提高作用最显著。举驼设倪龋昨总台迪近剩矿琼条姨距宽转雷衅弘契淫颠鄂撞膨睦葛钻臂席河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算2、配筋率对承载力和挠度的影响加大配筋率对提高截面弯曲刚度并不显著.注意满足正截面承载力要求,并不一定满足挠度要求.3、跨高比 从式(9-19)可见，l0 越大，f越大。因此若选定足够的截面高度或较小的跨高比l0/h，配筋率又限制在一定范围内时，如满足承载力要求，计算挠度也必然同时满足。对此，可以给出不需作挠度验算的最大跨高比。在承载力计算前，根据工程经验，为了便于满足挠度的要求，建议设计时可选用下列跨高比：对采用HRB335级钢筋配筋的简支梁，当允许挠度为l0/200时，l0/h在20-10的范围内采取。当永久荷载所占比重大时，取较小值；式谋粟苏所舔挛败甩望冒笛惠诱驱拒着怪利籽干呢遁益蚜迭语氏丁窑同肘河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算4、变形限值 f f f为挠度变形限值。主要从以下几个方面考虑：1)保证结构的使用功能要求。结构构件产生过大的变形将影响甚至丧失其使用功能，如支承精密仪器设备的梁板结构挠度过大，将难以使仪器保持水平；屋面结构挠度过大会造成积水而产生渗漏；吊车梁和桥梁的过大变形会妨碍吊车和车辆的正常运行等。2)防止对结构构件产生不良影响。如支承在砖墙上的梁端产生过大转角，将使支承面积减小、支承反力偏心增大，并会引起墙体开裂。3)防止对非结构构件产生不良影响。结构变形过大会使门窗等不能正常开关，也会导致隔墙、天花板的开裂或损坏。汲恒娱闰婴烫祸父辅菩袋匝资曰鲸觅宪葱讽畦净花翠归瞧碘迭铝绘躺铱捻河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算4)保证使用者的感觉在可接受的程度之内。过大振动、变形会引起使用者的不适或不安全感。偏兽香逼撵殿祟篮巩塌贞马疯杆钞豫翁摹弊瞩炬房眼侍剿枫芍谊神陇秘宦河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算9.2 混凝土构件裂缝宽度验算 裂缝产生的原因 裂缝是工程结构中常见的一种作用效应，裂缝按其形成的原因可分为两大类：一类是由荷载作用引起的裂缝；另一类是由变形因素引起的裂缝，如温度变化、材料收缩以及地基不均匀沉降引起的裂缝，由于变形因素引起的裂缝计算因素很多，不易准确把握，故此处裂缝宽度计算的裂缝主要是指荷载原因引起的裂缝。裂缝宽度验算的裂缝宽度验算的目的和要求目的和要求 构构件件裂裂缝缝控控制制等等级级共共分分为为三三级级：一一级级为为严严格格要要求求不不出出现现裂裂缝缝，二二级级为为一一般般要要求求不不出出现现裂裂缝缝，三三级级为为允允许许出出现裂缝。现裂缝。冤捕计馆峨却钱终寸摧詹看擎静带黎溜凌迫儿刚篷洲废遇真罗楞损烧堡欧河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算钢混构件裂缝宽度验算荷载引起的裂缝宽度9.2.1 裂缝的出现、分布与开展筐舞痰邹潜琅捎锅企汲斑浑冷蹭县圆敖卢由线苑导梗伯茹爱涂逛泣浸祷轧河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算在裂缝出现前，混凝土和钢筋的应变沿构件的长度基本上是均匀分布的。当混凝土的拉应力达到抗拉强度时，首先会在构件最薄弱截面位置出现第一条（批）裂缝。裂缝出现瞬间，裂缝截面位置的混凝土退出受拉工作，应力为零，而钢筋拉应力应力产生突增Dss=ft/r，配筋率越小，Dss就越大。由于钢筋与混凝土之间存在粘结，随着距裂缝截面距离的增加，混凝土中又重新建立起拉应力sc，而钢筋的拉应力则随距裂缝截面距离的增加而减小。当距裂缝截面有足够的长度 l 时，混凝土拉应力sc增大到ft，此时将出现新的裂缝。悍玖铂爆窜昏凝破树川氰菱崇砌酬妮疆饼输澄属鲍蓖钢励蕉讹佬朽壕骗翱河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算如果两条裂缝的间距小于2 l，则由于粘结应力传递长度不够，混凝土拉应力不可能达到ft，因此将不会出现新的裂缝，裂缝的间距最终将稳定在（l 2 l）之间，平均间距可取1.5 l。从第一条（批）裂缝出现到裂缝全部出齐为裂缝出现阶段，该阶段的荷载增量并不大，主要取决于混凝土强度的离散程度。裂缝间距的计算公式即是以该阶段的受力分析建立的。裂缝出齐后，随着荷载的继续增加，裂缝宽度不断开展。裂缝的开展是由于混凝土的回缩，钢筋不断伸长，导致钢筋与混凝土之间产生变形差，这是裂缝宽度计算的依据。由于混凝土材料的不均匀性，裂缝的出现、分布和开展具有很大的离散性，因此裂缝间距和宽度也是不均匀的。但大量的试验统计资料分析表明，裂缝间距和宽度的平均值具有一定规律性，是钢筋与混凝土之间粘结受力机理的反映。摧聊肿往眼棱汤少掐冒良孪鸵俘凌砸义着鳖蕊菲吭楞贤斑沃神宇而缮胯猫河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算9.2.2 平均裂缝间距挑瑶椒棋窟芝曾尝弯株卓誉驯公繁辽跃岩译惦搐伏宇苑役酸香趁梆蛋兹糯河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算 上式表明，当配筋率r 相同时，钢筋直径越细，裂缝间距越小，裂缝宽度也越小，也即裂缝的分布和开展会密而细，这是控制裂缝宽度的一个重要原则。但上式中，当d/r 趋于零时，裂缝间距趋于零，这并不符合实际情况。试验表明，当d/r 很大时，裂缝间距趋近于某个常数。该数值与保护层c 和钢筋净间距有关，根据试验分析，对上式修正如下，乖地吃碟潜他恩储骸赫苗沙固模甥限摸土丝到洛篡爆辅同札俘涛扎拒爆稼河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算对于受弯构件，可将受拉区近似作为一轴心受拉构件，根据粘结力的有效影响范围，取有效受拉面积Ate=0.5bh+(bf-b)hf，因此将式中配筋率r 的用以下受拉区有效配筋率替换后，即可用于受弯构件采用rte 后，裂缝间距可统一表示为，浚掳烽进寅宠伞东菏佳察滦桓铃盅宦老埂圣愈淆捶愈仰戏矩须浦弃御节致河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算根据试验资料统计分析，并考虑受力特征的影响，对于常用的带肋钢筋，规范给出的平均裂缝间距lm的计算公式为，受弯构件受弯构件轴心受拉构件轴心受拉构件c最外层纵向受拉钢筋外边缘到受拉区底边的距离（mm），当c20mm时，取c=20mm；d钢筋直径（mm），当用不同直径的钢筋时，d改用换算直径4As/u，u为纵向钢筋的总周长。随蒋伟鲁帕通朔瓤垦真滇跑锗骡尔缺遍瓢肉弟媳餐餐泳秸蓬实羹枫俯惕弊河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算9.2.3 平均裂缝宽度平均裂缝宽度椭谗怂蹄烤蛀骚撬檄举狸庙浦主忙寓低臀聋甚绎撩焊经磋恢郎耳卜精秒箍河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算受弯构件轴心受拉构件偏心受拉构件偏心受压构件皖缕拖凑痈叠巡胎毖剑铀卢萨悸澜吁哆亢疆闰炒酬玲滩扒黎苯咏玖响风敦河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算9.2.4 最大裂缝宽度及其验算实测表明，裂缝宽度具有很大的离散性。取实测裂缝宽度wt与上述计算的平均裂缝宽度wm的比值为t。大量裂缝量测结果统计表明，t 的概率密度分布基本为正态。取超越概率为5%的最大裂缝宽度可由下式求得，式中d 为裂缝宽度变异系数，对受弯构件，试验统计得d=0.4，故取裂缝扩大系数t=1.66。对于轴心受拉和偏心受拉构件，由试验结果统计得最大裂缝宽度的扩大系数为t=1.9。岿邪僵鳖锰拓江平革箱瘟茹奸啦且困痊志脸希吞躇酥萨帅赞孜皮将颜署果河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算长期荷载的影响：由于混凝土的滑移徐变和拉应力的松弛，会导致裂缝间混凝土不断退出受拉工作，钢筋平均应变增大，使裂缝随时间推移逐渐增大。混凝土的收缩也使裂缝间混凝土的长度缩短，也引起裂缝随时间推移不断增大。荷载的变动，环境温度的变化，都会使钢筋与混凝土之间的粘结受到削弱，也将导致裂缝宽度不断增大。根据长期观测结果，长期荷载下裂缝的扩大系数为t l=1.5。侧壮斗尧辫缀亨辩段靡社勃气捉椒爵公印乔嗡肤榷藕无畅啦俱浇润啥拐熟河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算轴心受拉构件acr=1.51.90.851.1=2.7受弯构件acr=1.51.660.85=2.1廓帛希舵踏芥叼萍独垢寻乓县冷卧篙割猩岗姚者戮举惰悸谗记址埔砍仁装河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算9.3 混凝土构件的延性9.3.1 延性概念结构、构件或截面延性是指从屈服开始到达到最大承载力或达到以后而承载力还没有显著下降期间的变形能力。即延性是反映构件的后期变形能力。“后期”是指从钢筋开始屈服进入破坏阶段直到最大承载能力（或下降到最大承载能力的 85）时的整个过程。延性要求的目的：满足抗震方面的要求；防止脆性破坏；在超静定结构中，适应外界的变化；使超静定结构能充分的进行内力重分布。迁应菏镐巢桅试巨檄谈雅童湾廊躇些马癌戊门等鱼弛奄傻贺楞也戒佳彪僧河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算9.3.2 截面的延性的计算及影响因素 截面的延性用延性系数来表达，计算时采用平截面假设。延性系数表达式：影响因素主要包括：纵向钢筋配筋率、混凝土极限压应变、钢筋屈服强度及混凝土强度等。即极限压应变 以及受压区高度 kh0 和 两个综合因素。提高截面延性的措施有:限制纵向受拉钢筋的配筋率；规定受压钢筋和受拉钢筋的最小比例；在弯矩较大区段适当加密箍筋。具丘藕狱煽慈盲抄屿悟硕髓诸桅命玖乡饺啊材郊炸壬思刹啥伴庐钻愉念绵河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算提高截面曲率延性系数的措施主要有；(1)限制纵向受拉钢筋的配筋率一般不应大于2.5；受压区高度x(0.25-0.35)h0；(2)规定受压钢筋和受拉钢筋的最小比例，一般使As/As保持为0.3-0.5；(3)在弯矩较大的区段适当加密箍筋。径寻惺条蕴蔗距锁宫峻袁因唯札倦肆蚕莱矣恐绦沿敬这署千勘烁葵夸佩努河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算9.3.3 偏心受压柱截面的延性 轴向荷载对曲率有影响，应限制轴压比。M曲线不是唯一的。应对混凝土进行约束 1、约束方法：封闭式箍筋、拉筋、螺旋筋等密排横向钢筋。2、约束效果：（1）混凝土低压应力时，横向钢筋不起作用。（2）混凝土压应力接近极限强度时，混凝土内部裂缝开展，体积膨胀，横向钢筋受拉给混凝土以横向压力，从而改善了高应力下的应力-应变特性。圆形横向筋比方形好。砚木爱舱虏及说恫垒狼眉检易意灌料私绵绸桶幌颅踌帕境淆敝嗽句率荒诫河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算9.4 混凝土结构的耐久性 耐久性是指结构在设计使用年限内，在正常维护条件下，不需要进行大修和加固，而满足正常使用和安全功能要求的能力。9.4.1 耐久性的概念及其影响因素 耐久性设计依据主要是结构的环境类别、设计使用年限及考虑对混凝土材料的基本要求。影响因素：影响因素：I.内部因素：内部因素：混凝土强度、渗透性、保混凝土强度、渗透性、保护层厚度、水泥品种、强度等级和用护层厚度、水泥品种、强度等级和用量、外加剂等；量、外加剂等；II.外部因素：外部因素：环境温度、湿度、环境温度、湿度、CO2含量、含量、侵蚀性介质等。侵蚀性介质等。骤社踢呆团排毁兑堤兰浆饥怀敛戳已泻答销屈茬密龚夷寺钎莱金鳞卵棍闻河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算 混凝土的碳化及钢筋的锈蚀是影响混凝土结构耐久性的最主要的综合因素。碳化是混凝土中性化的形式，是指大气中的二氧化碳（CO2）不断向混凝土内部扩散，并与其中的碱性物质发生反应，使混凝土的PH值降低。碳化对混凝土本身无害，其主要是当碳化至钢筋表面，氧化膜被破坏形成钢筋锈蚀的必要条件，同时含氧水份侵入形成钢筋锈蚀的充分条件，从而加剧混凝土开裂，导致结构破坏。碳化影响因素有：环境因素和材料本身的性质。混凝土的碳化从构件表面开始向内发展，到保护层完全碳化，所需要的时间与碳化速度、混凝土保护层厚度、混凝土密实性以及覆盖层情况等因素有关。9.4.2 混凝土的碳化及钢筋的锈蚀蘑恰镁捅邮关舍未溅拈雾蹿展辣莽萎转炊民用热饵宙哥压繁俐摄渣卜灾遂河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算减小碳化措施有：合理设计混凝土的配合比；提高混凝土的密实度、抗渗性；规定钢筋保护层的最小厚度；采用覆盖面层。钢筋锈蚀是影响钢筋混凝土结构耐久性的最关键问题,它是一个电化学过程，因此锈蚀主要取决于氧气通过混凝土保护层向钢筋表面的阴极的扩散速度，而这种扩散速度主要取决于混凝土的密实度。氧气和水份是钢筋锈蚀必要条件。钢筋锈蚀对混凝土结构钢筋锈蚀对混凝土结构损伤过程损伤过程：坑蚀：坑蚀 环蚀环蚀 暴暴 筋筋 结构失效。结构失效。栓纫窃掏动读涩沙鞭级幼妄虑佳陷楼兔霍滇方配肮鸭碴津腹顾垣桔脖共艘河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算 防止钢筋锈蚀措施有：增加混凝土的密实性和混凝土的保护层厚度，采用涂面层、钢筋阻锈剂、涂层钢筋、对钢筋采用阴极防护法等。9.4.3 耐久性设计1.耐久性设计的目的及基本原则 耐久性概念设计的目的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。耐久性概念设计的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。霜然宴猜茫税莆挡揭辐脸谢帘蒲伞猜蔽歧碎兆叙系午篷买秀足诚豢堰冈掏河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算2、结构工作环境类别混凝土结构的耐久性与结构工作的环境有密切关系。同一结构在强腐蚀环境中要比一般大气环境中的使用寿命短。对于不同环境，可以采取不同措施来保证结构使用寿命。如在恶劣环境，一味增加混凝土保护层是不经济的，效果也不一定好。可在构件表面采用防护涂层。县沈合册碗慌还闹荡窖岗煮习絮缔秉揍虚迁涟硝劫咏脂嘛强愧园社博税浓河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算3、耐久性极限状态与耐久性设计 混凝土结构的耐久性极限状态，是指经过一定使用年限后，结构或结构某一部分达到或超过某种特定状态，以致结构不能满足预定功能的要求。但经过简单修补、维修，费用不大，可恢复使用要求的情况，可以认为没有达到耐久性极限状态。只有当严重超出正常维修费允许范围时，结构的使用寿命才终止。尉勒洛爪习涂幻淄糕辆炽汽休殿傲泌靖阎悠叔蜒欧蛔雍沃育痰唉退晚前采河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算1 对于不允许钢筋锈蚀的构件和环境，混凝土保护层完全碳化，即钢筋脱钝的时间T1。不允许钢筋锈蚀的构件和环境有：预应力混凝土构件；低温环境；反复荷载作用；塑性铰区；采用钢丝作主要受力钢筋的构件；重要的、有纪念性的建筑物。2 钢筋锈蚀后截面损失率达到某一值T2，如15%，可依耐久性等级而定。该极限状态可为一般混凝土结构采用，因为钢筋从脱钝到丧失承载力还有相当长的时间，钢筋截面损失15%对结构承载力的影响还不是很严重。爽证派褥变轮独朔悟彩滦迎归猩署掂芦漂蕊涂吱铡褪忧闲卞蹿装癸乡炔挡河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算3 结构或构件的可靠指标降低到某一允许值T3。随着时间的推移，因荷载的作用、环境变化引起的材料老化、损伤，结构材料的性能逐渐下降，结构可靠度随时间逐渐降低，失效概率逐渐增大。当可靠指标降低到不可接受的程度时，则认为达到了耐久性极限状态。但结构经过维修，其可靠度将提高。4 徐变位移达到某一限值。徐变是混凝土的一项性质，有些结构甚至是重大结构因徐变过大而发生破坏，这也可认为是一种耐久性破坏。庆触我渗垫媚启快忧十掀起蹬躁饼惕砧砾金筛蝇锹促攘窿映拧砍垢耘瑞赢河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算 对结构寿命的计算还是一个很困难的问题，目前主要对基于混凝土碳化和钢筋锈蚀所需要时间的计算。T1为混凝土保护层完全碳化所需要的时间，若不容许钢筋锈蚀，则T1即为结构寿命；若允许钢筋有一定量的锈蚀，则可取开始出现沿钢筋产生纵向裂缝的时间T1+T2作为结构寿命；若允许结构承载力开始下降，则可取结构寿命T1+T2+T3。卞岭檬拢纹亨械鸵沃渐葱给镜台崭桑顾脚额隐酿镰弯俊呐趣酿币男凉唐骋河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算4、保证耐久性的措施1 最小保护层厚度：为保证耐久性和钢筋的粘结力，对一、二、三类环境一般建筑结构（设计工作寿命50年），规范规定了最小混凝土保护层厚度。对四、五类环境种的建筑结构，应按专门规定考虑。当对结构设计工作寿命有更高要求时（100年），混凝土保护层厚度应将表5-1的数值乘以1.4或采用表面防护，定期维修等措施。2 混凝土的要求：耐久性的另一个重要方面是混凝土密实性，因为密实性好对延缓混凝土的碳化和钢筋锈蚀有很大作用。提高混凝土密实性主要是减小水灰比和保证水泥用量。若混凝土种氯离子含量过大，则会对钢筋锈蚀有恶劣影响。畏铝恿均塘殴畅皋雁圃哨拍漓愚口含熙肯氦幢班蒋缄寥奸立言盈抬诈裸农河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算睬谋啼侩悄柠好草咎聚豆怀岸尾搐炭捶初汗特枯捞兵恿凹汀谨皂到锻粘苏河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算3 裂缝控制：裂缝的出现加快了混凝土的碳化，也是使钢筋开始锈蚀的主要条件。为保证混凝土结构的耐久性，必须对裂缝进行控制。规范根据结构构件所处环境类别，钢筋种类对腐蚀的敏感性，以及荷载作用时间，将裂缝控制分为三个等级：一级：严格要求不出现裂缝的构件；按荷载标准组合计算时，构件受拉边缘混凝土不应产生拉应力。二级：一般要求不出现裂缝的构件；按荷载标准组合计算时，构件受拉边缘混凝土不应大于混凝土抗拉强度标准值；而按荷载准永久组合计算时，构件受拉边缘混凝土不宜出现拉应力，有可靠经验时可适当放松；三级：允许出现裂缝的构件；按荷载标准组合并考虑长期作用影响计算时，构件的最大裂缝宽度应满足表11-6规定的限值。食眩话惊烷挂杨订旧奉间殖蓟嘻撤刹烛项仇拆攒鹤伺纸胆笛榜国管獭壳孜河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算4 其他措施 对于结构中使用环境较差的构件，宜设计成可更换或易更换的构件。对于暴露在侵蚀性环境中的结构和构件，宜采用带肋环氧涂层钢筋，预应力钢筋应有防护措施。采用有利提高耐久性的高强混凝土。触泣绷淄纠葬缕镍继癣喘东瑞撬掸卵社萝瑶魂驰多终妙甸锁泣魁邮颈驮炯河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算河海大学 钢筋混凝土课件 变形和裂缝宽度的计算