第九章 受弯构件变形与裂缝计算.ppt

* 第九章 钢筋砼受弯构件的应力、裂缝和变形计算 §9.1 概述 安全性要求结构或结构构件能够承受正常施工和正常使用时可能出现的各种作用，以及偶然事件发生时和发生后，结构仍能保持必需的整体稳定性。 适用性要求正常使用时，结构或结构构件具有良好的工作性能，不出现过大的变形和过宽的裂缝。 耐久性要求钢筋混凝土结构在设计使用年限内，在正常的维护下，必须保持适合于使用，不需要进行维修加固。 安全性 适用性 耐久性 适用性、 耐久性 安全性 短期效应、长期效应组合 基本组合 作用效应 验算 （不满足时，修改至满足） 截面（配筋）设计和承载力复核 设计方法 带裂缝工作阶段的应力、 应变状态 破坏瞬间的应力、应变状态 设计（计算）依据 正常使用极限状态 承载能力极限状态 设计要素比较 §9.2 换算截面 一、基本假定 （1）平截面假定 变形协调条件 （9－1） （9－2） （2）弹性体假定 受拉钢筋 （3）不计受拉区混凝土作用 由式（9－2）、式（9－4）可得 受拉钢筋应力是同一水平位置处混凝土名义拉应力的 倍. 二、换算截面 钢筋和砼两种材料组成的实际截面 一种拉压性能相同的砼 所组成的匀质截面此换算截面 此换算截面 例如：受拉钢筋 能受拉不开裂的砼 Ⅰ、其中心位于原受拉钢筋重心处（合力作用点） Ⅱ、受拉应变 Ⅲ、其受拉弹性模量 （应变不变） Ⅳ、其合力大小不变 即 最终就把钢筋等效成：狭长不开裂的砼 对开裂的单筋矩形截面： 换算截面面积： 换算截面对中性轴的静矩： 受拉区 受压区 换算截面惯性矩： 对开裂的T形截面： 对未开裂的T形截面： §9.3 应力验算 一、概述 按实际受力图式计算内力 考虑动力系数： 1.2 或0．85 二、应力验算的计算图式和验算内容 1. 受压区混凝土边缘纤维应力 2. 受拉钢筋应力 §9.4 受弯构件的裂缝及最大裂缝宽度验算 构造措施—--腹板配水平钢筋、足够的保护层厚度； 施工工艺----养护良好、合适的配合比设计、振捣密实、 控制早凝及早强剂的掺入量； 裂缝的分类 一、受弯构件弯曲裂缝宽度计算理论简介 1．粘结滑移理论 裂缝控制主要取决于钢筋和混凝土之间的粘结性能；开裂时， 钢筋和混凝土之间的粘结发生局部破坏，两者之间出现相对滑移。 结论 由平衡方程 CEB-FIP模式规范 计算裂缝宽度的基本原理为 如果略去混凝土的变形，则 2．无滑移理论 表面裂缝宽度是由钢筋至构件表面的应变梯度控制的， 即裂缝宽度随着离钢筋距离增大而增大，因此，钢筋的砼 保护层厚厚度是影响裂缝宽度的主要因素。 3．综合理论 主裂缝附近区段粘结力遭到破坏， 同时证明裂缝宽度在构件外表处最大，钢筋表面处最小. GB50010-2002： 4．统计分析理论 影响裂缝宽度的主要因素有： 、钢筋外形、荷载作用性质、构件受力性质. （1）混凝土强度等级的影响 国内外资料大多认为混凝土强度对裂缝宽度影响不大. （2）保护层厚度 （3）受拉钢筋应力 在国内外文献中，一致认为受拉钢筋应力是影响裂缝开展宽度的 最主要因素. （4）钢筋直径的影响 试验表明，在受拉钢筋配筋率和钢筋应力大致相同的情况下， 裂缝宽度随的增大而增大. （5）受拉钢筋配筋率的影响 的影响，对计算结果影响不大. 试验表明，当钢筋直径相同、钢筋应力大致相同的情况下， 裂缝宽度随着配筋率值的增加而减小，当配筋率大于2%时， 裂缝宽度接近不变. （6）构件的受力方式与截面形式 （7）钢筋粘结性能的影响 钢筋的粘结性能与钢筋的表面形状有关. （8）荷载作用性质的影响 二、《公路桥规》关于裂缝最大宽度计算和裂缝宽度限值 1．裂缝宽度计算 2．《公路桥规》的裂缝宽度限值 §9.5 受弯构件的变形（挠度）验算 一、概述 梁式桥主梁跨中： 梁式桥主梁悬臂端： 荷载在一个桥跨范围内移动产生正负不同的挠度时， 计算挠度应为其正负挠度的最