第8章 钢筋溷凝土构件的裂缝变形和耐久性.ppt

第8章钢筋混凝土构件的裂缝、变形和耐久性 本章重点： 了解变形和裂缝宽度验算的必要性，裂缝控制分级。 熟悉使用阶段出现裂缝的受弯构件的变形特点，受弯构件的刚度，变形计算的基本假定；熟悉变形计算的简化方法，变形控制条件。 掌握变形验算方法： 熟悉裂缝出现和开展过程；熟悉裂缝宽度计算公式及影响裂缝宽度的主要因素； 掌握裂缝宽度验算方法（受拉、受弯、偏心受压、偏心受拉） 了解裂缝宽度限值。 掌握混凝土结构的延性和耐久性。 采用最小刚度原则的合理性 理论上讲，按Bmin计算会使挠度值偏大,但实际情况并不是这样。因为在剪跨区段还存在着剪切变形，甚至出现斜裂缝，它们都会使梁的挠度增大，而这是在计算中没有考虑到的，这两方面的影响大致可以相互抵消，亦即在梁的挠度计算中除了弯曲变形的影响外，还包含了剪切变形的影响。 受压区边缘混凝土平均应变综合系数z 短期刚度Bs的一般表达式 分子分母同乘以 ，并取αE=Es/Ec,即得， 参数h、z 和y 裂缝截面处内力臂长度系数h 《规范》为简化计算，取h=0.87。 裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数y 钢筋的应变分布在弯矩相等的纯弯区段A—A内，钢筋应变是不均匀的。裂缝截面处最大，离开裂缝截面就逐渐减小。 εsk εsm 随着荷载的增大，平均应变的增量比裂缝截面钢筋应变的增量大些，致两者的差距逐渐减小。 随着荷载的增大，裂缝间受拉混凝土是逐渐退出工作的。 裂缝出现 自由金属 裂缝截面εsk 平均应变εsm σ ε εsk2 εsm2 σsk2 σsk1 εsk1 εsm1 裂缝截面处及平均钢筋应力-应变关系 裂缝出现后受拉混凝 土是参加工作的。 y的大小还与以有效受拉混凝土截面面积Ate计算的纵向受拉钢筋配筋率?te有关。 当y 0.2时，取y =0.2； 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。?te? 0.01时，取 ?te= 0.01 受压翼缘加强系数 系数ζ 《规范》根据试验结果分析给出， 短期刚度公式的计算公式 h=0.87 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。 荷载长期作用下刚度降低的原因 （3）长期刚度B的计算 刚度B（荷载长期作用下） 挠度f 刚度 用荷载效应的准永久组合对挠度增大的影响系数θ来考虑荷载效应的准永久组合作用（即长期作用）对刚度的影响 所以，我们仅需对在准永久组合Mq下产生的那部分挠度乘以挠度增大的影响系数。 根据长期试验观测结果，q 可按下式计算， （4）受弯构件挠度的计算 为了简化计算，《规范》在挠度计算时采用了“最小刚度原则”，即：在简支梁全跨长范围内，按弯矩最大处的截面抗弯刚度，即按最小的截面抗弯刚度，用材料力学方法中不考虑剪切变形影响的公式来计算挠度。当构件上存在正负弯矩时，分别取同号弯矩区段内的最大弯矩截面的最小刚度计算挠度。（为什么？合理吗？） Bmin M/Bmin * 8.1 概 述 8.2.1 验算公式 验算裂缝宽度时，应满足 Wlim:《混凝土结构设计规范》规定的允许最大裂缝宽度。 8.2 裂缝宽度验算 8.2.2 Wmax的计算方法 1.建筑工程规范关于Wmax的计算方法 （1）平均裂缝宽度Wm ■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。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。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。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。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。 平均裂缝宽度计算公式 ①平均裂缝间距lcr的计算 根据实验结果，平均裂缝间距按下式计算： ②裂缝截面钢筋应力σsk 式中 Ns 、As——分别为按荷载短期效应组合计算的轴向拉力值和受拉钢筋总截面面积。 式中 e′——轴向拉力作用点至受压区或受拉较小边纵筋合力点的