9钢筋混凝土受弯构件的应力、裂缝及变形计算§9.1概述.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 使用上裂缝难免，一般允许带裂缝工作。但需限制裂宽。其理由如下： ①外观要求：外观是评价结构质量的重要方面。裂缝过宽过长，有损外观，使之产生不安全感。满足外观要求的裂缝宽度应取多大，取决于心理反应，裂缝开宽长度及所处的位置，光线条件。有人提出0.25~0.3mm. ②耐久性要求：防止钢筋锈蚀，保证结构的耐久性及控制裂缝宽度的一个重要理由。暴露试验结果表明，影响钢筋锈蚀性，从而影响耐久性的主要因素有三个：a、裂宽；b、结构所处的环境和侵 蚀性介质；c、混凝土的渗透性。 结果还表明 裂宽0.1mm以下，各种环境条件下均无锈蚀现象。0.2mm以上，在工业大气和海洋大气下锈蚀严重。 基于以上理由，裂宽限制如下 ①ⅠⅡ环境条件下，受弯构件 ②Ⅲ、Ⅳ环境条件下，受弯构件 作用（或荷载）短期效应组合并考虑长期效应组合 影响 9.4.1 受弯构件弯曲裂缝宽度计算理论 和方法简介 本节介绍三种计算理论法 几种理论都部分反映了裂缝开展机理，比较明确的是粘结滑动理论，也称有滑动理论。 1）粘结滑移理论法 裂缝开展的机理： 粘结滑动理论是最早提出的裂缝计算理论。其核 心内容是由于钢筋和砼的变形不再协调。二者之间 相对滑移而产生的。而产生的裂缝的间距取决于钢 筋和砼间粘结应力的分布，裂缝的宽度与二者变形 的差异有关。混凝土的拉应力在整个截面为均匀分 布，且此拉应力不超过砼的抗拉强度。 图9-7 粘结滑移理论示意图 按这一理论建立的裂缝平均宽度的计算式为 式中 —平均裂缝间距，与钢筋直径d和配筋 率有关 、 —分别为裂缝间的钢筋和混凝土的平均 应变 式中的 可以表达为 ， 为裂缝间混 凝土 参与受拉工作的程度，即裂缝间距内受拉钢筋应变 不均匀系数， 。常可忽略 ， 得 （9-20） 2）无滑移理论 此理论要点是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的增 大而增大，钢筋的混凝土保护层厚度是影响裂缝宽 度的主要因素。 通过理论与试验导出钢筋侧面的最大裂缝宽度： （9-21） 式中 c—裂缝观测点离最近一根钢筋表面的距 离，若c点位于构件表面，为保护层厚度； k—最大裂缝宽度与平均裂缝宽度的扩大倍 数。 3）综合理论 是粘结滑移理论和无滑移理论的综合。 我国《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)采用综合理论进行 裂缝宽度计算式如下： （9-22） 最大裂宽验算 1．影响因素 外界因素：外荷载的大小和性质、支承条件，所处环境的温度和湿度条件，侵蚀性条件 内部因素：混凝土的施工质量、养护条件及配比，材料的物理力学性能，钢筋的种类、直径根数及布置方式 2．基本公式的建立 以数理统计为基础建立公式计算方法为多。 9.4.2 《公路桥规》关于最大裂缝宽度计 算方法和裂缝宽度限值 《公桥规》大工提出，亦属于以数量统计方法为基 础的计算公式。 最大裂缝宽度公式为 （9-23） 式中 C1—表面形状考虑系数：圆C1=1.4,变形C1=1.0；C2—考虑荷载作用的系数 短期：C2=1.0，长期C2=1.5 C3—考虑构件受力特性的系数，对受弯构件，取 C3=1.0；对大偏心受压构件，取C3=0.9；对偏 心受拉构件，取C3=1.1；对轴心受拉构件，取 C3=1.2