混凝土结构设计原理第9章正常使用极限状态验算及耐久性设计1介绍.ppt

9.5 混凝土结构的耐久性 影响混凝土结构耐久性的主要因素 混凝土碳化：破坏钢筋表面的氧化膜，引起钢筋发生锈蚀；加剧混凝土的收缩，导致混凝土的开裂。 钢筋锈蚀 混凝土的冻融破坏 混凝土的碱集料反应 ：某些活性矿物与混凝土微孔中碱性溶液产生化学反应称为碱集料反应。碱集料反应产生的碱—硅酸盐凝胶，吸水后会产生膨胀，体积可增大3～4倍，从而使混凝土开裂、剥落、强度降低，甚至导致破坏。 侵蚀性介质的腐蚀 ：酸、碱等化学介质对混凝土的腐蚀。引起裂缝、孔隙，甚至松软破碎等。 9.5 混凝土结构的耐久性 混凝土结构耐久性极限状态设计 （1）耐久性极限状态设计表达式 （2）耐久性极限状态概念设计 根据结构所处的环境条件和设计使用年限，采取不同的技术措施和构造措施，保证结构的耐久性。 一般环境条件：混凝土强度等级；混凝土保护层厚度。 特殊环境条件：技术措施（专用防腐材料面层；钢筋表面涂环氧树脂等） 使用性能和耐久性设计：小结 裂缝宽度验算 ★裂缝宽度限值：根据适用性和耐久性要求确定。 ★最大裂缝宽度 平均裂缝宽度：根据粘结滑移理论，并考虑钢筋有效约束区的 影响确定。 最大裂缝宽度：裂缝宽度随机性，取具有95%保证率的裂缝宽度； 荷载长期效应的影响（混凝土收缩、徐变，粘结滑移徐变） 使用性能和耐久性设计：小结 ★影响裂缝宽度的因素 构件类别；混凝土强度；钢筋面积；弯矩；保护层厚度；钢筋直径；钢筋类别（光圆、变形钢筋） ★减小裂缝宽度的措施 提高混凝土强度；增大钢筋面积；采用小直径钢筋；采用变形钢筋。 最有效措施：采用小直径钢筋；采用变形钢筋。 使用性能和耐久性设计：小结 变形验算 ★变形值用力学公式计算 ★构件截面刚度考虑了钢筋混凝土构件的特点 ★构件截面刚度考虑了受压混凝土徐变、受拉混凝土应力松弛以及钢筋与混凝土的滑移徐变。 ★构件刚度采用弯矩最大截面处的刚度（最小刚度原则） 钢筋混凝土构件的纵筋数量有时是由裂缝或变形控制要求确定的。 9.3.3平均裂缝间距 平均裂缝间距的修正 修正的方法 受拉纵筋直径相同时 受拉纵筋直径不同时 按照粘结力等效原 则确定的等效直径 纵向钢筋的相对粘结特性系数，对带肋钢筋，取1.0；对光面钢筋，取0.7 平均裂缝间距计算公式的一般形式 考虑构件受力特征的系数，对轴心受拉构件，取1.1；对其他构件均取1.0。 9.3.3 平均裂缝宽度 Mq Mq lm wm/2 lm+ lmecm lm+ lmesm 平均裂缝宽度是指纵向受拉钢筋重心水平处的构件侧表面的裂缝宽度； 平均裂缝宽度可由两条相邻裂缝之间钢筋的平均伸长值与相应水平处受拉混凝土的平均伸长值之差求得。 ssq为按荷载效应准永久组合计算的构件裂 缝截面处纵向受拉钢筋应力 c 为裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数 ac 为考虑裂缝间混凝土自身伸长对裂缝宽度的影响系数 9.3.3 平均裂缝宽度 裂缝截面处的钢筋应力ssq 受弯构件 Ｍq ssqAs C hh0 h0 轴心受拉构件 Nq ssqAs 在荷载效应准永久组合作用下，构件裂缝截面处纵向受拉钢筋的应力，可根据正常使用阶段轴心受拉、受弯、偏心受拉以及偏心受压构件的应力状态，按裂缝截面处的平衡条件求得。 9.3.3 平均裂缝宽度 裂缝截面处的钢筋应力ssq 偏心受拉构件 若近似采用大偏心受拉构件的截面内力臂长度 则大、小偏心受拉构件的计算公式可统一表达为 ssqAs Nq yc e0 e′ h0 小偏拉 As A′s Nq ssqAs yc e0 e′ hh0 h0 大偏拉 As A′s s′sqAs 9.3.3 平均裂缝宽度 裂缝截面处的钢筋应力ssq 偏心受压构件 Nq ssq As hse0 ys e z Cc C hs是指使用阶段的轴向压力偏心距增大系数 g′f是受压翼缘截面面积与腹板有效截面面积的比值 9.3.3 平均裂缝宽度 纵向受拉钢筋应变不均匀系数c c 也称裂缝间混凝土参加工作系数 lm es ect ectm 1 1 2 2 Mq Mq esm 由2-2截面的平衡条件可得 9.3.3 平均裂缝宽度 纵向受拉钢筋应变不均匀系数c 考虑到混凝土质量的不均匀性和收缩等因素，裂缝间混凝土参与受拉的程度可能没有计算的那么大，为安全计起见，c 取其最低值为0.4； 对直接承受动力荷载的构件，考虑到应力的反复变化可能会导致裂缝间受拉混凝土更多地退出工作，则不应考虑受拉混凝土参与工作。 《混凝土规范》规定， c 0.2时，取0.2；c 1.0时，取1.0；对直接承受重复荷载的构件，取c =1.0。 9.3.3 平均裂缝宽度