钢筋混凝土-8.ppt

* 碳素钢 * 碳素钢 * 碳素钢 * * * * * * * * * * 碳素钢 碳素钢 碳素钢 * 碳素钢 * * * 碳素钢 * 碳素钢 * 碳素钢 * 碳素钢 * 碳素钢 * 碳素钢 * 碳素钢 * 碳素钢 * 碳素钢 * 碳素钢 * 碳素钢 * 碳素钢 * 碳素钢 * 碳素钢 * 碳素钢 * 碳素钢 * 碳素钢 * 碳素钢 * 碳素钢 * 碳素钢 * 碳素钢 * 碳素钢 * 碳素钢 * 碳素钢 * 碳素钢 * 碳素钢 * 碳素钢 * 碳素钢 * 碳素钢 第八章 钢筋砼构件正常使用极限状态验算 8.3 裂缝开展宽度的验算 无粘结滑移理论 假定裂缝开展后，砼截面在局部范围内不再保持为平面，钢筋与砼之间的粘结力不破坏，相对滑移忽略不计 表面裂缝宽度是受从钢筋到构件表面的应变梯度控制的，与保护层厚度c大小有关。 综合理论 建立在前两种理论基础上，既考虑保护层厚度c的影响，也考虑钢筋可能出现的滑移。 (一)裂缝开展前后的应力状态 裂缝出现前，拉区钢筋与混凝土共同受力。沿构件长度方向，各截面受力相同。 混凝土拉应力达到抗拉强度时，最弱截面出现第一条裂缝。 裂缝截面砼不再承受拉力，转由钢筋承担。裂缝截面钢筋应力突增，钢筋应变突变。砼回缩，出现部分相对滑移。 受粘结作用影响，砼不能自由回缩到无应力状态。距裂缝越远，砼承担的拉应力越大，钢筋拉应力越小。(部分断裂的橡皮筋)，足够长度后，应力分担恢复到未开裂状态。 距裂缝截面有足够的长度位置，砼拉应力σc增大到ft，当荷载略微增加，将出现新的裂缝。 第八章 钢筋砼构件正常使用极限状态验算 8.3 裂缝开展宽度的验算 荷载增加，应力大于砼实际抗拉强度的地方又出现第二条裂缝。 裂缝出现后，沿构件长度方向，钢筋与砼的应力随裂缝位置变化，中和轴随裂缝位置呈波浪形起伏。 由于混凝土质量不均匀，裂缝间距有疏有密。最大间距可为平均间距的1.3～2倍。 荷载超过开裂荷载50％以上时，裂缝间距才趋于稳定。 裂缝开展宽度有大有小，实际设计考虑的是最大宽度。 (二)平均裂缝宽度ωm 把问题理想化： 荷载达到抗裂弯矩Mcr时，出现第一条裂缝。 裂缝截面砼拉应力为零，钢筋应力突增。 应力达到ft处，发生第二条裂缝。 理论上裂缝是等间距的，同时发生的。 荷载增加只加大裂缝宽度，不产生新的裂缝。 各条裂缝宽度，在同一荷载下相等。 钢筋重心处裂缝宽度ωm等于两条相邻裂缝之间钢筋与砼伸长之差： εsm、εcm——分别为裂缝间钢筋及砼的平均应变； lcr——裂缝间距。 砼的拉伸变形极小，略去不计： 8.3 裂缝开展宽度的验算 裂缝截面钢筋应变εs最大，非裂缝截面钢筋应变减小，钢筋的平均应变εsm比裂缝截面钢筋应变εs小。 引入受拉钢筋应变不均匀系数ψ表示裂缝间因砼承受拉力对钢筋应变的影响，ψ=εsm/εs。 裂缝宽度主要取决于裂缝截面钢筋应力σs，裂缝间距lcr和钢筋应变不均匀系数ψ也是两个重要的参数。 1． 裂缝截面σs值 例：轴拉构件 2． lcr 值 τm——lcr范围内纵向受拉钢筋与砼的平均粘结应力； u——纵向受拉钢筋截面总周长，u=nπd，n和d为钢筋的根数和直径。 Ate——有效受拉砼截面面积 脱离体两端拉力差由粘结力平衡： u=nπd ρte＝As／Ate 粘结滑移理论推求出的 lcr与钢筋直径d及有效配筋率 ρte＝As／Ate有关。 无滑移理论认为保护层厚度c是影响构件表面裂缝宽度的 主要因素。 综合理论既考虑c的影响，也考虑d及ρte的影响。 3．ψ值 ψ=εsm/εs ≤1 ，反映裂缝间受拉砼参与工作的程度。 ψ越小，砼参与承受拉力的程度越大； ψ越大，砼承受拉力的程度越小； ψ＝1， 砼脱离工作。 影响ψ的因素除钢筋应力外，还与砼抗拉强度、配筋率、钢筋与砼的粘结性能、荷载作用的时间和性质等有关。 准确计算十分复杂，根据试验资料给出半理论半经验计算公式: a—试验常数。 (三)最大裂缝宽度ωmax 砼质量不均匀，裂缝间距有疏有密，宽度有大有小，荷载的持续作用裂缝宽度有所增长。 用最大宽度衡量是否超过允许值。 α为考虑裂缝宽度的随机性、荷载持续作用、钢筋品种和构件受力特征等因素的综合影响。 考虑构件受力特征和荷载长期作用的综合影响系数 按荷载标准值计算的构件纵向受力钢筋应力 纵向受拉钢筋的有效配筋率 三、《水工砼结构设计规范》的裂缝宽度验算方法 1、设计原则（？？？？） 2、计算公式 矩形、T形及工形截面的钢筋砼受拉、受弯和偏心受压构件，按荷载效应的短期组合(并考虑部分荷载的长期作用的影响)及长期组合的最大裂缝宽度：