裂缝和变形计算1.ppt

2.3.2裂缝截面处钢筋应力ssk 受弯构件 轴心受拉构件 * 偏心受拉： 最大裂缝宽度wmax 用最大宽度衡量是否超过允许值。 荷载长期作用下裂缝宽度有所增长。 tl * 实测表明，裂缝宽度具有很大的离散性。取实测裂缝宽度 wt 与上述计算的平均裂缝宽度 wm 的比值 wt / wm=t 。大量裂缝量测结果统计表明，t 的概率密度基本为正态分布。 最大裂缝宽度Wmax 式中，τ扩大系数，τl-荷载长期作用影响系数。 * 砼质量不均匀，裂缝间距有疏有密，宽度有大有小。 t 荷载长期作用下裂缝宽度有所增长。 tl 用最大宽度衡量是否超过允许值。 对受弯构件，故取裂缝扩大系数 τ =1.66 ， τl=1.5 对于轴心受拉和偏心受拉构件，由试验结果统计得最大裂缝宽度 的扩大系数为 τ =1.9 。 τ l=1.5 * 式中： αcr—与构件截面应力状态有关的系数 轴心受拉构件： acr =1.5×1.9×0.85×1.1=2.7 偏心受拉构件： acr =2.4 受弯构件： acr =1.5×1.66×0.85=2.1 将各系数代入，得 * ★影响裂缝宽度的主要因素是钢筋应力，不宜采用高强钢筋。钢筋直径、外形、砼保护层厚度及配筋率也是较重要的因素。砼强度对裂缝宽度无显著影响。 ★采用细而密、变形钢筋，使裂缝间距及裂缝宽度减小。 ★有效配筋率越大，表面裂缝宽度越小； ★解决荷载裂缝问题的最有效方法是采用预应力钢筋砼。 * 当y 0.2时，取y =0.2； 当y 1.0时，取y =1.0； 式中，ψ为钢筋应力（应变）不均匀系数， 对于常用的矩形截面 轴拉时： 受弯时： * 在混凝土结构中裂缝通常是由拉应力引起的。因混凝土的极限拉伸应变etu 随混凝土品种、配合比、添加剂、养护条件、加载速度、截面上的应力梯度等不同会发生变化。严格地说，只有当混凝土的拉伸应变et 达到某处混凝土的极限拉应变etu 时才会出现裂缝， * §8-1 裂缝 裂缝 荷载引起的裂缝： 非荷载引起的裂缝： 由材料收缩、温度变化、钢筋锈蚀后体积增大、地基不均匀沉降等产生的裂缝。 与构件的受力特征有关。 * 1.1裂缝产生的原因与分类 （1）混凝土收缩和温度作用而产生的变形受到钢筋及其他构件约束时； （2）施工措施不当； （3）由于基础不均匀沉降； （4）因钢筋锈蚀而体积膨胀时； （5）荷载作用：混凝土的抗抗拉强度比其抗压强度低得多，当钢筋混凝土构件受到弯矩、剪力、拉力和扭矩等荷载效应组合作用； （6）冻融和其他的化学作用等也会导致混凝土开裂。 1 ） 混凝土收缩或温度变形受到约束产生的裂缝 混凝土收缩或温度变化时，体积会发生变化，若能自由变形则不会产生裂缝；但若变形受到约束，则会在混凝土中产生拉应力，从而引起裂缝。 大体积混凝土水化过程中发热量很大，内部温度较高，混凝土体积膨胀，内外温差很大，内部混凝土膨胀受到外部已硬化混凝土的约束，使构件表面混凝土受拉产生裂缝。对于杆件系统，这种裂缝通常与构件纵向正交。 * * 裂缝 裂缝 混凝土浇注后约4h，裂缝出现在结构或构件表面，形状很不规则，长短不一，互不连贯。 收缩裂缝是混凝土在凝结过程中因表面水分蒸发而引起的干缩裂缝，因而常见于浇筑后混凝土构件的外露表面，尤其是大面积板面。 2 ） 施工措施不当产生的裂缝 混凝土在浇筑、硬化过程中会产生下沉和泌水，当下沉受到阻挡时会产生内部的泌水，干燥后就会成为裂缝。 * 3 ） 基础不均匀沉降产生的裂缝 基础不均匀下沉时会迫使墙体一起变形，在主拉应力作用下混凝土墙体也会开裂。 主拉应力 主拉应力 基础下沉 * 4 ） 钢筋锈蚀产生的裂缝 锈蚀是一个电化学过程： 混凝土中的钢筋处在电介质中，在水、氧气和电子作用下就会形成电池，电子从阳极不断流向阴极，在阳极附近形成铁锈。只要不断有水和氧气供应，就会越锈越严重。 * 钢筋锈蚀是一个电化学过程 (b) 水、O2 、 CO2侵入 （d）保护层劈裂 钢筋锈蚀后 体积会膨胀3～4倍！使混凝土保护层劈裂。 * 表面纵向裂缝 剥落 钢筋锈蚀引起的劈裂裂缝从钢筋截面上看是径向劈裂，但从混凝土表面看是沿钢筋的纵向裂缝，这种纵向裂缝会大大削弱混凝土和钢筋间的粘着力。当钢筋间距较小时，钢筋间的径向劈裂裂缝会惯通，从而使保护层成片剥落，这将大大削弱钢筋和混凝土间的粘结力，后果