8.变形、裂缝及延性和耐久性1461.ppt

/soft/ /soft/ §８.２　钢筋混凝土构件的裂缝宽度验算 ８.２.１　裂缝的机理 １． 裂缝的出现 混凝土一开裂，张紧的混凝土就像剪断了的橡皮筋那样向裂缝两侧回缩，但这种回缩是不自由的，它受到钢筋的约束，直到被阻止。 /soft/ ２． 裂缝的出齐 ３． 裂缝间距 ４． 裂缝宽度 当截面弯矩达到0.5Mu0-0.7Mu0时，裂缝将基本“出齐”，即裂缝的分布处于稳定状态 我国《混凝土结构设计规范》定义的裂缝开展宽度是指受拉钢筋重心水平处构件侧表面混凝土的裂缝宽度。 假设材料是匀质的，则两条相邻裂缝的最大间距应为2l。比2l稍大一点时，就会在其中央再出现一条新裂缝，使裂缝间距变为犾。因此，从理论上讲，裂缝间距在l～2l之间，其平均裂缝间距为1.5l。 裂缝的宽度就等于裂缝间钢筋的伸长减去混凝土的伸长。可见，裂缝间距小，裂缝宽度就小，即裂缝密而细，这是工程中所希望的。 /soft/ ８.２.２　平均裂缝间距 上面讲过，平均裂缝间距lm＝1.5l。对粘结应力传递长度犾可由平衡条件求得。 以轴心受拉构件为例。当达到即将出现裂缝时（Ⅰａ 阶段），截面上混凝土拉应力为?t，钢筋的拉应力为σs,cr。如图8-12所示，当薄弱截面a-a出现裂缝后，混凝土拉应力降至零，钢筋应力由σs,cr突然增加至σs1。如前所述，通过粘结应力的传递，经过传递长度L后，混凝土拉应力从截面a-a处为零提高到截面b-b处的?t，钢筋应力则降至σs2，又回复到出现裂缝时的状态。 /soft/ 试验还表明，lm 不仅与d／ρte有关，而且与混凝土保护层厚度犮有较大的关系。此外，用带肋变形钢筋时比用光圆钢筋的平均裂缝间距要小些，钢筋表面特征同样影响平均裂缝间距，对此可用钢筋的等效直径deq代替d。据此，对lm采用两项表达式，即 /soft/ ８.２.３　平均裂缝宽度 １． 平均裂缝宽度计算式 /soft/ ２． 裂缝截面处的钢筋应力σsq 式（8-31）中，ψ 可按式（8-11）采取；σsq是指按荷载准永久组合计算的钢筋混凝土构件裂缝截面处纵向受拉普通钢筋的应力。 （１）受弯构件σsq按下式计算： （２）轴心受拉构件 /soft/ （３）偏心受拉构件 /soft/ （４）偏心受压构件 偏心受压构件裂缝截面的应力图形如图８-１５ 所示。对受压区合力点取矩，得 /soft/ ８.２.４　最大裂缝宽度及其验算 １． 短期荷载作用下的最大裂缝宽度ωs,max 可根据平均裂缝宽度乘以裂缝宽度扩大系数τ得到，即ωs,max= τωm ２． 长期荷载作用下的最大裂缝宽度ωmax /soft/ ３． 最大裂缝宽度验算 《混凝土结构设计规范》把钢筋混凝土构件和预应力混凝土构件的裂缝控制等级分为３个等级。一级和二级指的是要求不出现裂缝的预应力混凝土构件；三级裂缝控制等级时，钢筋混凝土构件的最大裂缝宽度可按荷载准永久组合并考虑长期作用影响的效应计算，最大裂缝宽度应符合下列规定： ４． 最大裂缝宽度限值 确定最大裂缝宽度限值，主要考虑两个方面的理由，一是外观要求；二是耐久性要求，并以后者为主。 /soft/ /soft/ §８．３　混凝土构件的截面延性 结构、构件或截面的延性是指从屈服到破坏的变形能力。也就是说，延性是反映它们的后期变形能力的。 要求它们具有一定的延性，其目的在于 （１）有利于吸收和耗散地震能量，满足抗震方面的要求； （２）防止发生像超筋梁那样的脆性破坏，以确保生命和财产的安全； （３）在超静定结构中，能更好地适应地基不均匀沉降以及温度变化等情况； （４）使超静定结构能够充分地进行内力重分布，并避免配筋疏密悬殊，便于施工，节约钢材。 ８.３.１　延性的概念 /soft/ ８.３.２　受弯构件的截面曲率延性系数 １． 受弯构件截面曲率延性系数表达式 /soft/ /soft/ 达到截面最大承载力时的混凝土受压区压应变高度xa，可用承载力计算中采用的混凝土受压区高度x来表示，即 将式（8-45）代入式（8-41），得 （8-45) （8-46） 因此，截面曲率延性系数 （8-47） /soft/ ssffesfs ssffesfs ssffesfs ssffesfs ssffesfs ssffesfs ssffesfs ssffesfs ssffesfs ssffesfs ssffesfs ssffesfs ssffesfs ssffesfs ssffesfs ssffesfs 第８章　变形、裂缝及延性和耐久性 教学要求： １． 对钢筋混凝土结构三个受力阶段的品性以及对正常使用极限状态的验算有进一步的理解。 ２． 理解正常使用阶段截面弯曲刚度的定义，理解裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数ψ 的物理意义和裂缝开展的