08-裂缝及变形的验算 混凝土结构设计原理-课件.ppt

8.1 产生裂缝的原因 三、荷载短期效应作用下的刚度 Bs 将上述物理关系和平衡关系代入几何关系得： 则荷载短期效应作用下的刚度Bs 考虑部分荷载长期作用的影响 长期作用的荷载效应 短期作用的荷载效应 短期作用荷载产生的短期挠度 长期作用荷载产生的总挠度 长期作用荷载产生的短期挠度 在荷载长期作用下，由于混凝土的徐变会使梁的挠度随时间增长。此外，钢筋与混凝土间粘结滑移徐变、混凝土的收缩等也会导致梁的挠度增大。根据长期试验观测结果，荷载长期作用的挠度与短期作用的挠度的比值q 可按下式计算：， s B +MK Mq MK B ) 1 - = （q 考虑部分荷载长期作用的抗弯刚度 关于受弯构件刚度的讨论 1.混凝土是弹塑性体，在荷载作用下会发生塑性变形，荷载越大塑性变形也越多, 所以受弯构件即使在荷载短期效应Ms作用下，刚度Bs 随荷载增加也会逐渐减小; 2.实验表明，在荷载效应长期作用下,混凝土梁的变形会增加θ 倍； 3.工程中梁的荷载中只有一部分是长期作用的，所以在变形验算中只应考虑这部分荷载（而不是全部荷载）的长期作用；可近似地先计算荷载长期效应Ml 引起的长期变形，再计算其余部分荷载效应（Ms - Ml ）引起的短期变形，然后叠加； （应当指出，非弹性材料不能应用叠加原理，这里只是近似计算；） 4. 应当强调的是荷载长期效应Ml 同样也会引起短期变形1/ρl ，随时间延续，由于徐变等原因，变形1/ρl 逐渐增大到θ /ρl 。 M Ms Ml 1/ρ 1/ρs 1/ρl θ/ρl EI 或 B=M / (1/ρ)，即刚度为图中各彩色斜线的斜率， EI —理想弹性体的抗弯刚度； Bs—在荷载短期效应作用下的抗弯刚度; B—考虑部分荷载效应长期作用的抗弯刚度; Bl —荷载长期效应作用下的抗弯刚度； Ml —荷载长期效应组合； Ms —荷载短期效应组合, 即荷载标准值作用下的的最不利内力组合Mk ； f M — 1/ρ曲线 M Ms Ml 1/ρ 1/ρ 1/ρs 1/ρl θ/ρl EI 1 Bl 1 Bs 1 B 1 请大家认真体会图中 Bs、 Bl 、 B 的区别 第八章 裂缝及变形的验算 * 裂缝和变形验算属正常使用极限状态（即：第二极限状态），通常在承载力计算后进行。其可靠度也相对较低一些，应采用荷载及强度的标准值进行验算。 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， 引起裂缝的原因很多，主要有： 1.混凝土收缩或温度变形受到约束； 2. 施工措施不当； 3. 基础不均匀沉降； 4. 钢筋锈蚀； 5.荷载作用； 第八章 裂缝及变形验算 §8-1 裂缝 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。 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，