第8章 钢筋混凝土构件的裂缝、变形和耐久性.ppt

钢筋混凝土结构学 第8章　钢筋混凝土构件的裂缝、变形和耐久性 正常使用极限状态和承载能力极限状态对应着结构的两个不同的工作阶段 ，因而要采用不同的荷载效应代表值和荷载效应组合进行验算与计算。 此外、在荷载保持不变的情况下 由于混凝土的徐变等特性、裂缝和变形将随着时间的推移而发展。 因此在讨论裂缝和变形的荷载效应组合时 应该区分荷载效应的标准组合和准永久组合。 对构件进行正常使用极限状态的验算时，应该根据不同要求 分别按荷载效应的标准组合、准永久组合或标准组合并考虑长期作用影响进行验算 以保证变形、裂缝、应力等计算值不超过相应的规定限值。 §8.2　裂缝宽度验算 §8.3受弯构件挠度验算 §8.4　耐久性设计 谢　谢！ 　　因此，受弯构件挠度验算主要计算其按荷载效应的标准组合并考虑荷载长期作用影响的挠度最大值af, max，待af,max求得后，按公式(8-20)即可知其挠度是否符合限值规定。 8.3.2　　af,max计算方法 　　1.建筑工程受弯构件af,max的计算方法 　　⑴钢筋混凝土受弯构件计算挠度的特点 　　承受均布荷载gk＋qk的简支弹性梁，其跨中挠度为 式中EI——匀质弹性材料梁的抗弯刚度。 当梁的材料、截面和跨度一定时，挠度与弯矩呈线性关系，如图8-5中的虚线所示。 　　钢筋混凝土梁的挠度与弯矩的关系是非线性的，因为梁的截面刚度不仅随弯矩变化(图8-5b)，而且随荷载持续作用的时间变化(图8-6)，因此不能用EI这个常量来表示。通常用Bs表示钢筋混凝土梁在荷载短期效应组合作用下的截面抗弯刚度简称短期刚度;而用B表示荷载长期效应组合影响的截面抗弯刚度，简称长期刚度。 　　由于在钢筋混凝土受弯构件中可采用平截面假定，故在变形计算中可以直接引用材料力学中的计算公式。唯一不同的是，钢筋混凝土受弯构件的抗变刚度不再是常量EI而是变量B。例如。承受均有荷载gk＋qk的钢筋混凝上简支梁：其跨中挠度 （8-21） 由此可见，钢筋混凝土受弯构件的变形计算问题实质上是如何确定其抗弯刚度的问题。 　　 　　(2)短期刚度Bs的计算 　　截面曲率与其刚度有关。从几何关系分析曲率是由构件截面受拉区伸长、受压区缩短形成的。显然截面拉、压变形愈大，其曲率也愈大。如果知道截面受拉区和受压区的应变值则能求得其曲率，再根据相应的弯矩与曲率的关系。即可确定钢筋混凝土受弯构件的截面刚度。 　　由材料力学可知匀质弹性材料梁的弯矩M和曲率上的关系为 式中、r为截面曲率半径；1／r即为截面曲率。刚度EI也就是M-1／r上曲线的斜率(图8-6)。 或 （8-22） （8-23a） 　　试验表明，钢筋混凝土适筋梁M-1／r曲线的斜率随弯矩增大而减小(N-6)。如果把实测的抗弯刚度(即实测M-1／r)曲线的科率)与按换算截面惯性矩I。和混凝土弹性模量Ec求得的抗弯刚度EcI0相比较，则可知即使在未开裂之前的第I阶段，由于混凝土在受拉区已经表现出一定的塑性实际抗弯刚度已经较EcI。为低，在混凝土未裂之前通常可偏安全地取钢筋混凝土构件的短期刚度为 Bs = 0.85EcI0 （8-23b） 　　构件受拉区混凝土开裂后由于裂缝截面受拉区混凝土逐步退出工作，截面抗弯刚度比第1阶段的明显下降。钢筋混凝土受弯构件一般允许带裂缝工作，因此其变形刚度计算就以第Ⅱ阶段的应力应变状态为根据。 　　现以图8-7所示的适筋构件纯弯段为分析对象。 　　在荷载标准效应组合作用下，该区段内裂缝基本稳定裂缝分布实际上并不十分均匀但可理想化为如图8-8所示均匀分布状态其间距lcr可视为平均裂缝间距。 裂缝出现后受压混凝土和受拉钢筋的应变沿构件长度方向的分布是不均匀的(图8-7)中和轴呈波浪状，曲率分布出是不均匀的，裂缝截面曲率最大，裂缝中间截面曲率最小。为简化计算，截面上的应变中和轴位置、曲率均采用平均值。若以裂缝平均间距lcr为一单元(图8-8)，根据平截面假定其受拉钢筋伸长△s为 △s＝εsmlcr 受压边缘混凝土缩短△c为 △c＝εsmlcr 由图8-8可知由于三角形oab与三角形o’a’b’相似，利用几何关系即可得出 故 而曲率1／r，与弯矩Mk和刚度B。有如下关系 将式(8-24)代人式(8-25)并整理得 式中εsm——裂缝截面之间钢筋的平均应变； 　　εcm——裂缝截面之间受压区混凝土边缘的平均应变。 （8-24） （8-25） （8-26） 由前述可知。εsm的计算公式 而εcm则可按下式计算 式中ζ——确定受压边缘混凝土平均应变的抵抗矩系数，它　　　　　综合反映受压区混凝土塑性应力图形完整性、内　　　　　力臂系数及