鋼筋砼構(gòu)件的裂縫變形和耐久性

1、9 鋼筋混凝土構(gòu)件的裂縫、變形和耐久性內(nèi)容提要 9.1 基本概念 9.2 裂縫寬度驗算 9.3 受彎構(gòu)件的撓度驗算 9.4 混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計目錄目錄9.19.19.29.29.39.39.49.4結(jié)構(gòu)構(gòu)件結(jié)構(gòu)構(gòu)件的可靠性的可靠性本章的主要內(nèi)容具有足夠的承載力和變形能力安全性適用性耐久性在使用荷載下不產(chǎn)生過大的裂縫和變形在一定時期內(nèi)維持其安全性和適用性的能力結(jié)構(gòu)的極結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)限狀態(tài)9.1 概述承載能力極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)可逆正常使用極限狀態(tài) 不可逆正常使用極限狀態(tài) 荷載效應(yīng)可采用標(biāo)準(zhǔn)組合或準(zhǔn)永久組合，材料強度可取標(biāo)準(zhǔn)值，并應(yīng)考慮荷載長期作用的影響 荷載

2、效應(yīng)采用設(shè)計值組合，材料強度取設(shè)計值Back目錄目錄9.19.19.29.29.39.39.49.4施工期間產(chǎn)生的裂縫和使用期間產(chǎn)生的裂縫按裂縫的產(chǎn)生時間龜裂、橫向裂縫（與構(gòu)件軸線垂直）、縱向裂縫、斜裂縫、八字裂縫、X形交叉裂縫等按裂縫的產(chǎn)生原因非受力因素產(chǎn)生的裂縫和受力因素產(chǎn)生的裂縫按裂縫的形態(tài)9.2裂縫寬度驗算裂縫的分類裂縫的計算模式粘結(jié)滑移理論無滑移理論綜合上述兩種理論的、基于試驗的統(tǒng)計公式目錄目錄9.19.19.29.29.39.39.49.4llms （ s ）smc（ c ）cmAs粘結(jié)應(yīng)力的傳遞長度裂縫數(shù)量裂縫數(shù)量增加至一增加至一定數(shù)量時定數(shù)量時不再增加，不再增加，但寬度不但寬度

3、不斷變化斷變化9.2.1 粘結(jié)滑移理論開裂后，裂縫處混凝土退出工作，鋼筋和混凝土之間發(fā)生滑移，裂縫出現(xiàn)前的混凝土拉應(yīng)力在開裂后有鋼筋承擔(dān)裂縫的出現(xiàn)及開展過程目錄目錄9.19.19.29.29.39.39.49.4lscrAssAsftkAclcr scrAssAs平均裂縫間距ctksscrsssscrAfAl dAAscmtk2cmtkcmtkcr44/4AAdfdAdfdAfltecrdkl)(te21crdkklmtkm/4kf根據(jù)試驗結(jié)果修正目錄目錄9.19.19.29.29.39.39.49.4平均裂縫寬度)(cmsmcrm lwsmcrmlw裂縫間距內(nèi)鋼筋的平均應(yīng)變可表示為： sss

4、smE)8 . 01 ( 1 . 1crMM裂縫間鋼筋應(yīng)變不均勻系數(shù) stetk65. 01 . 1fcrssmlEw平均裂縫寬度： 目錄目錄9.19.19.29.29.39.39.49.49.2.2 無滑移理論無滑移理論的要點是：構(gòu)件表面處的裂縫寬度主要是由鋼筋周圍的混凝土回縮形成的，其主要影響因素是混凝土保護層的厚度，在鋼筋和混凝土之間有可靠粘結(jié)就不會產(chǎn)生相對滑移。 根據(jù)這一理論的試驗結(jié)果，構(gòu)件表面處的裂縫寬度與測點到鋼筋表面的距離，即凈保護層厚度cs成正比，與測點表面的平均應(yīng)變成正比，其平均裂縫寬度計算公式為：msmckw 由試驗結(jié)果確定的常數(shù) 測點表面的平均應(yīng)變 目錄目錄9.19.19

5、.29.29.39.39.49.4上述兩種理論和實際情況均有一定的差距，我國規(guī)范將為此將二種理論結(jié)合起來，并結(jié)合試驗結(jié)果，提出了平均裂縫寬度和裂縫間距計算公式9.2.3 我國規(guī)范裂縫寬度計算方法我國規(guī)范裂縫寬度計算方法 平均裂縫間距eqcrste1.90.08dlc（）iiiiidndnd2eq目錄目錄9.19.19.29.29.39.39.49.41.0,1.01.10.65,0.2,0.2tktesqf 取取平均裂縫寬度crssqcmlEw對受彎、偏心受壓構(gòu)件取0.77，對其他構(gòu)件取0.85 按荷載效應(yīng)的準(zhǔn)永久組合計算的縱向受拉鋼筋的應(yīng)力 式中各符號含義相見教材目錄目錄9.19.19.29

6、.29.39.39.49.4最大裂縫寬度msaxmwwl)08. 09 . 1 (teeqsssqcrmaxdcEw)08. 09 . 1 (teeqsssqcsmaxdcEwl根據(jù)試驗結(jié)果，對各種受力構(gòu)件規(guī)范均取1.5l 對受彎構(gòu)件和偏心受壓構(gòu)件取1.66；對偏心受抗和軸心受拉構(gòu)件取1.9Back目錄目錄9.19.19.29.29.39.39.49.49.3 受彎構(gòu)件的撓度驗算鋼筋混凝土受彎構(gòu)件撓度計算的要點是確定其在正常使用條件下截面的抗彎剛度，當(dāng)求出截面的抗彎剛度后，即可按結(jié)構(gòu)力學(xué)方法求出其撓度 撓度曲線撓度曲線 剛度曲線剛度曲線 22MlMfsslEIB與荷載形式、支承條件有關(guān)的系數(shù)，

7、簡支梁取5/48rMB/11/r是截面曲率截面抗彎剛度 9.3.1 9.3.1 構(gòu)件撓度與剛度的特點構(gòu)件撓度與剛度的特點 目錄目錄9.19.19.29.29.39.39.49.4就平均應(yīng)變而言符合平截面假定，平均曲率：9.3.2 9.3.2 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的短期剛度鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的短期剛度 受彎構(gòu)件開裂后的應(yīng)變和曲率分布受彎構(gòu)件開裂后的應(yīng)變和曲率分布 0cmsm1hr截面的短期抗彎剛度為： cmsm0s/1hMrMMBM為計算撓度時的彎矩代表值，可取荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合或準(zhǔn)永久組合彎矩，預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件撓度計算時，取M =Mk；鋼筋混凝土受彎構(gòu)件撓度計算時，取M =Mq。 目錄目錄9

8、.19.19.29.29.39.39.49.4裂縫截面處鋼筋和混凝土的應(yīng)力分別為： 0sqsqhAM200fqcq)(bhM裂縫截面處鋼筋和混凝土的應(yīng)變?yōu)椋簊0sqsqEhAMc200fqcq)(EbhMs0sqsqsmEhAMc200fqccqccm)(EbhMc20qcmEbhM目錄目錄9.19.19.29.29.39.39.49.40ssmcm23ss0c011MhBA EhE bh可將短期抗彎剛度表示為： E20ss30c20ss20ssshAEbhEhAEhAEBfEE5 . 3162 . 0fE20sss5 . 3162 . 015. 1hAEB0fff)(bhhbb目錄目錄9.1

9、9.19.29.29.39.39.49.49.3.3 9.3.3 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的長期剛度鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的長期剛度 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件在荷載長期作用下，受壓區(qū)混凝土將發(fā)生徐變，即荷載不增加而混凝土的應(yīng)變將隨時間增長；裂縫間受拉混凝土的應(yīng)力松弛以及混凝土和鋼筋之間的徐變滑移，使受拉混凝土不斷退出工作，導(dǎo)致受拉鋼筋的平均應(yīng)變也隨時間增長；因而在荷載長期作用下，構(gòu)件的曲率增大，剛度降低，撓度增加。長期剛度B可表示為：s1/1/BrMrMB荷載長期作用影響的曲率計算模式荷載長期作用影響的曲率計算模式 目錄目錄9.19.19.29.29.39.39.49.4最小剛度原則最小剛度原則PPhl0Bs

10、Mlim20fBlMsfls由不同的規(guī)范根據(jù)具體的情況確定9.3.4 9.3.4 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件撓度的計算鋼筋混凝土受彎構(gòu)件撓度的計算最小剛度原則Back目錄目錄9.19.19.29.29.39.39.49.49.4 混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性9.4.1 9.4.1 耐久性的概念與主要影響因素耐久性的概念與主要影響因素混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性是指在正常維護的條件下，在預(yù)定的設(shè)計使用年限內(nèi)，在指定的工作環(huán)境中保證結(jié)構(gòu)滿足既定的功能要求。 耐久性概念主要影響因素主要影響因素1）混凝土的碳化 2）鋼筋的銹蝕 3）混凝土的凍融破壞 5）混凝土的堿集料反應(yīng)4）侵蝕性介質(zhì)的腐蝕 目錄目錄9.19.19.29.29.39.39.49.49.4.2 9.4.2 混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計的主要內(nèi)容混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計的主要內(nèi)容 1）確定結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境類別確定結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境類別 目錄目錄9.19.19.29.29.39.39.49.42）提出材料的耐久性質(zhì)量要求提出材料的耐久性質(zhì)量要求 目錄目錄9.19.19.29.29.39.39.49.43）確定構(gòu)件中鋼筋的保護層厚度確定構(gòu)件中鋼筋的保護層厚度 混凝土保護層的最小厚度混凝土保護層的最小厚