混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理之鋼筋混凝土構(gòu)件的裂縫和變形

第8章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)原理主頁目錄上一章下一章幫助第8章鋼鋼筋混凝土構(gòu)構(gòu)件裂縫寬度度和撓度驗(yàn)算算1第8章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)原理主頁目錄上一章下一章幫助本章重點(diǎn)了解受彎構(gòu)件件豎向彎曲裂裂縫的出現(xiàn)和和開展過程；；掌握受彎構(gòu)件裂縫縫寬度的驗(yàn)算算方法；掌握受彎構(gòu)件截面面剛度計(jì)算與與變形驗(yàn)算方方法。第8章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)原理主頁目錄上一章下一章幫助§8.1概述構(gòu)件的裂縫寬寬度和撓度驗(yàn)驗(yàn)算屬于正常常使用極限狀狀態(tài)。撓度過大影響響使用功能，，不能保證適適用性;而裂縫寬度過過大，則同時(shí)時(shí)影響使用功功能和耐久性性。裂縫荷載引起的裂縫：非荷載引起的裂縫：由材料收縮、溫度變化、鋼筋銹蝕后體積增大、地基不均勻沉降等產(chǎn)生的裂縫。

(約占80%)與構(gòu)件的受力特征有關(guān)。(約占20%)第8章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)原理主頁目錄上一章下一章幫助NkNkNkNkNkNke0e0Tk(a)(b)(c)(e)(d)TkMkMk（a)軸心受拉；；(b)偏心受拉；；(c)偏心受壓；；(d)受彎和受剪；(e)受扭。第8章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)原理主頁目錄上一章下一章幫助通常，裂縫寬寬度和撓度一一般可分別用用控制最大鋼筋直徑徑和最大跨高比來控制，只有有在構(gòu)件截面面尺寸小、鋼鋼筋應(yīng)力大時(shí)時(shí)進(jìn)行驗(yàn)算。。為防止溫度應(yīng)應(yīng)力過大引起起的開裂，規(guī)規(guī)定了伸縮縫縫之間的最大間距。為防止由于鋼鋼筋周圍混凝凝土過快地碳碳化失去對(duì)鋼鋼筋的保護(hù)作作用，出現(xiàn)銹銹脹引起的沿沿鋼筋縱向的的裂縫，規(guī)定定了鋼筋的混混凝土保護(hù)層層的最小厚度。非荷載引起的的裂縫第8章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)原理主頁目錄上一章下一章幫助與承載能力極極限狀態(tài)設(shè)計(jì)計(jì)相比，正常常使用極限狀狀態(tài)設(shè)計(jì)的目標(biāo)標(biāo)可靠度可以以相對(duì)較低。。C——結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到到正常使用要要求的規(guī)定限值、裂縫寬度和變形形限值。裂縫寬度和變形的驗(yàn)算表達(dá)式如下：

S≤C

…8-1S

——結(jié)構(gòu)構(gòu)件按荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合、準(zhǔn)永久組合或標(biāo)準(zhǔn)組合并考慮長期作用影響得到的裂縫寬度或變形值；

式中第8章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)原理主頁目錄上一章下一章幫助…8-2荷載效應(yīng)的標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)組合為：：…8-3荷載效應(yīng)的準(zhǔn)準(zhǔn)永久組合為為：在進(jìn)行荷載效效應(yīng)計(jì)算時(shí)，，荷載組合有有兩種情況：：第8章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)原理主頁目錄上一章下一章幫助§8.2裂縫寬度驗(yàn)算裂縫的控制等等級(jí)分為三級(jí)級(jí)，鋼筋混凝凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件件進(jìn)行裂縫寬度度的驗(yàn)算。8.2.1驗(yàn)驗(yàn)算公式…8-4——按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值組合并考慮長期作用影響計(jì)算的最大裂縫寬度；——最大裂縫寬度的限值。對(duì)此建筑工程、公路橋涵工程有不同的要求。第8章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)原理主頁目錄上一章下一章幫助8.2.2wmax的計(jì)算方法《規(guī)范》的思思路：得到最大裂縫縫寬度wmax若干假定根據(jù)裂縫出現(xiàn)現(xiàn)機(jī)理建立理論公式式，計(jì)算平均均裂縫寬度wm按試驗(yàn)資料確確定擴(kuò)大系數(shù)數(shù)第8章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)原理主頁目錄上一章下一章幫助1.裂縫的的出現(xiàn)和開展展當(dāng)cftk，在某一薄弱環(huán)節(jié)第一條裂縫出現(xiàn)，由于鋼筋和混凝土之間的粘結(jié)，混凝土應(yīng)力逐漸增加至ftk出現(xiàn)第二批裂縫，一直到裂縫之間的距離近到不足以使粘結(jié)力傳遞至混凝土達(dá)到ftk–––完成裂縫出現(xiàn)的全部過程。出現(xiàn)：當(dāng)荷載繼續(xù)增加到Nk，在一個(gè)裂縫間距范圍內(nèi)由鋼筋與混凝土應(yīng)變差的累積量，即形成了裂縫寬度。開展：第8章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)原理主頁目錄上一章下一章幫助2.平均裂裂縫寬度wmNcr+N211Ncr+N分布<ftksmss(b)(c)(d)(e)123<ftkNkNk(a)裂縫寬度等于于裂縫間距范范圍內(nèi)鋼筋和和混凝土的變變形差；粘結(jié)-滑移理論：第8章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)原理主頁目錄上一章下一章幫助我國《規(guī)范》是建立在粘結(jié)結(jié)—滑移理論和無無滑移理論的的基礎(chǔ)上，結(jié)合大量試驗(yàn)驗(yàn)結(jié)果得到的的半理論半經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)公式。構(gòu)件表面裂縫縫寬度主要是是由鋼筋周圍圍的混凝土回回縮形成的；無滑移理論第8章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)原理主頁目錄上一章下一章幫助式中：sm=skc取0.85lcr+cmlcrlcr+smlcrmm(a)cscmsmssc分布s分布(c)(b)…8-5第8章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)原理主頁目錄上一章下一章幫助…8-6平均裂縫間距距l(xiāng)mc–––保護(hù)層厚度；deq–––縱向受拉鋼鋼筋的等效效直徑，mm；式中：–––與受力特性性有關(guān)的系系數(shù)軸心受拉=1.1受彎、偏心心受壓=1.05偏拉=1.0第8章混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)原理理主頁目錄上一章下一章幫助i

–––縱向受拉鋼筋的表面特征系數(shù)光面:=1.0帶肋:=0.7hh/2bbfhfh/2hbbbfhfh/2hhfbfh/2hbhfbf(a)(b)(c)(d)te–––截面的有效效配筋率，，te=As/Ateni–––第i種縱向受拉拉鋼筋的根根數(shù)；第8章混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)原理理主頁目錄上一章下一章幫助(0.21.0)…8-7

鋼筋應(yīng)力不均勻系數(shù)Ate倒T形截面第8章混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)原理理主頁目錄上一章下一章幫助裂縫截面處處鋼筋應(yīng)力力sk…8-8軸心受拉：…8-9受彎：…8-10偏心受拉：…8-11偏心受壓：第8章混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)原理理主頁目錄上一章下一章幫助0.87h0h0NkskAsMkCskAsee0eNkh0–asAsAseke0kAsAskAsCCcZskAsNk(a)(b)(c)(d)CskAsskAs第8章混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)原理理主頁目錄上一章下一章幫助wmax=slwm偏心受拉軸心受拉cr=2.7cr=2.4受彎、偏壓cr=2.13.最大大裂縫寬度度wmax擴(kuò)大系數(shù)荷載長期效應(yīng)裂縫擴(kuò)大系數(shù)構(gòu)件受力特征系數(shù)…8-4wmax=0.85sl

cr第8章混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)原理理主頁目錄上一章下一章幫助4.JTGD62—2004（（橋涵規(guī)范））的方法特征裂縫寬寬度wfk（保證率為95%）—相當(dāng)于于《混凝土土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)規(guī)范》中中的最大裂裂縫寬度wmax…8-12…8-13…8-14第8章混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)原理理主頁目錄上一章下一章幫助C1——鋼筋表面形形狀系數(shù)，，對(duì)光面鋼鋼筋，C1=1.4；；對(duì)帶肋鋼筋筋，C1=1.0；；C2——作用長期效效應(yīng)影響系系數(shù)，C2=1+0.5Nl/Ns，其中Nl和Ns分別為按作作用長期效效應(yīng)組合和和短期效應(yīng)組組合計(jì)算的的彎矩值或或軸力值；；C3——與構(gòu)件形式式有關(guān)的系系數(shù)，當(dāng)為為鋼筋混凝凝土板式受彎構(gòu)件件時(shí)，C3=1.15，當(dāng)為其他他受彎構(gòu)件件時(shí)，C3=1.0；；——鋼筋應(yīng)力。。σss第8章混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)原理理主頁目錄上一章下一章幫助8.2.3減小裂縫縫寬度的措措施優(yōu)先選擇帶肋鋼筋；選擇直徑較小的鋼筋；增加鋼筋用量。當(dāng)計(jì)算裂縫縫寬度超過過裂縫寬度度的限值時(shí)時(shí)，從最大大裂縫計(jì)算算公式可知知，常見的的減小裂縫縫寬度的措措施有：第8章混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)原理理主頁目錄上一章下一章幫助鋼筋混凝土土梁的撓度度與彎矩的的關(guān)系是非非線性的。?！?.3受彎構(gòu)件撓度計(jì)算21(a)Maf0(b)EI2EI(B)M01——線性；2——非線性。第8章混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)原理理主頁目錄上一章下一章幫助Bs–––荷載效應(yīng)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)組合下下的受彎構(gòu)構(gòu)件的短期期剛度B–––按荷載效應(yīng)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)組合并并考慮荷載載長期作用用影響的抗抗彎剛度B–––鋼筋混凝土土梁的撓度度計(jì)算對(duì)于簡支梁梁承受均布布荷載作用用時(shí)，其跨跨中撓度：：用材料力學(xué)學(xué)的公式：：第8章混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)原理理主頁目錄上一章下一章幫助1.短期期剛度Bs的計(jì)算rMsocoaacsash0Msbblcr…8-15式中：第8章混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)原理理主頁目錄上一章下一章幫助產(chǎn)生隨時(shí)間增大的撓度2.長期期剛度B的計(jì)算產(chǎn)生短期的撓度B將彎矩分成成兩部分：：第8章混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)原理理主頁目錄上一章下一章幫助…8-16Mk–––荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算的彎矩值；Mq–––荷載效應(yīng)準(zhǔn)準(zhǔn)永久組合合計(jì)算的彎矩值；–––撓度增大系系數(shù)，=2.00.4'/；Bs–––短期剛度按按式(8-15)計(jì)算。。第8章混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)原理理主頁目錄上一章下一章幫助3.最小小剛度原則則受彎構(gòu)件在在正常使用用狀態(tài)下，，沿長度方方向的剛度度是變化的。取同一彎矩矩符號(hào)區(qū)段段內(nèi)的最小小剛度作為為等剛度，，按材料力學(xué)的的方法計(jì)算算。B1minBBminMBminMlmaxBAgk+qk(a)(b)-+gk+qkBminBmin(a)(b)第8章混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)原理理主頁目錄上一章下一章幫助4.圖表表法=1MGk/MkMGk

–––永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的彎矩Mk–––荷載短期效應(yīng)組合產(chǎn)生的彎矩實(shí)際上是限限制跨高比比l0/h0。提高剛度的的有效措施施h0或As增加'l0/h03020100.