中南大學混凝土結構設計原理課件第九章混凝土構件的裂縫和變形驗算及耐久性.pptVIP

第九章 混凝土構件的裂縫和 變形驗算及耐久性,混凝土結構設計基本原理,中南大學土木建筑學院 建筑工程系劉澍,主要內容與要求,1掌握鋼筋混凝土構件在第工作階段中的基本性能，包括截面上與截面間的應力分布、裂縫開展的原理與過程、截面曲率的變化等以及影響這些性能的主要因素。 2掌握裂縫寬度、截面受彎剛度的定義與計算原理以及裂縫寬度與構件撓度的驗算方法。 3熟悉混凝土結構耐久性的意義、主要影響因素、混凝土的碳化、鋼筋的銹蝕以及耐久性設計的一般概念。,第九章 混凝土構件的裂縫和變形驗算及耐久性,9.1 概述 9.2 裂縫寬度的驗算 9.3 受彎構件的剛度與變形驗算 9.4 耐久性要求,例題,9.1 概述,一、引言 一、裂縫的分類與成因 二、裂縫的危害 三、對裂縫的控制措施 四、構件的變形控制 五、裂縫和撓度計算中材料強度及荷載取值 六、耐久性的問題,9.1 概述,9.1 概述,結構構件的可靠性,結構在預定的使用期間內，能承受在正常施工、正常使用情況下可能出現(xiàn)的各種作用以及在偶然作用發(fā)生時和發(fā)生后，應能保持整體穩(wěn)定性。,安全性,適用性,耐久性,結構在正常使用期間，具有良好的工作性能。如不發(fā)生影響正常使用的過大的變形和過大的裂縫寬度,結構在正常使用和正常維護條件下，結構的承載力和剛度不應隨時間有過大的降低，而導致結構在其預定使用期間內喪失安全性和適用性，降低使用壽命。,返回上級目錄,返回主目錄,前進,后退,END,9.1 概述,一、裂縫的分類與成因 1. 分類,施工期間產生的裂縫和使用期間產生的裂縫,按裂縫的產生時間,龜裂、橫向裂縫（與構件軸線垂直）、縱向裂縫、斜裂縫、八字裂縫、X形交叉裂縫等,按裂縫的產生原因,非荷載因素產生的裂縫和荷載因素產生的裂縫,按裂縫的形態(tài),返回上級目錄,9.1 概述,一、裂縫的分類與成因,2. 成因,1.混凝土收縮或溫度變形受到約束 2. 施工措施不當 3. 基礎不均勻沉降 4. 鋼筋銹蝕,引起裂縫的原因很多，主要有：,非荷載因素,荷載因素,5.荷載作用,返回上級目錄,9.1 概述,一、裂縫的分類與成因,混凝土收縮或溫度變形受到約束產生的裂縫,混凝土收縮或溫度變化時，體積會發(fā)生變化，若能自由變形則不會產生裂縫；但若變形受到約束，則會在混凝土中產生拉應力，從而引起裂縫。,大體積混凝土水化過程中發(fā)熱量很大，內部溫度較高，混凝土體積膨脹，內外溫差很大，內部混凝土膨脹受到外部已硬化混凝土的約束，使構件表面混凝土受拉產生裂縫。對于桿件系統(tǒng)，這種裂縫通常與構件縱向正交。,返回上級目錄,9.1 概述,一、裂縫的分類與成因,施工措施不當產生的裂縫,混凝土在澆筑、硬化過程中會產生下沉和泌水，當下沉受到阻擋時會產生內部的泌水，干燥后就會成為裂縫。,返回上級目錄,9.1 概述,一、裂縫的分類與成因,施工措施不當產生的裂縫,大風、高溫使水分從混凝土表面快速蒸發(fā)引起的（龜裂）,返回上級目錄,9.1 概述,一、裂縫的分類與成因,基礎不均勻沉降產生的裂縫,基礎不均勻下沉時會迫使墻體一起變形，在主拉應力作用下混凝土墻體也會開裂。,主拉應力,主拉應力,基礎下沉,返回上級目錄,9.1 概述,一、裂縫的分類與成因,鋼筋銹蝕是一個電化學過程,(b) 水、O2 、 CO2侵入,（d）保護層劈裂,鋼筋銹蝕后 體積會膨脹34倍！使混凝土保護層劈裂。,鋼筋銹蝕產生的裂縫,返回上級目錄,9.1 概述,一、裂縫的分類與成因,荷載產生的裂縫,目前，只有在拉、彎狀態(tài)下混凝土橫向裂縫寬度的計算理論比較成熟。這也是下面所要介紹的主要內容,返回上級目錄,9.1 概述,一、裂縫的分類與成因,二、裂縫的危害,引起鋼筋銹蝕，導致構件強度降低 外觀給人不安全感 冰凍、風化影響耐久性 影響使用功能（如：水池）,返回上級目錄,9.1 概述,二、裂縫的危害,三、對裂縫的控制措施,為防止溫度應力過大引起的開裂，規(guī)定了最大伸縮縫之間的間距。,為防止由于鋼筋周圍砼過快的碳化失去對鋼筋的保護作用，出現(xiàn)銹脹引起的沿鋼筋縱向的裂縫，規(guī)定了鋼筋的混凝土保護層的最小厚度。,非荷載引起的裂縫,返回上級目錄,9.1 概述,三、對裂縫的控制措施,（80%）,為防止混凝土干縮龜裂，加強施工階段養(yǎng)護。,避免不均勻沉降。,裂縫的控制等級,嚴格要求不出現(xiàn)裂縫的構件,一級,二級,三級,一般要求不出現(xiàn)裂縫的構件,允許出現(xiàn)裂縫的構件,荷載引起的橫向裂縫裂縫,返回上級目錄,9.1 概述,三、對裂縫的控制措施,按荷載效應標準組合進行驗算時，構件受拉邊緣混凝土不應產生拉應力,按荷載效應標準組合驗算時，構件受拉邊緣混凝土拉應力不應大于軸心抗拉強度標準值 ft k,RC構件按荷載效應準永久組合并考慮荷載長期作用影響驗算時，PC構件荷載效應標準組合并考慮荷載長期作用影響驗算時，構件的最大裂縫寬度Wmax不應超過最大裂縫寬度限值Wlim，即：WmaxWlim,（20%）,四、構件的變形控制,變形控制的目的,返回上級目錄,返回主目錄,后退,END,前進,9.1 概述,四、構件的變形控制,1、保證結構的使用功能要求。結構構件產生過大的變形將影響甚至喪失其使用功能，如支承精密儀器設備的樓蓋產生過大的撓度或震動將降低儀器的精度；屋面結構撓度過大會造成積水，產生滲漏；吊車梁和橋梁的過大變形會妨礙吊車和車輛的正常運行； 2、防止對結構構件產生不良影響。如支承在磚墻上的梁端產生過大轉角將使支承面積減小、反力偏心，引起墻體開裂； 3、防止對非結構構件產生不良影響。結構變形過大會使門窗等不能正常開關，甚至導致隔墻、天花板和飾面的開裂或損壞。 4、滿足觀瞻和使用者的 心理要求。構件變形過大，有礙觀瞻，還會引起使用者明顯的不安感。,變形控制的要求,主要介紹受彎構件：,控制撓度。,主要依據(jù)控制目標和工程經(jīng)驗確定，與結構類別有關。由不同的規(guī)范根據(jù)具體的情況確定。P371附表1.12,計算確定,返回上級目錄,9.1 概述,四、構件的變形控制,五、裂縫和撓度計算中材料強度及荷載取值,1、荷載取值：,荷載組合：,PC構件用標準組合,RC構件用準永久組合,2、材料強度取值,取標準值,用標準值作為代表值,活荷載的組合系數(shù),活荷載的準永久值系數(shù),返回上級目錄,9.1 概述,五、裂縫和撓度計算中材料強度及荷載取值,裂縫和變形驗算屬正常使用極限狀態(tài)（即：第二極限狀態(tài)），通常在承載力計算后進行。其可靠度也相對較低一些，應采用荷載及強度的標準值進行驗算。,六、耐久性的控制,耐久性概念設計的目的是指在規(guī)定的設計使用年限內，在正常維護下，必須保持適合于使用，滿足既定功能的要求。,耐久性設計主要是根據(jù)結構的環(huán)境類別、設計使用年限提出了為了滿足耐久性要求的相應規(guī)定。,返回上級目錄,9.1 概述,六、耐久性的控制,裂縫寬度,是指受拉鋼筋重心水平處構件側表面上的混凝土的裂縫寬度。,試驗量測表明，沿裂縫深度，裂縫寬度是不相等的，由于受到鋼筋的約束，近鋼筋處回縮變形小，構件表面處回縮大。,9.2 裂縫寬度的驗算,一、裂縫的出現(xiàn)、分布與發(fā)展 二、裂縫的特點 三、裂縫寬度的實用計算方法 四、影響裂縫寬度的主要因素及降低措施,9.2 裂縫寬度的驗算,9.2裂縫寬度的驗算,在裂縫出現(xiàn)前，混凝土和鋼筋的應變沿構件的長度基本上是均勻分布的。,一、裂縫的出現(xiàn)、分布與發(fā)展,=0,返回上級目錄,一、裂縫的出現(xiàn)、分布與發(fā)展,9.2裂縫寬度的驗算,裂縫出現(xiàn)：當混凝土的拉應變達到極限拉應變時，首先會在構件最薄弱截面位置出現(xiàn)第一條（批）裂縫。 裂縫出現(xiàn)瞬間，裂縫截面位置的混凝土退出受拉工作，應力為零，而鋼筋拉應力應力產生突增Dss= ft /r，配筋率越小，Dss就越大。,=0,返回上級目錄,一、裂縫的出現(xiàn)、分布與發(fā)展,9.2裂縫寬度的驗算,裂縫分布。由于鋼筋與混凝土之間存在粘結，隨著距裂縫截面距離的增加，混凝土中又重新建立起拉應力sc，而鋼筋的拉應力則隨距裂縫截面距離的增加而減小。,返回上級目錄,一、裂縫的出現(xiàn)、分布與發(fā)展,9.2裂縫寬度的驗算,當距裂縫截面有足夠的長度 l 時，混凝土拉應力sc增大到ft，在新的薄弱位置，將出現(xiàn)新的裂縫。l 稱為粘結力傳遞長度。,返回上級目錄,一、裂縫的出現(xiàn)、分布與發(fā)展,9.2裂縫寬度的驗算,如果兩條裂縫的間距小于2 l，則由于粘結應力傳遞長度不夠，混凝土拉應力不可能達到ft，因此將不會出現(xiàn)新的裂縫，裂縫的間距最終將穩(wěn)定在（l 2 l）之間，平均間距可取1.5 l。,返回上級目錄,一、裂縫的出現(xiàn)、分布與發(fā)展,9.2裂縫寬度的驗算,裂縫發(fā)展。當荷載繼續(xù)增加，鋼筋與混凝土之間的粘結力降低，ss與sm相差越小，砼回縮，鋼筋與混凝土之間產生較大滑移。在一定區(qū)段由鋼筋與砼應變差的累積量，即形成了裂縫寬度。,返回上級目錄,一、裂縫的出現(xiàn)、分布與發(fā)展,9.2裂縫寬度的驗算,二、裂縫的特點,返回上級目錄,二、裂縫的特點,9.2裂縫寬度的驗算,1 在使用荷載作用下，對于工作在正常使用階段的受彎構件來講，處于受彎全過程的第階段，此時:,裂縫基本“出齊”，即裂縫的分布處于穩(wěn)定狀態(tài)。,由于材料的不均勻性以及截面尺寸的偏差等因素的影響，裂縫的出現(xiàn)具有某種程度的偶然性，因而裂縫出現(xiàn)的間距和寬度是不均勻的。,平均裂縫間距和平均裂縫寬度是有規(guī)律性的，平均裂縫寬度與最大裂縫寬度之間也具有一定的規(guī)律性。,2、當荷載長期作用時,由于混凝土的滑移徐變和拉應力的松馳，將導致裂縫間受拉混凝土不斷退出工作，使裂縫開展寬度增大；,混凝土的收縮使裂縫間混凝土的長度縮短，這也會引起裂縫的進一步開展。,二、裂縫的特點,9.2裂縫寬度的驗算,返回上級目錄,三、裂縫寬度的實用計算方法 1. 半理論半經(jīng)驗的方法,混凝土結構設計規(guī)范（GB50010）,所采用的方法,即根據(jù)裂縫出現(xiàn)和開展的機理，先確定具有一定規(guī)律性的平均裂縫間距和平均裂縫寬度，然后對平均裂縫寬度乘以根據(jù)統(tǒng)計求得的擴大系數(shù)來確定最大裂縫寬度max。對“擴大系數(shù)”，主要考慮兩種情況，一是荷載短期效應組合下裂縫寬度的不均勻性；二是荷載長期效應組合的影響下，最大裂縫寬度會進一步加大。要求計算的max具有95的保證率。,返回上級目錄,三、裂縫寬度的實用計算方法,9.2裂縫寬度的驗算,以軸心受拉為例,裂縫寬度是由于鋼筋與混凝土之間的粘結破壞，出現(xiàn)相對滑移，引起裂縫處混凝土的回縮引起的。開裂后，橫貫截面的裂縫寬度相同。,*裂縫寬度=裂縫間鋼筋和混凝土之間的變形差值,返回上級目錄,9.2裂縫寬度的驗算,三、裂縫寬度的實用計算方法,平均裂縫間距,令,乘以1.5,三、裂縫寬度的實用計算方法,9.2裂縫寬度的驗算,返回上級目錄,混凝土和鋼筋間的u、 cr、 ，均與混凝土抗拉強度基本成正比例關系，故可取ft/ m為常數(shù)。,平均裂縫間距與混凝土保護層有一定關系。應適當考慮混凝土保護層厚度的影響。,鋼筋表面特征同樣影響平均裂縫間距，對此可用鋼筋（帶肋）的等效直徑deq代替d。,當混凝土保護層厚度cs不大于65mm時，對配置帶肋鋼筋混凝土構件的平均裂縫間距可按下列公式計算。,三、裂縫寬度的實用計算方法,9.2裂縫寬度的驗算,返回上級目錄,平均裂縫的寬度,裂縫間混凝土自身伸長對裂縫寬度的影響系數(shù),c分布,s分布,(a),(c),(b),返回上級目錄,二、裂縫寬度的計算理論,9.2裂縫寬度的驗算,wm等于平均裂縫間距內鋼筋與相應水平處構件側表面混凝土伸長的差值,設 稱為裂縫間鋼筋應變不均勻系數(shù)， 反映砼參與工作的程度 則有,裂縫處鋼筋的應力,返回上級目錄,二、裂縫寬度的計算理論,9.2裂縫寬度的驗算,裂縫的最大寬度,考慮裂縫分布的不均勻性，由裂縫的統(tǒng)計特性，按95%的保證率,考慮到長期荷載下，由于混凝土收縮徐變等影響導致裂縫間受拉混凝土不斷退出工作，裂縫增大，取擴大系數(shù)為l=1.5,返回上級目錄,9.2裂縫寬度的驗算,三、裂縫寬度的實用計算方法,裂縫的最大寬度,軸心受拉構件 acr =0.851.91.51.1=2.7,受彎構件、偏心受壓構件 acr =0.771.661. 5=1.9,偏心受拉構件 acr = 0.851.9 1.5 1.05=2.4,返回上級目錄,9.2裂縫寬度的驗算,三、裂縫寬度的實用計算方法,構件受力特征系數(shù),裂縫的最大寬度,返回上級目錄,9.2裂縫寬度的驗算,三、裂縫寬度的實用計算方法,裂縫處受拉鋼筋應力,Cs:最外層縱向受拉鋼筋外邊緣至受拉區(qū)底邊的距離(mm)：當 cs65 時，取cs=65。,受拉區(qū)縱向鋼筋的等效直徑（mm）,裂縫間縱向受拉鋼筋應變不均勻系數(shù)，,te按有效受拉混凝土截面面積計算的縱向鋼筋配筋率；當 te0.01， 取te=0.01,鋼筋相對粘性特征系數(shù) 光圓，取0.7；變形，取1.0,矩形截面及T形截面,倒T形截面,此處應特別注意，T形截面和倒T形截面的受拉區(qū)是不同的。,9.2裂縫寬度的驗算,三、裂縫寬度的實用計算方法,2. 以數(shù)理統(tǒng)計分析為基礎的計算方法,公路鋼筋混凝土及預應力橋涵設計規(guī)范采用的方法,受拉鋼筋的總周長,C1鋼筋表面形狀系數(shù) 光面鋼筋：1.4 帶肋鋼筋：1.0,C作用長期效應影響系數(shù) l、s分別為長期效應組合 與短期效應組合值,C與構件受力性質有關的系數(shù) 板式受彎構件：1.15 其他受彎構件：1.0 軸心受拉構件：1.2 偏心受拉構件：1.1 偏心受壓構件：0.9,ss鋼筋應力，計算同前,返回上級目錄,9.2裂縫寬度的驗算,三、裂縫寬度的實用計算方法,最大裂縫寬度驗算：,混凝土設計規(guī)范最大裂縫寬度驗算公式：,混凝土設計規(guī)范規(guī)定的允許最大裂縫寬度。,返回上級目錄,9.2裂縫寬度的驗算,三、裂縫寬度的實用計算方法,四、影響裂縫寬度的主要因素及改善措施,主要影響因素,1、鋼筋拉應力 2、鋼筋直徑 3、鋼筋表面特征 4、混凝土抗拉強度及粘結強度 5、混凝土保護層厚度 6、混凝土有效受拉面積 7、構件受力形式 8、荷載性質,返回上級目錄,9.2裂縫寬度的驗算,四、影響裂縫寬度的主要因素及改善措施,改善裂縫的措施,采用小直徑筋、變形筋，分散布置；（提高粘結力）,在普通鋼筋混凝土梁中，不使用高強鋼筋；,構造措施：,避免外形突變；（減少應力集中）,配縱向水平鋼筋；（控制腹板收縮裂縫）,縱向主筋在支座處加強錨固。,返回上級目錄,9.2裂縫寬度的驗算,四、影響裂縫寬度的主要因素及改善措施,控制水灰比，振搗密實，提高混凝土密實度；,加強養(yǎng)護；,嚴格控制混凝土配合比，不加有害早強劑；,正確控制混凝土保護層厚度。,定期對梁體裂縫檢查；,注意梁體所處環(huán)境的變化，注意防銹。,返回上級目錄,9.2裂縫寬度的驗算,四、影響裂縫寬度的主要因素及改善措施,關于裂縫計算的討論： 1，最新的研究表明，現(xiàn)有的裂縫理論還很不完善，裂縫本身又有較大的離散性，計算結果誤差較大； 2，目前只驗算橫向裂縫，但從長期來看，橫向裂縫對結構耐久性的影響并不大，而縱向裂縫對結構耐久性的影響最大，卻而又不會計算； 3，目前只驗算混凝土表面的裂縫寬度，而直接影響耐久性的是鋼筋表面處的裂縫寬度，但還不會計算； 4，研究裂縫的主要目的是提高結構的耐久性，在裂縫計算理論尚不完善的情況下，提高結構的耐久性的有效措施是提高混凝土的密實性，適當加大混凝土保護層，以及合理的構造措施。 5，規(guī)范只反映現(xiàn)階段人們的認識水平，有待逐年修改，更新，在裂縫計算方面還有很多工作要做。,返回上級目錄,除了用計算控制裂縫外，設計者更應當從構造上控制裂縫。 根據(jù)無滑移理論，鋼筋表面與混凝土有可靠粘結。近年的研究表明，由于鋼筋的勻質性，在鋼筋周圍一定范圍內鋼筋可有效約束混凝土的不均勻變形，這樣，在宏觀上就大大提高了混凝土的極限拉伸應變，通常把這個范圍稱為鋼筋的約束區(qū)，研究表明鋼筋約束區(qū)大約為鋼筋周圍7.5d 的范圍。利用鋼筋約束區(qū)的概念可以從構造上有效地控制裂縫的寬度。,返回上級目錄,例如： 利用鋼筋約束區(qū)的概念在薄腹梁的腹板上適當布置腰筋可有效控制薄腹梁腹板中的裂縫寬度； 利用鋼筋約束區(qū)的概念大大提高了鋼絲網(wǎng)水泥的抗裂性； 利用鋼筋約束區(qū)的概念在混凝土易開裂的局部布置鋼絲網(wǎng)，可有效提高抗裂性或減小裂縫寬度。 鋼筋約束區(qū)的概念對于設計者很重要。,返回上級目錄,9.3受彎構件的變形驗算,一. 截面抗彎剛度的特點 二. 短期剛度Bs 三. 荷載長期作用下的剛度 四. 受彎構件的撓度計算,9.3受彎構件的變形驗算,一. 截面抗彎剛度的特點,鋼筋混凝土純彎段截面抗彎剛度的特點 ：,隨著彎矩增大B不斷降低,短期荷載效應時的撓度對應短期剛度Bs,長期荷載效應時的撓度對應長期剛度B(徐變、裂縫的不斷發(fā)展等等),恒+活,恒+活載中的恒載部分,與荷載形式、支承條件有關的系數(shù),材力撓度計算公式,返回上級目錄,9.3受彎構件的變形驗算,一. 截面抗彎剛度的特點,二. 短期剛度Bs,幾何關系,物理關系,平衡關系,材料力學中曲率與彎矩關系的推導,返回上級目錄,9.3受彎構件的變形驗算,二.短期剛度Bs,二. 短期剛度Bs,解析剛度法,返回上級目錄,9.3受彎構件的變形驗算,二.短期剛度Bs,物理條件,平衡條件,幾何條件,二. 短期剛度Bs,解析剛度法,幾何條件,返回上級目錄,9.3受彎構件的變形驗算,二.短期剛度Bs,物理條件,平衡條件,參數(shù)h、z 和 1、開裂截面的內力臂系數(shù)h,試驗和理論分析表明，在短期彎矩Msk=（0.50.7）Mu范圍，裂縫截面的相對受壓區(qū)高度x0 變化很小，內力臂的變化也不大。 對常用的混凝土強度和配筋情況，h 值在0.830.93之間波動。 規(guī)范為簡化計算，取h=0.87。,返回上級目錄,9.3受彎構件的變形驗算,二.短期剛度Bs,參數(shù)h、z 和 2、受壓區(qū)邊緣混凝土平均應變綜合系數(shù)z,受壓翼緣加強系數(shù),根據(jù)試驗實測受壓邊緣混凝土的壓應變，可以得到系數(shù)z 的試驗值。 在短期彎矩Mk=（0.50.7）Mu范圍，系數(shù)z 的變化很小，僅與配筋率有關。 規(guī)范根據(jù)試驗結果分析給出，,返回上級目錄,9.3受彎構件的變形驗算,二.短期剛度Bs,3、鋼筋應變不均勻系數(shù),rte為以有效受拉混凝土截面面積計算的受拉鋼筋配筋率。 Ate為有效受拉混凝土截面面積，對受彎構件取,當j 1.0時，取j =1.0； 對直接承受重復荷載作用的構件，取j =1.0。,參數(shù)h、z 和,返回上級目錄,9.3受彎構件的變形驗算,二.短期剛度Bs,在短期彎矩Msk=（0.50.7）Mu范圍，三個參數(shù)h、z 和y 中，h 和z 為常數(shù)，而隨彎矩增長而增大。 該參數(shù)反映了裂縫間混凝土參與受拉工作的情況，隨著彎矩增加，由于裂縫間粘結力的逐漸破壞，混凝土參與受拉的程度減小，平均應變增大， j 逐漸趨于1.0，抗彎剛度逐漸降低。,返回上級目錄,9.3受彎構件的變形驗算,二.短期剛度Bs,三. 荷載長期作用下的剛度,恒+活中“恒”,按荷載標準組合計算長期剛度,Mq,活中“活”,Ms,+,返回上級目錄,9.3受彎構件的變形驗算,三.荷載長期作用下的剛度,=,考慮部分荷載長期作用的影響,長期作用的荷載效應,短期作用的荷載效應,短期作用荷載產生的短期撓度,長期作用荷載產生的總撓度,長期作用荷載產生的短期撓度,返回上級目錄,9.3受彎構件的變形驗算,三.荷載長期作用下的剛度,在荷載長期作用下，由于混凝土的徐變會使梁的撓度隨時間增長。此外，鋼筋與混凝土間粘結滑移徐變、混凝土的收縮等也會導致梁的撓度增大。根據(jù)長期試驗觀測結果，荷載長期作用的撓度與短期作用的撓度的比值q 可按下式計算：，,s,B,+MK,Mq,MK,B,),1,-,=,（q,考慮部分荷載長期作用的抗彎剛度,返回上級目錄,9.3受彎構件的變形驗算,三.荷載長期作用下的剛度,按荷載準永久組合計算長期剛度,返回上級目錄,9.3受彎構件的變形驗算,三.荷載長期作用下的剛度,Bs：為按荷載準永久組合計算的鋼筋混凝土受彎構件的短期剛度,梁的抗彎剛度主要特點,抗彎剛度減少，即M越大，B越小。驗算變形時，截面抗彎剛度選擇在曲線第階段（帶裂縫工作階段）確定；,隨荷載的增加,抗彎剛度減少。對于截面尺寸和材料都相同的適筋梁，小，變形大些；截面抗彎剛度小些；,截面剛度也在變化，即使在純彎段剛度也不盡相同，裂縫截面處的小些，裂縫間截面的大些；,抗彎剛度減小。構件在長期荷載作用下，變形會加大，在變形驗算中，除了要考慮短期效應組合，還應考慮荷載的長期效應的影響，故有長期剛度Bs 和短期剛度Bl 。,隨配筋率 的降低,沿構件跨度，彎矩在變化，,隨加載時間的增長,返回上級目錄,9.3受彎構件的變形驗算,三.荷載長期作用下的剛度,四. 受彎構件的撓度計算,最小剛度原則,由不同的規(guī)范根據(jù)具體的情況確定,對等截面梁，可假定各同號彎矩區(qū)段內的剛度相等，并用該區(qū)段內彎矩最大截面的抗彎剛度作為該區(qū)段的抗彎剛度，按材力的方法計算。,返回上級目錄,9.3受彎構件的變形驗算,四.受彎構件的撓度計算,返回上級目錄,9.3受彎構件的變形驗算,四.受彎構件的撓度計算,討論：取同號彎矩區(qū)段內的最小剛度按等剛度梁來計算，簡化計算的撓度值要比按變剛度梁計算的理論值略偏大。但彎矩較大部分對梁的撓度影響大，彎矩較小部分對梁的撓度影響也較小，同時計算中沒有考慮剪切變形的影響，互相抵消一些，計算結果的誤差就比較小了。,對連續(xù)梁和框架梁，為簡化計算，規(guī)范規(guī)定：當計算跨度內的支座截面抗彎剛度不大于跨中截面剛度的兩倍或不小于跨中截面抗彎剛度的二分之一時，該跨也可按等剛度構件進行計算，其構件剛度可取跨中最大彎矩截面剛度。此時可以采用等強度梁進行計算。,返回上級目錄,9.3受彎構件的變形驗算,四.受彎構件的撓度計算,RC受彎構件變形驗算按下列步驟進行：,計算荷載準永久效應組合值Mq；按下列式子計算:,計算長期剛度B按式：,計算短期剛度Bs按式:,返回上級目錄,9.3受彎構件的變形驗算,四.受彎構件的撓度計算,減少撓度的措施,返回上級目錄,9.3受彎構件的變形驗算,四.受彎構件的撓度計算,9.4 混凝土結構的耐久性,一、 耐久性的概念及其影響因素 二、 混凝土的碳化及鋼筋的銹蝕 三、 耐久性設計,9.4 混凝土結構的耐久性,耐久性 是指結構在設計使用年限內，在正常維護條件下，不需要進行大修和加固，而滿足正常使用和安全功能要求的能力。,一、 耐久性的概念及其影響因素,返回上級目錄,9.4 混凝土結構的耐久性,一、 耐久性的概念及其影響因素,影響混凝土耐久性的因素,返回上級目錄,9.4 混凝土結構的耐久性,一、 耐久性的概念及其影響因素,1、混凝土的碳化,混凝土碳化是混凝土中性化的形式，是指大氣中的二氧化碳（CO2）不斷向混凝土內部擴散，并與其中的堿性物質發(fā)生反應，使混凝土的PH值降低。,碳化的危害 碳化對混凝土本身無害，其主要是當碳化至鋼筋表面，氧化膜被破壞形成鋼筋銹蝕的必要條件，同時含氧水份侵入形成鋼筋銹蝕的充分條件，從而加劇混凝土開裂，導致結構破壞。,碳化影響因素有：環(huán)境因素和材料本身的性質。如水灰比、水泥品種與用量、骨料品種與粒徑、外摻加劑、養(yǎng)護方法與齡期、CO2濃度、相對濕度。,二、 混凝土的碳化及鋼筋的銹蝕,返回上級目錄,9.4 混凝土結構的耐久性,二、混凝土的碳化及鋼筋的銹蝕,減小碳化措施有：,合理設計混凝土的配合比； 提高混凝土的密實度、抗?jié)B性； 規(guī)定鋼筋保護層的最小厚度； 采用覆蓋面層。,返回上級目錄,9.4 混凝土結構的耐久性,二、混凝土的碳化及鋼筋的銹蝕,混凝土的碳化從構件表面開始向內發(fā)展，到保護層完全碳化，所需要的時間與碳化速度、混凝土保護層厚度、混凝土密實性以及覆蓋層情況等因素有關。,銹蝕是一個電化學過程： 混凝土中的鋼筋處在電介質中，在水、氧氣和電子作用下就會形成電池，電子從陽極不斷流向陰極，在陽極附近形成鐵銹。只要不斷有水和氧氣供應，就會越銹越嚴重。,2、鋼筋銹蝕,返回上級目錄,9.4 混凝土結構的耐久性,二、混凝土的碳化及鋼筋的銹蝕,表面縱向裂縫,剝落,劈裂裂縫慣通,鋼筋截面面積減少 混凝土保護層開裂剝落 粘結性能退化,鋼筋銹蝕的危害,返回上級目錄,9.4 混凝土結構的耐久性,二、混凝土的碳化及鋼筋的銹蝕,增加混凝土的密實性和混凝土的保護層厚度 采用涂面層、鋼筋阻銹劑、涂層鋼筋 對鋼筋采用陰極防護法,返回上級目錄,9.4 混凝土結構的耐久性,二、混凝土的碳化及鋼筋的銹蝕,防止鋼筋銹蝕措施,三、 耐久性設計,1. 耐久性設計的目的及基本原則,耐久性概念設計的目的是指在規(guī)定的設計使用年限內，在正常維護下，必須保持適合于使用，滿足既定功能的要求。,耐久性概念設計