第8章：鋼筋混凝土構(gòu)件裂縫和變形PPT課件

1、第八章混凝土結(jié)構(gòu)基本原理混凝土結(jié)構(gòu)基本原理主 頁目 錄上一章下一章幫 助8.1概 述v構(gòu)件的裂縫寬度和撓度驗(yàn)算是屬于正常使用極構(gòu)件的裂縫寬度和撓度驗(yàn)算是屬于正常使用極限狀態(tài)。限狀態(tài)。v撓度過大影響使用功能，不能保證適用性，而裂縫寬度過大，則同時(shí)影響使用功能和耐久性。裂縫荷載引起的裂縫：荷載引起的裂縫：非荷載引起的裂縫：非荷載引起的裂縫：材料收縮、溫度變化、混凝土碳化后引起鋼筋銹蝕、地基不均勻沉降。(80%)與構(gòu)件受力的受力特征有關(guān)。(20%)第1頁/共28頁第八章混凝土結(jié)構(gòu)基本原理混凝土結(jié)構(gòu)基本原理主 頁目 錄上一章下一章幫 助NkNkNkNkNkNke0e0Tk(a)(b)(c)(e)(d)

2、TkMkMk圖8-1 荷載裂縫類型（a)軸心受拉 (b)偏心受拉 (c)偏心受壓 (d)受彎 (e)受扭第2頁/共28頁第八章混凝土結(jié)構(gòu)基本原理混凝土結(jié)構(gòu)基本原理主 頁目 錄上一章下一章幫 助通常，裂縫寬度和撓度一般可分別用控制通常，裂縫寬度和撓度一般可分別用控制最大鋼筋直徑最大鋼筋直徑和和最大跨高比最大跨高比來控制，只有在構(gòu)件來控制，只有在構(gòu)件截面尺寸小，鋼筋應(yīng)力高時(shí)進(jìn)行驗(yàn)算。截面尺寸小，鋼筋應(yīng)力高時(shí)進(jìn)行驗(yàn)算。 為防止溫度應(yīng)力過大引起的開裂，規(guī)定了為防止溫度應(yīng)力過大引起的開裂，規(guī)定了伸縮縫之間的伸縮縫之間的最大間距最大間距。為防止由于鋼筋周圍砼過快的碳化失去對(duì)鋼筋的保護(hù)作用，出現(xiàn)銹脹引起的沿

3、鋼筋縱向的裂縫，規(guī)定了鋼筋的混凝土保護(hù)層的最小厚度。非荷載引起的裂縫第3頁/共28頁第八章混凝土結(jié)構(gòu)基本原理混凝土結(jié)構(gòu)基本原理主 頁目 錄上一章下一章幫 助v 與承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)相比，正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)的目標(biāo)可靠度可以相對(duì)較低。 C結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到正常使用要求的規(guī)定限值，裂 縫寬度和變形限值。v 裂縫寬度和變形的驗(yàn)算表達(dá)式如下： SC 81S 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4頁/共28頁第八章混凝土結(jié)構(gòu)基本原理混凝土結(jié)構(gòu)基本原理主 頁目 錄上一章下一章幫 助niiciSSSS2kQQ1kGkk82荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合為：

4、niiqiqSSS1kQGk83荷載效應(yīng)的準(zhǔn)永久組合為：在進(jìn)行荷載效應(yīng)計(jì)算時(shí)，荷載組合有兩種情況：第5頁/共28頁第八章混凝土結(jié)構(gòu)基本原理混凝土結(jié)構(gòu)基本原理主 頁目 錄上一章下一章幫 助8.2裂縫寬度驗(yàn)算裂縫的控制等級(jí)分為三級(jí)，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行裂縫寬度的驗(yàn)算。8.2.1 驗(yàn)算公式84limmaxww-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；maxw-最大裂縫寬度的限值；建筑工程、公路橋涵工程有不同的要求。limw第6頁/共28頁第八章混凝土結(jié)構(gòu)基本原理混凝土結(jié)構(gòu)基本原理主 頁目 錄上一章下一章幫 助8.2.2 wmax的計(jì)算方法規(guī)范的思路：得到最大裂縫寬度得到最大裂縫寬

5、度wmax若干假定根據(jù)裂縫出現(xiàn)機(jī)理建立理論公式，計(jì)算出平均裂縫寬度wm按試驗(yàn)資料確定擴(kuò)大系數(shù)第7頁/共28頁第八章混凝土結(jié)構(gòu)基本原理混凝土結(jié)構(gòu)基本原理主 頁目 錄上一章下一章幫 助1. 裂縫的出現(xiàn)和開展當(dāng)當(dāng) c ftk，在某一薄弱環(huán)節(jié)第一條裂縫出現(xiàn)，由在某一薄弱環(huán)節(jié)第一條裂縫出現(xiàn)，由于鋼筋和砼之間的粘結(jié)，砼應(yīng)力逐漸增加至于鋼筋和砼之間的粘結(jié)，砼應(yīng)力逐漸增加至 ftk 出現(xiàn)第出現(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)二批裂縫，一直到裂縫之間的距離近到不足以使粘結(jié)力傳遞至砼達(dá)到力傳遞至砼達(dá)到 ftk 裂縫出現(xiàn)完成。裂縫出現(xiàn)完成。出現(xiàn)：當(dāng)荷載繼續(xù)增加到當(dāng)荷載繼續(xù)增加到Nk，在在一個(gè)裂縫間距

6、范圍內(nèi)一個(gè)裂縫間距范圍內(nèi)由鋼筋與砼應(yīng)變差的累積量，即形成了裂縫寬度。由鋼筋與砼應(yīng)變差的累積量，即形成了裂縫寬度。開展：第8頁/共28頁第八章混凝土結(jié)構(gòu)基本原理混凝土結(jié)構(gòu)基本原理主 頁目 錄上一章下一章幫 助2. 平均裂縫寬度wm圖8-2Ncr+N211Ncr+N 分布ftksmss(b)(c)(d)(e)123ftkNkNk(a) 裂縫寬度等于裂縫間距范圍內(nèi)鋼筋和混凝土的變形差 ；v 粘結(jié) 滑移理論：第9頁/共28頁第八章混凝土結(jié)構(gòu)基本原理混凝土結(jié)構(gòu)基本原理主 頁目 錄上一章下一章幫 助 我國規(guī)范是建立在粘結(jié)滑移理論和無滑移理論的基礎(chǔ)上，結(jié)合大量試驗(yàn)結(jié)果得到的半理論半經(jīng)驗(yàn)公式。 構(gòu)件表面裂縫寬

7、度主要是由鋼筋周圍的混凝土回縮形成的 ；v 無滑移理論：圖8-3第10頁/共28頁第八章混凝土結(jié)構(gòu)基本原理混凝土結(jié)構(gòu)基本原理主 頁目 錄上一章下一章幫 助cr0csmd)(llwcrssmccrsmsmsmcrcmsmm1)(lEllw式中：sm = sk c 0.85lcr+cmlcrlcr+smlcrmm(a)cscmsmssc分布s分布(c)(b)圖8-485msskm85. 0=lEw第11頁/共28頁第八章混凝土結(jié)構(gòu)基本原理混凝土結(jié)構(gòu)基本原理主 頁目 錄上一章下一章幫 助tem08. 09 . 1eqdcl86 平均裂縫間距l(xiāng)m：c 保護(hù)層厚度；deq 縱向受拉鋼筋的等效直徑（mm）

8、； 式中： 與受力特性有關(guān)的系數(shù)軸心受拉 =1.1受彎、偏心受壓 =1.05偏拉 =1.0iii2iieqdndnd第12頁/共28頁第八章混凝土結(jié)構(gòu)基本原理混凝土結(jié)構(gòu)基本原理主 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變形 =0.7hh/2bbfhfh/2hbbbfhfh/2hhfbfh/2hbhfbf(a)(b)(c)(d)te 截面的有效配筋率，te = As / Ate圖8-5ni 第i種縱向受拉鋼筋的根數(shù) ；第13頁/共28頁第八章混凝土結(jié)構(gòu)基本原理混凝土結(jié)構(gòu)基本原理主 頁目 錄上一章下一章幫 助(0.2 1.0) 65. 01 . 1sktetksk

9、smf87 鋼筋應(yīng)力不均勻系數(shù) ：Ate形截面矩形、 T 2bh )(2ffhbbbh倒T形截面第14頁/共28頁第八章混凝土結(jié)構(gòu)基本原理混凝土結(jié)構(gòu)基本原理主 頁目 錄上一章下一章幫 助 裂縫截面處鋼筋應(yīng)力 sk：skskAN88軸心受拉：s0ksk87. 0AhM89受 彎：)(s0skskahAeN810偏心受拉：zAzeNsksk)( 811偏心受壓：第15頁/共28頁第八章混凝土結(jié)構(gòu)基本原理混凝土結(jié)構(gòu)基本原理主 頁目 錄上一章下一章幫 助圖8-60.87h0h0NkskAsMkCskAsee0eNkh0asAsAseke0kAsAskAsCCcZskAsNk(a)(b)(c)(d)Cs

10、kAsskAs第16頁/共28頁第八章混凝土結(jié)構(gòu)基本原理混凝土結(jié)構(gòu)基本原理主 頁目 錄上一章下一章幫 助wmax = s l wm偏心受拉軸心受拉cr=2.7cr=2.4受彎、偏壓cr=2.13. 最大裂縫寬度 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)teeqssk08. 09 . 1dcE84wmax = 0.85s l cr第17頁/共28頁第八章混凝土結(jié)構(gòu)基本原理混凝土結(jié)構(gòu)基本原理主 頁目 錄上一章下一章幫 助4. JTJ023（橋涵規(guī)范）的方法 特征裂縫寬度wfk（保證率為95%）相當(dāng)于混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中的最大裂縫寬度wmax28.030sss321fkdECCCw8

11、12ff0s)(hbbbhA8130ssss0.87hAM814第18頁/共28頁第八章混凝土結(jié)構(gòu)基本原理混凝土結(jié)構(gòu)基本原理主 頁目 錄上一章下一章幫 助C1鋼筋表面形狀系數(shù)，對(duì)光面鋼筋， C1=1.4；對(duì)帶肋鋼筋，C1=1.0；C2作用長期效應(yīng)影響系數(shù)，C2=1+0.45Ml/Ms， 其中Ml和Ms分別為按作用長期效應(yīng)組合和 短期效應(yīng)組合計(jì)算的彎矩值；C3與構(gòu)件形式有關(guān)的系數(shù)，當(dāng)為鋼筋混凝土板 式受彎構(gòu)件時(shí)，C3=1.15；當(dāng)為其他受彎構(gòu)件 時(shí)，C3=1.0；鋼筋應(yīng)力。 ss第19頁/共28頁第八章混凝土結(jié)構(gòu)基本原理混凝土結(jié)構(gòu)基本原理主 頁目 錄上一章下一章幫 助8.2.3減小裂縫寬度的措施

12、 優(yōu)先選擇變形鋼筋； 選擇直徑較小的鋼筋； 增加鋼筋用量。 當(dāng)計(jì)算裂縫寬度超過裂縫寬度的限值時(shí)，從最大裂縫計(jì)算公式可知，常見的減小裂縫寬度的措施有：第20頁/共28頁第八章混凝土結(jié)構(gòu)基本原理混凝土結(jié)構(gòu)基本原理主 頁目 錄上一章下一章幫 助鋼筋混凝土梁的撓度與彎矩的關(guān)系是非線性的。8.3受彎構(gòu)件撓度計(jì)算圖8-721(a)Maf0(b)EI2EI(B)M0第21頁/共28頁第八章混凝土結(jié)構(gòu)基本原理混凝土結(jié)構(gòu)基本原理主 頁目 錄上一章下一章幫 助Bs 荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合下的受彎構(gòu)件荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合下的受彎構(gòu)件的短期剛度的短期剛度B 按按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合并考慮荷載長荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合并考慮荷載長期作用影響

13、的抗彎剛度期作用影響的抗彎剛度Blqg384)(540kkfB 鋼筋混凝土梁的撓度計(jì)算鋼筋混凝土梁的撓度計(jì)算對(duì)于簡支梁承受均布荷載作用時(shí)，其跨中撓度：對(duì)于簡支梁承受均布荷載作用時(shí)，其跨中撓度：EIlqg384)(540kkf用材料力學(xué)的公式：第22頁/共28頁第八章混凝土結(jié)構(gòu)基本原理混凝土結(jié)構(gòu)基本原理主 頁目 錄上一章下一章幫 助1. 短期剛度 Bs的計(jì)算sBMrhrs0smcm11rEIM1rMEI1c20scmEbhMss0ssmEAhMrMsocoaacsash0Msbblcr圖8-8fE20sss5 . 3162 . 015. 1rhAEB8150fff)(bhhbbr式中：第23頁/

14、共28頁第八章混凝土結(jié)構(gòu)基本原理混凝土結(jié)構(gòu)基本原理主 頁目 錄上一章下一章幫 助ss2ss2f)(MBlMMBlMaqq產(chǎn)生隨時(shí)間增大的撓度s2sf)(BlMMMaqqs2s) 1(BlMMqsss2s) 1(BMMMlMq2. 長期剛度 B的計(jì)算)(sqqMMM產(chǎn)生短期的撓度B將彎矩分成兩部分：第24頁/共28頁第八章混凝土結(jié)構(gòu)基本原理混凝土結(jié)構(gòu)基本原理主 頁目 錄上一章下一章幫 助sss)1(BMMMBq816Ms 荷載效應(yīng)荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)組合算得的彎矩。組合算得的彎矩。(恒載恒載活載活載) 標(biāo)準(zhǔn)值。標(biāo)準(zhǔn)值。Ml 荷載效應(yīng)準(zhǔn)永久組合算得的彎矩。荷載效應(yīng)準(zhǔn)永久組合算得的彎矩。(恒恒載活載載活載 q) 標(biāo)準(zhǔn)值。標(biāo)準(zhǔn)值。 撓度增大系數(shù)。撓度增大系數(shù)。 = 2.0 0.4 / Bs 短期剛度按式短期剛度按式(8-15)計(jì)算。計(jì)算。第25頁/共28頁第八章混凝土結(jié)構(gòu)基本原理混凝土結(jié)構(gòu)基本原理主 頁目 錄上一章下一章幫 助3. 最小剛度原則：受彎構(gòu)件在正常使用狀態(tài)下，剛度沿長度是變化的。取同一彎矩符號(hào)區(qū)段內(nèi)最小剛度作為等剛度，按材力取同一彎矩符號(hào)區(qū)段內(nèi)最小剛度作為等剛度，按材力的方法計(jì)算。的方法計(jì)算。B1minBBminMBminMlmaxBAgk+q