9 混凝土受彎構(gòu)件的應(yīng)力、裂縫和變形計(jì)算

1、9 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的應(yīng)力、裂縫和變形計(jì)算鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的應(yīng)力、裂縫和變形計(jì)算stress, crack and deflection of reinforced flexural concrete member提綱提綱(syllabus)：9.1 概述（概述（introduction) 9.2 換算截面；換算截面；9.3 應(yīng)力計(jì)算；應(yīng)力計(jì)算；9.4 受彎構(gòu)件的裂縫和最大裂縫寬度；受彎構(gòu)件的裂縫和最大裂縫寬度；9.5受彎構(gòu)件的變形（撓度受彎構(gòu)件的變形（撓度)驗(yàn)算；驗(yàn)算；9.6 混凝土的耐久性?；炷恋哪途眯?。第9章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的應(yīng)力、裂縫和變形計(jì)算第9章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的應(yīng)力

2、、裂縫和變形計(jì)算1.使用階段一般指梁帶裂縫工作階段使用階段一般指梁帶裂縫工作階段, 對(duì)對(duì)應(yīng)的是應(yīng)的是ii階段。階段。鋼筋混凝土受彎構(gòu)件在使用階段的計(jì)算特點(diǎn)鋼筋混凝土受彎構(gòu)件在使用階段的計(jì)算特點(diǎn) 0.40.60.81.0aaamcrmymu0 fm/mu9.1 9.1 概述（概述（introduction)introduction)第9章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的應(yīng)力、裂縫和變形計(jì)算2.2.使用階段計(jì)算是按照構(gòu)件使用條件對(duì)使用階段計(jì)算是按照構(gòu)件使用條件對(duì)已設(shè)計(jì)的構(gòu)件已設(shè)計(jì)的構(gòu)件進(jìn)行計(jì)算，以保證在使用情況下的進(jìn)行計(jì)算，以保證在使用情況下的應(yīng)力、裂縫和變形應(yīng)力、裂縫和變形小于小于正常使用極限狀態(tài)的限值正

3、常使用極限狀態(tài)的限值。當(dāng)構(gòu)件驗(yàn)算不滿(mǎn)足要。當(dāng)構(gòu)件驗(yàn)算不滿(mǎn)足要求時(shí)，必須按承載能力極限狀態(tài)要求對(duì)已設(shè)計(jì)好的構(gòu)求時(shí)，必須按承載能力極限狀態(tài)要求對(duì)已設(shè)計(jì)好的構(gòu)件進(jìn)行修正、調(diào)整，直至滿(mǎn)足兩種極限狀態(tài)的設(shè)計(jì)要件進(jìn)行修正、調(diào)整，直至滿(mǎn)足兩種極限狀態(tài)的設(shè)計(jì)要求。求。 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件在使用階段的計(jì)算特點(diǎn)鋼筋混凝土受彎構(gòu)件在使用階段的計(jì)算特點(diǎn) 9.1 9.1 概述（概述（introduction)introduction)第9章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的應(yīng)力、裂縫和變形計(jì)算鋼筋混凝土受彎構(gòu)件在使用階段的計(jì)算特點(diǎn)鋼筋混凝土受彎構(gòu)件在使用階段的計(jì)算特點(diǎn) 3.3.與承載能力極限狀態(tài)不同，使用階段計(jì)算中涉及到與承載能力

4、極限狀態(tài)不同，使用階段計(jì)算中涉及到的內(nèi)力，是各種使用荷載在構(gòu)件截面上各自產(chǎn)生的同的內(nèi)力，是各種使用荷載在構(gòu)件截面上各自產(chǎn)生的同類(lèi)型內(nèi)力，按荷載組合原則類(lèi)型內(nèi)力，按荷載組合原則簡(jiǎn)單疊加簡(jiǎn)單疊加，不帶任何，不帶任何荷載荷載系數(shù)系數(shù)。 正常使用極限狀態(tài)計(jì)算時(shí)作用效應(yīng)應(yīng)取短期效應(yīng)正常使用極限狀態(tài)計(jì)算時(shí)作用效應(yīng)應(yīng)取短期效應(yīng)和長(zhǎng)期效應(yīng)的一種或兩種組合，汽車(chē)荷載不計(jì)入沖擊和長(zhǎng)期效應(yīng)的一種或兩種組合，汽車(chē)荷載不計(jì)入沖擊系數(shù)。系數(shù)。 9.1 9.1 概述（概述（introduction)introduction)第9章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的應(yīng)力、裂縫和變形計(jì)算2.2.作用長(zhǎng)期效應(yīng)組合。作用長(zhǎng)期效應(yīng)組合。永久作用

5、標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)與可變作用準(zhǔn)永久值效應(yīng)相組合，永久作用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)與可變作用準(zhǔn)永久值效應(yīng)相組合，其效應(yīng)組合表達(dá)式為：其效應(yīng)組合表達(dá)式為： 1.1.作用短期效應(yīng)組合。作用短期效應(yīng)組合。永久作用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)與可變作用頻遇值效應(yīng)相組合，永久作用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)與可變作用頻遇值效應(yīng)相組合，其效應(yīng)組合表達(dá)式為：其效應(yīng)組合表達(dá)式為： 結(jié)構(gòu)按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)采用的兩種效應(yīng)組合結(jié)構(gòu)按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)采用的兩種效應(yīng)組合 (2-29)(2-29)(2-30)(2-30)1 1）平截面假定：梁的正截面在梁受力）平截面假定：梁的正截面在梁受力并發(fā)生彎曲變形以后仍保持平面。并發(fā)生彎曲變形以后仍保持平面。1.1.基本假定基本假定

6、 第9章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的應(yīng)力、裂縫和變形計(jì)算csccxhx)/(/09.2 9.2 換算截面（換算截面（c conversion of onversion of section)section)1 1）平截面假定：）平截面假定：1.1.基本假定基本假定 第9章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的應(yīng)力、裂縫和變形計(jì)算9.2 9.2 換算截面（換算截面（c conversion of onversion of section)section)2 2）彈性體假定：）彈性體假定：iiii階段，混凝土受壓區(qū)的應(yīng)力分布階段，混凝土受壓區(qū)的應(yīng)力分布曲線不豐滿(mǎn)，可以近似接近直線。則有：曲線不豐滿(mǎn)，可以近似接近直線。則

7、有：1.1.基本假定基本假定 第9章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的應(yīng)力、裂縫和變形計(jì)算ccccccee/9.2 9.2 換算截面（換算截面（c conversion of onversion of section)section)3 3）受拉區(qū)出現(xiàn)裂縫后，受拉區(qū)的混凝土不參加）受拉區(qū)出現(xiàn)裂縫后，受拉區(qū)的混凝土不參加工作，拉應(yīng)力全部由鋼筋承擔(dān)。工作，拉應(yīng)力全部由鋼筋承擔(dān)。1.1.基本假定基本假定 第9章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的應(yīng)力、裂縫和變形計(jì)算4 4）同一強(qiáng)度等級(jí)的混凝土，其拉、壓彈性模量視為）同一強(qiáng)度等級(jí)的混凝土，其拉、壓彈性模量視為同一常值，不隨應(yīng)力大小而變，從而鋼筋的彈性模量同一常值，不隨應(yīng)力大小

8、而變，從而鋼筋的彈性模量 和混凝土的彈性模量和混凝土的彈性模量 之比值為一常數(shù)之比值為一常數(shù) ，即，即 = / = / 。 與混凝土的強(qiáng)度等級(jí)有關(guān)。與混凝土的強(qiáng)度等級(jí)有關(guān)。公橋規(guī)公橋規(guī)規(guī)定鋼筋混凝土構(gòu)件的截面換算系數(shù)規(guī)定鋼筋混凝土構(gòu)件的截面換算系數(shù)9.2 9.2 換算截面（換算截面（c conversion of onversion of section)section)1.1.基本假定基本假定 第9章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的應(yīng)力、裂縫和變形計(jì)算csesesesscsscssseeeee/算系數(shù)；鋼筋混凝土構(gòu)件截面換故有：因?yàn)椋篶scccee9.2 9.2 換算截面（換算截面（c convers

9、ion of onversion of section)section)第9章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的應(yīng)力、裂縫和變形計(jì)算 換算截面是指將物理性能與混凝土明顯不同的鋼筋按力學(xué)等換算截面是指將物理性能與混凝土明顯不同的鋼筋按力學(xué)等效的原則通過(guò)彈性模量比值的折換，將鋼筋換算為同一混凝土材效的原則通過(guò)彈性模量比值的折換，將鋼筋換算為同一混凝土材料而得到的截面。圖料而得到的截面。圖9-1所示為在受拉區(qū)裂縫出現(xiàn)前后不同的換算所示為在受拉區(qū)裂縫出現(xiàn)前后不同的換算截面。根據(jù)換算截面由材料力學(xué)方法可以求得其等效截面慣性矩截面。根據(jù)換算截面由材料力學(xué)方法可以求得其等效截面慣性矩i0和和icr。圖9-1 換算截面

10、將截面受拉將截面受拉區(qū)縱向受拉鋼區(qū)縱向受拉鋼筋的截面面積筋的截面面積換算成假想的換算成假想的能承受拉應(yīng)力能承受拉應(yīng)力的混凝土截面的混凝土截面面積，如圖面積，如圖2.2. 截面換算截面換算9.2 9.2 換算截面（換算截面（c conversion of onversion of section)section) 換算截面法是不同材料組成的結(jié)構(gòu)，為采用材料力學(xué)的基本公式而應(yīng)用的一種常規(guī)方法，也就是將不同的材料，通過(guò)剛度（ei或ea）的比值，按照功能相等的準(zhǔn)則，虛擬為一種新的同樣材料的結(jié)構(gòu)，這樣就可以應(yīng)用材料力學(xué)的基本公式，確定結(jié)構(gòu)的受力及變形情況。 計(jì)算出換算截面的幾何特性，即可按材料力學(xué)的方法

11、對(duì)使用階段和施工階段的應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算第9章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的應(yīng)力、裂縫和變形計(jì)算2.2. 截面換算截面換算9.2 9.2 換算截面（換算截面（c conversion of onversion of section)section)第9章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的應(yīng)力、裂縫和變形計(jì)算 將截面受拉區(qū)縱向受拉鋼筋的截面面積換算成假想的能承受拉將截面受拉區(qū)縱向受拉鋼筋的截面面積換算成假想的能承受拉應(yīng)力的混凝土截面面積，并滿(mǎn)足應(yīng)力的混凝土截面面積，并滿(mǎn)足 : :1)1)、虛擬混凝土塊仍居于鋼筋的重心處且應(yīng)變相同，即、虛擬混凝土塊仍居于鋼筋的重心處且應(yīng)變相同，即2)2)、虛擬混凝土塊與鋼筋承擔(dān)的內(nèi)力相同，

12、即、虛擬混凝土塊與鋼筋承擔(dān)的內(nèi)力相同，即由虎克定律由虎克定律(hookelaw)(hookelaw)得：得：根據(jù)換算截面面積承受拉力的作用應(yīng)與原鋼筋的作用相同的原則可根據(jù)換算截面面積承受拉力的作用應(yīng)與原鋼筋的作用相同的原則可得得所以，所以，上式表明，截面面積為的縱向受拉鋼筋的作用相當(dāng)于截面面積為上式表明，截面面積為的縱向受拉鋼筋的作用相當(dāng)于截面面積為 的受拉混凝土的作用，即稱(chēng)為鋼筋的換算截面面積。的受拉混凝土的作用，即稱(chēng)為鋼筋的換算截面面積。2.2. 截面換算截面換算第9章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的應(yīng)力、裂縫和變形計(jì)算9.2 9.2 換算截面（換算截面（c conversion of onvers

13、ion of section)section)第9章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的應(yīng)力、裂縫和變形計(jì)算9.2 9.2 換算截面（換算截面（c conversion of onversion of section)section)第9章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的應(yīng)力、裂縫和變形計(jì)算矩形截面換算截面面積：矩形截面換算截面面積：換算截面對(duì)中性軸的靜矩：換算截面對(duì)中性軸的靜矩：換算截面對(duì)中性軸的慣性矩?fù)Q算截面對(duì)中性軸的慣性矩矩形截面矩形截面9.2 9.2 換算截面（換算截面（c conversion of onversion of section)section)受拉區(qū)：受拉區(qū)：受壓區(qū)：受壓區(qū)：受壓區(qū)高度：受壓區(qū)

14、高度：對(duì)于受彎構(gòu)件，開(kāi)裂截面的中性軸通過(guò)其換算截面對(duì)于受彎構(gòu)件，開(kāi)裂截面的中性軸通過(guò)其換算截面的形心軸，即的形心軸，即第9章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的應(yīng)力、裂縫和變形計(jì)算矩形截面矩形截面9.2 9.2 換算截面（換算截面（c conversion of onversion of section)section)第9章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的應(yīng)力、裂縫和變形計(jì)算第9章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的應(yīng)力、裂縫和變形計(jì)算t t形截面形截面9.2 9.2 換算截面（換算截面（c conversion of onversion of section)section)當(dāng)當(dāng) 時(shí)，按矩形和翼緣位于受拉區(qū)的時(shí)，按矩形和翼緣位

15、于受拉區(qū)的t t形截面形截面fhx第9章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的應(yīng)力、裂縫和變形計(jì)算第9章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的應(yīng)力、裂縫和變形計(jì)算t t形截面形截面9.2 9.2 換算截面（換算截面（c conversion of onversion of section)section)i i形和翼緣位于受壓區(qū)的形和翼緣位于受壓區(qū)的t t形截面形截面a a）當(dāng)）當(dāng) 時(shí)時(shí)b b）當(dāng)）當(dāng) 按寬度為按寬度為 的矩形截面計(jì)算。的矩形截面計(jì)算。第9章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的應(yīng)力、裂縫和變形計(jì)算第9章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的應(yīng)力、裂縫和變形計(jì)算t t形截面形截面9.2 9.2 換算截面（換算截面（c conversion

16、of onversion of section)section)第9章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的應(yīng)力、裂縫和變形計(jì)算第9章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的應(yīng)力、裂縫和變形計(jì)算9.3 鋼筋混凝土梁：施工階段鋼筋混凝土梁：施工階段運(yùn)輸、安裝過(guò)程中梁運(yùn)輸、安裝過(guò)程中梁的支承條件受力圖示都會(huì)發(fā)生變化。的支承條件受力圖示都會(huì)發(fā)生變化。對(duì)于鋼筋混凝土受彎構(gòu)件，對(duì)于鋼筋混凝土受彎構(gòu)件，公路橋規(guī)公路橋規(guī)要求進(jìn)行要求進(jìn)行施工階段的應(yīng)力計(jì)算施工階段的應(yīng)力計(jì)算9.3 9.3 應(yīng)力計(jì)算應(yīng)力計(jì)算第9章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的應(yīng)力、裂縫和變形計(jì)算第9章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的應(yīng)力、裂縫和變形計(jì)算1）矩形截面）矩形截面（1 1）. .受壓區(qū)

17、混凝土邊緣纖維的壓應(yīng)力受壓區(qū)混凝土邊緣纖維的壓應(yīng)力（2 2）. .受拉鋼筋的平均拉應(yīng)力受拉鋼筋的平均拉應(yīng)力換算截面法截面正應(yīng)力計(jì)算換算截面法截面正應(yīng)力計(jì)算第9章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的應(yīng)力、裂縫和變形計(jì)算9.3 9.3 應(yīng)力計(jì)算應(yīng)力計(jì)算2）t形截面形截面換算截面法截面正應(yīng)力計(jì)算換算截面法截面正應(yīng)力計(jì)算第9章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的應(yīng)力、裂縫和變形計(jì)算2）t形截面形截面換算截面法截面正應(yīng)力計(jì)算換算截面法截面正應(yīng)力計(jì)算第9章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的應(yīng)力、裂縫和變形計(jì)算2）t形截面形截面換算截面法截面正應(yīng)力計(jì)算換算截面法截面正應(yīng)力計(jì)算第9章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的應(yīng)力、裂縫和變形計(jì)算1 1）作用效應(yīng)（如彎矩

18、、剪力、扭矩及拉力等）引起的）作用效應(yīng)（如彎矩、剪力、扭矩及拉力等）引起的裂縫裂縫-直接作用引起的一般是與受力鋼筋以一定角直接作用引起的一般是與受力鋼筋以一定角度相交的橫向裂縫。度相交的橫向裂縫。9.4 9.4 受彎構(gòu)件的裂縫和最大裂縫寬度驗(yàn)算受彎構(gòu)件的裂縫和最大裂縫寬度驗(yàn)算第9章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的應(yīng)力、裂縫和變形計(jì)算鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫按照產(chǎn)生的原因鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫按照產(chǎn)生的原因可分為以下幾類(lèi)：可分為以下幾類(lèi)：9.42 2）由外加變形引起的裂縫外加變形一般有不均）由外加變形引起的裂縫外加變形一般有不均勻沉降、混凝土收縮及溫差等勻沉降、混凝土收縮及溫差等3 3）鋼筋銹蝕的裂縫）鋼筋銹蝕

19、的裂縫9.4 9.4 受彎構(gòu)件的裂縫和最大裂縫寬度驗(yàn)算受彎構(gòu)件的裂縫和最大裂縫寬度驗(yàn)算第9章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的應(yīng)力、裂縫和變形計(jì)算鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫按照產(chǎn)生的原因還可分為以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫按照產(chǎn)生的原因還可分為以下幾類(lèi)：下幾類(lèi)：鋼筋混凝土（鋼筋混凝土（reinforced concretereinforced concrete）結(jié)構(gòu)的裂縫，）結(jié)構(gòu)的裂縫，就其產(chǎn)生的原因，大致可以分為兩類(lèi)：就其產(chǎn)生的原因，大致可以分為兩類(lèi)：一類(lèi)是由于荷載（如恒載（一類(lèi)是由于荷載（如恒載（dead loaddead load）、活載）、活載（mobile loadmobile load）等）所引起的裂縫。

20、這一類(lèi)裂縫系）等）所引起的裂縫。這一類(lèi)裂縫系在正常使用荷載作用下產(chǎn)生的，所以通常稱(chēng)它為正常在正常使用荷載作用下產(chǎn)生的，所以通常稱(chēng)它為正常裂縫；裂縫；另一類(lèi)裂縫主要是由于混凝土結(jié)硬時(shí)的收縮，拆模、另一類(lèi)裂縫主要是由于混凝土結(jié)硬時(shí)的收縮，拆模、起吊和運(yùn)輸時(shí)的不當(dāng)，構(gòu)造上的不合理等原因所造成起吊和運(yùn)輸時(shí)的不當(dāng)，構(gòu)造上的不合理等原因所造成的。通常稱(chēng)此類(lèi)裂縫為非正常裂縫。的。通常稱(chēng)此類(lèi)裂縫為非正常裂縫。裂縫間距和寬度具有下列特性：裂縫間距和寬度具有下列特性：（）當(dāng)拉應(yīng)力達(dá)到混凝土抗拉強(qiáng)度，一般出現(xiàn)裂縫。（）當(dāng)拉應(yīng)力達(dá)到混凝土抗拉強(qiáng)度，一般出現(xiàn)裂縫。因此，構(gòu)件第一條裂縫一般出現(xiàn)在內(nèi)力最大（或主拉應(yīng)因此，構(gòu)

21、件第一條裂縫一般出現(xiàn)在內(nèi)力最大（或主拉應(yīng)力最大）的截面或構(gòu)件最薄弱的截面。最大裂縫寬度一力最大）的截面或構(gòu)件最薄弱的截面。最大裂縫寬度一般亦在該截面。般亦在該截面。（）裂縫寬度與裂縫間距密切相關(guān)。裂縫間距大，裂（）裂縫寬度與裂縫間距密切相關(guān)。裂縫間距大，裂縫寬度亦大；裂縫間距小，裂縫寬度亦小。而裂縫間距縫寬度亦大；裂縫間距小，裂縫寬度亦小。而裂縫間距與鋼筋表面特征有關(guān)與鋼筋表面特征有關(guān), ,用螺紋鋼筋和細(xì)直徑鋼筋可以增加用螺紋鋼筋和細(xì)直徑鋼筋可以增加握裹力。握裹力。（）裂縫間距和寬度隨受拉區(qū)混凝土有效面積增大而（）裂縫間距和寬度隨受拉區(qū)混凝土有效面積增大而增大，隨混凝土保護(hù)層厚度增大而增大。增

22、大，隨混凝土保護(hù)層厚度增大而增大。公橋規(guī)公橋規(guī)中中規(guī)定，在構(gòu)造上要求保護(hù)層厚度不小于規(guī)定，在構(gòu)造上要求保護(hù)層厚度不小于30mm30mm，亦不大于，亦不大于50mm50mm。9.4 9.4 受彎構(gòu)件的裂縫和最大裂縫寬度驗(yàn)算受彎構(gòu)件的裂縫和最大裂縫寬度驗(yàn)算第9章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的應(yīng)力、裂縫和變形計(jì)算裂縫的特性裂縫的特性（）裂縫寬度隨受拉鋼筋用量增大而減小。這是（）裂縫寬度隨受拉鋼筋用量增大而減小。這是因?yàn)閮?nèi)力一定時(shí)，鋼筋用量大，鋼筋應(yīng)力因?yàn)閮?nèi)力一定時(shí)，鋼筋用量大，鋼筋應(yīng)力則小，因此裂縫寬度隨之減小。則小，因此裂縫寬度隨之減小。（）裂縫寬度與荷載作用時(shí)間長(zhǎng)短有關(guān)。在荷載（）裂縫寬度與荷載作用時(shí)間

23、長(zhǎng)短有關(guān)。在荷載長(zhǎng)期作用下，由于受壓區(qū)混凝土的徐變和受拉區(qū)裂長(zhǎng)期作用下，由于受壓區(qū)混凝土的徐變和受拉區(qū)裂縫間混凝土逐步退出工作，因此裂縫寬度隨時(shí)間的縫間混凝土逐步退出工作，因此裂縫寬度隨時(shí)間的延長(zhǎng)而擴(kuò)大。由上可知，裂縫寬度只能在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)延長(zhǎng)而擴(kuò)大。由上可知，裂縫寬度只能在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，采用近似計(jì)算方法進(jìn)行驗(yàn)算。上，采用近似計(jì)算方法進(jìn)行驗(yàn)算。 9.4 9.4 受彎構(gòu)件的裂縫和最大裂縫寬度驗(yàn)算受彎構(gòu)件的裂縫和最大裂縫寬度驗(yàn)算第9章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的應(yīng)力、裂縫和變形計(jì)算裂縫的特性裂縫的特性1 1）粘結(jié)滑移理論法）粘結(jié)滑移理論法9.4 9.4 受彎構(gòu)件的裂縫和最大裂縫寬度驗(yàn)算受彎構(gòu)件的裂縫和最大裂縫

24、寬度驗(yàn)算第9章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的應(yīng)力、裂縫和變形計(jì)算9.4.1 9.4.1 受彎構(gòu)件裂縫寬度計(jì)算理論和方法簡(jiǎn)介受彎構(gòu)件裂縫寬度計(jì)算理論和方法簡(jiǎn)介 粘結(jié)粘結(jié)滑移理論是由滑移理論是由d. watsteind. watstein等人于等人于1940194019601960年年根據(jù)鋼筋混凝土拉桿試驗(yàn)提出的，一種最早的裂縫理論，根據(jù)鋼筋混凝土拉桿試驗(yàn)提出的，一種最早的裂縫理論，直至直至6060年代中期這個(gè)理論還一直被廣泛的接受應(yīng)用。這一年代中期這個(gè)理論還一直被廣泛的接受應(yīng)用。這一理論認(rèn)為，裂縫的開(kāi)展是由于鋼筋與混凝土之間不再保持理論認(rèn)為，裂縫的開(kāi)展是由于鋼筋與混凝土之間不再保持變形協(xié)調(diào)，出現(xiàn)變形協(xié)調(diào)

25、，出現(xiàn)相對(duì)滑移相對(duì)滑移而產(chǎn)生的。因此裂縫寬度等于裂而產(chǎn)生的。因此裂縫寬度等于裂縫間距范圍內(nèi)鋼筋和混凝土的變形差。而裂縫的間距取決縫間距范圍內(nèi)鋼筋和混凝土的變形差。而裂縫的間距取決于于鋼筋與混凝土間粘結(jié)應(yīng)力鋼筋與混凝土間粘結(jié)應(yīng)力的大小與分布。粘結(jié)應(yīng)力越大，的大小與分布。粘結(jié)應(yīng)力越大，混凝土拉應(yīng)力沿構(gòu)件縱向從零增大到其極限抗拉強(qiáng)度所需混凝土拉應(yīng)力沿構(gòu)件縱向從零增大到其極限抗拉強(qiáng)度所需的粘結(jié)傳遞長(zhǎng)度會(huì)越短，裂縫的間距也就越短，裂縫寬度的粘結(jié)傳遞長(zhǎng)度會(huì)越短，裂縫的間距也就越短，裂縫寬度越小，此時(shí)裂縫越小，此時(shí)裂縫“密而多密而多”；反之，裂縫；反之，裂縫“疏而稀疏而稀”，裂，裂縫寬度越大?？p寬度越大。1

26、 1）粘結(jié)滑移理論法）粘結(jié)滑移理論法第9章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的應(yīng)力、裂縫和變形計(jì)算9.4.1 9.4.1 受彎構(gòu)件裂縫寬度計(jì)算理論和方法簡(jiǎn)介受彎構(gòu)件裂縫寬度計(jì)算理論和方法簡(jiǎn)介由粘結(jié)由粘結(jié)滑移理論得滑移理論得到的基本公式如下到的基本公式如下:scrscscrcscrflllw)/1 ()(crsssfclew，得到裂縫平均寬度：忽略第9章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的應(yīng)力、裂縫和變形計(jì)算2 2）無(wú)滑移理論）無(wú)滑移理論9.4.1 9.4.1 受彎構(gòu)件裂縫寬度計(jì)算理論和方法簡(jiǎn)介受彎構(gòu)件裂縫寬度計(jì)算理論和方法簡(jiǎn)介 粘結(jié)粘結(jié)- -滑移理論有一個(gè)基本假設(shè)，即構(gòu)件開(kāi)裂、混凝土滑移理論有一個(gè)基本假設(shè)，即構(gòu)件開(kāi)裂、混

27、凝土回縮后，回縮后，裂縫截面仍保持為平面裂縫截面仍保持為平面。但試驗(yàn)量測(cè)表明，裂縫。但試驗(yàn)量測(cè)表明，裂縫出現(xiàn)后混凝土將產(chǎn)生沿橫截面不均勻的回縮變形，出現(xiàn)后混凝土將產(chǎn)生沿橫截面不均勻的回縮變形，鋼筋處鋼筋處的的裂縫寬度裂縫寬度比構(gòu)件表面的裂縫寬度要比構(gòu)件表面的裂縫寬度要小得多小得多，距離鋼筋表，距離鋼筋表面越大，裂縫寬度也越大。這一變形分布說(shuō)明，由于鋼筋面越大，裂縫寬度也越大。這一變形分布說(shuō)明，由于鋼筋對(duì)混凝土變形的約束作用，混凝土在橫截面上存在著局部對(duì)混凝土變形的約束作用，混凝土在橫截面上存在著局部應(yīng)變梯度應(yīng)變梯度，該，該應(yīng)變梯度應(yīng)變梯度的大小，控制著構(gòu)件表面的裂縫寬的大小，控制著構(gòu)件表面的裂

28、縫寬度。而且，在使用階段的工作應(yīng)力下，由于近鋼筋處橫向度。而且，在使用階段的工作應(yīng)力下，由于近鋼筋處橫向內(nèi)裂縫的出現(xiàn)，變形鋼筋與混凝土在接觸面處的相對(duì)滑移內(nèi)裂縫的出現(xiàn)，變形鋼筋與混凝土在接觸面處的相對(duì)滑移很小，可以忽略不計(jì)。從這些試驗(yàn)現(xiàn)象出發(fā)，很小，可以忽略不計(jì)。從這些試驗(yàn)現(xiàn)象出發(fā)，basebase在在2020世世紀(jì)紀(jì)6060年代提出了無(wú)年代提出了無(wú)滑移理論滑移理論。第9章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的應(yīng)力、裂縫和變形計(jì)算2 2）無(wú)滑移理論）無(wú)滑移理論9.4 9.4 受彎構(gòu)件的裂縫和最大裂縫寬度驗(yàn)算受彎構(gòu)件的裂縫和最大裂縫寬度驗(yàn)算9.4.1 9.4.1 受彎構(gòu)件裂縫寬度計(jì)算理論和方法簡(jiǎn)介受彎構(gòu)件裂縫寬

29、度計(jì)算理論和方法簡(jiǎn)介 無(wú)滑移理論認(rèn)為，構(gòu)件表面裂縫寬度主要是由鋼無(wú)滑移理論認(rèn)為，構(gòu)件表面裂縫寬度主要是由鋼筋周?chē)幕炷粱乜s形成的，其決定性因素是構(gòu)件筋周?chē)幕炷粱乜s形成的，其決定性因素是構(gòu)件表面到最近鋼筋的距離，它包括混凝土保護(hù)層厚度表面到最近鋼筋的距離，它包括混凝土保護(hù)層厚度c c和鋼筋間的距離和鋼筋間的距離s s兩個(gè)變量。一般認(rèn)為，對(duì)于保護(hù)層兩個(gè)變量。一般認(rèn)為，對(duì)于保護(hù)層厚度在厚度在15mm15mm至至80mm80mm的梁，用這一理論的計(jì)算結(jié)果與的梁，用這一理論的計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)對(duì)比，吻合良好。試驗(yàn)對(duì)比，吻合良好。 sssfekcwbasedgmax.側(cè)面的最大裂縫寬度：等學(xué)者給出的鋼筋

30、第9章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的應(yīng)力、裂縫和變形計(jì)算2 2）無(wú)滑移理論）無(wú)滑移理論9.4.1 9.4.1 受彎構(gòu)件裂縫寬度計(jì)算理論和方法簡(jiǎn)介受彎構(gòu)件裂縫寬度計(jì)算理論和方法簡(jiǎn)介第9章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的應(yīng)力、裂縫和變形計(jì)算3 3）綜合理論）綜合理論9.4.1 9.4.1 受彎構(gòu)件裂縫寬度計(jì)算理論和方法簡(jiǎn)介受彎構(gòu)件裂縫寬度計(jì)算理論和方法簡(jiǎn)介 從裂縫機(jī)理來(lái)看，無(wú)滑移理論考慮了應(yīng)變梯度從裂縫機(jī)理來(lái)看，無(wú)滑移理論考慮了應(yīng)變梯度的影響，采用在裂縫的局部范圍內(nèi)，變形不再保的影響，采用在裂縫的局部范圍內(nèi)，變形不再保持平面的假定，無(wú)疑比粘結(jié)滑移理論更為合理了。持平面的假定，無(wú)疑比粘結(jié)滑移理論更為合理了。但假定鋼筋

31、鋼筋處完全沒(méi)有滑移，把保護(hù)層厚度但假定鋼筋鋼筋處完全沒(méi)有滑移，把保護(hù)層厚度作為唯一的變量，顯然是過(guò)于簡(jiǎn)單化了。一種合作為唯一的變量，顯然是過(guò)于簡(jiǎn)單化了。一種合乎邏輯的發(fā)展是乎邏輯的發(fā)展是將粘結(jié)將粘結(jié)- -滑移理論與無(wú)滑移理論滑移理論與無(wú)滑移理論結(jié)結(jié)合起來(lái)。因此，采用合理的合起來(lái)。因此，采用合理的平均裂縫間距平均裂縫間距公式應(yīng)公式應(yīng)綜合考慮兩者的影響。這就是所謂的一般裂縫理綜合考慮兩者的影響。這就是所謂的一般裂縫理論，又稱(chēng)為綜合裂縫理論。論，又稱(chēng)為綜合裂縫理論。第9章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的應(yīng)力、裂縫和變形計(jì)算3 3）綜合理論）綜合理論9.4.1 9.4.1 受彎構(gòu)件裂縫寬度計(jì)算理論和方法簡(jiǎn)介受彎

32、構(gòu)件裂縫寬度計(jì)算理論和方法簡(jiǎn)介綜合裂縫理論。綜合裂縫理論。)08. 09 . 1 (1 . 2maxteeqsskfdcew第9章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的應(yīng)力、裂縫和變形計(jì)算我國(guó)我國(guó)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（gbj50010gbj5001020022002）采用綜合理論給出的裂縫寬度計(jì)算公式：采用綜合理論給出的裂縫寬度計(jì)算公式：9.4 9.4 受彎構(gòu)件的裂縫和最大裂縫寬度驗(yàn)算受彎構(gòu)件的裂縫和最大裂縫寬度驗(yàn)算9.4.1 9.4.1 受彎構(gòu)件裂縫寬度計(jì)算理論和方法簡(jiǎn)介受彎構(gòu)件裂縫寬度計(jì)算理論和方法簡(jiǎn)介sksktesiiiiieqsktetkahmaadvndndf0287. 0,65.

33、01 . 1，其中：第9章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的應(yīng)力、裂縫和變形計(jì)算我國(guó)我國(guó)公路橋規(guī)公路橋規(guī)考慮影響裂縫寬度的主要因素考慮影響裂縫寬度的主要因素鋼筋鋼筋應(yīng)力、鋼筋直徑、配筋率、保護(hù)層厚度、荷載作用性應(yīng)力、鋼筋直徑、配筋率、保護(hù)層厚度、荷載作用性質(zhì)（短期、長(zhǎng)期、重復(fù)作用）、構(gòu)件受力性質(zhì)（受彎、質(zhì)（短期、長(zhǎng)期、重復(fù)作用）、構(gòu)件受力性質(zhì)（受彎、受拉、偏心受拉）受拉、偏心受拉）。規(guī)定矩形、。規(guī)定矩形、t t形、工字形截面的形、工字形截面的鋼筋混凝土構(gòu)件，其最大裂縫寬度計(jì)算公式：鋼筋混凝土構(gòu)件，其最大裂縫寬度計(jì)算公式：9.4.2 9.4.2 公路橋規(guī)公路橋規(guī)關(guān)于最大裂縫寬度計(jì)算方法和關(guān)于最大裂縫寬度計(jì)算

34、方法和裂縫寬度限值裂縫寬度限值1028. 030321decccwsssfk)(mm式中 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(zhǎng)期效應(yīng)影響系數(shù)，c2=1+0.5nl/ns，其中nl和ns分別為按 作用長(zhǎng)期效應(yīng)組合和短期效應(yīng)組合計(jì)算的內(nèi)力值； 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； ss-鋼筋應(yīng)力，鋼筋混凝土受彎構(gòu)件：ss=m s/0.87ash0 ； es-鋼筋的彈性模量（mpa） d-縱向受拉鋼筋直徑（mm），當(dāng)用不同直徑的鋼筋時(shí)，d改用換算直徑d0，d0=4as/0.

35、75u，此處u為鋼筋截面的總周長(zhǎng)； 縱向受拉鋼筋截面配筋率（=as/bh0），當(dāng) 0.02時(shí)，取 =0.02，當(dāng) 760mm760mm2 2，這樣選擇鋼筋，可以保證足夠的正，這樣選擇鋼筋，可以保證足夠的正截面抗彎承載力。采用前述相同的方法及步驟驗(yàn)算最截面抗彎承載力。采用前述相同的方法及步驟驗(yàn)算最大裂縫寬度：大裂縫寬度：采用前述相同的方法及步驟驗(yàn)算最大裂縫寬度：采用前述相同的方法及步驟驗(yàn)算最大裂縫寬度：h0=500-25-14/2=468mm n/mm2 deq=d=14m 例題例題第9章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的應(yīng)力、裂縫和變形計(jì)算9.4 9.4 受彎構(gòu)件的裂縫和最大裂縫寬度驗(yàn)算受彎構(gòu)件的裂縫和最

36、大裂縫寬度驗(yàn)算采用前述相同的方法及步驟驗(yàn)算最大裂縫寬度：采用前述相同的方法及步驟驗(yàn)算最大裂縫寬度：例題例題第9章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的應(yīng)力、裂縫和變形計(jì)算9.4 9.4 受彎構(gòu)件的裂縫和最大裂縫寬度驗(yàn)算受彎構(gòu)件的裂縫和最大裂縫寬度驗(yàn)算滿(mǎn)足要求。 【例題】處于室內(nèi)正常環(huán)境下的鋼筋混凝土矩形截面簡(jiǎn)支梁，截面尺寸b=200mm， h=500mm，配置hrb335鋼筋416，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為c20，保護(hù)層厚度c=25mm。跨中截面彎矩mk k=79.97knm，mq q=64.29knm。試按公路橋涵規(guī)范驗(yàn)算該梁的最大裂縫寬度。解解 ms=79.97knm，ml=64.29knmas=804mm2,h

37、0=500-30-(16/2)=462mm例題例題第9章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的應(yīng)力、裂縫和變形計(jì)算9.4 9.4 受彎構(gòu)件的裂縫和最大裂縫寬度驗(yàn)算受彎構(gòu)件的裂縫和最大裂縫寬度驗(yàn)算 c c1 1為鋼筋表面形狀系數(shù)，對(duì)于變形鋼筋，取為鋼筋表面形狀系數(shù)，對(duì)于變形鋼筋，取1.01.0； c c2 2為作用長(zhǎng)期效應(yīng)影響系數(shù)，為作用長(zhǎng)期效應(yīng)影響系數(shù)， c c3 3為與構(gòu)件形式有關(guān)的系數(shù)，對(duì)于除鋼筋混凝土板式受彎構(gòu)件為與構(gòu)件形式有關(guān)的系數(shù)，對(duì)于除鋼筋混凝土板式受彎構(gòu)件外外的其他受彎構(gòu)件，均取的其他受彎構(gòu)件，均取1.01.0； 例題例題第9章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的應(yīng)力、裂縫和變形計(jì)算9.4 9.4 受彎構(gòu)件的

38、裂縫和最大裂縫寬度驗(yàn)算受彎構(gòu)件的裂縫和最大裂縫寬度驗(yàn)算 按照按照公路橋規(guī)公路橋規(guī)的規(guī)定，對(duì)于處于一般環(huán)境下的的規(guī)定，對(duì)于處于一般環(huán)境下的鋼筋混凝土受彎構(gòu)件，按上述裂縫寬度計(jì)算公式計(jì)算鋼筋混凝土受彎構(gòu)件，按上述裂縫寬度計(jì)算公式計(jì)算的特征裂縫寬度不應(yīng)超過(guò)的特征裂縫寬度不應(yīng)超過(guò)0.20mm0.20mm。因此，該梁不滿(mǎn)足。因此，該梁不滿(mǎn)足公路橋規(guī)的要求。改用細(xì)直徑鋼筋可以使構(gòu)件的特征公路橋規(guī)的要求。改用細(xì)直徑鋼筋可以使構(gòu)件的特征裂縫寬度減小，從而滿(mǎn)足規(guī)范要求。裂縫寬度減小，從而滿(mǎn)足規(guī)范要求。 例題例題第9章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的應(yīng)力、裂縫和變形計(jì)算9.4 9.4 受彎構(gòu)件的裂縫和最大裂縫寬度驗(yàn)算受彎構(gòu)

39、件的裂縫和最大裂縫寬度驗(yàn)算例題比較 比較上述兩個(gè)例題可以發(fā)現(xiàn)，一根完全相同的鋼比較上述兩個(gè)例題可以發(fā)現(xiàn)，一根完全相同的鋼筋混凝土梁，由于各自采用的計(jì)算理論不同，以及筋混凝土梁，由于各自采用的計(jì)算理論不同，以及對(duì)裂縫寬度的可靠度要求不同，兩個(gè)專(zhuān)業(yè)規(guī)范得到對(duì)裂縫寬度的可靠度要求不同，兩個(gè)專(zhuān)業(yè)規(guī)范得到的計(jì)算結(jié)果也不同，甚至導(dǎo)致完全相反的結(jié)論。這的計(jì)算結(jié)果也不同，甚至導(dǎo)致完全相反的結(jié)論。這又從另一個(gè)側(cè)面說(shuō)明了我們必須嚴(yán)格遵守規(guī)范規(guī)定，又從另一個(gè)側(cè)面說(shuō)明了我們必須嚴(yán)格遵守規(guī)范規(guī)定，處理相同問(wèn)題，當(dāng)計(jì)算理論不同時(shí)，我們不能互相處理相同問(wèn)題，當(dāng)計(jì)算理論不同時(shí)，我們不能互相串用規(guī)范的規(guī)定，否則將得到錯(cuò)誤的結(jié)論

40、。串用規(guī)范的規(guī)定，否則將得到錯(cuò)誤的結(jié)論。 第9章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的應(yīng)力、裂縫和變形計(jì)算9.4 9.4 受彎構(gòu)件的裂縫和最大裂縫寬度驗(yàn)算受彎構(gòu)件的裂縫和最大裂縫寬度驗(yàn)算9.5 變形驗(yàn)算的目的與要求變形驗(yàn)算的目的與要求 橋梁上部結(jié)構(gòu)在荷載作用下將產(chǎn)生撓曲變形，使橋橋梁上部結(jié)構(gòu)在荷載作用下將產(chǎn)生撓曲變形，使橋面成凹形或凸形，多孔橋梁甚至呈波浪形。因此設(shè)計(jì)面成凹形或凸形，多孔橋梁甚至呈波浪形。因此設(shè)計(jì)鋼筋混凝土受彎構(gòu)件時(shí)，應(yīng)使其具有足夠的剛鋼筋混凝土受彎構(gòu)件時(shí)，應(yīng)使其具有足夠的剛（rigidity)rigidity)，以避免產(chǎn)生過(guò)大的變形而影響結(jié)構(gòu)的，以避免產(chǎn)生過(guò)大的變形而影響結(jié)構(gòu)的正常使用。正常

41、使用。 鋼筋混凝土橋梁的撓度（鋼筋混凝土橋梁的撓度（deflectiondeflection）由兩部分組）由兩部分組成：一部分是由恒載（結(jié)構(gòu)重力）產(chǎn)生的撓度；另一成：一部分是由恒載（結(jié)構(gòu)重力）產(chǎn)生的撓度；另一部分則是由靜活載（部分則是由靜活載（mobile loadmobile load）（不計(jì)沖擊力的）（不計(jì)沖擊力的活載）產(chǎn)生的撓度?；钶d）產(chǎn)生的撓度。 9.5 9.5 受彎構(gòu)件的變形（撓度）驗(yàn)算受彎構(gòu)件的變形（撓度）驗(yàn)算第9章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的應(yīng)力、裂縫和變形計(jì)算9.5 9.5 受彎構(gòu)件的變形（撓度）驗(yàn)算受彎構(gòu)件的變形（撓度）驗(yàn)算第9章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的應(yīng)力、裂縫和變形計(jì)算 公路橋規(guī)

42、公路橋規(guī)規(guī)定規(guī)定, ,鋼筋混凝土受彎構(gòu)件在消除結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土受彎構(gòu)件在消除結(jié)構(gòu)自重產(chǎn)生的長(zhǎng)期撓度后不應(yīng)超過(guò)如表所示規(guī)定的限值自重產(chǎn)生的長(zhǎng)期撓度后不應(yīng)超過(guò)如表所示規(guī)定的限值構(gòu)件種類(lèi)構(gòu)件種類(lèi)允許的撓度值允許的撓度值梁式橋主梁最大撓度處梁式橋主梁最大撓度處梁式橋主梁懸臂端梁式橋主梁懸臂端9.5 9.5 受彎構(gòu)件的變形（撓度）驗(yàn)算受彎構(gòu)件的變形（撓度）驗(yàn)算第9章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的應(yīng)力、裂縫和變形計(jì)算9.5.1 9.5.1 受彎構(gòu)件的剛度（受彎構(gòu)件的剛度（rigidityrigidity）和撓度）和撓度（deflectiondeflection）計(jì)算）計(jì)算簡(jiǎn)支梁簡(jiǎn)支梁(free beam)(free

43、 beam)，跨中最大撓度為：，跨中最大撓度為：bmlwy2撓度計(jì)算公式：9.5 9.5 受彎構(gòu)件的變形（撓度）驗(yàn)算受彎構(gòu)件的變形（撓度）驗(yàn)算第9章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的應(yīng)力、裂縫和變形計(jì)算9.5.1 9.5.1 受彎構(gòu)件的剛度（受彎構(gòu)件的剛度（rigidityrigidity）和撓度（）和撓度（deflectiondeflection）計(jì)算）計(jì)算 公路橋規(guī)公路橋規(guī)規(guī)定規(guī)定, ,鋼筋混凝土受彎構(gòu)件在計(jì)算變鋼筋混凝土受彎構(gòu)件在計(jì)算變形試的抗彎剛度為：形試的抗彎剛度為：9.5 9.5 受彎構(gòu)件的變形（撓度）驗(yàn)算受彎構(gòu)件的變形（撓度）驗(yàn)算第9章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的應(yīng)力、裂縫和變形計(jì)算長(zhǎng)期荷載作用下

44、受彎構(gòu)件的撓度長(zhǎng)期荷載作用下受彎構(gòu)件的撓度長(zhǎng)期荷載作用下的受彎構(gòu)件撓度增長(zhǎng)的原因有：長(zhǎng)期荷載作用下的受彎構(gòu)件撓度增長(zhǎng)的原因有：1 1、受壓混凝土發(fā)生徐變。同時(shí)，由于受壓混凝土、受壓混凝土發(fā)生徐變。同時(shí)，由于受壓混凝土塑性發(fā)展，應(yīng)力圖形變曲，使內(nèi)力臂減小從而引起塑性發(fā)展，應(yīng)力圖形變曲，使內(nèi)力臂減小從而引起受拉鋼筋應(yīng)力的某些增加。受拉鋼筋應(yīng)力的某些增加。、受拉混凝土和受拉鋼筋間的粘結(jié)滑移徐變、受、受拉混凝土和受拉鋼筋間的粘結(jié)滑移徐變、受拉混凝土的應(yīng)力松弛以及裂縫的向上發(fā)展，導(dǎo)致受拉混凝土的應(yīng)力松弛以及裂縫的向上發(fā)展，導(dǎo)致受拉混凝土不斷退出工作，從而使受拉鋼筋平均應(yīng)變拉混凝土不斷退出工作，從而使受拉

45、鋼筋平均應(yīng)變隨時(shí)間增大。隨時(shí)間增大。3 3、混凝土的收縮。、混凝土的收縮。9.5.1 9.5.1 受彎構(gòu)件的剛度（受彎構(gòu)件的剛度（rigidityrigidity）和撓度）和撓度（deflectiondeflection）計(jì)算）計(jì)算9.5 9.5 受彎構(gòu)件的變形（撓度）驗(yàn)算受彎構(gòu)件的變形（撓度）驗(yàn)算第9章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的應(yīng)力、裂縫和變形計(jì)算9.5.2 9.5.2 預(yù)拱度的設(shè)置預(yù)拱度的設(shè)置 預(yù)拱度預(yù)拱度1 1、鋼筋混凝土受彎構(gòu)件預(yù)拱度可按下列規(guī)定設(shè)置：、鋼筋混凝土受彎構(gòu)件預(yù)拱度可按下列規(guī)定設(shè)置：荷載短期效應(yīng)組合并考慮荷載長(zhǎng)期效應(yīng)影響產(chǎn)生的荷載短期效應(yīng)組合并考慮荷載長(zhǎng)期效應(yīng)影響產(chǎn)生的長(zhǎng)期撓度

46、不超過(guò)長(zhǎng)期撓度不超過(guò)l/1600l/1600（l l為計(jì)算跨徑）時(shí)，可不設(shè)為計(jì)算跨徑）時(shí)，可不設(shè)預(yù)拱度；預(yù)拱度；2 2、不符合上述規(guī)定則應(yīng)設(shè)預(yù)拱度，預(yù)拱度值按結(jié)構(gòu)、不符合上述規(guī)定則應(yīng)設(shè)預(yù)拱度，預(yù)拱度值按結(jié)構(gòu)自重和可變荷載頻遇值自重和可變荷載頻遇值(frequent value of (frequent value of variable action)variable action)計(jì)算的長(zhǎng)期撓度值之和采用。計(jì)算的長(zhǎng)期撓度值之和采用。9.5 9.5 受彎構(gòu)件的變形（撓度）驗(yàn)算受彎構(gòu)件的變形（撓度）驗(yàn)算第9章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的應(yīng)力、裂縫和變形計(jì)算9.5.2 9.5.2 預(yù)拱度的設(shè)置預(yù)拱度的設(shè)

47、置 公路橋規(guī)公路橋規(guī)規(guī)定規(guī)定鋼筋混凝土受彎構(gòu)件預(yù)拱度值按結(jié)鋼筋混凝土受彎構(gòu)件預(yù)拱度值按結(jié)構(gòu)自重和構(gòu)自重和1/21/2可變荷載頻遇值計(jì)算的長(zhǎng)期撓度之和采可變荷載頻遇值計(jì)算的長(zhǎng)期撓度之和采用用qgww21 預(yù)拱度的設(shè)置應(yīng)按最大的預(yù)拱值沿順橋向做成平預(yù)拱度的設(shè)置應(yīng)按最大的預(yù)拱值沿順橋向做成平順的曲線。汽車(chē)荷載頻遇值為汽車(chē)荷載標(biāo)準(zhǔn)值的順的曲線。汽車(chē)荷載頻遇值為汽車(chē)荷載標(biāo)準(zhǔn)值的0.70.7倍，人群荷載頻遇值等于其標(biāo)準(zhǔn)值。倍，人群荷載頻遇值等于其標(biāo)準(zhǔn)值。 9.5 9.5 受彎構(gòu)件的變形（撓度）驗(yàn)算受彎構(gòu)件的變形（撓度）驗(yàn)算第9章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的應(yīng)力、裂縫和變形計(jì)算例題例題9.5 9.5 受彎構(gòu)件的變

48、形（撓度）驗(yàn)算受彎構(gòu)件的變形（撓度）驗(yàn)算第9章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的應(yīng)力、裂縫和變形計(jì)算例題例題9.69.6 9.6 混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性第9章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的應(yīng)力、裂縫和變形計(jì)算9.6.1 9.6.1 結(jié)構(gòu)耐久性的基本概念結(jié)構(gòu)耐久性的基本概念 混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性是指在混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性是指在正常維護(hù)條件正常維護(hù)條件下，在下，在預(yù)計(jì)的預(yù)計(jì)的使用時(shí)間使用時(shí)間內(nèi)，在指定的內(nèi)，在指定的工作環(huán)境工作環(huán)境中保證結(jié)構(gòu)中保證結(jié)構(gòu)滿(mǎn)足滿(mǎn)足既定的功能既定的功能要求。要求。 問(wèn)題的提出：?jiǎn)栴}的提出：大量的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的提前失大量的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的提前失效，達(dá)不到規(guī)定的服役年限。效，達(dá)不到規(guī)

49、定的服役年限。 所謂正常維護(hù)，是指不因耐久性問(wèn)題而花過(guò)高的所謂正常維護(hù)，是指不因耐久性問(wèn)題而花過(guò)高的維修費(fèi)用。維修費(fèi)用。 預(yù)計(jì)設(shè)計(jì)使用時(shí)間亦即設(shè)計(jì)使用壽命。耐久性設(shè)預(yù)計(jì)設(shè)計(jì)使用時(shí)間亦即設(shè)計(jì)使用壽命。耐久性設(shè)計(jì)的目標(biāo)是要保證結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用壽命。計(jì)的目標(biāo)是要保證結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用壽命。9.6 9.6 混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性第9章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的應(yīng)力、裂縫和變形計(jì)算9.6.2 9.6.2 影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的主要因素影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的主要因素 影響混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性的因素有內(nèi)部和外部?jī)蓚€(gè)影響混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性的因素有內(nèi)部和外部?jī)蓚€(gè)方面。方面。 內(nèi)部因素：內(nèi)部因素：混凝土強(qiáng)度、滲

50、透性、保護(hù)層厚度、混凝土強(qiáng)度、滲透性、保護(hù)層厚度、水泥品種、等級(jí)及用量等水泥品種、等級(jí)及用量等 外部因素：外部因素：環(huán)境溫度、濕度、環(huán)境溫度、濕度、coco2 2含量等含量等 引起混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性的失效的原因在于結(jié)構(gòu)引起混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性的失效的原因在于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工、和維護(hù)各個(gè)環(huán)節(jié)。設(shè)計(jì)、施工、和維護(hù)各個(gè)環(huán)節(jié)。9.6 9.6 混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性第9章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的應(yīng)力、裂縫和變形計(jì)算9.6.2 9.6.2 影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的主要因素影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的主要因素1 1）混凝土的凍融破壞）混凝土的凍融破壞2 2）混凝土的堿集料反應(yīng)）混凝土的堿集料反應(yīng) 混凝土水化

51、硬結(jié)后內(nèi)部有很多毛細(xì)孔，飽水狀態(tài)混凝土水化硬結(jié)后內(nèi)部有很多毛細(xì)孔，飽水狀態(tài)時(shí)，毛細(xì)孔中的水凍結(jié)膨脹或產(chǎn)生滲透壓力，使混時(shí)，毛細(xì)孔中的水凍結(jié)膨脹或產(chǎn)生滲透壓力，使混凝土結(jié)構(gòu)受到損傷或破壞。凝土結(jié)構(gòu)受到損傷或破壞。 混凝土集料中某些活性礦物與混凝土微孔中的堿混凝土集料中某些活性礦物與混凝土微孔中的堿性溶液產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)稱(chēng)為集料反應(yīng)。性溶液產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)稱(chēng)為集料反應(yīng)。 集料反應(yīng)產(chǎn)生集料反應(yīng)產(chǎn)生 堿堿硅酸鹽凝膠，并吸水膨脹，硅酸鹽凝膠，并吸水膨脹，從而引起混凝土剝落、開(kāi)裂、強(qiáng)度降低，發(fā)生破壞。從而引起混凝土剝落、開(kāi)裂、強(qiáng)度降低，發(fā)生破壞。9.6 9.6 混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性第9章 鋼筋混凝

52、土受彎構(gòu)件的應(yīng)力、裂縫和變形計(jì)算9.6.2 9.6.2 影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的主要因素影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的主要因素3 3）侵蝕性介質(zhì)的腐蝕）侵蝕性介質(zhì)的腐蝕4 4）機(jī)械磨損）機(jī)械磨損 常見(jiàn)的侵蝕性介質(zhì)的腐蝕有：硫酸鹽腐蝕、酸腐常見(jiàn)的侵蝕性介質(zhì)的腐蝕有：硫酸鹽腐蝕、酸腐蝕、海水腐蝕、鹽類(lèi)結(jié)晶腐蝕等。蝕、海水腐蝕、鹽類(lèi)結(jié)晶腐蝕等。 機(jī)械磨損常見(jiàn)于工業(yè)地面、公路路面、橋面、飛機(jī)械磨損常見(jiàn)于工業(yè)地面、公路路面、橋面、飛機(jī)跑道等。機(jī)跑道等。9.6 9.6 混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性第9章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的應(yīng)力、裂縫和變形計(jì)算9.6.2 9.6.2 影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的主要因素影響混凝土

53、結(jié)構(gòu)耐久性的主要因素5 5）混凝土的碳化）混凝土的碳化6 6）鋼筋的銹蝕）鋼筋的銹蝕 混凝土碳化使混凝土中鋼筋的保護(hù)膜受到破壞，混凝土碳化使混凝土中鋼筋的保護(hù)膜受到破壞，引起鋼筋銹蝕。引起鋼筋銹蝕。 鋼筋銹蝕是影響混凝土耐久性的關(guān)鍵問(wèn)題。鋼筋鋼筋銹蝕是影響混凝土耐久性的關(guān)鍵問(wèn)題。鋼筋銹蝕使混凝土保護(hù)層脫落，鋼筋有效面積減小，承銹蝕使混凝土保護(hù)層脫落，鋼筋有效面積減小，承載力降低。載力降低。第9章 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的應(yīng)力、裂縫和變形計(jì)算9.6.3 9.6.3 混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)基本要求混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)基本要求 混凝土結(jié)構(gòu)在預(yù)期的自然環(huán)境的化學(xué)和物理作用下，混凝土結(jié)構(gòu)在預(yù)期的自然環(huán)境的化學(xué)

54、和物理作用下，應(yīng)能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)工作壽命要求，亦即混凝土結(jié)構(gòu)在正常應(yīng)能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)工作壽命要求，亦即混凝土結(jié)構(gòu)在正常維護(hù)下應(yīng)具有足夠的耐久性。維護(hù)下應(yīng)具有足夠的耐久性。 橋梁所處的環(huán)境一般比較惡劣橋梁所處的環(huán)境一般比較惡劣, , 工程經(jīng)驗(yàn)證明工程經(jīng)驗(yàn)證明, ,橋梁橋梁損壞是比較嚴(yán)重的損壞是比較嚴(yán)重的, ,其修復(fù)要耗費(fèi)大量資金其修復(fù)要耗費(fèi)大量資金, ,大于新建大于新建橋梁時(shí)適當(dāng)提高有關(guān)技術(shù)要求所增加的費(fèi)用。因此在橋梁時(shí)適當(dāng)提高有關(guān)技術(shù)要求所增加的費(fèi)用。因此在大橋新建時(shí)大橋新建時(shí), , 就應(yīng)該重視橋梁混凝土耐久性設(shè)計(jì)就應(yīng)該重視橋梁混凝土耐久性設(shè)計(jì), ,應(yīng)用應(yīng)用高性能混凝土高性能混凝土. .從材料選擇、集料堿活性、外加劑與耐從材料選擇、集料堿活性、外加劑與耐久性、大體積混凝土防止開(kāi)裂、密集鋼筋部位