混凝土第九章第十三次43-44

1、內(nèi)容提要內(nèi)容提要：本章屬于正常使用極限狀態(tài)的范圍：本章屬于正常使用極限狀態(tài)的范圍，荷載和材料強(qiáng)度均采用標(biāo)準(zhǔn)值和準(zhǔn)永久值進(jìn)，荷載和材料強(qiáng)度均采用標(biāo)準(zhǔn)值和準(zhǔn)永久值進(jìn)行驗(yàn)算。了解裂縫的出現(xiàn)和分布規(guī)律，初步掌行驗(yàn)算。了解裂縫的出現(xiàn)和分布規(guī)律，初步掌握平均裂縫間距、平均裂寬和最大裂縫寬度的握平均裂縫間距、平均裂寬和最大裂縫寬度的計(jì)算方法；了解變形驗(yàn)算的目的和方法，了解計(jì)算方法；了解變形驗(yàn)算的目的和方法，了解長期剛度和短期剛度的概念，初步掌握受彎構(gòu)長期剛度和短期剛度的概念，初步掌握受彎構(gòu)件變形的計(jì)算方法。件變形的計(jì)算方法。學(xué)習(xí)重點(diǎn)學(xué)習(xí)重點(diǎn)：平均裂縫間距、平均裂寬和最大裂：平均裂縫間距、平均裂寬和最大裂寬、

2、受彎構(gòu)件撓度的計(jì)算。寬、受彎構(gòu)件撓度的計(jì)算。學(xué)習(xí)難點(diǎn)學(xué)習(xí)難點(diǎn)：長期剛度、短期剛度的概念和計(jì)算：長期剛度、短期剛度的概念和計(jì)算。第九章第九章 鋼筋砼構(gòu)件的變形與裂縫驗(yàn)算鋼筋砼構(gòu)件的變形與裂縫驗(yàn)算43一、荷載一、荷載裂縫和變形驗(yàn)算均屬于正常使用極限狀態(tài)的范疇。裂縫和變形驗(yàn)算均屬于正常使用極限狀態(tài)的范疇。區(qū)別于承載能力極限狀態(tài)，驗(yàn)算時(shí)應(yīng)對(duì)荷載按照區(qū)別于承載能力極限狀態(tài)，驗(yàn)算時(shí)應(yīng)對(duì)荷載按照標(biāo)準(zhǔn)組合和準(zhǔn)永久組合分別進(jìn)行。標(biāo)準(zhǔn)組合和準(zhǔn)永久組合分別進(jìn)行。短期效應(yīng)組合：短期效應(yīng)組合：即考慮短時(shí)期內(nèi)荷載的作用，分即考慮短時(shí)期內(nèi)荷載的作用，分別采用永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值和可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算荷別采用永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值和可變荷載

3、標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算荷載效應(yīng)。載效應(yīng)。 9-1 9-1 概述概述二、材料強(qiáng)度二、材料強(qiáng)度對(duì)于材料強(qiáng)度，采用標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行計(jì)算，即不引入對(duì)于材料強(qiáng)度，采用標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行計(jì)算，即不引入材料分項(xiàng)系數(shù)前的材料強(qiáng)度值。材料分項(xiàng)系數(shù)前的材料強(qiáng)度值。長期效應(yīng)組合：長期效應(yīng)組合：由于砼的收縮、徐變等會(huì)隨時(shí)間由于砼的收縮、徐變等會(huì)隨時(shí)間的增長而改變，應(yīng)當(dāng)考慮長時(shí)期內(nèi)荷載的影響，的增長而改變，應(yīng)當(dāng)考慮長時(shí)期內(nèi)荷載的影響，引入長期效應(yīng)組合。分別采用永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值和引入長期效應(yīng)組合。分別采用永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值和可變荷載的準(zhǔn)永久值計(jì)算荷載效應(yīng)?？勺兒奢d的準(zhǔn)永久值計(jì)算荷載效應(yīng)。一、裂縫控制的目的和要求一、裂縫控制的目的和要求1 1、目的、目的

4、滿足耐久性要求，避免不良工作環(huán)境下因?yàn)榱芽p過滿足耐久性要求，避免不良工作環(huán)境下因?yàn)榱芽p過寬造成鋼筋過早銹蝕；寬造成鋼筋過早銹蝕；滿足外觀要求，避免過大的裂縫寬度給人們帶來的滿足外觀要求，避免過大的裂縫寬度給人們帶來的不安全感和對(duì)建筑物本身裝飾外觀帶來的不良影響。不安全感和對(duì)建筑物本身裝飾外觀帶來的不良影響。9-2 9-2 裂縫驗(yàn)算裂縫驗(yàn)算2 2、要求、要求規(guī)范規(guī)范規(guī)定：根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)工作的環(huán)境規(guī)定：根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)工作的環(huán)境類別、結(jié)構(gòu)類型以及裂縫控制等級(jí)要求，類別、結(jié)構(gòu)類型以及裂縫控制等級(jí)要求，對(duì)構(gòu)件裂縫寬度有上限要求。見附表對(duì)構(gòu)件裂縫寬度有上限要求。見附表1616二、裂縫的出現(xiàn)與分布規(guī)律二、裂縫的

5、出現(xiàn)與分布規(guī)律1 1、試驗(yàn)分析、試驗(yàn)分析軸心受拉構(gòu)件，砼截面積為軸心受拉構(gòu)件，砼截面積為A A，軸力為，軸力為N N，受拉，受拉鋼筋應(yīng)力為鋼筋應(yīng)力為s s，砼受拉應(yīng)力為，砼受拉應(yīng)力為ctct。在加載初期，截面應(yīng)力很小，為彈性階段，鋼在加載初期，截面應(yīng)力很小，為彈性階段，鋼筋和砼共同變形，兩者應(yīng)變相等，故有：筋和砼共同變形，兩者應(yīng)變相等，故有： ctEsctcsscctssEEEE2 2、裂縫出現(xiàn)過程、裂縫出現(xiàn)過程由于砼材料的不均勻性，實(shí)際各由于砼材料的不均勻性，實(shí)際各個(gè)截面砼的抗拉強(qiáng)度是有微小差個(gè)截面砼的抗拉強(qiáng)度是有微小差別的，見圖所示。總存在一個(gè)截別的，見圖所示。總存在一個(gè)截面，他的抗拉強(qiáng)度

6、是低于其他各面，他的抗拉強(qiáng)度是低于其他各個(gè)截面的，我們稱之為最薄弱截個(gè)截面的，我們稱之為最薄弱截面。面。 沿構(gòu)件縱軸線，各個(gè)截面的鋼筋應(yīng)力相等，砼沿構(gòu)件縱軸線，各個(gè)截面的鋼筋應(yīng)力相等，砼的應(yīng)力也相等。的應(yīng)力也相等。裂縫出現(xiàn)后，裂縫兩側(cè)的砼具有彈塑性性質(zhì)而回裂縫出現(xiàn)后，裂縫兩側(cè)的砼具有彈塑性性質(zhì)而回縮，與鋼筋之間產(chǎn)生相對(duì)滑移，在粘結(jié)力作用下縮，與鋼筋之間產(chǎn)生相對(duì)滑移，在粘結(jié)力作用下造成砼受拉，鋼筋受壓。直到某個(gè)平衡為止，相造成砼受拉，鋼筋受壓。直到某個(gè)平衡為止，相對(duì)滑移消失。對(duì)滑移消失。當(dāng)砼的拉應(yīng)力達(dá)到最薄弱當(dāng)砼的拉應(yīng)力達(dá)到最薄弱截面的抗拉強(qiáng)度時(shí)，第一截面的抗拉強(qiáng)度時(shí)，第一條裂縫在此出現(xiàn)。砼卸載

7、，條裂縫在此出現(xiàn)。砼卸載，鋼筋應(yīng)力突然增大，見鋼筋應(yīng)力突然增大，見教材圖教材圖9.29.2。3 3、裂縫分布規(guī)律、裂縫分布規(guī)律當(dāng)拉應(yīng)力繼續(xù)增加，在第二個(gè)薄弱面當(dāng)拉應(yīng)力繼續(xù)增加，在第二個(gè)薄弱面出現(xiàn)第二條裂縫。由于第一條裂縫兩出現(xiàn)第二條裂縫。由于第一條裂縫兩端的砼的收縮，應(yīng)力減弱，因此第二端的砼的收縮，應(yīng)力減弱，因此第二條裂縫距第一條裂縫有一段距離。繼條裂縫距第一條裂縫有一段距離。繼續(xù)增加拉應(yīng)力，第三、四續(xù)增加拉應(yīng)力，第三、四條裂縫條裂縫相繼出現(xiàn)，直到最后趨于穩(wěn)定，不再相繼出現(xiàn)，直到最后趨于穩(wěn)定，不再出現(xiàn)新的裂縫。出現(xiàn)新的裂縫。如果砼在制作過程中較為均勻，則產(chǎn)如果砼在制作過程中較為均勻，則產(chǎn)生的裂

8、縫間距基本相等，裂縫在試驗(yàn)生的裂縫間距基本相等，裂縫在試驗(yàn)段基本上均勻分布，鋼筋和砼的應(yīng)力段基本上均勻分布，鋼筋和砼的應(yīng)力圖形呈現(xiàn)波浪形。達(dá)到穩(wěn)定以后，鋼圖形呈現(xiàn)波浪形。達(dá)到穩(wěn)定以后，鋼筋變形增大，裂縫數(shù)量不再增加，裂筋變形增大，裂縫數(shù)量不再增加，裂縫寬度繼續(xù)增大，直到最后構(gòu)件斷裂?？p寬度繼續(xù)增大，直到最后構(gòu)件斷裂。三、平均裂縫間距三、平均裂縫間距)08. 09 . 1 (teeqdclcriiiiieqdvndnd2testeAA四、平均裂縫寬度四、平均裂縫寬度裂縫寬度：裂縫寬度：鋼筋重心水平處構(gòu)件側(cè)表面的鋼筋重心水平處構(gòu)件側(cè)表面的裂縫寬度。裂寬具有更大的離散性。裂縫寬度。裂寬具有更大的離散

9、性。裂縫寬度可以認(rèn)為是一個(gè)平均裂縫間距內(nèi)，裂縫寬度可以認(rèn)為是一個(gè)平均裂縫間距內(nèi)，鋼筋的變形與砼的變形之差。其計(jì)算公式為：鋼筋的變形與砼的變形之差。其計(jì)算公式為： 其中：其中： 裂縫截面處鋼筋應(yīng)力，按短裂縫截面處鋼筋應(yīng)力，按短期效應(yīng)組合計(jì)算。期效應(yīng)組合計(jì)算。crsskmlE85. 0sk087. 0hAMsksk受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件skskAN軸拉構(gòu)件軸拉構(gòu)件偏拉構(gòu)件：偏拉構(gòu)件： ) (0sskskahAeN087. 0)(hAzeNsksk偏偏 壓壓 構(gòu)構(gòu) 件：件：計(jì)算表達(dá)式：計(jì)算表達(dá)式： ；當(dāng)小于；當(dāng)小于0.20.2時(shí)時(shí)取取0.20.2，大于，大于1.01.0時(shí)取時(shí)取1.01.0。skettkf

10、65. 01 . 1 z z=0.87-0.12(1-=0.87-0.12(1-f f)()(h h0 0/ /e e) )2 2 h h0 0 裂縫間縱向受拉鋼筋應(yīng)變不均勻系數(shù)裂縫間縱向受拉鋼筋應(yīng)變不均勻系數(shù)五、最大裂縫寬度五、最大裂縫寬度長期效應(yīng)組合下，由于砼的收縮和徐變，會(huì)導(dǎo)致長期效應(yīng)組合下，由于砼的收縮和徐變，會(huì)導(dǎo)致砼裂縫的進(jìn)一步開展，因此應(yīng)當(dāng)考察最大裂縫寬砼裂縫的進(jìn)一步開展，因此應(yīng)當(dāng)考察最大裂縫寬度，使其滿足規(guī)范規(guī)定的限制要求。度，使其滿足規(guī)范規(guī)定的限制要求。最大裂縫寬度計(jì)算公式：最大裂縫寬度計(jì)算公式：)08. 09 . 1 (maxtesskcrdcE44說明說明：對(duì)于：對(duì)于e e

11、0 0/ /h h0 00.550.55的偏心受壓構(gòu)件，的偏心受壓構(gòu)件，可以不驗(yàn)算裂縫寬度。增大構(gòu)件截面尺可以不驗(yàn)算裂縫寬度。增大構(gòu)件截面尺寸、提高砼強(qiáng)度等級(jí)、減小鋼筋直徑等寸、提高砼強(qiáng)度等級(jí)、減小鋼筋直徑等措施可以提高構(gòu)件抗裂能力。措施可以提高構(gòu)件抗裂能力。例題例題9.19.19.29.2一、變形控制的目的和要求一、變形控制的目的和要求 1 1、目的目的：滿足建筑的使用功能要求；：滿足建筑的使用功能要求； 防止對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生不利影響；防止對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生不利影響； 防止對(duì)非結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生不利影響；防止對(duì)非結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生不利影響； 保證人的感覺在可接受的程度之內(nèi)。保證人的感覺在可接受的程度之內(nèi)。9-

12、3 9-3 變形驗(yàn)算變形驗(yàn)算2 2、要求要求：規(guī)范規(guī)范要求，見教材附表要求，見教材附表1515。BCMlEIMlCf22二、截面抗彎剛度的特點(diǎn)二、截面抗彎剛度的特點(diǎn)材料力學(xué)撓度計(jì)算公式材料力學(xué)撓度計(jì)算公式其中：其中：B B表示抗彎剛度，物理意義是對(duì)于所給表示抗彎剛度，物理意義是對(duì)于所給截面，產(chǎn)生單位轉(zhuǎn)角所需要加的彎矩值。截面，產(chǎn)生單位轉(zhuǎn)角所需要加的彎矩值。B B對(duì)于給定的彈性材料截面是固定值，對(duì)于對(duì)于給定的彈性材料截面是固定值，對(duì)于鋼筋砼來說，有如下特點(diǎn)：鋼筋砼來說，有如下特點(diǎn)：1 1、隨荷載增加而減?。?、隨荷載增加而減?。篗 M f f曲線表明，隨彎曲線表明，隨彎矩增加，截面開裂，抗彎剛度減

13、小。矩增加，截面開裂，抗彎剛度減小。2 2、隨配筋率增大而增大：配筋率大，變形小，、隨配筋率增大而增大：配筋率大，變形小，抗彎剛度大。抗彎剛度大。3 3、抗彎剛度沿跨度變化：各截面曲率不、抗彎剛度沿跨度變化：各截面曲率不同，裂縫開展情況也不同，所以抗彎剛度同，裂縫開展情況也不同，所以抗彎剛度是變化的。是變化的。4 4、隨時(shí)間增長而減?。嚎箯潉偠群颓省㈦S時(shí)間增長而減?。嚎箯潉偠群颓食煞幢?，徐變等因素的存在使構(gòu)件在荷載成反比，徐變等因素的存在使構(gòu)件在荷載不變的情況下曲率增大，抗彎剛度減小。不變的情況下曲率增大，抗彎剛度減小。但最終會(huì)趨于穩(wěn)定。因此要按長期效應(yīng)組但最終會(huì)趨于穩(wěn)定。因此要按長期效應(yīng)

14、組合和短期效應(yīng)組合分別考慮剛度的變化情合和短期效應(yīng)組合分別考慮剛度的變化情況，形成長期剛度和短期剛度的概念。況，形成長期剛度和短期剛度的概念。三、短期剛度和長期剛度三、短期剛度和長期剛度見教材公式：（見教材公式：（9.339.33）（）（9.349.34），），各個(gè)參數(shù)說明。各個(gè)參數(shù)說明。四、最小剛度原則四、最小剛度原則由于構(gòu)件各個(gè)截面的剛度是變化的，為了由于構(gòu)件各個(gè)截面的剛度是變化的，為了簡便計(jì)算，規(guī)定同一彎矩符號(hào)范圍內(nèi)，各簡便計(jì)算，規(guī)定同一彎矩符號(hào)范圍內(nèi)，各截面的剛度認(rèn)為是不變，均采用最大彎矩截面的剛度認(rèn)為是不變，均采用最大彎矩截面處的剛度，亦即最小港督，這就是最截面處的剛度，亦即最小港督，這就是最小剛度原則。小剛度原則。 例題例題9.39.