鋼筋溷凝土構(gòu)件裂縫和變形PPT課件

1、第 8 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理主 頁(yè)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)算屬于正常使用極限狀態(tài)。v撓度過(guò)大影響使用功能，不能保證適用性;而裂縫寬度過(guò)大，則同時(shí)影響使用功能和耐久性。裂縫荷載引起的裂縫：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。 (約占80%)與構(gòu)件的受力特征有關(guān)。(約占20%)第1頁(yè)/共30頁(yè)第 8 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理主 頁(yè)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 ； (e)受扭第2頁(yè)/

2、共30頁(yè)第 8 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理主 頁(yè)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最大鋼筋直徑和最大跨高比來(lái)控制，只有在構(gòu)件截面尺寸小、鋼筋應(yīng)力大時(shí)進(jìn)行驗(yàn)算。 為防止溫度應(yīng)力過(guò)大引起的開裂，規(guī)定了伸縮縫之間的最大間距。為防止由于鋼筋周圍混凝土過(guò)快地碳化失去對(duì)鋼筋的保護(hù)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(hù)層的最小厚度。非荷載引起的裂縫第3頁(yè)/共30頁(yè)第 8 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理主 頁(yè)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

3、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(zhǎng)期作用影響得到的裂 縫寬度或變形值； 式中第4頁(yè)/共30頁(yè)第 8 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理主 頁(yè)目 錄上一章下一章幫 助niiciSSSS2kQQ1kGkk82荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合為：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(yè)/共30頁(yè)第 8 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理主 頁(yè)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

4、并考慮長(zhǎng)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。對(duì)此建筑工程、公路 橋涵工程有不同的要求。limw第6頁(yè)/共30頁(yè)第 8 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理主 頁(yè)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)算平均裂縫寬度wm按試驗(yàn)資料確定擴(kuò)大系數(shù)第7頁(yè)/共30頁(yè)第 8 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理主 頁(yè)目 錄上一章下一章幫 助1. 裂縫的出現(xiàn)和開展當(dāng)c ftk，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

5、凝土達(dá)到 ftk 完成裂縫出現(xiàn)的全部過(guò)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頁(yè)/共30頁(yè)第 8 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理主 頁(yè)目 錄上一章下一章幫 助2. 平均裂縫寬度wmNcr+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(yè)/共30頁(yè)第 8 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理主 頁(yè)目 錄上一章下一章幫 助 我國(guó)規(guī)范是建立在粘結(jié)滑移理論和無(wú)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)件表面裂縫寬度主要

6、是由鋼筋周圍的混凝土回縮形成的 ；v 無(wú)滑移理論第10頁(yè)/共30頁(yè)第 8 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理主 頁(yè)目 錄上一章下一章幫 助cr0csmd)(llwcrssmccrsmsmsmcrcmsmm1)(lEllw式中：sm = sk c 取 0.85lcr+cmlcrlcr+smlcrmm(a)cscmsmssc分布s分布(c)(b)85msskm85. 0=lEw第11頁(yè)/共30頁(yè)第 8 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理主 頁(yè)目 錄上一章下一章幫 助tem08. 09 . 1eqdcl86 平均裂縫間距l(xiāng)mc 保護(hù)層厚度；deq 縱向受拉鋼筋的等效直徑，mm； 式中： 與受力特性有關(guān)的系數(shù)軸心受拉 =1.1受

7、彎、偏心受壓 =1.05偏拉 =1.0iii2iieqdndnd第12頁(yè)/共30頁(yè)第 8 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理主 頁(yè)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 截面的有效配筋率，te = As / Ateni 第i種縱向受拉鋼筋的根數(shù) ；第13頁(yè)/共30頁(yè)第 8 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理主 頁(yè)目 錄上一章下一章幫 助(0.2 1.0) 65. 01 . 1sktetksksmf87 鋼筋應(yīng)力不均勻系數(shù)Ate形截面矩形、 T 2bh )(2ffhbbbh倒T

8、形截面第14頁(yè)/共30頁(yè)第 8 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理主 頁(yè)目 錄上一章下一章幫 助 裂縫截面處鋼筋應(yīng)力 skskskAN88軸心受拉：s0ksk87. 0AhM89受 彎：)(s0skskahAeN810偏心受拉：zAzeNsksk)( 811偏心受壓：第15頁(yè)/共30頁(yè)第 8 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理主 頁(yè)目 錄上一章下一章幫 助0.87h0h0NkskAsMkCskAsee0eNkh0asAsAseke0kAsAskAsCCcZskAsNk(a)(b)(c)(d)CskAsskAs第16頁(yè)/共30頁(yè)第 8 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理主 頁(yè)目 錄上一章下一章幫 助wmax = s l wm偏心受拉軸心

9、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(zhǎng)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(yè)/共30頁(yè)第 8 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理主 頁(yè)目 錄上一章下一章幫 助4. JTG D622004（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wmax28.030sss321fkdECCCw812ff0s)(hbbbhA8130ssss0.87hAM814第18頁(yè)/共30頁(yè)第 8 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理主 頁(yè)目 錄上一章下一章幫 助C1鋼

10、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)算的彎矩值或軸力值；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；鋼筋應(yīng)力。 ss第19頁(yè)/共30頁(yè)第 8 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理主 頁(yè)目 錄上一章下一章幫 助8.2.3減小裂縫寬度的措施 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)算裂縫寬度超過(guò)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(yè)/共30頁(yè)第

11、 8 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理主 頁(yè)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21(a)Maf0(b)EI2EI(B)M01線性；2非線性。第21頁(yè)/共30頁(yè)第 8 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理主 頁(yè)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)件的短期剛度B 按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合并考慮荷載長(zhǎng)期作用影響的抗彎剛度Blqg384)(540kkfB 鋼筋混凝土梁的撓度計(jì)算對(duì)于簡(jiǎn)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(yè)/共30頁(yè)第 8 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理主 頁(yè)目 錄上一章下一章幫 助1. 短期剛度 Bs

12、的計(jì)算sBMrhrs0smcm11rEIM1rMEI1c20scmEbhMss0ssmEAhMrMsocoaacsash0MsbblcrfE20sss5 . 3162 . 015. 1rhAEB8150fff)(bhhbbr式中：第23頁(yè)/共30頁(yè)第 8 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理主 頁(yè)目 錄上一章下一章幫 助ks2ks2f)(MBlMMBlMaqq產(chǎn)生隨時(shí)間增大的撓度s2kf)(BlMMMaqqs2k) 1(BlMMqskk2k) 1(BMMMlMq2. 長(zhǎng)期剛度 B的計(jì)算)(kqqMMM產(chǎn)生短期的撓度B將彎矩分成兩部分：第24頁(yè)/共30頁(yè)第 8 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理主 頁(yè)目 錄上一章下一章幫 助

13、skk)1(BMMMBq816Mk 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)永久組合計(jì)算的彎矩值； 撓度增大系數(shù)， = 2.0 0.4 /；Bs 短期剛度按式(8-15)計(jì)算。第25頁(yè)/共30頁(yè)第 8 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理主 頁(yè)目 錄上一章下一章幫 助3. 最小剛度原則v受彎構(gòu)件在正常使用狀態(tài)下，沿長(zhǎng)度方向的剛度是變化的。v取同一彎矩符號(hào)區(qū)段內(nèi)的最小剛度作為等剛度，按材料力學(xué)的方法計(jì)算。B1minBBminMBminMlmaxBAgk+qk(a)(b)+gk+qkBminBmin(a)(b)第26頁(yè)/共30頁(yè)第 8 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理主 頁(yè)目 錄上一章下一章幫 助4. 圖表法 = 1

14、MGk / Mk MGk 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v 實(shí)際上是限制跨高比l0/h0。v 提高剛度的有效措施 h0v 或As 增加l0/h03020100.40.81.21.62.0(%)=1.0第27頁(yè)/共30頁(yè)第 8 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理主 頁(yè)目 錄上一章下一章幫 助5. JTG D622004（橋涵規(guī)范）的方法 公路橋涵鋼筋混凝土受彎構(gòu)件,在正常使用狀態(tài)下的撓度,可根據(jù)給定的構(gòu)件用結(jié)構(gòu)力學(xué)的方法計(jì)算。受彎構(gòu)件的剛度可按下式計(jì)算：cr02scr2scr0)(1)(BBMMMMBB8178180tkcrWf M第28頁(yè)/共30頁(yè)第 8 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理主 頁(yè)目 錄上一章下