第十章混凝土構(gòu)件的使用性能

1、第十章 混凝土構(gòu)件的使用性能同濟(jì)大學(xué)土木工程學(xué)院建筑工程系顧祥林混凝土結(jié)構(gòu)基本原理一、引言結(jié)構(gòu)構(gòu)件的可靠性本章的主要內(nèi)容具有足夠的承載力和變形能力安全性適用性耐久性在使用荷載下不產(chǎn)生過(guò)大的裂縫和變形在一定時(shí)期內(nèi)維持其安全性和適用性的能力二、裂縫的分類與成因 1. 分類施工期間產(chǎn)生的裂縫和使用期間產(chǎn)生的裂縫按裂縫的產(chǎn)生時(shí)間龜裂、橫向裂縫（與構(gòu)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(chǎn)生原因非受力因素產(chǎn)生的裂縫和受力因素產(chǎn)生的裂縫按裂縫的形態(tài)二、裂縫的分類與成因 2. 成因固體下沉，表面泌水而引起的。大風(fēng)、高溫使水分從混凝土表面快速蒸發(fā)引起的（龜裂）。塑性裂縫混凝土的收縮受

2、到約束后產(chǎn)生的裂縫溫度裂縫大體積混凝土中由于混凝土水化作用產(chǎn)生的水化熱使內(nèi)外混凝土產(chǎn)生溫度差。約束收縮裂縫施工期間的裂縫二、裂縫的分類與成因 2. 成因因施工程序不當(dāng)而造成的受力裂縫施工中的受力裂縫施工期間的裂縫樓板裂縫二、裂縫的分類與成因 2. 成因使用期間的裂縫-鋼筋銹蝕引起的裂縫二、裂縫的分類與成因 2. 成因使用期間的裂縫-溫度（氣溫）變化引起的裂縫溫度區(qū)段氣溫升高時(shí)T二、裂縫的分類與成因 2. 成因使用期間的裂縫-地基不均勻沉降引起的裂縫二、裂縫的分類與成因 2. 成因使用期間的裂縫-外部環(huán)境引起的裂縫凍融循環(huán)作用堿骨料反應(yīng)鹽類腐蝕外部環(huán)境酸類腐蝕二、裂縫的分類與成因 2. 成因使用

3、期間的裂縫-荷載引起的裂縫斜裂縫！垂直裂縫！縱向裂縫！拉、彎、剪、扭、粘結(jié)等引起的裂縫目前，只有在拉、彎狀態(tài)下混凝土橫向裂縫寬度的計(jì)算理論比較成熟。這也是下面所要介紹的主要內(nèi)容三、橫向受力裂縫寬度的計(jì)算 1. 粘結(jié)滑移理論以軸心受拉為例C*基本假定就是：開裂后，裂縫處混凝土退出工作，鋼筋和混凝土之間發(fā)生滑移，混凝土回縮至圖中虛線的位置*裂縫寬度=裂縫間鋼筋和混凝土之間的變形差值先求出裂縫間距三、橫向受力裂縫寬度的計(jì)算 1. 粘結(jié)滑移理論裂縫的間距l(xiāng)lms （ s ）smc（ c ）cmAs粘結(jié)應(yīng)力的傳遞長(zhǎng)度裂縫數(shù)量增加至一定數(shù)量時(shí)不再增加，但寬度不斷變化三、橫向受力裂縫寬度的計(jì)算 1. 粘結(jié)滑

4、移理論裂縫的間距m s (s)llsmc(c)cml（s+ s）AssAsc=ftl（s+ s）AssAsm三、橫向受力裂縫寬度的計(jì)算 1. 粘結(jié)滑移理論裂縫的間距m s (s)llsmc(c)cml（s+ s）AssAsc=ftl（s+ s）AssAsm裂縫的平均間距三、橫向受力裂縫寬度的計(jì)算 1. 粘結(jié)滑移理論裂縫的間距bhbfbfbh0.5hhfhf為了和受彎構(gòu)件相統(tǒng)一，定義：有效配筋率有效受拉面積于是，對(duì)軸拉和受彎構(gòu)件，平均裂縫間距的公式可統(tǒng)一寫成：三、橫向受力裂縫寬度的計(jì)算 1. 粘結(jié)滑移理論裂縫的寬度裂縫處鋼筋的應(yīng)變C設(shè) 稱為裂縫間鋼筋應(yīng)力不均勻系數(shù)，則有裂縫處鋼筋的應(yīng)力三、橫向受

5、力裂縫寬度的計(jì)算 2. 無(wú)滑移理論認(rèn)為混凝土開裂后，混凝土與鋼筋之間無(wú)相對(duì)滑移，裂縫的發(fā)展寬度與裂縫量測(cè)點(diǎn)距最近一根鋼筋表面的距離c直接相關(guān)。*Broms（美）Base（英）等人通過(guò)試驗(yàn)得出：C三、橫向受力裂縫寬度的計(jì)算 3. 粘接滑移與無(wú)滑移理論的結(jié)合上述兩種理論和實(shí)際情況均有一定的差距，為此將二者結(jié)合起來(lái)，按下述公式進(jìn)行計(jì)算分析：C各系數(shù)由試驗(yàn)分析確定四、裂縫寬度的實(shí)用計(jì)算方法 1. 半理論半經(jīng)驗(yàn)的方法混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50010）水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范所采用的方法四、裂縫寬度的實(shí)用計(jì)算方法 1. 半理論半經(jīng)驗(yàn)的方法平均裂縫間距te0.01時(shí)，取te=0.01c65時(shí)，取c=65

6、受彎kl=1.0；軸拉kl=1.1光圓，取0.7；變形，取1.0四、裂縫寬度的實(shí)用計(jì)算方法 1. 半理論半經(jīng)驗(yàn)的方法平均裂縫寬度kw=0.85四、裂縫寬度的實(shí)用計(jì)算方法 1. 半理論半經(jīng)驗(yàn)的方法裂縫的最大寬度由裂縫的統(tǒng)計(jì)特性，按95%的保證率考慮到長(zhǎng)期荷載下，混凝土徐變影響導(dǎo)致裂縫繼續(xù)擴(kuò)大，取擴(kuò)大系數(shù)為1.5四、裂縫寬度的實(shí)用計(jì)算方法 2. 以數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析為基礎(chǔ)的計(jì)算方法公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范采用的方法受拉鋼筋的總周長(zhǎng)五、裂縫寬度的控制裂縫的控制等級(jí)嚴(yán)格要求不出現(xiàn)裂縫一級(jí)二級(jí)三級(jí)一般要求不出現(xiàn)裂縫可以出現(xiàn)裂縫但要驗(yàn)算裂縫的寬度C由不同的規(guī)范根據(jù)具體的情況確定六、受彎構(gòu)件的變形與剛度

7、1. 截面抗彎剛度的特點(diǎn)鋼筋混凝土純彎段截面抗彎剛度的特點(diǎn) ：M012IIIIII*隨著彎矩增大B不斷降低*短期荷載效應(yīng)時(shí)的撓度對(duì)應(yīng)短期剛度Bs*長(zhǎng)期荷載效應(yīng)時(shí)的撓度對(duì)應(yīng)長(zhǎng)期剛度Bl(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(guān)的系數(shù)六、受彎構(gòu)件的變形與剛度2. 短期剛度Bs解析剛度法就平均應(yīng)變而言符合平截面假定短期荷載效應(yīng)MsMs六、受彎構(gòu)件的變形與剛度2. 短期剛度Bs解析剛度法裂縫截面處的應(yīng)力和應(yīng)變MsAsh0h01cscs0h0Asss平均應(yīng)變六、受彎構(gòu)件的變形與剛度2. 短期剛度Bs解析剛度法GB50010采用的就是上述公式，且有 ，于是： 六、受彎構(gòu)件的變形與剛度3. 荷載長(zhǎng)期作用下的剛度恒+活中“恒”