PPT混凝土結(jié)構(gòu)原理之鋼筋混凝土構(gòu)件的變形和裂縫寬度驗算

第8章鋼鋼筋筋混混凝凝土土構(gòu)構(gòu)件件的的變變形形和和裂裂縫縫寬寬度度驗驗算算8．1概述述結(jié)構(gòu)構(gòu)的的功功能能要要求求：：安安全全性性、、適適用用性性、、耐耐久久性性。。承載載能能力力極極限限狀狀態(tài)態(tài)計計算算（（強強度度計計算算））：：保保證證安安全全性性正常常使使用用極極限限狀狀態(tài)態(tài)計計算算（（變變形形驗驗算算））：：保保證證適適用用性性和和耐耐久久性性注：：（1）結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件件在在在在任任何何情情況況下下均均需需進進行行承承載載能能力力極極限限狀狀態(tài)態(tài)的的計計算算，，必必要要時時進進行行正正常常使使用用極極限限狀狀態(tài)態(tài)驗驗算算。。（2）不滿足足正常使使用極限限狀態(tài)所所帶危害害要小于于不滿足足承載能能力極限限狀態(tài)，，因此前前者驗算算時取材材料強度度和荷載載的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值，后后者計算算時取取取材料強強度和荷荷載的設(shè)設(shè)計值。。（3）正正常使用用極限狀狀態(tài)計算算內(nèi)容主主要包括括：受彎構(gòu)件件撓度驗驗算：f≤fmax混凝土裂裂縫寬度度驗算：：w≤wmax8．2受受彎構(gòu)構(gòu)件的撓撓度驗算算材料力學(xué)學(xué)：集中荷載載作用下下均布荷載載作用下下試驗結(jié)果果：鋼筋筋混凝土土受彎構(gòu)構(gòu)件的實實際撓度度大于按按材料力學(xué)計計算出的的撓度；；分析析：：當(dāng)荷載形形式和支支撐條件件不變時時，彎矩矩也不變變。因此此撓度的的增大，，只可能能是抗彎彎剛度EI減小，其其減小的的原因是是：（1）隨隨著變形形的增大大E減小；（2）由由于裂縫縫的產(chǎn)生生使截面面高度減減小。結(jié)論：當(dāng)當(dāng)不考慮慮材料的的彈塑性性時（即即混凝土土未開裂裂時），，可按材材料力學(xué)學(xué)方法計計算受彎彎構(gòu)件撓撓度；否否則重新新確定其抗彎剛剛度B。即：受彎彎構(gòu)件撓撓度計算算的關(guān)鍵鍵是抗彎彎剛度B的計算。。集中荷載載作用下下均布荷載載作用下下鋼筋混凝凝土構(gòu)件件剛度減減小的程程度與荷荷載的大大小和作作用的時時間有關(guān)關(guān)，可分分為短期期荷載下下的剛度度BS和長期荷荷載下的的剛度B。一短期剛度度BS短期剛度度的計算算公式:（8.16）(一)剛剛度計算算公式的的建立三個關(guān)系系：1幾何何關(guān)系（（曲率與與應(yīng)變的的幾何關(guān)關(guān)系）：：(8.7)2物理理關(guān)系(應(yīng)力與與應(yīng)變的的關(guān)系)：考慮到混混凝土的的塑性變變形，引引用變形形模量EC’=νEC，則得式（（8.9）。鋼筋在屈屈服以前前服從虎虎克定律律，引用用鋼筋應(yīng)應(yīng)變不均均勻系數(shù)數(shù)，得式式（8.8）。。3平衡衡關(guān)系由開裂截截面混凝凝土等效效矩形應(yīng)應(yīng)力圖形形(圖8.2)得式(8.10)和和(8.11)。將式(8.8)-(8.11)代入入式(8.7)中，經(jīng)經(jīng)代換后后得式（（8.16）(一)公式式中參數(shù)的的確定1ψ----裂縫間縱向向受拉鋼筋筋應(yīng)變不均均勻系數(shù)ψ的定義：裂裂縫間鋼筋筋的平均應(yīng)應(yīng)變與裂縫縫截面處鋼鋼筋的應(yīng)變變的比值；；ψ的物理意義義：反映裂裂縫間混凝凝土參與受受拉（工作作）的程度度；0＜ψ＜1，，當(dāng)接近0時表示混混凝土參與與受拉的程程度較大；；當(dāng)接近近1時表示示混凝土參參與受拉的的程度較小小。Ψ的計算公式式：(8.15)式中σSK的計算對于受彎構(gòu)構(gòu)件:2αE=ES/EC3rf’---受壓區(qū)翼緣緣面積與腹腹板有效面面積的比值值(P179)二長期剛剛度BL其實質(zhì)是將將短期剛度度修正（折折減）后得得到的。荷載長期作作用下剛度度降低的原原因：徐變變計算公式:（8-20）三最小剛度度原則與撓撓度計算（一）最小小剛度原則則問題：沿構(gòu)構(gòu)件長度方方向的配筋筋及彎矩均均為變值，，故沿長度度方向的剛度度也是變值值。問題的解決決方法：在進行撓度度計算時采采用最小剛剛度原則最小剛度原原則：在同號彎矩矩段中，認(rèn)認(rèn)為彎矩值值最大截面面處的剛度度最小，根根據(jù)此剛度度計算出的的撓度最最大。（二）.撓撓度計算步步驟（1）根據(jù)據(jù)最小剛度度原則確定定剛度；（2）代入入材料力學(xué)學(xué)公式計算算撓度；（3）檢驗驗是否滿足足f≤fmax的要求。四.討論由計算公式式（8-16）可知知：截面有有效高度的的影響最大大。8.3裂裂縫寬度驗驗算一.裂縫的出現(xiàn)現(xiàn)、分布和和開展1.裂縫的的出現(xiàn)：混凝土達到到其抗拉強強度后產(chǎn)生生塑性變形形，達到其其極限拉伸伸變形后即即開裂；，，由于混凝凝土材料的的離散性，，存在薄弱弱處，此處處強度最低低，因此在在該處混凝凝土將首先先開裂，如如圖8.4。2.裂縫的的分布：裂縫截面處處混凝土產(chǎn)產(chǎn)生滑移并并退出工作作，鋼筋應(yīng)應(yīng)力突增；離開開裂縫截面面一段長度度后，由于于二者間粘粘結(jié)力作用，混混凝土中應(yīng)應(yīng)力逐漸增增大至其抗抗拉強度，，有可能出現(xiàn)新新的裂縫。。理論上：最小裂縫間間距為Lcr,min，最大裂縫間間距為2Lcr,min，平均裂縫間間距介于Lcr,min和2Lcr,min之間。裂縫計算內(nèi)內(nèi)容：了解解裂縫間距距和平均裂裂縫寬度；；驗算最大裂裂縫寬度；；二.平均裂裂縫間距1計算公公式：（8.27））2影響平平均裂縫間間距的因素素（1）lcr與d/ρte成正比。（2）混凝凝土保護層層厚度c的大大小小，，與與平平均均裂裂縫縫間間距離離lcr成線線性性關(guān)關(guān)系系。。三.平平均均裂裂縫縫寬寬度度1.計計算算公公式式計算算原原理理：：平平均均裂裂縫縫寬寬度度=平平均均裂裂縫縫間間距距范范圍圍內(nèi)內(nèi)鋼鋼筋筋的的伸長長減減去去同同一一縱縱向向纖纖維維處處混混凝凝土土的的伸伸長長根據(jù)據(jù)上上述述原原理理可可導(dǎo)導(dǎo)出出計計算算公公式式（（8-30））；；四.最最大大裂裂縫縫寬寬度度及及其其驗驗算算1.確確定定最最大大裂裂縫縫寬寬度度的的方方法法（1））原原則則：：最最大大裂裂縫縫寬寬度度=擴擴大大系系數(shù)數(shù)*平平均均裂裂縫縫寬寬度度（2））擴擴大大系系數(shù)數(shù)考考慮慮了了裂裂縫縫寬寬度度不不均均勻勻性性、、應(yīng)應(yīng)力力松松弛弛和和徐徐變。。2.最最大大裂裂縫縫寬寬度度的的計計算算計算算公公式式（（8-32））最大大裂裂縫縫寬寬度度的的限限制制數(shù)數(shù)值值見見表表8.4，，一一般般為為0.2~0.3mm。。注：：若最最大大裂裂縫縫寬寬度度不不能能滿滿足足