水工鋼筋混凝土正常使用極限狀態(tài)

鋼筋砼構(gòu)件正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算鋼筋砼構(gòu)件正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算

第—節(jié)

概

述

結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)分為兩類：承載能力極限狀態(tài):結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到最大承載力或不適應(yīng)承載的過大變形。超過該極限狀態(tài)，結(jié)構(gòu)就不能滿足預(yù)定的安全性要求。對(duì)各種結(jié)構(gòu)構(gòu)件都應(yīng)進(jìn)行該極限狀態(tài)設(shè)計(jì)。采用荷載設(shè)計(jì)值及材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。荷載效應(yīng)采用基本組合及偶然組合。

（二）正常使用極限狀態(tài)超過該極限狀態(tài)，結(jié)構(gòu)就不滿足預(yù)定的適用性和耐久性要求。產(chǎn)生過大的變形，影響正常使用和外觀；

（不安全感、不能正常使用等）產(chǎn)生過寬的裂縫，對(duì)耐久性有影響或者產(chǎn)生人們心理上不能接受的感覺；

（鋼筋銹蝕、不安全感、漏水等）產(chǎn)生過大的振動(dòng)影響使用。

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)首先要滿足承載能力的要求，以保證結(jié)構(gòu)安全使用；然后按正常使用極限狀態(tài)進(jìn)行校核，以保結(jié)構(gòu)的適用性及耐久性。第八章鋼筋砼構(gòu)件正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算8.1概述

三．正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算的可靠度要求較低，一般要求β=1.0～2.0。材料強(qiáng)度采用標(biāo)準(zhǔn)值而不用設(shè)計(jì)值，即材料分項(xiàng)系數(shù)取為1.0。荷載采用標(biāo)準(zhǔn)值而不用設(shè)計(jì)值，即荷載分項(xiàng)系數(shù)γG及γQ取為1.0。結(jié)構(gòu)系數(shù)γd及設(shè)計(jì)狀況系數(shù)ψ也均取為1.0。

按荷載效應(yīng)的短期組合及長(zhǎng)期組合分別驗(yàn)算。第八章鋼筋砼構(gòu)件正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算8.1概述

（一）短期組合γ0Ss(Gk，Qk，fk，ak)≤c1（二）長(zhǎng)期組合γ0Sl(Gk，ρQk，fk，ak)≤c2

c1、c2——結(jié)構(gòu)的功能限值（裂縫寬度或撓度）；Ss(·)、Sl(·)——短期組合及長(zhǎng)期組合時(shí)的功能函數(shù)；

fk——材料強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值；

ρ——可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值的長(zhǎng)期組合系數(shù)，參

照有關(guān)荷載規(guī)范規(guī)定及工程經(jīng)驗(yàn)取用。第八章鋼筋砼構(gòu)件正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算8.1概述第八章鋼筋砼構(gòu)件正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算8.1概述正常使用極限狀態(tài)：結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到影響正常使用或耐久性能的某項(xiàng)規(guī)定限值。正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算可能成為設(shè)計(jì)中控制情況。一般只對(duì)持久狀況進(jìn)行驗(yàn)算。驗(yàn)算內(nèi)容：抗裂驗(yàn)算、裂縫寬度驗(yàn)算及變形驗(yàn)算?？沽羊?yàn)算范圍：承受水壓的軸拉、小偏拉及發(fā)生裂縫后引起嚴(yán)重滲漏構(gòu)件。裂縫寬度驗(yàn)算范圍：一般鋼筋砼構(gòu)件。變形驗(yàn)算范圍：嚴(yán)格限制變形的構(gòu)件。最大裂縫寬度容許值根據(jù)環(huán)境類別及長(zhǎng)、短期組合確定。變形容許值根據(jù)構(gòu)件類型及長(zhǎng)、短期組合確定。第八章鋼筋砼構(gòu)件正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算8.2抗裂驗(yàn)算

第二節(jié)抗裂驗(yàn)算一.軸心受拉構(gòu)件鋼筋與混凝土變形協(xié)調(diào)，即將開裂時(shí)，c=ft；s=sES=tmaxEs=Esft/

Ec=

E

ft第八章鋼筋砼構(gòu)件正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算8.2抗裂驗(yàn)算Ns、Nl——由荷載標(biāo)準(zhǔn)值按荷載效應(yīng)短期組合及長(zhǎng)期組合計(jì)算的軸向力；

ftk——砼軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值；

αct——砼拉應(yīng)力限制系數(shù)，短期組合，αct=0.85；長(zhǎng)期組合，αct=0.70；

Ao——換算截面面積，Ao=Ac+

αEAs，

αE=

Es/Ec；As為鋼筋截面面積；Ac為砼截面面積。為滿足目標(biāo)可靠指標(biāo)要求，引進(jìn)拉應(yīng)力限制系數(shù)αct，ft

改用ftk:靠增加鋼筋提高抗裂能力是不經(jīng)濟(jì)，不合理的。第八章鋼筋砼構(gòu)件正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算8.2抗裂驗(yàn)算二.受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件正截面即將開裂時(shí)，應(yīng)力處于第I階段末。受拉區(qū)近似假定為梯形，塑化區(qū)占受拉區(qū)高度的一半。利用平截面假定，根據(jù)力和力矩的平衡，求出Mcr。第八章鋼筋砼構(gòu)件正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算8.2抗裂驗(yàn)算更方便的是在保持Mcr相等的條件下，將受拉區(qū)梯形應(yīng)力圖折換成直線分布應(yīng)力圖。受拉邊緣應(yīng)力為γmft

。γm為截面抵抗矩的塑性系數(shù)。換算后可直接用彈性體的材料力學(xué)公式進(jìn)行計(jì)算。第八章鋼筋筋砼構(gòu)件正常使使用極限狀態(tài)驗(yàn)驗(yàn)算8.2抗裂驗(yàn)算Ao=Ac+αEAs+αEAs’把鋼筋換算為同同位置的砼截面面面積αEAs和αEAs′：W0——換算截面A0對(duì)受拉邊緣的彈彈性抵抗矩；y0——換算截面重心軸軸至受壓邊緣的的距離；I0——換算截面對(duì)其重重心軸的慣性矩矩。第八章鋼筋筋砼構(gòu)件正常使使用極限狀態(tài)驗(yàn)驗(yàn)算8.2抗裂驗(yàn)算Ms，、Ml——由荷載標(biāo)準(zhǔn)值按按荷載效應(yīng)短期期組合及長(zhǎng)期組合計(jì)算的彎矩矩值。為滿足目標(biāo)可靠靠指標(biāo)的要求，，引用拉應(yīng)力限限制系數(shù)αct，荷載和材料強(qiáng)度度均取用標(biāo)準(zhǔn)值值。第八章鋼筋筋砼構(gòu)件正常使使用極限狀態(tài)驗(yàn)驗(yàn)算8.2抗裂驗(yàn)算γm是受拉區(qū)為梯形形的應(yīng)力圖形，，按抗裂彎矩相相等的原則，折折算成直線應(yīng)力力圖形時(shí)，相應(yīng)應(yīng)受拉邊緣應(yīng)力力比值。γm值與假定的受拉拉區(qū)應(yīng)力圖形有有關(guān)，各種截面面的γm值見附錄五表4。γm值還與截面高高度h﹑配筋率和受力力狀態(tài)有關(guān)。。γm值隨h值的增大而減減小。乘以考慮截面面高度影響的的修正系數(shù)，，其值值不大于1.1。h以mm計(jì)，當(dāng)h>3000mm，取h=3000mm。第八章鋼鋼筋砼構(gòu)件正正常使用極限限狀態(tài)驗(yàn)算8.2抗裂驗(yàn)算雙筋工字形換算截截面特征值第八章鋼筋砼砼構(gòu)件正常使用極極限狀態(tài)驗(yàn)算8.2抗裂驗(yàn)算三.偏心受拉構(gòu)件把鋼筋換算為砼截截面面積，將應(yīng)力力折換成直線分布布，引入γ偏拉，采用迭加原理，，用材料力學(xué)公式式進(jìn)行計(jì)算：第八章鋼筋砼砼構(gòu)件正常使用極極限狀態(tài)驗(yàn)算8.2抗裂驗(yàn)算隨應(yīng)變梯度加大，，塑性影響系數(shù)加加大。軸拉構(gòu)件應(yīng)變梯度度為零，γ軸拉＝1。γ偏拉隨平均拉應(yīng)力σ的大小，按線性規(guī)規(guī)律在1與γm之間變化。σ=0時(shí)(受彎)，γ偏拉＝γm；σ=ft時(shí)(軸拉)，γ偏拉＝1。第八章鋼筋砼砼構(gòu)件正常使用極極限狀態(tài)驗(yàn)算8.2抗裂驗(yàn)算eO——軸向拉力的偏心距距，短期組合，，長(zhǎng)期組合合第八章鋼筋砼砼構(gòu)件正常使用極極限狀態(tài)驗(yàn)算8.2抗裂驗(yàn)算四.偏心受壓構(gòu)件γ偏壓大于γm，為簡(jiǎn)化計(jì)算并偏偏于安全取γ偏壓＝γm：第八章鋼筋砼砼構(gòu)件正常使用極極限狀態(tài)驗(yàn)算8.3裂縫開展寬度的驗(yàn)驗(yàn)算第三節(jié)裂縫開開展寬度的驗(yàn)算一、裂縫的成因及及對(duì)策砼結(jié)構(gòu)中存在拉應(yīng)力是產(chǎn)生裂縫的必要要條件。主拉應(yīng)力達(dá)到砼抗抗拉強(qiáng)度時(shí)，不立立即產(chǎn)生裂縫；當(dāng)當(dāng)拉應(yīng)變達(dá)到極限拉應(yīng)變etu時(shí)才出現(xiàn)裂縫。裂縫分荷載和非荷載因素素引起的兩類。非荷載因素如溫度度變化、砼收縮、、基礎(chǔ)不均勻沉降降、塑性坍落、冰冰凍、鋼筋銹蝕及及堿一骨料化學(xué)反反應(yīng)等都能引起裂裂縫。水工鋼筋砼結(jié)構(gòu)中中，大部分裂縫由由非荷載因素引起起。第八章鋼筋砼砼構(gòu)件正常使用極極限狀態(tài)驗(yàn)算8.3裂縫開展寬度的驗(yàn)驗(yàn)算(一)荷載作用引起的裂裂縫裂縫寬度計(jì)算限于于由彎矩、軸心拉拉力、偏心拉(壓)力等引起的垂直裂縫（正截面面裂縫）。剪力或扭矩引起的的斜裂縫計(jì)算沒有在規(guī)范中中反映。其他原因引起裂縫縫沒有簡(jiǎn)便方法計(jì)計(jì)算。對(duì)策：合理配筋，控制鋼鋼筋應(yīng)力不過高，，鋼筋直徑不過粗粗。第八章鋼筋砼砼構(gòu)件正常使用極極限狀態(tài)驗(yàn)算8.3裂縫開展寬度的驗(yàn)驗(yàn)算(二)非荷載因素引起的的裂縫1．溫度變化引起的的裂縫溫度變化產(chǎn)生變形形即熱脹冷縮。變變形受到約束，就就產(chǎn)生裂縫。對(duì)策：設(shè)伸縮縫，減小約約束，允許自由變變形。大體積砼，內(nèi)部溫度大，外周周溫度低，內(nèi)外溫差大，引引起溫度裂縫。減小溫度差：分層分塊澆筑，采采用低熱水泥，埋埋置塊石，預(yù)冷骨骨料，預(yù)埋冷卻水水管等。第八章鋼筋砼砼構(gòu)件正常使用極極限狀態(tài)驗(yàn)算8.3裂縫開展寬度的驗(yàn)驗(yàn)算2．砼收縮引起的的裂縫砼在空氣中結(jié)硬硬產(chǎn)生收縮變形形，產(chǎn)生收縮裂裂縫。對(duì)策：設(shè)伸縮縫，降低低水灰比，配筋筋率不過高，設(shè)設(shè)置構(gòu)造鋼筋使使收縮裂縫分布布均勻，加強(qiáng)潮潮濕養(yǎng)護(hù)。3．基礎(chǔ)不均勻沉沉降引起的裂縫縫對(duì)策：構(gòu)造措施及設(shè)沉沉降縫等。4．砼塑性坍落引引起的裂縫對(duì)策：控制水灰比，采采用適量減水劑劑，不漏振，不不過振，避免泌泌水現(xiàn)象，在砼砼終凝前抹面壓壓光。第八章鋼筋筋砼構(gòu)件正常使使用極限狀態(tài)驗(yàn)驗(yàn)算8.3裂縫開展寬度的的驗(yàn)算5．冰凍引起的裂裂縫水在結(jié)冰時(shí)體積積增加，孔道中中水結(jié)冰會(huì)使砼砼脹裂。6．鋼筋銹蝕引起起的裂縫鋼筋銹蝕是電化化學(xué)反應(yīng)，鋼筋筋生銹體積膨脹脹，產(chǎn)生順筋裂裂縫，導(dǎo)致砼保保護(hù)層剝落，影影響結(jié)構(gòu)耐久性性。對(duì)策：提高砼的密實(shí)度度和抗?jié)B性，適適當(dāng)?shù)丶哟蟊Ｗo(hù)護(hù)層厚度。7．堿一骨料化學(xué)學(xué)反應(yīng)引起的裂裂縫砼孔隙中水泥的的堿性溶液與活活性骨料(含活性SiO2)化學(xué)反應(yīng)生成堿堿一硅酸凝膠，，遇水膨脹，使使砼脹裂。對(duì)策：限制活性骨料含含量，高砼的密密實(shí)度和采用較較低的水灰比。。第八章鋼筋筋砼構(gòu)件正常使使用極限狀態(tài)驗(yàn)驗(yàn)算8.3裂縫開展寬度的的驗(yàn)算(a)砼開裂(b)水、CO2侵入鋼筋銹蝕過程第八章鋼筋筋砼構(gòu)件正常使使用極限狀態(tài)驗(yàn)驗(yàn)算8.3裂縫開展寬度的的驗(yàn)算(c)開始銹蝕(d)鋼筋體積膨脹鋼筋銹蝕過程二、受力裂縫的的開展寬度計(jì)算算理論概述建立能包括各種種因素的計(jì)算公公式十分困難。。數(shù)理統(tǒng)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)公式——通過對(duì)大量試驗(yàn)驗(yàn)資料的分析，，選出影響裂縫縫寬度的主要參參數(shù)，進(jìn)行數(shù)理理統(tǒng)計(jì)后得出。。半理論論半經(jīng)經(jīng)驗(yàn)公公式——為我國國《規(guī)范》采用，，從力力學(xué)模模型出出發(fā)推推導(dǎo)出出理論論計(jì)算算公式式，用用試驗(yàn)驗(yàn)資料料確定定公式式中系系數(shù)。。理論論又可可分為為三類類★粘結(jié)滑滑移理理論★無滑移移理論論★綜合理理論8.3裂縫開開展寬寬度的的驗(yàn)算算第八章章鋼鋼筋筋砼構(gòu)構(gòu)件正正常使使用極極限狀狀態(tài)驗(yàn)驗(yàn)算第八章章鋼鋼筋筋砼構(gòu)構(gòu)件正正常使使用極極限狀狀態(tài)驗(yàn)驗(yàn)算8.3裂縫開展寬寬度的驗(yàn)算算粘結(jié)滑移理理論裂縫開展是是由于鋼筋筋和砼之間間不再保持持變形協(xié)調(diào)調(diào)而出現(xiàn)相相對(duì)滑移造造成的。在一個(gè)裂縫縫區(qū)段(裂縫間距l(xiāng)cr)內(nèi)，鋼筋與砼伸伸長(zhǎng)之差是是裂縫開展展寬度ω，lcr越大，ω越大。lcr取決于鋼筋筋與砼之間間的粘結(jié)力力大小及分分布。影響裂縫寬寬度的因素素除鋼筋應(yīng)應(yīng)力σs外，主要是是鋼筋直徑徑d與配筋率ρ的比值。砼表面的裂裂縫寬度與與內(nèi)部鋼筋筋表面處是是一樣的。。第八章鋼鋼筋砼構(gòu)構(gòu)件正常使使用極限狀狀態(tài)驗(yàn)算8.3裂縫開展寬寬度的驗(yàn)算算無粘結(jié)滑移移理論假定裂縫開開展后，砼砼截面在局局部范圍內(nèi)內(nèi)不再保持持為平面，，鋼筋與砼之之間的粘結(jié)結(jié)力不破壞壞，相對(duì)滑移忽忽略不計(jì)表面裂縫寬寬度是受從從鋼筋到構(gòu)構(gòu)件表面的的應(yīng)變梯度度控制的，，與保護(hù)層層厚度c大小有關(guān)。。綜合理論建立在前兩兩種理論基基礎(chǔ)上，既既考慮保護(hù)護(hù)層厚度c的影響，也也考慮鋼筋筋可能出現(xiàn)現(xiàn)的滑移。。第八章鋼鋼筋砼構(gòu)構(gòu)件正常使使用極限狀狀態(tài)驗(yàn)算8.3裂縫開展寬寬度的驗(yàn)算算(一)裂縫開展前前后的應(yīng)力力狀態(tài)根據(jù)粘結(jié)滑滑移理論對(duì)對(duì)純彎區(qū)段段的裂縫加加以討論。。裂縫出現(xiàn)前前，拉區(qū)鋼筋與與砼共同受受力。沿構(gòu)構(gòu)件長(zhǎng)度方方向，各截截面受力相相同。砼拉應(yīng)力達(dá)達(dá)到抗拉強(qiáng)強(qiáng)度時(shí)，最弱截面出出現(xiàn)第一條條裂縫。裂縫截面砼砼不再承受受拉力，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)由鋼筋承承擔(dān)。裂縫縫截面鋼筋筋應(yīng)力突增增，鋼筋應(yīng)應(yīng)變突變。。第八章鋼鋼筋砼構(gòu)構(gòu)件正常使使用極限狀狀態(tài)驗(yàn)算8.3裂縫開展寬寬度的驗(yàn)算算受粘結(jié)作用用影響，砼不能自由由回縮到無無應(yīng)力狀態(tài)態(tài)。距裂縫縫越遠(yuǎn)，砼砼承擔(dān)的拉拉應(yīng)力越大大，鋼筋拉拉應(yīng)力越小小。距裂縫截面面有足夠的的長(zhǎng)度時(shí)，砼拉應(yīng)應(yīng)力sc增大到ft，將出現(xiàn)新的的裂縫。荷載增加，，應(yīng)力大于于砼實(shí)際抗抗拉強(qiáng)度的的地方又出出現(xiàn)第二條條裂縫。裂縫出現(xiàn)后后，沿構(gòu)件件長(zhǎng)度方向向，鋼筋與與砼的應(yīng)力力隨裂縫位位置變化，，中和軸隨隨裂縫位置置呈波浪形形起伏。第八章鋼鋼筋砼構(gòu)構(gòu)件正常使使用極限狀狀態(tài)驗(yàn)算8.3裂縫開展寬寬度的驗(yàn)算算由于砼質(zhì)量量不均，裂裂縫間距有有疏有密。。最大間距距可為平平均間距距的1.3～2倍。荷載超過過開裂荷荷載50％以上時(shí)時(shí)，裂縫縫間距才才趨于穩(wěn)穩(wěn)定。裂縫開展展寬度有有大有小小，實(shí)際際設(shè)計(jì)考考慮的是是最大寬寬度。(二)平均裂縫縫寬度ωm荷載達(dá)到到抗裂彎彎矩Mcr時(shí)，出現(xiàn)現(xiàn)第一條條裂縫。。裂縫截面面砼拉應(yīng)應(yīng)力為零零，鋼筋筋應(yīng)力突突增。應(yīng)力達(dá)到到ft處，發(fā)生生第二條條裂縫。。把問題理理想化，，裂縫是是等間距距的，同同時(shí)發(fā)生生的。荷載增加加只加大大裂縫寬寬度，不不產(chǎn)生新新的裂縫縫。各條裂縫縫寬度，，在同一一荷載下下相等。。第八章鋼鋼筋筋砼構(gòu)件件正常使使用極限限狀態(tài)驗(yàn)驗(yàn)算8.3裂縫開展展寬度的的驗(yàn)算鋼筋重心心處裂縫縫寬度ωm等于兩條條相鄰裂裂縫之間間鋼筋與與砼伸長(zhǎng)長(zhǎng)之差：：εsm、εcm——分別為裂裂縫間鋼鋼筋及砼砼的平均均應(yīng)變；；lcr——裂縫間距距。砼的拉伸伸變形極極小，略略去不計(jì)計(jì)：第八章鋼鋼筋筋砼構(gòu)件件正常使使用極限限狀態(tài)驗(yàn)驗(yàn)算8.3裂縫開展展寬度的的驗(yàn)算裂縫截面面鋼筋應(yīng)應(yīng)變?chǔ)舠最大，非非裂縫截截面鋼筋筋應(yīng)變減減小，鋼鋼筋的平平均應(yīng)變變?chǔ)舠m比裂縫截截面鋼筋筋應(yīng)變?chǔ)舠小。用受拉鋼鋼筋應(yīng)變變不均勻勻系數(shù)ψ表示裂縫縫間因砼砼承受拉拉力對(duì)鋼鋼筋應(yīng)變變的影響響，ψ=εsm/εs。裂縫寬度度主要取取決于裂裂縫截面面鋼筋應(yīng)應(yīng)力σs，裂縫間間距l(xiāng)cr和鋼筋應(yīng)應(yīng)變不均均勻系數(shù)數(shù)ψ也是兩個(gè)個(gè)重要的的參數(shù)。。第八章鋼鋼筋筋砼構(gòu)件件正常使使用極限限狀態(tài)驗(yàn)驗(yàn)算8.3裂縫開展展寬度的的驗(yàn)算1．σs值軸拉構(gòu)件件2．lcr值τm——lcr范圍內(nèi)縱縱向受拉拉鋼筋與與砼的平平均粘結(jié)結(jié)應(yīng)力；；u——縱向受拉拉鋼筋截截面總周周長(zhǎng)，u=nππd，n和d為鋼筋的的根數(shù)和和直徑。。脫離體兩兩端拉力力差由粘粘結(jié)力平平衡：Ate——有效受拉拉砼截面面面積第八章鋼鋼筋筋砼構(gòu)件件正常使使用極限限狀態(tài)驗(yàn)驗(yàn)算8.3裂縫開展寬度度的驗(yàn)算粘結(jié)滑移理論論推求出的lcr與鋼筋直徑d及有效配筋率率ρte＝As／Ate有關(guān)。無滑移理論認(rèn)為保護(hù)層厚厚度c是影響構(gòu)件表表面裂縫寬度度的主要因素。綜合理論既考慮c的影響，也考考慮d及ρte的影響。第八章鋼鋼筋砼構(gòu)件正正常使用極限限狀態(tài)驗(yàn)算8.3裂縫開展寬度度的驗(yàn)算3．ψ值ψ=εsm/εs，反映裂縫間間受拉砼參與與工作的程度度。ψ≤1。ψ越小，砼參與與承受拉力的的程度越大；；ψ越大，砼承受受拉力的程度度越小，ψ＝1，砼脫離離工作。影響ψ的因素除鋼筋筋應(yīng)力外，還還與砼抗拉強(qiáng)強(qiáng)度、配筋率率、鋼筋與砼砼的粘結(jié)性能能、荷載作用用的時(shí)間和性性質(zhì)等有關(guān)。。準(zhǔn)確計(jì)算十分分復(fù)雜，根據(jù)據(jù)試驗(yàn)資料給給出半理論半半經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公公式:α—試驗(yàn)常數(shù)。第八章鋼鋼筋砼構(gòu)件正正常使用極限限狀態(tài)驗(yàn)算8.3裂縫開展寬度度的驗(yàn)算(三)最大裂縫寬度度ωmax砼質(zhì)量不均勻勻，裂縫間距距有疏有密，，寬度有大有有小。用最大寬度衡衡量是否超過過允許值。荷載長(zhǎng)期作用用下裂縫寬度度有所增長(zhǎng)。。包括長(zhǎng)期荷載載影響在內(nèi)的的最大裂縫寬寬度取平均寬寬度之兩倍：：三、《水工砼結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)規(guī)范》的裂縫寬度驗(yàn)驗(yàn)算公式矩形、T形及工形截面的的鋼筋砼受拉、、受彎和偏心受受壓構(gòu)件，按荷荷載效應(yīng)的短期期組合(并考慮部分荷載載的長(zhǎng)期作用的的影響)及長(zhǎng)期組合的最最大裂縫寬度：：第八章鋼筋筋砼構(gòu)件正常使使用極限狀態(tài)驗(yàn)驗(yàn)算8.3裂縫開展寬度的的驗(yàn)算α1——構(gòu)件受力特征系系數(shù)；(受彎和偏壓α1＝1.0，偏拉α1=1.15，軸拉α1＝1.3)α2——鋼筋表面形狀系系數(shù)；(變形鋼筋α2＝1.0，光面鋼筋α2＝1.4)α3——荷載長(zhǎng)期作用影影響系數(shù)；(短期組合α3＝1.5，長(zhǎng)期組合α3=1.6)；第八章鋼筋筋砼構(gòu)件正常使使用極限狀態(tài)驗(yàn)驗(yàn)算8.3裂縫開展寬度的的驗(yàn)算Ate——有效受拉砼截面面面積；(受彎、偏拉及大大偏壓：Ate＝2ab，a為As重心至截面受拉拉邊緣的距離，，b為矩形截面的寬寬度，有受拉翼緣的倒倒T形及工形截面，，b為受拉翼緣寬度度；全截面受拉的偏偏拉：取拉應(yīng)力較大一一側(cè)鋼筋的相應(yīng)應(yīng)有效受拉砼截截面面積；軸拉：取2als，ls為沿截面周邊配配置的受拉鋼筋筋重心連線的總總長(zhǎng)度)；第八章鋼筋筋砼構(gòu)件正常使使用極限狀態(tài)驗(yàn)驗(yàn)算8.3裂縫開展寬度的的驗(yàn)算c——最外排縱向受拉拉筋外緣至拉區(qū)區(qū)底邊的距離(mm)，c<20mm，c＝20mm；c﹥65mm，c＝65mm；d——受拉鋼筋直徑(mm)，用不同直徑時(shí)，，改用換算直徑徑4As／u,u為鋼筋總周長(zhǎng)；；ρte——縱向受拉鋼筋的的有效配筋率，，ρte＝As／Ate，ρte<0.03，ρte=0.03；As——拉區(qū)縱向鋼筋截截面面積；(受彎、偏拉及大大偏壓：取拉區(qū)縱筋面積積，全截面受拉的偏偏拉：取拉應(yīng)力大一側(cè)側(cè)的鋼筋面積，，軸拉：取全部縱筋面積積)σss、σsl——短期及長(zhǎng)期組合合計(jì)算的縱向受受拉筋應(yīng)力。偏壓構(gòu)件當(dāng)e0／h0≤0.55時(shí)，裂縫寬度小小，不必驗(yàn)算。。第八章鋼筋筋砼構(gòu)件正常使使用極限狀態(tài)驗(yàn)驗(yàn)算8.3裂縫開展展寬度的的驗(yàn)算縱向受拉拉鋼筋應(yīng)應(yīng)力（一）軸軸拉構(gòu)件件Ns、Nl——由荷載標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值按按短期及及長(zhǎng)期組組合計(jì)算算的軸向向拉力值值。（二）受受彎構(gòu)件件Ms、Ml——由荷載標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值按按短期及及長(zhǎng)期組合合計(jì)算的的彎矩值值?！镉绊懥芽p縫寬度的的主要因因素是鋼筋應(yīng)力力。鋼筋的的直徑、外外形、砼保護(hù)層厚厚度及配配筋率也是較重重要的因因素。砼砼強(qiáng)度對(duì)對(duì)裂縫寬寬度無顯顯著影響響?！锲胀ㄤ摻罱铐沤Y(jié)構(gòu)構(gòu)中，不宜采用用高強(qiáng)鋼鋼筋。★采用細(xì)而密、、變形鋼筋，可可使裂縫縫間距及及裂縫寬寬度減小小。★砼保護(hù)層層越厚，，表面裂裂縫寬度度越大，，鋼筋不不易銹蝕蝕。★解決荷載載裂縫問問題的最最有效方方法是采采用預(yù)應(yīng)力鋼鋼筋砼。第八章鋼鋼筋筋砼構(gòu)件件正常使使用極限限狀態(tài)驗(yàn)驗(yàn)算8.3裂縫開展展寬度的的驗(yàn)算設(shè)計(jì)時(shí)時(shí)要求求：最大裂裂縫寬寬度允允許值值[ω]見附錄錄五表表1。[ω]取值主主要考考慮結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件的的耐久久性和和使用用者心心理。。當(dāng)不滿滿足上上述要要求？？第八章鋼鋼筋砼構(gòu)件正正常使用極限限狀態(tài)驗(yàn)算8.4變形驗(yàn)驗(yàn)算第四節(jié)變變形驗(yàn)驗(yàn)算《材料力學(xué)》勻質(zhì)彈性材料料梁，撓度計(jì)計(jì)算公式l0、EI——梁的計(jì)算跨度度和截面抗彎彎剛度?？箯潉偠菶I體現(xiàn)了截面抵抵抗彎曲變形形的能力，勻勻質(zhì)彈性材料料EI為常數(shù)，M-f關(guān)系為直線。。=（兩端剛接）水平力-側(cè)移：d312hEIV××=（集中荷載）荷載-撓度：48f3lEIP×=彎矩-曲率：fEIM=應(yīng)力-應(yīng)變：esE剛度是反映力力與變形之間間的關(guān)系：第八章鋼鋼筋砼構(gòu)件正正常使用極限限狀態(tài)驗(yàn)算8.4變形驗(yàn)驗(yàn)算第八章鋼鋼筋砼構(gòu)件正正常使用極限限狀態(tài)驗(yàn)算8.4變形驗(yàn)驗(yàn)算(1)裂縫出現(xiàn)前，，M-f接近直線。(2)出現(xiàn)裂縫后，，出現(xiàn)轉(zhuǎn)折點(diǎn)點(diǎn)A′。砼塑性發(fā)展，，變形模量降降低；截面開開裂，抗彎剛剛度降低。(3)鋼筋屈服，出出現(xiàn)第二個(gè)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)折點(diǎn)C′，截面剛度急急劇降低。由于砼開裂、、彈塑性應(yīng)力力-應(yīng)變關(guān)系和鋼鋼筋屈服等影影響，鋼筋砼適筋梁的M-f關(guān)系不再是直直線。第八章鋼鋼筋砼構(gòu)件正正常使用極限限狀態(tài)驗(yàn)算8.4變形驗(yàn)驗(yàn)算鋼筋砼梁，用抗彎剛度B代替EI，B隨M增大而減小。。剛度B確定后可用材材料力學(xué)公式式計(jì)算梁的撓撓度。水工規(guī)范對(duì)鋼鋼筋砼梁抗彎彎剛度采用簡(jiǎn)簡(jiǎn)化計(jì)算方法法。一、受彎構(gòu)件件的短期剛度度Bs(一)不出現(xiàn)裂縫的的構(gòu)件實(shí)際撓度比按按彈性體算得得的數(shù)值大。。砼受拉發(fā)生塑塑性，實(shí)際彈彈模降低，截截面未削弱，，I值不受影響。。將剛度EI修正可反映不不出現(xiàn)裂縫的的鋼筋砼梁工工作情況。第八章鋼鋼筋砼構(gòu)件正正常使用極限限狀態(tài)驗(yàn)算8.4變形驗(yàn)驗(yàn)算剛度EI用Bs值代替：Bs——不出現(xiàn)裂縫的的鋼筋砼受彎彎構(gòu)件的短期期剛度；Ec——砼的彈模；I0——換算截面對(duì)其其重心軸的慣慣性矩；0.85——考慮砼出現(xiàn)塑塑性時(shí)彈模降降低的系數(shù)。。第八章鋼鋼筋砼構(gòu)件正正常使用極限限狀態(tài)驗(yàn)算8.4變形驗(yàn)驗(yàn)算(二)出現(xiàn)裂縫的構(gòu)構(gòu)件短期剛度以材料力力學(xué)梁的撓度公式式為基礎(chǔ)，根據(jù)試試驗(yàn)，以αEρ為主要參數(shù)進(jìn)行回回歸分析，Bs與αEρ為線性關(guān)系。矩形、T形及工形截面構(gòu)件件的短期剛度：ρ——縱向拉筋的配筋率率；γf′——受壓翼緣面積與腹腹板有效面積的比比值；γf——受拉翼緣面積與腹腹板有效面積的比比值。第八章鋼筋砼砼構(gòu)件正常使用極極限狀態(tài)驗(yàn)算8.4變形驗(yàn)算算二、受彎構(gòu)件的長(zhǎng)長(zhǎng)期剛度Bl長(zhǎng)期荷載下，壓區(qū)區(qū)砼徐變使撓度隨隨時(shí)間增大。砼收縮引起梁剛度度降低，撓度增大大。拉區(qū)鋼筋較多而壓壓區(qū)很少或未配，，壓區(qū)砼自由收縮縮，梁上部縮短。。拉區(qū)砼收縮受鋼鋼筋約束，砼受拉拉，可出現(xiàn)裂縫。。影響砼徐徐變和收收縮的因因素如受壓鋼鋼筋的的配筋筋率，，加荷荷齡期期，荷荷載的的大小小及持持續(xù)時(shí)時(shí)間等對(duì)長(zhǎng)長(zhǎng)期撓撓度的的增長(zhǎng)長(zhǎng)有影影響。。第八章章鋼鋼筋筋砼構(gòu)構(gòu)件正正常使使用極極限狀狀態(tài)驗(yàn)驗(yàn)算8.4變形形驗(yàn)驗(yàn)算算考慮荷荷載長(zhǎng)長(zhǎng)期作作用對(duì)對(duì)梁撓撓度影影響的的方法法①考慮砼砼徐變變及收收縮的的影響響計(jì)算算長(zhǎng)期期剛度度，或或直接接計(jì)算算荷載載長(zhǎng)期期作用用產(chǎn)生生的撓撓度增增長(zhǎng)和和自由由收縮縮引起起的翹翹曲；；②試驗(yàn)驗(yàn)結(jié)果果確定定荷載載長(zhǎng)期期作用用的撓撓度增增大系系數(shù)θ，采用θ值計(jì)算算長(zhǎng)期期剛度度。③θ值為荷荷載長(zhǎng)長(zhǎng)期作作用的的撓度度與即即時(shí)產(chǎn)產(chǎn)生的的撓度度的比比值。。第八章章鋼鋼筋筋砼構(gòu)構(gòu)件正正常使使用極極限狀狀態(tài)驗(yàn)驗(yàn)算8.4變形形驗(yàn)驗(yàn)算算規(guī)范采采用第第②種種方法法。θ值按下下式計(jì)計(jì)算ρ′、ρ———為受壓壓筋和和受拉拉筋的的配筋筋率。。(ρ′＝As′/bho，ρ＝As/bho)ρ′＝0，θ=2.0；ρ′＝ρ，θ＝1.6；ρ′為中間間值，，θ按直線線內(nèi)插插。翼緣位位于拉拉區(qū)的的倒T形截面面，撓撓度增增大系系數(shù)θ乘以1.2。第八章章鋼鋼筋筋砼構(gòu)構(gòu)件正正常使使用極極限狀狀態(tài)驗(yàn)驗(yàn)算8.4變形形驗(yàn)驗(yàn)算算Bs——短期剛剛度；；Ms、Ml——由荷載載標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值按按短期期及長(zhǎng)長(zhǎng)期組組合計(jì)計(jì)算的的彎矩矩值；；θ———考慮荷荷載長(zhǎng)長(zhǎng)期作作用對(duì)對(duì)撓度度增大大的影影響系系數(shù)。。矩形、、T形及工工形截截面受受彎構(gòu)構(gòu)件的的長(zhǎng)期期剛度度Bl(1)短期組組合(并考慮慮部分分荷載載的