第九章混凝土構件的變形及裂縫寬度驗算

混凝土結構設計原理DesignPrincipleforConcreteStructure第九章變形和裂縫寬度的計算9.1概述第九章變形和裂縫寬度的計算DeformationandCrackWidthofRCBeam9.1概述外觀感覺?íì裂縫過寬：鋼筋銹蝕導致承載力降低，影響使用壽命耐久性—心理承受：不安全感，振動噪聲對非結構構件的影響：門窗開關，隔墻開裂等振動、變形過大對其它結構構件的影響???????íì變形過大影響正常使用：如吊車、精密儀器適用性—承載能力極限狀態(tài)安全性—?????????????????íì—結構的功能第九章變形和裂縫寬度的計算9.1概述

對于超過正常使用極限狀態(tài)的情況，由于其對生命財產(chǎn)的危害性比超過承載力極限狀態(tài)要小，因此相應的可靠度水平可比承載力極限狀態(tài)低一些。正常使用極限狀態(tài)的計算表達式為:Sk：作用效應標準值，如撓度變形和裂縫寬度，應根據(jù)荷載標準值和材料強度標準值確定。以受彎構件為例，在荷載標準值產(chǎn)生的彎矩可表示為，

Msk=CGGk+CQQk由于活荷載達到其標準值Qk的作用時間較短，故Msk稱為短期彎矩，其值約為彎矩設計值的50%~70%。由于在荷載的長期作用下，構件的變形和裂縫寬度隨時間增長，因此需要考慮長期荷載的影響，長期彎矩可表示為，

Mlk=CGGk+yqCQQkyq為活荷載準永久值系數(shù)（quasi-permanentload）第九章變形和裂縫寬度的計算9.1.1截面彎曲剛度的概念及其定義材料力學中，勻質彈性材料梁的跨中撓度為

20EIMlSf=式中S——與荷載類型和支承條件有關的系數(shù)；

EI——梁截面的抗彎剛度。

由于是勻質彈性材料，所以當梁截面的尺寸確定后，其抗彎剛度即可確定且為常量，撓度f與M成線性關系。

對鋼筋混凝土構件，由于材料的非彈性性質和受拉區(qū)裂縫的開展，梁的抗彎剛度不是常數(shù)而是變化的，其主要特點如下：

9.1概述第九章變形和裂縫寬度的計算

①隨荷載的增加而減少，即M越大，抗彎剛度越小。驗算變形時，截面抗彎剛度選擇在曲線第Ⅱ階段（帶裂縫工作階段）確定；

②隨配筋率ρ

的降低而減少。對于截面尺寸和材料都相問的適筋梁，ρ小，變形大些；截面抗彎剛度小些；

③沿構件跨度，彎矩在變化，截面剛度也在變化，即使在純彎段剛度也不盡相同，裂縫截面處的小些，裂縫間截面的大些；

④隨加載時間的增長而減小。構件在長期荷載作用下，變形會加大，在變形驗算中，除了要考慮短期效應組合，還應考慮荷載的長期效應的影響，故有長期剛度Bs

和短期剛度Bl

。

9.1概述第九章變形和裂縫寬度的計算9.1.2短期剛度Bs

短期剛度是指鋼筋混凝土受彎構件在荷載短期效應組合下的剛度值（以N·mm2計）。對矩形、T形、工字形截面受彎構件，短期剛度的計算公式為

式中

γf′——受壓翼緣的加強系數(shù)；

當hf′>0.2h0時，取hf′>0.2h0。

9.1概述第九章變形和裂縫寬度的計算

——鋼筋的彈性模量Es和混凝土Ec彈性模量的比值；

ρ——縱向受拉鋼筋的配筋率，；

ψ——鋼筋應變不均勻系數(shù)，是裂縫之間鋼筋的平均應變與裂縫截面鋼筋應變之比，它反映了裂縫間混凝土受拉對縱向鋼筋應變的影響程度。ψ愈小，裂縫間混凝土協(xié)助鋼筋抗拉作用愈強。該系數(shù)按下列公式計算

并規(guī)定0.4≤ψ≤1.0式中

——按有效受拉混凝土面積計算的縱向受拉鋼筋配筋率，。9.1概述第九章變形和裂縫寬度的計算

——有效受拉混凝土面積。對受彎構件，近似取

——按荷載短期效應組合計算的裂縫截面處縱向受拉鋼筋的應力，根據(jù)使用階段（Ⅱ階段）的應力狀態(tài)及受力特征計算:

對受彎構件式中

M

s——按荷載短期效應組合計算的彎矩值，即按全部永久荷載及可變荷載標準值求得的彎矩標準值。

9.1概述第九章變形和裂縫寬度的計算

9.1.3長期剛度Bl

長期剛度Bl

是指考慮荷載長期效應組合時的剛度值。在荷載的長期作用下，由于受壓區(qū)混凝土的徐變以及受拉區(qū)混凝土不斷退出工作，即鋼筋與混凝土間粘結滑移徐變、混凝土收縮，致使構件截面抗彎剛度降低，變形增大，故計算撓度時必須采用長期剛度Bl

?！兑?guī)范》建議采用荷載長期效應組合撓度增大的影響系數(shù)θ來考慮荷載長期效應對剛度的影響。長期剛度按下式計算：

式中Mq——按荷載長期效應組合下計算的彎矩值，即按永久荷載標準值與可變荷載準永久值計算。9.1概述第九章變形和裂縫寬度的計算式中——分別為受壓及受拉鋼筋的配筋率。

此處反映了在受壓區(qū)配置受壓鋼筋對混凝土受壓徐變和收縮起到一定約束作用，能夠減少構件在長期荷載作用下的變形。上述θ適用于一般情況下的矩形、T形、工字形截面梁，θ值與溫濕度有關，對干燥地區(qū)，θ值應酌情增加15％～25％。對翼緣位于受拉區(qū)的T形截面，θ值應增加20％。

9.1概述第九章變形和裂縫寬度的計算變形驗算目的與要求

其主要從以下幾個方面考慮：保證結構的使用功能要求；防止對結構構件產(chǎn)生不良影響；防止對非結構構件產(chǎn)生不良影響；保證使用者的感覺在可接受的程度之內。因此，對受彎構件在使用階段產(chǎn)生的最大變形值f必須加以限制，即

受彎構件變形驗算目的主要是用以滿足適用性。f≤[f]

其中

[f]—為撓度變形限值。第九章變形和裂縫寬度的計算9.2受彎構件的變形驗算9.2受彎構件的變形驗算

混凝土結構構件變形和裂縫寬度驗算屬于正常使用極限狀態(tài)的驗算，與承載能力極限狀態(tài)計算相比，正常使用極限狀態(tài)驗算具有以下二個特點：

①考慮到結構超過正常使用極限狀態(tài)對生命財產(chǎn)的危害遠比超過承載能力極限狀態(tài)的要小，因此其目標可靠指標β值要小一些，故《規(guī)范》規(guī)定變形及裂縫寬度驗算均采用荷載標準值和材料強度的標準值。

②由于可變荷載作用時間的長短對變形和裂縫寬度的大小有影響，故驗算變形和裂縫寬度時應按荷載短期效應組合值并考慮荷載長期效應的影響進行。

9.2受彎構件的變形驗算第九章變形和裂縫寬度的計算第九章變形和裂縫寬度的計算9.2受彎構件的變形驗算9.2受彎構件的變形驗算一、變形限值

f≤[f]

[f]為撓度變形限值。主要從以下幾個方面考慮：1、保證結構的使用功能要求。結構構件產(chǎn)生過大的變形將影響甚至喪失其使用功能，如支承精密儀器設備的梁板結構撓度過大，將難以使儀器保持水平；屋面結構撓度過大會造成積水而產(chǎn)生滲漏；吊車梁和橋梁的過大變形會妨礙吊車和車輛的正常運行等。2、防止對結構構件產(chǎn)生不良影響。如支承在磚墻上的梁端產(chǎn)生過大轉角，將使支承面積減小、支承反力偏心增大，并會引起墻體開裂。3、防止對非結構構件產(chǎn)生不良影響。結構變形過大會使門窗等不能正常開關，也會導致隔墻、天花板的開裂或損壞。第九章變形和裂縫寬度的計算4、保證使用者的感覺在可接受的程度之內。過大振動、變形會引起使用者的不適或不安全感。9.2受彎構件的變形驗算第九章變形和裂縫寬度的計算9.2受彎構件的變形驗算二、鋼筋混凝土梁抗彎剛度的特點截面抗彎剛度EI體現(xiàn)了截面抵抗彎曲變形的能力，同時也反映了截面彎矩與曲率之間的物理關系。對于彈性均質材料截面，EI為常數(shù)，M-f

關系為直線。第九章變形和裂縫寬度的計算9.2受彎構件的變形驗算圖9-1適筋梁M-f關系曲線第九章變形和裂縫寬度的計算9.2受彎構件的變形驗算××=（集中荷載）荷載-撓度：48f3lEIP×=彎矩-曲率：fEIM=應力-應變：esE剛度與變形之間的關系：第九章變形和裂縫寬度的計算9.2受彎構件的變形驗算

由于混凝土開裂、彈塑性應力-應變關系和鋼筋屈服等影響，鋼筋混凝土適筋梁的M-f關系不再是直線，而是隨彎矩增大，截面曲率呈曲線變化。短期彎矩Msk一般處于第Ⅱ階段，剛度計算需要研究構件帶裂縫時的工作情況。該階段裂縫基本等間距分布，鋼筋和混凝土的應變分布具有以下特征：第九章變形和裂縫寬度的計算9.2受彎構件的變形驗算其中，yc

和y分別表示混凝土和鋼筋應變不均勻系數(shù)。第九章變形和裂縫寬度的計算9.2受彎構件的變形驗算1、幾何關系：2、物理關系：三、剛度公式的建立材料力學中曲率與彎矩關系其中，n表示混凝土彈性特征值。第九章音變形甲和裂縫軟寬度的儀計算9.2受彎構豪件的變傻形驗算3、平衡拳關系：根據(jù)裂縫莖截面的應鼓力分布第九章?lián)谱冃魏土芽s慧縫寬度的清計算9.2受彎構場件的變個形驗算其中，x表示混凝龜土相對受此壓區(qū)高度艷；z表示受妨壓區(qū)邊產(chǎn)緣混凝刪土平均嫩應變綜刪合系數(shù)；h表示裂縫雨截面處的拋內力臂系退數(shù)；aE表示鋼額筋與混掃凝土的星彈模比浪。第九章嘩變形劣和裂縫俗寬度的燦計算9.2受彎構恨件的變棒形驗算四、參數(shù)h、z和y1、開裂棒截面的殖內力臂鍛系數(shù)h試驗和理肢論分析表孤明，在短首期彎矩Msk=（0.5腔~0.乒7）Mu范圍，裂隙縫截面的毒相對受壓艇區(qū)高度x變化很小桑，內力臂維的變化也并不大。對餓常用的混舟凝土強度尼和配筋情扁況，h值在0.8景3~0夫.93之間波動拒?！兑?guī)范》為簡化計賺算，取h=0.做87。2、受壓區(qū)英邊緣混凝稅土平均應賠變綜合系醒數(shù)z根據(jù)試銀驗實測片受壓邊野緣混凝鞠土的壓鋤應變，驢可以得被到系數(shù)z的試驗陡值。在短期彎某矩Msk=（0.5~貫0.7）Mu范圍，系數(shù)z的變化始很小，綁僅與配暫筋率有令關。《規(guī)范》根據(jù)試驗借結果分析光給出，受壓翼緣加強系數(shù)第九章總變形合和裂縫籃寬度的薄計算9.2受彎構件出的變形驗郵算第九章蒙變形私和裂縫而寬度的旁計算9.2受彎構獵件的變姥形驗算3、鋼筋換應變不故均勻系候數(shù)yssk為按荷載標準效逼應組合計算的痛鋼筋混煌凝土構杯件裂縫阿截面處寧，縱向鹿受拉鋼旦筋的應湊力；rte為以有狹效受拉碧混凝土抄截面面并積計算調的受拉房誠鋼筋配儉筋率。Ate為有效受兄拉混凝土取截面面積誼，對受彎皂構件取當y<0.2時，取y=0.掉2；當y>1.0時，取y=1.0；對直接栗承受重勉復荷載旬作用的御構件，伶取y=1.0。第九章毒變形和裂偽縫寬度的乒計算9.2受彎構件克的變形驗擔算在短期彎醫(yī)矩Msk=(0.蕩5~0.刑7)Mu范圍，芳三個參毯數(shù)h、z和y中，h和z為常數(shù)，而y隨彎矩飼增長而頂增大。該參數(shù)反旺映了裂縫工間混凝土膏參與受拉嚇工作的情塵況，隨著貧彎矩增握加，由烤于裂縫明間粘結概力的逐害漸破壞賽，混凝急土參與殺受拉的有程度減敏小，平樣均應變宗增大，y逐漸趨澤于1.0，抗彎固剛度逐岡漸降低芝。第九章引變形和裂能縫寬度的舟計算9.2受彎構駱件的變杠形驗算五、長館期荷載庸作用下種的抗彎插剛度Bl在長期愛荷載作用用下，算由于混昆凝土的徐變，會使霧梁的撓烏度隨時閑間增長程。此外墾，鋼筋耀與混凝妙土間粘結滑它移徐變、混凝土收縮等也會鴿導致梁答的撓度神增大。膊根據(jù)長風期試驗搖觀測結貞果，長存期撓度笑與短期鹿撓度的膀比值q可按下式掠計算:長期抗彎剛度第九章稠變形舒和裂縫糠寬度的徐計算9.2受彎構件慎的變形驗施算六、影響截面慣受彎剛度慎的主要因絨素1.影響短期英剛度Bs的因素外在因楊素主要簽是截面跨上的彎矩大小，僚內在主患要因素見是截面有疊效高度、混凝土強思度等級、截面受白拉鋼筋比的配筋燦率以及截面的傲形式。從公式樹中發(fā)現(xiàn)婆，當混沉凝土強紙度、鋼摟筋種類林以及受膽拉鋼筋舅截面確勢定時，稼矩形截查面受彎貢構件的Bs與梁截面咬寬度b成正比例另、與梁截撕面有效高妨度h0的三次白方成正捷比例，階增加截文面有效奮高度h0是提高剛暴度的最為貫有效的措芬施。2.影響短丈期剛度Bl的因素在荷載炕長期作推用下，賊受拉區(qū)葛混凝土訴將發(fā)生徐變，使受壓普區(qū)混凝土左的應力松似馳，以及滋受拉區(qū)混屈凝土與鋼眼筋間的滑移使受拉就區(qū)混凝鋼土不斷驚地退出壩工作，徑因而鋼婚筋的平禁均應變各隨時間妻而增大賺，此外肺，由于續(xù)縱向受隱拉鋼筋范周圍混瘡凝土的超收縮受國到鋼筋唇的抑制惜，當受互壓區(qū)縱忙向鋼筋鐵用量較娛小時，鉤受壓區(qū)循混凝土票可較自諒由地產(chǎn)辰生收縮哲變形，疑這些因銜素均將涂導致梁腥長期剛蛇度的降里低。第九章歉變形渾和裂縫辯寬度的箭計算9.2受彎構件遼的變形驗晃算七、受吐彎構件司的撓度宰變形驗際算◆由于彎矩彼沿梁長的剃變化的，抗彎剛限度沿梁趙長也是鳴變化的。但按變游剛度梁來濟計算撓度柄變形很麻麻煩?！簟兑?guī)范》為簡化甩起見，微取同號彎矩區(qū)晶段的最花大彎矩謹截面處武的最小酸剛度Bmin，按等剛故度梁來眨計算。◆這樣撓度任的簡化計葉算結果比悟按變剛度喉梁的理論借值略偏大銳?！舻拷蜃幍那⑶收`推差對梁糧的最大丹撓度影賢響很小，且撓貌度計算焦僅考慮如彎曲變廉形的影為響，實贏際上還紐奉存在一遙些剪切軍變形，絹因此按傭最小剛磨度Bmin計算的祖結果與供實測結上果的誤墓差很小娛。“最小際剛度剛優(yōu)度原則勾”第九章檢變形和裂異縫寬度的柿計算9.2受彎構件月的變形驗秋算第九章鑰變形稀和裂縫俊寬度的粥計算9.2受彎構件歡的變形驗蜜算第九章嘗變形肌和裂縫挽寬度的頭計算9.3裂縫寬繞度的計迎算9.3裂縫寬唯度計算——荷載引起測的裂縫寬程度一、裂縫躺的出現(xiàn)、治分布與開橫展第九章嗽變形和裂按縫寬度的友計算9.3裂縫寬帥度的計孩算★在裂縫出狹現(xiàn)前，混凝杠土和鋼矩筋的應惱變沿構璃件的長瞧度基本痕上是均核勻分布與的。★當混凝勾土的拉旦應力達愈到抗拉加強度時，首先廉會在構咽件最薄伍弱截面信位置出跌現(xiàn)第一思條（批稍）裂縫絮?！锪芽p出現(xiàn)淘瞬間，裂縫迅截面位罪置的混破凝土退猶出受拉靈工作，飲應力為騙零，而錯鋼筋拉往應力應欄力產(chǎn)生繁突增Dss=ft/r，配筋率弊越小，Dss就越大?！镉捎阡摻钐雅c混凝土身之間存在可粘結，隨著惑距裂縫銷截面距漢離的增乎加，混棄凝土中飯又重新影建立起槐拉應力sc，而鋼筋嚇的拉應力鎮(zhèn)則隨距裂吃縫截面距移離的增加才而減小?！锂斁嗔芽p猜截面有足燦夠的長度l時，混雙凝土拉賤應力sc增大到ft，此時將出術現(xiàn)新的裂楚縫。第九章糖變形和裂炕縫寬度的敏計算9.3裂縫寬度殺的計算★如果兩條塌裂縫的間漲距小于2l，則由于債粘結應線力傳遞幻玉長度不膽夠，混腔凝土拉守應力不淡可能達妻到ft，因此史將不會擋出現(xiàn)新胃的裂縫睛，裂縫擴的間距嬌最終將翻穩(wěn)定在社（l~2l）之間，平均間距呢可取1.5l?！飶牡谝谎潡l（批稠）裂縫炮出現(xiàn)到鐵裂縫全僑部出齊師為裂縫出現(xiàn)測階段，該階帖段的荷醋載增量吐并不大魚，主要猛取決于百混凝土擾強度的冊離散程蠶度?！锪芽p間蕩距的計算狹公式即居是以該輪階段的傷受力分透析建立披的?！锪芽p出衛(wèi)齊后，隨著荷兆載的繼續(xù)較增加，裂食縫寬度不旅斷開展。出裂縫的開漫展是由于豈混凝土的蔑回縮，鋼醒筋不斷伸正長，導致鹿鋼筋與混賢凝土之間牛產(chǎn)生變形面差，這是裂縫歉寬度計算昏的依據(jù)?！镉捎诨炷敛牧系亩虏痪鶆蛐裕芽p的儀出現(xiàn)、分命布和開展饑具有很大軋的離散性瞧，因此裂橫縫間距和須寬度也是慶不均勻的統(tǒng)。但大量策的試驗統(tǒng)洗計資料分端析表明，裂縫間暈距和寬能度的平占均值具有一定界規(guī)律性，燭是鋼筋與益混凝土之駕間粘結受即力機理的糞反映。第九章話變形和裂輕縫寬度的稼計算9.3裂縫寬度暈的計算二、裂縫宮間距第九章明變形和裂者縫寬度的就計算9.3裂縫寬度由的計算二、裂年縫間距第九章威變形爆和裂縫蛾寬度的搞計算9.3裂縫寬度把的計算◆上式表殼明，當碑配筋率r相同時扁，鋼筋直眠徑越細喜，裂縫榜間距越謊小，裂劉縫寬度士也越小悉，也即世裂縫的劣分布和寺開展會易密而細乎，這是控制屆裂縫寬度書的一個重咐要原則。◆但上式首中，當d/r趨于零時鍬，裂縫間副距趨于零甘，這并不尺符合實際弓情況?！粼囼灡斫悦?，當d/r很大時，承裂縫間距紐奉趨近于某昨個常數(shù)。該數(shù)值與湖保護層c和鋼筋凈蹤蝶間距有關，根據(jù)隆試驗分譯析，對宿上式修探正如下:第九章災變形秒和裂縫撥寬度的酒計算9.3裂縫寬度回的計算對于受耀彎構件，可將舍受拉區(qū)遠近似作堅為一軸遼心受拉充構件，罪根據(jù)粘模結力的湯有效影童響范圍溜，取有效受肺拉面積Ate=0.稼5bh+(bf-b)hf，因此爬將式中島配筋率r的用以下有受拉區(qū)有沉效配筋率北替換后，印即可用于堂受彎構件采用rte后，裂果縫間距乳可統(tǒng)一將表示為:第九章瞧變形和裂胸縫寬度的查計算9.3裂縫寬所度的計吵算根據(jù)試健驗資料祥統(tǒng)計分斜析，并鍛考慮受掩力特征墓的影響霉，對于但常用的帶肋鋼趴筋，《規(guī)范》給出的平泳均裂縫間赤距l(xiāng)m的計算公海式為:受彎構件軸心受拉構件c——最外層搭縱向受蹈拉鋼筋褲外邊緣宣到受拉流區(qū)底邊塵的距離遍（mm），當c<20m益m時，取c=20m良m；d——鋼筋直有徑（mm），當掃用不同等直徑的借鋼筋時飯，d改用換辰算直徑4As/u，u為縱向王鋼筋的吳總周長本。第九章拍變形廉和裂縫起寬度的寸計算9.3裂縫寬差度的計爹算三、裂縫趙寬度◆平均裂縫寬度第九章訴變形蠢和裂縫挎寬度的認計算9.3裂縫寬度著的計算鋼筋應災力不均己勻系數(shù)由于鋼度筋與混糖凝土間舌存在粘吧結應力肉，隨著蔥距裂縫但截面距兆離的增冊加，裂醒縫間混施凝土逐茶漸參與薯受拉工牽作，鋼議筋應力絲式逐漸減誦小，因鴨此鋼筋羞應力沿趨縱向的訪分布是蒜不均勻耍的。裂縫截面悔處鋼筋應獎力最大，防裂縫中間慰鋼筋應力尺最小，其昏差值反映滾了混凝土統(tǒng)參與受廊拉工作的大小。鋼筋應力名不均勻系央數(shù)y是反映裂狡縫間混凝渠土參加受倉拉工作程股度的影響據(jù)系數(shù)第九章絲式變形和裂克縫寬度的貨計算9.3裂縫寬蜓度的計馬算第九章添變形和裂答縫寬度的膽計算9.3裂縫寬圓度的計無算★當y<0.知2時，取y=0.僅2；當y>1.0時，取y=1.僅0；★對直接承籌受重復荷困載作用的墳構件，取y=1.0。第九章婦變形摔和裂縫腿寬度的勉計算9.3裂縫寬學度的計榨算近似取hc/h=0.6影7，h/h0=1.漁1，第九章倒變形和裂范縫寬度的盒計算9.3裂縫寬億度的計君算最大裂縫駐寬度實測表控明，裂述縫寬度慰具有很盆大的離飛散性。取實測裂最縫寬度wt與上述納計算的鈴平均裂鐵縫寬度wm的比值反為t。大量裂縫陶量測結果始統(tǒng)計表明悶，t的概率屠密度分填布基本例為正態(tài)浩。取超越概福率為5%的最大吳裂縫寬覆度可由急下式求警得:式中d為裂縫寬世度變異系照數(shù)，對受彎奸構件，喪試驗統(tǒng)增計得d=0.攀4，故取裂辜縫擴大系敢數(shù)t=1.治66。對于軸罩心受拉坊和偏心耐受拉構教件，由殺試驗結略果統(tǒng)計瞧得最大委裂縫寬藥度的擴霜大系數(shù)志為t=1.9。第九章申變形彈和裂縫夸寬度的灘計算9.3裂縫寬度喝的計算長期荷載交的影響：由于混慰凝土的滑移徐變和拉應力多的松弛，會導澤致裂縫勤間混凝執(zhí)土不斷膜退出受嬌拉工作累，鋼筋餡平均應寒變增大胖，使裂魯縫隨時呼間推移蛾逐漸增降大?；炷陵兊氖湛s也使裂縫扇間混凝土踐的長度縮恒短，也引辱起裂縫隨銜時間推移帳不斷增大修。荷載的變終動，環(huán)境溫介度的變化扛，都會醬使鋼筋怖與混凝肥土之間企的粘結我受到削帝弱，也兔將導致貢裂縫寬竹度不斷泡增大。根據(jù)長期短觀測結果泳，長期荷乘載下裂幣縫的擴瞇大系數(shù)為tl=1.5。第九章響變形和裂哲縫寬度的燒計算9.3裂縫寬這度的計速算軸心受棟拉構件acr=1.淺5×1解.9×酬0.8檢5×1李.1=躲2.7受彎構慚件acr=1.受5×1謹.66晉×0.驗85=愛2.1第九章暢變形和裂刮縫寬度的爸計算9.4混凝土撐構件的億截面延宅性§9.4混凝土海構件的連截面延設性9.4轉.1延性的概性念結構、家構件或屆截面延距性是指從屈蓬服開始到副達到最大榜承載力或及達到以后琴而承載力窯還沒有顯臉著下降期已間的變形援能力。延紹性時反映巾構件的后期變爽形能力。延性要顧求的目的：1.滿足抗震渡方面的要掏求；2.防止脆性態(tài)破壞；3.在超靜偶定結構疊中，適悠應外界荒的變化譜；4.使超靜定恢結構能充寺分的進行浙內力重分雀布，節(jié)約身鋼材。第九章熊變形液和裂縫團寬度的希計算9.4混凝土筒構件的壯截面延協(xié)性9.4.攝2截面的延什性計算截面的撒延性用鮮延性系額數(shù)來表列達，計全算時采智用平截襪面假設底。延性燥系數(shù)表之達式：φu—受壓區(qū)邊覆緣混凝透土達到否極限壓應阿變時截面咳曲率。φy—鋼筋開光始屈服揀時截面捉曲率?！孛媲恃有韵禂?shù)。9.4.侮3受彎構件軌延性的因丹素和提高轎截面延性揪的措施影響因素容主要包括尿：縱向鋼鎖筋配筋率跨、混凝土獨極限壓應著變、鋼筋罪屈服強度竿及混凝土原強度等。永即極限壓僻應變郵以及歇受壓區(qū)高衣度kh0和xa兩個綜距合因素。提高截榮面延性模的措施聞有:限制縱向熔受拉鋼筋注的配筋率鄭；規(guī)定受緒壓鋼筋和虧受拉鋼筋看的最小比寒例；在彎獅矩較大區(qū)焦段適當加桂密箍筋?！詫W偏僵心受壓北構件截丸面曲率俯延性的躲分析。9.4混凝土構呆件的截面翠延性第九章悠變形和裂手縫寬度的燃計算9.5混凝土結仗構的耐久迫性9.5混凝土故結構的橋耐久性◆混凝土斥結構應債能在自將然和人畜為環(huán)境瘋的化學跳和物理督作用下酬，滿足孩在規(guī)定看的設計工作挺壽命內不出得現(xiàn)無法津接受的些承載力襯減小、壞使用功鋒能降低巧和不能霧接受的手外觀破琴損等的駐耐久性工要求?！裟途眯允侵附Y構糕在預定設煉計工作壽輸命期內，舒在正常維噴護條件下掠，不需要殲進行大修位和加固，犁而滿足正著常使用和劉安全功能寬要求的能挨力?！魧τ谝粠X般建筑腥結構，壺設計工層作壽命岔為50年，重要的郊建筑物可氏取100年?！艚陙恚弘S著建筑齡市場化的續(xù)發(fā)展，業(yè)角主也可以擴對建筑的晶壽命提出目更高要求仆。對于其絲式它土木工順程結構，知根據(jù)其功妥能要求，秩設計工作慢壽命也有匹差別，如粉橋梁工程倉一般要求卷在100年以上。第九章趕變形件和裂縫方寬度的垮計算9.5混凝土結養(yǎng)構的耐久廊性世界上亂經(jīng)濟發(fā)碑達國家旋的工程像建設大重體上經(jīng)穴歷了三戶個階段送：⑴大規(guī)模建沃設；⑵新建與改授建、維修適并重；⑶重點轉向受既有建筑猾物的維修取改造。目前經(jīng)紛濟發(fā)達桐國家處居于第三羽階段，結構與因耐久父性不足科而失效快，或為凝保證繼役續(xù)正常立使用而抓付出巨陪大維修霸代價，控這使得廚耐久性犯問題變蘭得十分籌重要。第九章戒變形群和裂縫艙寬度的高計算9.5混凝土窯結構的恐耐久性我國50年代開始租大規(guī)模建業(yè)設的工程安項目，由婆于當時經(jīng)凳濟基礎薄紅弱，材料西標準和設踩計標準都懷較低，除零一些重要棕的工程項網(wǎng)目目前需倉要繼續(xù)維叉持其使用年外，其它糟大部分工看程已達到息其使用壽迫命。我國在姿改革開幻玉放以后球進入第報二次大蜜規(guī)模建井設，這它時國外道發(fā)達國美家在耐究久性上渾所遇到勸的問題很應引起境我國工包程技術濃人員的割足夠重贈視，避免重餅蹈發(fā)達雖國家的刊覆轍，對國屋家經(jīng)濟嫌建設造戀成巨大須浪費。第九章厭變形量和裂縫債寬度的扎計算9.5混凝土段結構的環(huán)耐久性混凝土結悠構耐久性犧可以歸結滑為混凝土殖材料和鋼攻筋材料的揮耐久性。潮材料的耐剃久性是指闊它暴露在崖使用環(huán)境奇下，抵抗槽各種物理沸和化學作浮用的能力崇。混凝土帳表面暴露法在大氣中剛，特別是膊在惡劣的罪環(huán)境中時始，長期到局有害物質阿的侵蝕，期以及外界坐溫、濕度餓等不良氣優(yōu)候環(huán)境往繪復循環(huán)的門影響，使烈混凝土隨盜使用時間嗓的增長而懼質量劣化以，鋼筋發(fā)遼生銹蝕等問，致使結告構物承載于能力降低沙。混凝土臘結構的刺耐久性菊問題表盟現(xiàn)為：迅混凝土虹損傷（匙裂縫、麻破碎、簡酥裂、浸磨損、線溶蝕等愛）；鋼垮筋的銹事蝕、疲君勞等；闊以及鋼減筋與混省凝土之么間粘結拼錨固作資用的削刺弱三方面面。第九章山變形和裂堵縫寬度的禮計算9.5混凝土結澆構的耐久寄性碳化一、影肢響混凝量土結構噸耐久性為的因素內部因塊素：混凝土映強度；滲透性悠；保護層照厚度；水泥品揚種；標號和雪用量；外加劑浪；等外部因犬素：環(huán)境溫度性；濕度；CO2含量；侵蝕性立介質等胞。第九章北變形溫和裂縫曾寬度的稍計算9.5混凝土結樣構的耐久芳性1、水灰孕比的影南響◆混凝土冷所取用柜水灰比共的大小袋是影響京混凝土或質量的壞主要因想素?！舢敾炷晾O澆筑成型青后，由于萬未參加水派化反應的拔多余水分熟的蒸發(fā)，病容易在集底料和水泥允漿體界面舊處或水泥探漿體內產(chǎn)扇生微裂縫沃?！羲冶鹊暧?，營微裂縫物增加也強愈多，露在混凝止土內所奸形成的逐毛細孔星率、孔訪徑和暢鎖通程度最也大大宣增加，蛋對材料踢的耐久型性影響律愈大?！粼囼灡砻骼?，當水灰攜比不大于0.55時，其影軋響明顯減黑少。第九章救變形和裂憐縫寬度的萄計算9.5混凝土暫結構的伴耐久性2、混凝瞎土的碳辱化◆混凝土裙中堿性濟物質（Ca(O房誠H)2）使混凝土痕內的鋼筋鴨表明形成偶氧化膜，轉它能有效庭地保護鋼悶筋，防止傻鋼筋銹蝕鬧?！舻捎诖螽嫐庵械亩x氧化碳（CO2）與混凝磨土中的堿步性物質發(fā)可生反應，使混凝洲土的pH值降低。其他坡物質，誦如SO2、H2S，也能與藍混凝土中龍的堿性物蹤蝶質發(fā)生類顯似的反應云，使混凝摧土的pH值降低，釣這就是混慣凝土的碳先化?！舢敾炷龐赏帘Ｗo昏層被碳賠化到鋼欄筋表面慶時，將破壞巡壽鋼筋表面拐的氧化膜訴，引起鋼丈筋的銹蝕鑼。此外，滅碳化還會極加劇混凝謀土的收縮放，可導致子混凝土的鵝開裂。◆因此，混凝土的槳碳化是混河凝土結構挺耐久性的知重要問題?！艋炷恋囊籼蓟瘡臉嫴始砻骈_菠始向內發(fā)夏展，到保賭護層完全向碳化，所幫需要的時棗間與碳化速遵度、混凝土保揭護層厚度、混凝土歉密實性以及覆蓋層情菠況等因素初有關。第九章封變形和裂崗縫寬度的善計算9.5混凝土結醒構的耐久蹈性[1]環(huán)境因素◆碳化速弓度主要隙取決于干空氣中繭的CO2濃度和向混凝面土中的擴散速度?？諝鈫嶂械腃O2濃度大，籃混凝土內更外CO2濃度梯度穩(wěn)也愈大，術因而CO2向混凝土風內的滲透其速度快，捉碳化反應吸也快。◆空氣濕爽度和溫度對碳化反沖應速度有疲較大影響大。因為碳元化反應要掉產(chǎn)生水份孕向外擴散牢，濕度越大眾，水份擴特散越慢。當空鵝氣相對屈濕度大糕于80%，碳化豬反應的排附加水靈份幾乎谷無法向竹外擴散故，使碳滲化反應泉大大降旗低。◆而在極座干燥環(huán)誼境下，空氣品中的CO2無法溶左于混凝輕土中的期孔隙水爹中，碳鼠化反應絨也無法狂進行?！粼囼灡砟好?，當辱混凝土掀周圍介糧質的相對濕針度為50%~烈75%時，混凝土他碳化速小度最快。環(huán)境隊溫度越界高，碳擋化的化戶學反應獅速度越選快，且CO2向混凝診土內的政擴散速爺度也越餃快。第九章鐘變形處和裂縫架寬度的曲計算9.5混凝土結因構的耐久施性[2]材料因全素◆水泥是蔬混凝土日中最活披躍的成孤分，其烏品種和票用量決豎定了單給位體積則中可碳單化物質攜的含量旅，因而梳對混凝躬土碳化厲有重要螺影響?！魡挝惑w積族中水泥的硬用量越櫻多，會提葛高混凝浪土的強趣度，又蘋會提高三混凝土役的抗碳群化性能向?！羲冶纫彩怯绊懞蓟闹鞣蛩亍谠谒嘤醚诹坎蛔兊暮鍡l件下，訴水灰比越模大，混凝養(yǎng)土內部的嘗孔隙率也坐越大，密曬實性就越伍差，CO2的滲入速雕度越快，校因而碳化鳥的速度也澆越快?！羲冶却鬅煏够炷量紫吨型坞x水增論多，有利例于碳化反界應?！艋炷聊讨型饧訐綉趾狭虾徒吖橇掀废ΨN對碳化也趁有一定的簽影響。第九章誼變形疊和裂縫揮寬度的圖計算9.5混凝土劑結構的翅耐久性[3]施工養(yǎng)護姜條件混凝土搞攪拌、勇振搗和但養(yǎng)護條益件影響箭混凝土狠的密實性，因而化對碳化怪有較大國影響。暫此外，撤養(yǎng)護方嘗法與齡練期對水泥的善水化程趟度有影響析，進而商影響混舅凝土的很碳化。缸所以保功證混凝將土施工裙質量對牢提高混朵凝土的統(tǒng)抗碳化腫性能十顧分重要元。[4]覆蓋層不同飾煮面材料客的碳化核深度比第九章阿變形和裂蕉縫寬度的椒計算9.5混凝土結刑構的耐久順性3、鋼筋沈銹蝕鋼筋銹蝕妖是影響鋼次筋混凝土昨結構耐久副性的最關插鍵問題。第九章訂變形和裂夫縫寬度的葡計算9.5混凝土灰結構的描耐久性◆當混凝土脖未碳化時，由于虛水泥的矩高堿性絲式，鋼筋殊表面形城成一層狗致密的來氧化膜動，阻止耐了鋼筋粒銹蝕電憑化學過關程。◆當混凝草土被碳須化，鋼筋第表面的隨氧化膜記被破壞鹿，在有粒水份和立氧氣的騾條件下迷，就會摟發(fā)生銹厲蝕的電芽化學反小應?！翡摻钿P恐蝕產(chǎn)生平的鐵銹堡（氫氧突化亞鐵Fe(掛OH)3），體積星比鐵增加2~6倍，保叨護層被姐擠裂，牽使空氣漠中的水錘份更易攏進入，駕促使銹持蝕加快娃發(fā)展?！粞鯕夂托菔悄噤摻钿P皮蝕必要祝條件，混凝土的芬碳化僅是料為鋼筋銹肺蝕提供了針可能。◆當構件使販用環(huán)境很努干燥（濕降度<40鋪%），或肅完全處映于水中藏，鋼筋搏的銹蝕碑極慢，元幾乎不衡發(fā)生銹吵蝕。◆而裂縫途的發(fā)生余為氧氣喘和水份穿的浸入絹創(chuàng)造了尖條件，網(wǎng)同時也獨使混凝垮土的碳炊化形成諷立體發(fā)澡展。第九章巷變形潛和裂縫牌寬度的賠計算9.5混凝土結辰構的耐久桌性◆但近年醒來的研眨究發(fā)現(xiàn)歷，銹蝕程野度與荷主載產(chǎn)生翠的橫向勢裂縫寬車度無明館顯關系，在一蹄般大氣域環(huán)境下趁，裂縫柏寬度即宮便達到0.3宮mm，也只后是在裂皂縫處產(chǎn)纏生銹點蹲?！暨@是由于鐘鋼筋銹蝕揪是一個電倚化學過程必，因此銹蝕主要很取決于氧說氣通過混誘凝土保護囑層向鋼筋騰表面的陰籮極的擴散閣速度，而這倍種擴散即速度主欺要取決軌于混凝的土的密實度。◆裂縫的出乎現(xiàn)僅是使搶裂縫處鋼脖筋局部脫瀉鈍，使銹肌蝕過程得宋以開始，偶但它對銹漫蝕速度不巷起控制作現(xiàn)用。◆因此，供防止鋼中筋銹蝕交最重要插的措施挖是在增圣加混凝階土的密實性和混凝陵土的保護層厚贏度。第九章?lián)ё冃魏土养f縫寬度的炮計算9.5混凝土駐結構的健耐久性鋼筋銹鮮蝕引起區(qū)混凝土告結構損繩傷過程招如下，戶首先在票裂縫寬緒度較大疾處發(fā)生納個別點族的“坑蝕”，繼夠而逐漸會形成“環(huán)蝕”，同奏時向裂蛛縫兩邊旦擴展，彼形成銹擦蝕面，內使鋼筋蜘有效面書積減小御。嚴重氏銹蝕時暗，會導唯致沿鋼筋來長度出付現(xiàn)縱向愧裂縫，甚至導滔致混凝土袍保護層脫歐落，習稱坊“暴筋”，從鏈而導致抹截面承樸載力下寇降，直拜至最終桂引起結靠構破壞見。第九章攤變形常和裂縫刊寬度的喊計算9.5混凝土結噸構的耐久光性鋼筋銹蝕蛾引起混凝數(shù)土結構損還傷過程如岔下，首先總在裂縫寬部度較大處區(qū)發(fā)生個別奪點的“坑蝕”，繼而量逐漸形成年“環(huán)蝕”，同鞋時向裂通縫兩邊陣擴展，善形成銹侄蝕面，卷使鋼筋靠有效面狼積減小仇。嚴重阻銹蝕時窗，會導服致沿鋼筋站長度出可現(xiàn)縱向廣裂縫，甚至導資致混凝土血保護層脫民落，習稱震“暴筋”，從而夠導致截面篇承載力下溪降，直至路最終引起馳結構破壞育。面積減小屈服強度聞降低粘結力降循低第九章駁變形歇和裂縫望寬度的茫計算9.5混凝土結觀構的耐久叮性第九章梅變形罩和裂縫嫁寬度的申計算9.5混凝土涌結構的動耐久性第九章涌變形倚和裂縫椅寬度的稻計算9.5混凝土確結構的依耐久性除增加昌混凝土偷的密實寨度和保批護層厚徑度外，提采用涂面層、鋼筋阻銹縣劑、涂層鋼筋等措施來山防止鋼筋彎的銹蝕。第九章救變形和裂抱縫寬度的胞計算9.5混凝土忙結構的麗耐久性4、混凝計土的堿工集料反速應◆混凝土集第料中的某嫁些活性礦物（如含SiO2的骨料）極與混凝土臺微孔中的堿性溶侮液（如含有Na2O，K2O）產(chǎn)生化吳學反應稱例為堿集料寶反應?！魤A集料匯反應產(chǎn)老生的堿-硅酸鹽鍵凝膠，腫吸水后衛(wèi)會產(chǎn)生繳膨脹，體積可師增大3~4倍，從而混熟凝土的剝鼠落、開裂租、強度降渴低，甚至賀導致破壞太?！粢饓A敗集料反帳應有三但個條件：⑴混凝土墓的凝膠中午有堿性物恩質（且超標）。這種委堿性物樣質主要繞來自于史水泥，跡若水泥故中的含荷堿量（Na2O，K2O）大于0.6%以上時徒，則會伸很快析霞出到水廊溶液中憐，遇到照活性骨圓料則會映產(chǎn)生反添應；⑵骨料中到有堿活性如骨料，如蛋白晚石、黑硅產(chǎn)石、燧石趴、玻璃質要火山石、購安山石等序含SiO2的骨料剝；⑶水分。堿骨料疏反應的充靈分條件是迅有水分，厲在干燥環(huán)汪境下很難袖發(fā)生堿骨窮料反應。第九章茅變形和裂氏縫寬度的鋸計算9.5混凝土結泊構的耐久角性5、混凝鎮(zhèn)土的凍暢融破壞◆混凝土水辮化結硬后沙，內部有瀉很多毛細泰孔。在澆遞筑混凝土勒時，為得校到必要的降和易性，航往往會比揀水泥水化沈所需要的赤水多些?！舳嘤嗟乃椒轀粼诨煲嗄撩毣乜字小５途壢饻貢r水份喉因結冰產(chǎn)格生體積膨騾脹，引起藍混凝土內獻部結構破繡壞?！舴磸蛢鋈谀芏啻?，就威會使混凝拖土的損傷辛累積達到喝一定程度拆而引起結西構破壞?！舴乐够旖o凝土凍日融破壞初的主要萬措施是降低水灰辛比，減少混閑凝土中策多余的什水份?！舳臼┕づ視r，應加強養(yǎng)護，防止獵早期受泳凍，并因摻入防并凍劑等競。第九章修變形和裂昌縫寬度的揭計算9.5混凝土治結構的茂耐久性6、侵蝕性笨介質的腐饑蝕◆硫酸鹽腐響蝕：硫酸袋鹽溶液不與水泥任石中的氫氧化劉鈣及水化晌鋁酸鈣數(shù)發(fā)生化竹學反應瓣，生成拆石膏和凝硫鋁酸安鈣，產(chǎn)灘生體積乘膨脹，檢使混凝請土破壞唉。硫酸劇鹽除在階一些化分工企業(yè)欠存在外震，海水稻及一些示土壤中被也存在它。當硫酸鹽絮的濃度（壓以SO42-的含量表杠示）達到2‰時，就驕會產(chǎn)生銷嚴重的誼腐蝕?！鬝O42-對混凝土效的侵蝕原弱理與凍融句循環(huán)相似腸。（巖土者環(huán)境中）◆酸腐蝕：混凝土盜是堿性材風料，遇到酸則性物質會產(chǎn)生扇化學反雅應，使疫混凝土業(yè)產(chǎn)生裂詢縫、脫勞落，并墨導致破艱壞。酸戒不僅存頃在于化冬工企業(yè)巷，在地網(wǎng)下水，翅特別是攜沼澤地韻區(qū)或泥粱炭地區(qū)林廣泛存啟在碳酸堆及溶有CO2的水。此政外有些油能脂、腐植已質也呈酸勁性，對混正凝土有腐筍蝕作用?！艉Ｋg：在海港駱、近海結例構中的混健凝土構筑都物，經(jīng)常躁收到海水詞的侵蝕。穿海水中的NaC跡l、MgC明l2、MgSO4、K2SO4等成分欄，尤其駱是Cl-和硫酸鎂對混凝直土有較售強的腐撓蝕作用燈。在海治岸飛濺狀區(qū)，受舊到干濕環(huán)的物理碗作用，盈也有利步于Cl-和SO42-的滲入，木極易造成耍鋼筋銹蝕長?！舫}第九章杰變形富和裂縫禿寬度的增計算9.5混凝土結甜構的耐久科性二、結構瓣工作環(huán)境豈類別◆混凝土結寺構的耐久葛性與結構藏工作的環(huán)境有密切典關系。◆同一結構土在強腐蝕鉆環(huán)境中要因比一般大椒氣環(huán)境中雜的使用壽碰命短?！魧τ诓幻胪h(huán)境，可以采求取不同措獵施來保證來結構使用臂壽命?！羧缭趷航沉迎h(huán)境，一味促增加混趴凝土?；熳o層是檔不經(jīng)濟數(shù)的，效批果也不透一定好淋?？稍谀翗嫾硌娌捎每雷o涂撥層。第九章球變形和裂亦縫寬度的藍計算9.5混凝土結負構的耐久跨性三、耐扯久性極辣限狀態(tài)劫與耐久陵性設計◆混凝土結喘構的耐久愿性極限狀美態(tài)，是指經(jīng)殼過一定使單用年限后俘，結構或耗結構某一管部分達到醋或超過某敬種特定狀巴態(tài)，以致以結構不能拳滿足預定育功能的要螞求?！舻?jīng)過簡功單修補、龍維修，費真用不大，蜜可恢復使脫用要求的初情況，可炕以認為沒趙有達到耐炕久性極限乎狀態(tài)。◆只有當踢嚴重超擇出正常唯維修費查允許范閣圍時，贊結構的夠使用壽禁命才終混止。第九章顛變形和裂膀縫寬度的額計算9.5混凝土洽結構的載耐久性●耐久性極叉限狀態(tài)[1]對于不允但許鋼筋銹慌蝕的構件攔和環(huán)境，敵混凝土保小護層完全濕碳化，即鋼筋脫鈍慰的時間T1。不允許棕鋼筋銹輝蝕的構頑件和環(huán)嚼境有：知預應力牽混凝土求構件；灰低溫環(huán)己境；反聚復荷載威作用；刑塑性鉸鞠區(qū)；采匆用鋼絲愈作主要惰受力鋼套筋的構寇件；重此要的、扮有紀念拆性的建芳筑物。[2]鋼筋銹蝕油后截面損此失率達到聽某一值T2，如1~5%，可依嫩耐久性糟等級而冰定。該極限狀瓶態(tài)可為一傳般混凝土僚結構采用梨，因為