鋼筋混凝土的變形與裂縫

第十一章變形和裂縫寬度的計算11.1概述第十章鋼筋混凝土的變形與裂縫DeformationandCrackWidthofRCBeam§10.1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(jié)構(gòu)構(gòu)件的影響：門窗開關(guān)，隔墻開裂等振動、變形過大對其它結(jié)構(gòu)構(gòu)件的影響???????íì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(jié)構(gòu)的功能第十一章變形和裂縫寬度的計算11.1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(gòu)件為例，在荷載標準值產(chǎn)生的彎矩可表示為，

Mk=CGGk+CQQk由于活荷載達到其標準值Qk的作用時間較短，故Mk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(gòu)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，

Mq=CGGk+yqCQQkyq為活荷載準永久值系數(shù)（quasi-permanentload）第十章鋼筋混凝土構(gòu)件的變形和裂縫10.2裂縫寬度的驗算§10.2鋼筋混凝土構(gòu)件裂縫寬度驗算10.2.1裂縫及裂縫控制等級裂縫及裂縫寬度裂縫的開展是由于混凝土的回縮，鋼筋的伸長，導致混凝土與鋼筋之間產(chǎn)生相對滑移的結(jié)果。裂縫寬度等于混凝土在開裂截面的回縮量。當荷載長期作用時，由于混凝土的滑移徐變和拉應力的松弛，將導致裂縫間受拉混凝土不斷退出工作，使裂縫開展寬度增大；

混凝土的收縮使裂縫間混凝土的長度縮短，這也會引起裂縫的進一步開展；由于荷載的變動使鋼筋時而被拉長時而又回縮，其直徑也時脹時縮，將引起粘結(jié)強度的降低，導致裂縫寬度的增大。三、荷載產(chǎn)生的裂縫裂縫形成的原因荷載形成的裂縫第十章鋼筋混凝土構(gòu)件的變形和裂縫10.2裂縫寬度的驗算第十章鋼筋混凝土構(gòu)件的變形和裂縫裂縫控制等級《規(guī)范》將裂縫控制分為三個等級：一級：嚴格要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件。

要求：按荷載效應標準組合計算時，構(gòu)件受拉邊緣混凝土的拉應力。二級：一般要求不再現(xiàn)裂縫的構(gòu)件。

要求

：按荷載效應準永久組合計算時，構(gòu)件受拉邊緣混凝土的拉應力。三級：允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件。10.2裂縫寬度的驗算第十章鋼筋混凝土構(gòu)件的變形和裂縫10.2.2裂縫的出現(xiàn)、分布與開展10.2裂縫寬度的驗算★在裂縫出現(xiàn)前，混凝土和鋼筋的應變沿構(gòu)件的長度基本上是均勻分布的?！锂敾炷恋睦瓚_到抗拉強度時，首先會在構(gòu)件最薄弱截面位置出現(xiàn)第一條（批）裂縫?！锪芽p出現(xiàn)瞬間，裂縫截面位置的混凝土退出受拉工作，應力為零，而鋼筋拉應力應力產(chǎn)生突增Dss=ft/r，配筋率越小，Dss就越大?！镉捎阡摻钆c混凝土之間存在粘結(jié)，隨著距裂縫截面距離的增加，混凝土中又重新建立起拉應力sc，而鋼筋的拉應力則隨距裂縫截面距離的增加而減小?！锂斁嗔芽p截面有足夠的長度l時，混凝土拉應力sc增大到ft，此時將出現(xiàn)新的裂縫。第十章鋼筋混凝土構(gòu)件的變形和裂縫10.2裂縫寬度的驗算★如果兩條裂縫的間距小于2l，則由于粘結(jié)應力傳遞長度不夠，混凝土拉應力不可能達到ft，因此將不會出現(xiàn)新的裂縫，裂縫的間距最終將穩(wěn)定在（l~2l）之間，平均間距可取1.5l。★從第一條（批）裂縫出現(xiàn)到裂縫全部出齊為裂縫出現(xiàn)階段，該階段的荷載增量并不大，主要取決于混凝土強度的離散程度。裂縫數(shù)量最終趨于穩(wěn)定?！锪芽p間距的計算公式即是以該階段的受力分析建立的。★裂縫出齊后，隨著荷載的繼續(xù)增加，裂縫寬度不斷開展。裂縫的開展是由于混凝土的回縮，鋼筋不斷伸長，導致鋼筋與混凝土之間產(chǎn)生變形差，這是裂縫寬度計算的依據(jù)?！镉捎诨炷敛牧系牟痪鶆蛐?，裂縫的出現(xiàn)、分布和開展具有很大的離散性，因此裂縫間距和寬度也是不均勻的。但大量的試驗統(tǒng)計資料分析表明，裂縫間距和寬度的平均值具有一定規(guī)律性，是鋼筋與混凝土之間粘結(jié)受力機理的反映。第十章鋼筋混凝土構(gòu)件的變形和裂縫10.2裂縫寬度的驗算10.2.3平均裂縫間距第十章鋼筋混凝土構(gòu)件的變形和裂縫10.2裂縫寬度的驗算第十章鋼筋混凝土構(gòu)件的變形和裂縫10.2.3平均裂縫間距10.2裂縫寬度的驗算◆

上式表明，當配筋率rte相同時，鋼筋直徑越細，裂縫間距越小，裂縫寬度也越小，也即裂縫的分布和開展會密而細，這是控制裂縫寬度的一個重要原則?！?/p>

但上式中，當d/r

趨于零時，裂縫間距趨于零，這并不符合實際情況?！?/p>

試驗表明，當d/r

很大時，裂縫間距趨近于某個常數(shù)。該數(shù)值與保護層c和鋼筋凈間距有關(guān)。第十章鋼筋混凝土構(gòu)件的變形和裂縫10.2裂縫寬度的驗算◆

用帶肋變形鋼筋比用光圓鋼筋的平均裂縫間距要小些，即鋼筋表面特征同樣影響平均裂縫間距，對此可用鋼筋的等效直徑deq代替d。第十章鋼筋混凝土構(gòu)件的變形和裂縫根據(jù)試驗分析，對上式修正如下：10.2裂縫寬度的驗算對于受彎、偏心受壓和偏心受拉構(gòu)件，可將受拉區(qū)近似作為一軸心受拉構(gòu)件，根據(jù)粘結(jié)力的有效影響范圍，取有效受拉面積Ate=0.5bh+(bf-b)hf。對于軸心受拉構(gòu)件：第十章鋼筋混凝土構(gòu)件的變形和裂縫10.2裂縫寬度的驗算根據(jù)試驗資料統(tǒng)計分析，并考慮受力特征的影響，對于常用的帶肋鋼筋，《規(guī)范》給出的平均裂縫間距l(xiāng)m的計算公式為，c——最外層縱向受拉鋼筋外邊緣到受拉區(qū)底邊的距離（mm），當c<20mm時，取c=20mm；β——經(jīng)驗系數(shù)，對軸心受拉構(gòu)件，β=1.1；對其他受力構(gòu)件，均取β=1。第十章鋼筋混凝土構(gòu)件的變形和裂縫10.2裂縫寬度的驗算◆平均裂縫寬度第十章鋼筋混凝土構(gòu)件的變形和裂縫10.2.４平均裂縫寬度10.2裂縫寬度的驗算鋼筋應力不均勻系數(shù)

由于鋼筋與混凝土間存在粘結(jié)應力，隨著距裂縫截面距離的增加，裂縫間混凝土逐漸參與受拉工作，鋼筋應力逐漸減小，因此鋼筋應力沿縱向的分布是不均勻的。裂縫截面處鋼筋應力最大，裂縫中間鋼筋應力最小，其差值反映了混凝土參與受拉工作的大小。鋼筋應力不均勻系數(shù)y是反映裂縫間混凝土參加受拉工作程度的影響系數(shù)第十章鋼筋混凝土構(gòu)件的變形和裂縫10.2裂縫寬度的驗算第十章鋼筋混凝土構(gòu)件的變形和裂縫隨著荷載的增大，εsm與εsk間的差距逐漸減小，亦即ψ值逐漸變大，而此時隨著荷載的增大，裂縫間受拉混凝土是逐漸退出工作的，說明混凝土參與工作的程度越小。反之，ψ值越小，說明混凝土參與工作的程度越大；如果ψ＝１，表明與時裂縫間受拉混凝土全部退出工作。因此，系數(shù)ψ的物理意義就是反映裂縫間受拉區(qū)混凝土對縱向受拉鋼筋應變的影響程度。10.2裂縫寬度的驗算★當y<0.2時，取y=0.2；當y>1.0時，取y=1.0；★對直接承受重復荷載作用的構(gòu)件，取y=1.0。第十章鋼筋混凝土構(gòu)件的變形和裂縫10.2裂縫寬度的驗算第十章鋼筋混凝土構(gòu)件的變形和裂縫裂縫截面處的鋼筋應力σsk◆

軸心受拉構(gòu)件◆

受彎構(gòu)件10.2裂縫寬度的驗算由于混越凝土質(zhì)辛量的不摟均勻性中，，裂油縫寬度錘具有很掏大的離衡散性。在構(gòu)川件中并的最慈大裂辱縫寬督度要書比平遠均裂事縫寬薄度大印得多毀?？紤]到裂縫都寬度樣的不絲式均勻晝性，最大貪裂縫寬醒度可由撈平均裂烈縫寬度話乘以擴蛾大系數(shù)τs求得辣。對受彎辜構(gòu)件，歷取裂縫津擴大系第數(shù)ts=1.廉66。對于迅軸心木受拉迎和偏前心受遲拉構(gòu)紋件，府由試皆驗結(jié)什果統(tǒng)復計得饑最大星裂縫裕寬度湖的擴貿(mào)大系括數(shù)為τs=1.疏9。第十章航鋼筋埋混凝土觸構(gòu)件的萬變形和燈裂縫10色.2郊.５敬最外大裂償縫寬稻度及賓其驗叼算最大火裂縫互寬度10.典2裂縫寬毛度的驗攪算長期嶼荷載與的影瞇響：由于混貝凝土的滑移徐除變和拉應粥力的桑松弛，會導長致裂縫錦間混凝健土不斷傍退出受算拉工作犁，鋼筋繼平均應叛變增大眼，使裂繁縫隨時輪間推移觀逐漸增視大。混凝土攤的收縮也使稿裂縫粉間混袖凝土欄的長級度縮部短，荒也引滴起裂揀縫隨右時間擊推移睛不斷木增大帥。荷載作的變竭動，環(huán)境溫炭度的變?nèi)阑?，牌都會門使鋼屋筋與件混凝閣土之偶間的望粘結(jié)廊受到最削弱仿，也車將導耐致裂照縫寬形度不未斷增接大。根據(jù)挺長期答觀測混結(jié)果愿，長期佩荷載階下裂賭縫的來擴大遭系數(shù)為tl=1.走5。第十章秒鋼筋臭混凝土劍構(gòu)件的昆變形和忌裂縫10.割2裂縫寬牲度的驗宜算軸心受銜拉構(gòu)件acr=1.腰5×1繡.9×速0.8兵5×1沸.1=第2.7受彎渠構(gòu)件acr=1.文5×1鎖.66宏×0.灘85=于2.1第十麥章蔑鋼筋竭混凝們土構(gòu)假件的柄變形手和裂舍縫10跑.2裂縫桌寬度潑的驗喇算第十章必鋼筋仗混凝土然構(gòu)件的絲式變形和鋪裂縫最大刃裂縫煩寬度應限值確定乘最大境裂縫輸寬度承限值輔，主吹要考員慮兩近個方圣面：外觀產(chǎn)要求芽：從外舊觀要喜求考班慮，赴裂縫慌過寬屈將給遺人以貍不安黎全感么，同稈時也朝影響粉對結(jié)本構(gòu)質(zhì)璃量的變評價抗。耐久性錦要求：裂縫對腦結(jié)構(gòu)的炭耐久性號是非常盞不利的塞。處于耽室內(nèi)惜正常薦環(huán)境，裂丈縫寬搬度限日值可寒放寬姑些，侍但應塘按構(gòu)惱件的草工作軍條件冒加以錢區(qū)分:直接受想雨淋的撞構(gòu)件，份無圍護棚結(jié)構(gòu)的恰房屋中大經(jīng)常受枝雨淋的振構(gòu)件，跟經(jīng)常受練蒸汽或烤凝結(jié)水圖作用的虧室內(nèi)構(gòu)躁件（如辟浴室等馬），以壁及與土殘壤直接魂接觸的爽構(gòu)件（猶如基礎墾等），都具勝備鋼峽筋銹視蝕的灰必要癥和充置分條車件，駝因而星都應凡嚴格污限制陶裂縫方寬度勸。10壤.2裂縫寬炎度的驗睛算第十章之鋼筋伴混凝土掘構(gòu)件的墾變形和鄰裂縫最大裂績縫寬度佛限值環(huán)境類別鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)預應力混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制等級裂縫控制等級一三0.3(0.4)三0.2二三0.2二-----三三0.2一-----結(jié)構(gòu)構(gòu)序件的裂鍋縫控制危等級及林最大裂戀縫寬度碼限值10.丈2裂縫琴寬度姑的驗什算最大聲裂縫眉寬度廊的驗負算及乓?guī)c袍說明驗算公翻式：幾點說松明：對于直厲接承受來吊車荷苦載但不膀需作疲拖勞驗算麗的吊車鐵梁，可問將計算排出的最毒大裂縫絨寬度乘扇以系數(shù)0.鎮(zhèn)85。對e0/h0≤0訓.5穗5的偏爹心受兇壓構(gòu)痰件，崖可不獅驗算薄裂縫屢寬度秋。對斜幫裂縫侍寬度效，當絨配置甘受剪向承載販力所堡需的準腹筋紡后，室使用咱階段橋的裂岔縫寬添度一太般小非于0.2泉mm，故黑不必長驗算捏。按上紫述有技關(guān)公伴式計曉算的騾最大半裂縫劫寬度彈均系前指受蕩拉鋼雷筋截拆面重塘心水仗平處巖的構(gòu)進件側(cè)北表面殼裂