鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計之九混凝土構(gòu)件的使用性能

電子教案

適用專業(yè)：土木工程（路橋方向）

湖南科技大學(xué)土木工程學(xué)院舒小娟鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計第九章混凝土構(gòu)件的使用性能概述換算截面應(yīng)力計算受彎構(gòu)件的裂縫及最大裂縫寬度驗算受彎構(gòu)件變形驗算混凝土結(jié)構(gòu)耐久性9.0概述結(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)生過大的應(yīng)力、裂縫和變形在一定時期內(nèi)維持其安全性和適用性的能力1.計算內(nèi)容9.0概述與承載能力極限狀態(tài)比較，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)使用階段的計算特點：1.受彎構(gòu)件、大偏心受壓、受扭構(gòu)件計算圖式以帶裂縫工作階段為基礎(chǔ)，軸壓、偏壓構(gòu)件以正常使用不開裂階段為基礎(chǔ)。2.在使用荷載下不產(chǎn)生過大的應(yīng)力、裂縫和變形，以驗算為主。3.正常使用的荷載效應(yīng)組合中，汽車可不計入沖擊系數(shù)，取短期效應(yīng)和長期效應(yīng)進(jìn)行驗算。2.計算特點MII

ct

sAs

s<

y短期組合設(shè)計值頻遇值系數(shù)永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值準(zhǔn)永久值系數(shù)長期組合設(shè)計值9.1受彎構(gòu)件換算截面平截面假定鋼筋應(yīng)變等于同一水平線的混凝土應(yīng)變1.基本假定彈性體假定MII

ct

sAs

s<

yxc<xcrεs=εcεc’h0混凝土受壓區(qū)應(yīng)力分布近似認(rèn)為三角形分布—應(yīng)力應(yīng)變彈性關(guān)系忽略混凝土拉應(yīng)力9.1受彎構(gòu)件換算截面換算截面概念將鋼筋等效為同一水平線處混凝土面積2.換算截面計算求解xc高度—即求解換算截面形心位置壓區(qū)對中和軸的靜矩xcbh0Asxcbh0αEsAs拉區(qū)對中和軸的靜矩=應(yīng)9.抄1糠受彎坐構(gòu)件洲換算吉截面2.柔換算咳截面悔計算xcbh0Asxcbh0αEsAs開裂換算截面的面積開裂換算截面慣性矩9.椅1蜻受彎寧構(gòu)件達(dá)換算蘋截面T梁全巾截面雨換算上截面悟概念2.雨換算輩截面揮計算求解xc高度混凝脂土部任分對境中和憤軸的軟靜矩截面不開裂，鋼筋等效為混凝土鋼筋王（扣園除所買占混宴凝土餅面積敵后）譽(yù)對中陶和軸然的靜螺矩=應(yīng)xcbf’h0Asbxch0αEsAsbf’b全截強(qiáng)面換擴(kuò)算截傍面面劉積9.漏2筆受彎祖構(gòu)件警應(yīng)力邪計算1.短暫位狀況壇正應(yīng)攀力驗騎算受拉旦鋼筋赤重心聲處應(yīng)份力施工餡階段管的結(jié)蛙構(gòu)受琴力圖委式與效使用耗階段潔會有拘很大攔不同充，因因而需李要進(jìn)裳行驗猶算。xch0αEsAsbf’b施工階段圖式使用階段圖式受壓換區(qū)邊害緣混臟凝土垃壓應(yīng)顯力施工階段混凝土軸壓標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度施工階段臨時彎矩鋼筋抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值MkMk9.燙4廚受彎簽構(gòu)件濫的變霸形與疤剛度9.曬4.被1近受彎費(fèi)構(gòu)件賠剛度價計算就平鍬均應(yīng)暖變而梨言符健合平做截面伍假定以，其風(fēng)曲率柳為：短期禍效應(yīng)年組合皮彎矩使用散階段典過大運(yùn)的變著形影士響結(jié)稅構(gòu)正跑常使甘用，泡變形毒驗算墊為正搞常使估用極挨限狀被態(tài)驗薯算的劑重要纏內(nèi)容穿。對鋼匆筋混芒凝土耽構(gòu)件洞，《亦公路歪橋規(guī)優(yōu)》規(guī)孩定計駐算變而形時睬的抗?fàn)T彎剛采度為駕：*沿微梁長膀剛度韻為變僚化值啟，簡劃化為符不變賓的剛簡度，限稱為側(cè)等效賤剛度受彎鬼構(gòu)件匆撓度凈驗算*撓需度計板算方藥法:脹等媽截面解梁按腎等效均剛度攜，采冰用結(jié)刑構(gòu)力怒學(xué)中妻的圖蹦乘法甲求解眠，變事截面束采用抓積分逗公式息計算儀或近維似采正用分暫段圖抗乘法扶計算乖。《公路堪橋規(guī)》短期弱效應(yīng)垃組合刊并考投慮作際用長蛾期效哲應(yīng)影薪響的陪長期挑撓度穴值計踏算式勒：簡支梁長期陣影響店系數(shù)《公路粉橋規(guī)》短期盜效應(yīng)屑組合讓并考塌慮作伙用長蘿期效逗應(yīng)影控響的幟長期剛撓度聾值驗晨算式沃：《公路德橋規(guī)》預(yù)拱碰度設(shè)撿置：9.肌2店構(gòu)件忠裂縫呢控制施工碼期間炸產(chǎn)生偷的裂開縫和賓使用廊期間噴產(chǎn)生勞的裂留縫按裂熟縫的串產(chǎn)生愈時間龜裂戲、橫肝向裂漂縫（廢與構(gòu)滴件軸距線垂采直）知、縱遭向裂啊縫、掉斜裂糖縫、贈八字初裂縫補(bǔ)、X艘形交漢叉裂窩縫等按裂煙縫的礙產(chǎn)生腳原因非受臣力因朋素產(chǎn)捎生的趟裂縫踐和受膠力因眨素產(chǎn)低生的挪裂縫按裂聯(lián)縫的耗形態(tài)裂縫交的分賊類與這成因1.畝裂縫鍵的分嘴類裂縫確的分液類與澡成因固體慈下沉懶，表筑面泌辣水而舌引起責(zé)的。大風(fēng)稈、高筒溫使成水分蝦從混睜凝土扁表面限快速概蒸發(fā)芹引起許的（炎龜裂污）。塑性頸裂縫混凝叮土的船收縮槐受到濫約束聾后產(chǎn)冶生的西裂縫溫度桌裂縫大體帝積混仿凝土鉤中由昆于混膛凝土稿水化昆作用局產(chǎn)生網(wǎng)的水城化熱袖使內(nèi)話外混宰凝土光產(chǎn)生酬溫度匆差。約束邊收縮放裂縫施工昆期間臂的裂憑縫2.玻裂縫杠的成祝因因施告工程跳序而愁造成具的受姜力裂云縫施工漆中的岡受力瓶裂縫先澆段先澆段合龍段裂縫保的分唯類與伯成因使用騎期間閥的裂扯縫-谷--表-鋼筋鐘銹蝕爛引起魯?shù)牧淹涂p使用匆期間吹的裂守縫-殿--閃-溫度悶（氣松溫）另變化抓引起拘的裂旗縫使用憑期間哥的裂腫縫-截--糖-地基餐不均麗勻沉服降引衣起的易裂縫裂縫縫的分梁類與爽成因使用菊期間涼的裂扔縫-球--純-外部我環(huán)境彩引起磨的裂添縫使用丹期間傻的裂頌縫-學(xué)--該-荷載彈引起慣的裂隙縫斜裂縫！！垂直裂縫！縱向裂縫?。。±?、驕彎、盆剪、指扭、析粘結(jié)餡等引左起的叛裂縫目前薪，只植有在尿拉、通彎狀壇態(tài)下瞇混凝放土橫及向裂影縫寬違度的良計算襪理論依比較你成熟欺。這謠也是暮下面楊所要裙介紹義的主娘要內(nèi)尺容橫向閃受力匯裂縫聚寬度覺的計系算理遵論1.恐粘結(jié)就滑移舅理論認(rèn)為柔裂縫廣控制伏主要姐取決在于鋼辯筋和耳混凝帶土之培間的裳粘結(jié)拒性能俯，一委個裂亦縫區(qū)遮段內(nèi)瞧，鋼瞧筋伸乏長和屈混凝美土伸飲長之歷差即蹤蝶為平教均裂閃縫寬壯度，啦混凝念土表羊面寬跡度與更鋼筋扮處裂盟縫寬夫度一村樣。裂縫搏的寬洲度裂縫趁處鋼羨筋的服平均唯應(yīng)變裂縫間鋼筋應(yīng)力不均勻系數(shù)

m

s(s)l

l

sm

c(c)

cm裂縫枯平均晨間距α≈1橫向球受力噸裂縫泰寬度撤的計芒算理線論認(rèn)為貢混凝耀土開炒裂后筍，混訴凝土波與鋼響筋之呼間相景對滑炎移可孔忽略無不計毯，鋼乘筋表嶼面裂晚縫寬說小于靠混凝博土表某面寬股，鋼誼筋保撇護(hù)層參厚度圍是影寺響裂色縫寬鮮度的求主要塌因素慶。*B貢ro厭ms懼（美賀）B肺as堆e（施英）任等人奮通過恐試驗覺得出它：2.礙無滑梳移理幟論C3.客綜軍合理悶論最大摘裂縫欄寬度六與平交均裂暴縫寬困度的拆擴(kuò)大趴系數(shù)上述獄兩種拾理論矮和實丘際情烈況均廳有一坊定的紀(jì)差距紅，為發(fā)此將尖二者旅結(jié)合妥起來輪，按窯下述扭公式犁進(jìn)行溜計算云分析會。9.廢2.旅2橫向進(jìn)受力言裂縫儀寬度倦的計殘算理聰論4.封數(shù)基理統(tǒng)唯計法影響堡裂縫均寬度膜的主塊要因啞素混凝提土強(qiáng)樣度等所級（紋抗拉掃強(qiáng)度刺），魯很小鋼筋昏保護(hù)融層厚獵度c受拉上鋼筋莖應(yīng)力σss鋼筋折直徑d受拉想鋼筋波配筋余率ρ鋼筋封外形C1直接縣作用籍性質(zhì)C2構(gòu)件餃?zhǔn)芰λ佬再|(zhì)C3鋼筋捏表面助形狀柔系數(shù)變形施鋼筋渾=1爆；光購圓鋼館筋=篇1.立4荷載扒作用籠的系賓數(shù)：匪短期案靜力察荷載俯=1繞；長苦期或伴重復(fù)犧作用派=1請.5構(gòu)件煩受力可特征府系數(shù)封：受誤彎構(gòu)室件=煉1.浩0；歪大偏持壓構(gòu)粉件=吳0.姑9；沿偏心錄受拉奔構(gòu)件福=1境.1職；軸頓心受簡拉構(gòu)覽件=框1.把29.旨2.虧3《公亡路橋布規(guī)》橫向岸受力掉裂縫滴寬度類計算蕩公式《公鉛路鋼攻筋混面凝土拆及預(yù)閣應(yīng)力回橋涵顛設(shè)計介規(guī)范呢》采珠用的左方法受拉界鋼筋寒的總烤周長鋼筋肝表面春形狀殺系數(shù)翁：變旨形鋼逝筋=戲1；炭光圓迅鋼筋康=1富.4作用墾長期粒影響描系數(shù)構(gòu)件雹受力滅特征姑系數(shù)西：板影式受客彎構(gòu)撐件=灑1.追15足；其淋他受轟彎構(gòu)窗件=氣1.指0；鮮偏壓定構(gòu)件匪=0歇.9證；偏攜心受鵝拉構(gòu)經(jīng)件=江1.解1；帆軸心慣受拉款構(gòu)件坦=1快.29.股2.付4《界公煎路橋綁規(guī)》裂縫輪寬度排限值C由不熟同的繁《規(guī)雖范》五根據(jù)瘦具體群的情冶況確兵定荷載作用條件環(huán)境條件最大容許裂縫寬度（mm）短期組合考慮長期效應(yīng)Ⅰ類、Ⅱ類0.2Ⅲ類、Ⅳ類0.15《公現(xiàn)路橋載規(guī)》懂裂縫鈔寬度攪限值內(nèi)要求9.呆4期混凝神土結(jié)迷構(gòu)的嗚耐久墻性耐久網(wǎng)性是指妥結(jié)構(gòu)差在設(shè)激計使改用年肅限內(nèi)娘，在厲正常敞維護(hù)承條件鎮(zhèn)下，姜不需揚(yáng)要進(jìn)芽行大歉修和躲加固泰，而棉滿足傷正常裝使用際和安童全功敘能要撕求的設(shè)能力旋。9.碧4.繞1凝耐久敬性的潛概念禽及其糊影響時因素耐久回性設(shè)計取依據(jù)主要蹈是結(jié)防構(gòu)的辱環(huán)境然類別便、設(shè)鉗計使慣用年貢限及冰考慮識對混餐凝土項材料同的基拴本要綿求。影響因素：內(nèi)部因素：混凝土強(qiáng)度、滲透性、保護(hù)層厚度、水泥品種、標(biāo)號和用量、外加濟(jì)等；外部因素：環(huán)境溫度、濕度、CO2含量、侵蝕性介質(zhì)等?；炷曂恋奈刺蓟蓟浭腔斓琉囍行怨?jié)化的酸形式須，是脹指大疑氣中氧的二衰氧化秀碳（拔CO2）不繩斷向得混凝黨土內(nèi)目部擴(kuò)嫁散，等并與俘其中垃的堿秩性物參質(zhì)發(fā)球生反怕應(yīng)，顛使混飾凝土莊的P圈H值酷降低膠。碳尖化對掠混凝茅土本竿身無煌害，壩但碳罪化至氣鋼筋哨表面升氧化逆膜被然破壞央形成攪鋼筋柄銹蝕型的必尤要條迅件，嫂同時抓含氧太水份閣侵入程形成材鋼筋紐奉銹蝕哄的充麥分條斯件，靜從而狡加劇旬混凝菌土開想裂，需導(dǎo)致臥結(jié)構(gòu)沖破壞涉。9.米4.削2繡常見惕混凝喚土結(jié)租構(gòu)耐放久性掏問題鋼筋娘的銹醒蝕鋼筋客銹蝕恐是影組響鋼昨筋混碌凝土怕結(jié)構(gòu)葬耐久錦性的始最關(guān)外鍵問諒題,鋪它辮是一壯個電榜化學(xué)飄過程夫，因畫此銹謎蝕主聾要取亮決于僚氧氣疲通過縱混凝嬸土保水護(hù)層糾向鋼趁筋表訪面的瞎陰極易的擴(kuò)暗散速吸度，厭而這單種擴(kuò)立散速壺度主其要取默決于張混凝她土的虜密實吵度?？缪鯕庠摵退路菔枪落摻钜蹭P蝕溉必要聞條件堵。鋼筋壯銹蝕損傷孫過程：坑蝕環(huán)蝕暴筋結(jié)構(gòu)井失效混凝順土凍辟融破虹壞在嚴(yán)雖寒地皺區(qū)，潮濕亡或飽達(dá)和的益混凝舒土受撓到凍低融循兼環(huán)的粗作用耍?；炻羾槹l(fā)生陵凍融剝破壞儲與混拉凝土繳內(nèi)部老孔隙襲密切派相關(guān)委，一償般認(rèn)差為，駛混凝捐土中瞇水泥節(jié)漿體茄中的護(hù)水是碗以堿粒溶液愛的形媽式存總在，霞因此遺，混勻凝土匯溶液玩結(jié)冰芬的冰駝點比腰普通驕水的妄冰點傭低，偶混凝浙土內(nèi)銹部孔筐隙中輪的水披在低雖于零遍度的維情況久下才揪能結(jié)拜冰，晨體積滅膨脹絲式約9供%，僚對毛妹細(xì)孔睡臂約盤束形驢成膨翠脹壓同力，掀使內(nèi)王部結(jié)迎構(gòu)疏錯松，銹毛細(xì)映孔徑閃愈小思，孔件隙中廁水的雜冰點摸愈低斗。當(dāng)?shù)突炷咄撂幈捎陲枒椝疇钗粦B(tài)時棵，毛封細(xì)孔庭中的攻水結(jié)紋冰，妻膠凝車孔中異的水?dāng)[處于須過冷殘狀態(tài)探，這柏樣使撤得膠期凝孔逃中的揚(yáng)水向敞毛細(xì)滅孔中擠冰的懇界面和處滲賓透，灑于是租在毛吃細(xì)孔活中又坊產(chǎn)生擊一種出滲透瀉壓力院。由英此可研見，逆處于盆飽水頌狀態(tài)豎的混略凝土僚受凍魂時，秩其毛倘細(xì)孔桌臂同義時承眨受膨愁脹和扭滲透歸兩種墾壓力成。當(dāng)欲這兩跑種壓犯力共礎(chǔ)同作定用結(jié)斯果超瞧過混恩凝土后的抗稀拉強(qiáng)鋒度時在，混漸凝土句就會摧開裂明。在壤反復(fù)居凍融腸循環(huán)路作用浮下，另混凝同土中烈的裂丑縫會悼貫通正，其跡強(qiáng)度貞也會低降低紡。9.羊4.消2椒常見旋混凝礦土結(jié)啟構(gòu)耐靈久性霞問題水泥覆中的捷堿和擔(dān)骨料俯中的辛活性絞氧化赴硅發(fā)炕生化蒜學(xué)反秤應(yīng)，畢生成刺堿-睬硅酸缺凝膠研并吸初水產(chǎn)挑生膨撲脹壓懂力，技致使俱混凝眠土開棗裂的緞現(xiàn)象杰稱為選堿-蓮骨料沃反應(yīng)勇?；旄衲辽抵袎A龍-骨溉料反弦應(yīng)分肯3種敵情況辯：堿制-硅沃反應(yīng)墓，堿襪-碳夫酸鹽瓦反應(yīng)輩，堿庫-硅揀酸鹽斑反應(yīng)枯。堿柄-骨萌料反澆應(yīng)通蘆常進(jìn)特行得章很慢檢，因變此，雨由堿戰(zhàn)-骨灶料反確應(yīng)引壁起的偉破壞屬往往卵要經(jīng)銜過若扒干年盾后才帶會出作現(xiàn)。緞但是現(xiàn)，一旦旦由葡于堿尼-骨語料膨緊脹反盞應(yīng)破既壞的埋混凝王土將欲是無場法修羨復(fù)的感。9.乎4.危2匯常見湯混凝劉土結(jié)絮構(gòu)耐貢久性隔問題混凝嬸土堿敬集料丘反應(yīng)侵蝕為性介紋質(zhì)腐挪蝕1）邪硫酸隊鹽腐歉蝕2）凍酸腐爛蝕3）燈海水頁腐蝕4）墾鹽類鍛結(jié)晶鄭型腐施蝕9.筐4.嗽2亞常見辣混凝恭土結(jié)脅構(gòu)耐嫌久性膝問題機(jī)械綁磨損1.擴(kuò)耐臂久性懂設(shè)計恢的目種的及盈基本圍原則耐久井性概靈念設(shè)史計的目的易：是指治在規(guī)塌定的屑設(shè)計聲使用訴年限扶內(nèi)，絹預(yù)期在的自標(biāo)然壞排境化麗學(xué)和捕物理凳作用考，以詢及正案常維增護(hù)下盯，應(yīng)沸能滿感足正約常使蒸用，頃滿足私既定建功能門的要怠求。耐久稻性概能念設(shè)顛計的基本填原則是根倚據(jù)結(jié)陳構(gòu)的喝環(huán)境聞類別級和設(shè)纖計使壯用年衰限進(jìn)攤行設(shè)雨計。耐久擊性設(shè)襲計基峰本要獵求橋梁疤結(jié)構(gòu)表的環(huán)庫境類浴別見右表9縮慧-1臥。橋梁挺結(jié)構(gòu)壯設(shè)計鏡基準(zhǔn)忽期為雀10俘0年濃。2.庸保證港耐久代性的軍措施混凝腸土碳叉化對掌混凝殃土結(jié)仍構(gòu)耐轎久性顯影響廟主要陽使混蜓凝土毀堿度刮降低腸，最紋終造冠成鋼里筋銹柱蝕，盯因此怠，必稱須減駁小、悲延緩紋混凝姥土的因碳化款，足軌夠的?；炷谕帘Ｅ伦o(hù)層數(shù)厚度好是最翁簡單禍有效比的方般法。法對于崗耐久營性要步求較筍高的暑重要墾結(jié)構(gòu)伶構(gòu)件聾以及趨受沿般海環(huán)慮境侵橋蝕的烈承重天，當(dāng)鼓處于嚷露天云或室僚內(nèi)高蝦溫環(huán)啄境時時，混拐凝土狀最小柏保護(hù)飽層厚辨度應(yīng)森增加譽(yù)5m探m~著10餅mm序。此榨外，憤提高進(jìn)混凝誤土密押實度嚷、增餃強(qiáng)抗圍滲性勾、對填混凝爬土采貞用覆覺蓋面貸層等艇措施備可減仍緩或歡隔離峰CO裝2向姥混凝榜土內(nèi)血部滲饅透，視大大棒提高把混凝答土抗斑碳化昌能力亡。耐久耗性設(shè)畫計基則本要州求裂縫濾控制裂縫屑過寬俘易造州成鋼映筋銹退蝕，惰對于惕由荷糾載作標(biāo)用引某起的連裂縫帽，規(guī)董定最塊大裂嫌縫寬差度限元值，酷并進(jìn)竊行裂蠢縫寬徹度驗陵算。出這是帖指荷厚載作葛用下雁產(chǎn)生辯的橫召向裂損縫寬壟度而鉤言。將對于憑不是害由荷顛載作倍用而戲是由務(wù)其他歌原因罵產(chǎn)生鄉(xiāng)豐的裂倉縫，秧應(yīng)針窄對不改同情干況采腎取相通應(yīng)措匙施。規(guī)定緞混凝覆土保敵護(hù)層鴉最小較厚度2.瞧保證廚耐久豈性的關(guān)措施預(yù)防何堿-里骨料隸膨脹妨反應(yīng)焰的必寄要條載件是縮慧：①愁選擇服非活桶性骨立料；鉗②控亮制水雨泥含蟲堿量摔(包謹(jǐn)括外松加劑襲和摻銳合料稼引入滾的堿蹈)；逝③防賢止外憤界水淘分滲含入混借凝土宴。三練個條良件滿乓足一修個即頑不會銹發(fā)生遷堿-竹骨料內(nèi)膨脹荷反應(yīng)還。但綠是，莊有時碧要滿池足其悠中任帽何一國個條殲件都例是不棚可能或的，效或者逆是很診不經(jīng)刺濟(jì)的貫。這獵時就罵應(yīng)該聚采取番其他絹措施肝。摻領(lǐng)加引妥氣劑鍋，使茶砂漿王中含握有大槍量均頸勻分驚布的張微小扣氣泡捏，堿防-硅彩酸凝帥膠能昏嵌進(jìn)餓分散貝的孔備隙中牙，從呀而降暗低腫仔脹壓浩和滲脆透壓羽。但芹是，僑對于承活性陶較高扣的骨屠料和驕高堿段水泥帶，引部氣不往能作含為防椅止堿獲-骨滔料膨敵脹反岡應(yīng)破氣壞的疤有效瞎措施鳥。試秘驗表昂明，賣砂漿粥的最罪優(yōu)含終氣量烤約為藝10騙%，莊引氣喬量過艇少達(dá)焦不到退抑制稼效果構(gòu)。但旦是，閉這么嶺高的么含氣雀量，狀混凝貫土的夕強(qiáng)度制將會吼降低鵝