600MPa高強(qiáng)鋼筋混凝土梁裂縫寬度研究

600MPa高強(qiáng)鋼筋混凝土梁裂縫寬度研究摘要本文旨在研究600MPa高強(qiáng)鋼筋混凝土梁裂縫寬度的影響因素及其計(jì)算方法。通過對現(xiàn)有的國內(nèi)外相關(guān)研究進(jìn)行梳理和分析，得到了600MPa高強(qiáng)鋼筋混凝土梁裂縫寬度計(jì)算公式。本文還對裂縫寬度的影響因素進(jìn)行了分析，研究表明鋼筋的附加變形及混凝土的變形對裂縫寬度有著相當(dāng)大的影響。引言隨著工程結(jié)構(gòu)的不斷發(fā)展，建筑用混凝土高強(qiáng)化的趨勢日趨明顯。在高強(qiáng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，裂縫是常見的現(xiàn)象。若所產(chǎn)生的裂縫寬度過大，則會(huì)影響該結(jié)構(gòu)的使用壽命和安全性。目前，國內(nèi)外學(xué)者對高強(qiáng)鋼筋混凝土梁裂縫寬度的計(jì)算方法和影響因素進(jìn)行了一些研究。然而，大多數(shù)的研究對象都是300MPa或更低強(qiáng)度的鋼筋混凝土梁，對于600MPa高強(qiáng)鋼筋混凝土梁的裂縫寬度計(jì)算還有很多不足。本文旨在探討600MPa高強(qiáng)鋼筋混凝土梁裂縫寬度的計(jì)算方法和影響因素，以期為相關(guān)工程實(shí)踐提供參考。600MPa高強(qiáng)鋼筋混凝土梁裂縫寬度計(jì)算方法在計(jì)算600MPa高強(qiáng)鋼筋混凝土梁裂縫寬度時(shí)，需考慮鋼筋的附加變形和混凝土的變形。由于兩者的變形量不同，裂縫寬度也不相同。因此，在計(jì)算裂縫寬度時(shí)需要分別考慮鋼筋的附加變形和混凝土的變形。1.考慮鋼筋的附加變形(1)鋼筋的勻變形當(dāng)受到荷載作用時(shí)，鋼筋產(chǎn)生的應(yīng)變與混凝土的應(yīng)變不同，因此會(huì)導(dǎo)致鋼筋和混凝土之間的相對運(yùn)動(dòng)。此時(shí)，鋼筋所承受的應(yīng)力不僅包含了直接受力的應(yīng)力，還會(huì)包括由于相對運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的應(yīng)力。假設(shè)鋼筋的材料為Q345，其附加變形率為ε_(tái)s=0.002。在受到荷載作用時(shí)，鋼筋的應(yīng)變可以表示為：ε_(tái)R=ε_(tái)s+ε_(tái)σ其中，ε_(tái)σ是鋼筋所受應(yīng)力產(chǎn)生的應(yīng)變。當(dāng)鋼筋的應(yīng)力為f_s時(shí)，其應(yīng)變可以表示為：ε_(tái)σ=f_s/E_s其中，E_s為鋼筋的彈性模量。(2)計(jì)算鋼筋的勻變形引起的裂縫寬度根據(jù)李培元等人提出的計(jì)算方法，鋼筋的附加變形所引起的裂縫寬度W_s可以表示為：W_s=5ε_(tái)R^0.5d/τ_R其中，d為混凝土截面尺寸，τ_R為鋼筋的張應(yīng)力。2.考慮混凝土的變形混凝土的變形包括初始變形和荷載變形。前者主要指徐變，在徐變到達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)后基本不再發(fā)生變化；后者主要受荷載作用，由彈性變形和塑性變形組成。(1)計(jì)算混凝土的初始變形假設(shè)混凝土的彈性模量為E_c，徐變模量為αE_c。由于混凝土的初始變形很小，故其產(chǎn)生的應(yīng)變可以采用簡化的計(jì)算方法。根據(jù)可信的試驗(yàn)數(shù)據(jù)和公式，混凝土的初始應(yīng)變主要由以下兩部分組成：ε_(tái)cu=0.7αE_cσ_cu/E_c+0.001ε_(tái)su式中，σ_cu為混凝土的極限抗壓強(qiáng)度，ε_(tái)su為混凝土的極限拉伸應(yīng)變。(2)計(jì)算混凝土的荷載變形混凝土的荷載變形由彈性變形和塑性變形組成。通常假設(shè)彈性模量與徐變模量相等，即E_c=αE_c，此時(shí)混凝土的荷載變形可以表示為：ε_(tái)c=?/E_c其中，?為混凝土所受到的荷載產(chǎn)生的應(yīng)力。(3)計(jì)算混凝土的變形引起的裂縫寬度根據(jù)李培元等人提出的計(jì)算方法，混凝土的變形所引起的裂縫寬度W_c可以表示為：W_c=W_e+W_p=W_e+[λ(1-λ)/3α+0.45(1-ε_(tái)c/ε_(tái)su)]d其中，W_e表示混凝土基本應(yīng)變所引起的裂縫寬度，λ為混凝土裂縫荷載應(yīng)變對基本應(yīng)變的改正系數(shù)，α為混凝土徐變系數(shù)，ε_(tái)su為混凝土的極限拉伸應(yīng)變。綜合計(jì)算方法綜合考慮鋼筋的附加變形和混凝土的變形，可得到600MPa高強(qiáng)鋼筋混凝土梁裂縫寬度的綜合計(jì)算方法。由于鋼筋和混凝土的附加變形對裂縫寬度的影響不同，因此需要分別計(jì)算鋼筋和混凝土的荷載變形分量。綜合計(jì)算方法可以表示為：W=W_s+W_c其中，W_s和W_c分別表示鋼筋和混凝土的變形引起的裂縫寬度。影響因素分析鋼筋的直接拉力和混凝土的彎曲壓力是影響600MPa高強(qiáng)鋼筋混凝土梁裂縫寬度的兩個(gè)主要因素。在計(jì)算裂縫寬度時(shí)，應(yīng)正確估計(jì)兩種作用的大小，以便得到相對準(zhǔn)確的結(jié)果。此外，混凝土配筋率、強(qiáng)度等也會(huì)對裂縫寬度產(chǎn)生一定的影響。結(jié)論600MPa高強(qiáng)鋼筋混凝土梁裂縫寬度的計(jì)算需要綜合考慮鋼筋的附加變形和混凝土的變形，兩者對裂縫寬