08-裂縫及變形的驗算哈工大：混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理ppt課件

1、第八章第八章 裂縫及變形的驗算裂縫及變形的驗算8.1 產(chǎn)生裂縫的原因產(chǎn)生裂縫的原因 裂縫和變形驗算屬正常使用極限狀態(tài)即：第二極限狀態(tài)），裂縫和變形驗算屬正常使用極限狀態(tài)即：第二極限狀態(tài)），通常在承載力計算后進(jìn)行。其可靠度也相對較低一些，應(yīng)采用荷載通常在承載力計算后進(jìn)行。其可靠度也相對較低一些，應(yīng)采用荷載及強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行驗算。及強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行驗算。 在混凝土結(jié)構(gòu)中裂縫通常是由拉應(yīng)力引起的。因混凝土的極限拉伸應(yīng)在混凝土結(jié)構(gòu)中裂縫通常是由拉應(yīng)力引起的。因混凝土的極限拉伸應(yīng)變變etu 隨混凝土品種、配合比、添加劑、養(yǎng)護(hù)條件、加載速度、截面上的隨混凝土品種、配合比、添加劑、養(yǎng)護(hù)條件、加載速度、截面上

2、的應(yīng)力梯度等不同會發(fā)生變化。嚴(yán)格地說，只有當(dāng)混凝土的拉伸應(yīng)變應(yīng)力梯度等不同會發(fā)生變化。嚴(yán)格地說，只有當(dāng)混凝土的拉伸應(yīng)變et 達(dá)到達(dá)到某處混凝土的極限拉應(yīng)變某處混凝土的極限拉應(yīng)變etu 時才會出現(xiàn)裂縫，時才會出現(xiàn)裂縫， 引起裂縫的原因很多，主要有：引起裂縫的原因很多，主要有：1.混凝土收縮或溫度變形受到約束；混凝土收縮或溫度變形受到約束；2. 施工措施不當(dāng)；施工措施不當(dāng)；3. 基礎(chǔ)不均勻沉降；基礎(chǔ)不均勻沉降；4. 鋼筋銹蝕；鋼筋銹蝕；5.荷載作用；荷載作用；第八章第八章 裂縫及變形驗算裂縫及變形驗算8-1 裂痕裂痕第八章第八章 裂縫及變形的驗算裂縫及變形的驗算1. 混凝土收縮或溫度變形受到約束產(chǎn)

3、生的裂縫混凝土收縮或溫度變形受到約束產(chǎn)生的裂縫 混凝土收縮或溫度變混凝土收縮或溫度變化時，體積會發(fā)生變化，化時，體積會發(fā)生變化，若能自由變形則不會產(chǎn)生若能自由變形則不會產(chǎn)生裂縫；但若變形受到約束，裂縫；但若變形受到約束，則會在混凝土中產(chǎn)生拉應(yīng)則會在混凝土中產(chǎn)生拉應(yīng)力，從而引起裂縫。力，從而引起裂縫。 大體積混凝土水化過程大體積混凝土水化過程中發(fā)熱量很大，內(nèi)部溫度較中發(fā)熱量很大，內(nèi)部溫度較高，混凝土體積膨脹，內(nèi)外高，混凝土體積膨脹，內(nèi)外溫差很大，內(nèi)部混凝土膨脹溫差很大，內(nèi)部混凝土膨脹受到外部已硬化混凝土的約受到外部已硬化混凝土的約束，使構(gòu)件表面混凝土受拉束，使構(gòu)件表面混凝土受拉產(chǎn)生裂縫。對于桿件

4、系統(tǒng)，產(chǎn)生裂縫。對于桿件系統(tǒng)，這種裂縫通常與構(gòu)件縱向正這種裂縫通常與構(gòu)件縱向正交。交。第八章第八章 裂縫及變形的驗算裂縫及變形的驗算2. 施工措施不當(dāng)產(chǎn)生的裂縫施工措施不當(dāng)產(chǎn)生的裂縫混凝土在澆筑、硬化過程中會產(chǎn)生下沉和泌水，當(dāng)下沉受到混凝土在澆筑、硬化過程中會產(chǎn)生下沉和泌水，當(dāng)下沉受到阻擋時會產(chǎn)生內(nèi)部的泌水，干燥后就會成為裂縫。阻擋時會產(chǎn)生內(nèi)部的泌水，干燥后就會成為裂縫。第八章第八章 裂縫及變形的驗算裂縫及變形的驗算3. 基礎(chǔ)不均勻沉降產(chǎn)生的裂縫基礎(chǔ)不均勻沉降產(chǎn)生的裂縫 基礎(chǔ)不均勻下基礎(chǔ)不均勻下沉?xí)r會迫使墻體一沉?xí)r會迫使墻體一起變形，在主拉應(yīng)起變形，在主拉應(yīng)力作用下混凝土墻力作用下混凝土墻體也

5、會開裂。體也會開裂。主拉應(yīng)力主拉應(yīng)力基礎(chǔ)下沉基礎(chǔ)下沉第八章第八章 裂縫及變形的驗算裂縫及變形的驗算4. 鋼筋銹蝕產(chǎn)生的裂縫鋼筋銹蝕產(chǎn)生的裂縫 銹蝕是一個電化學(xué)過程：銹蝕是一個電化學(xué)過程： 混凝土中的鋼筋處在電介質(zhì)中，混凝土中的鋼筋處在電介質(zhì)中，在水、氧氣和電子作用下就會形成電池，電子從陽極不斷流向在水、氧氣和電子作用下就會形成電池，電子從陽極不斷流向陰極，在陽極附近形成鐵銹。只要不斷有水和氧氣供應(yīng)，就會陰極，在陽極附近形成鐵銹。只要不斷有水和氧氣供應(yīng)，就會越銹越嚴(yán)重。越銹越嚴(yán)重。第八章第八章 裂縫及變形的驗算裂縫及變形的驗算鋼筋銹蝕是一鋼筋銹蝕是一個電化學(xué)過程個電化學(xué)過程(b) 水、水、O2

6、、 CO2侵入侵入（d保護(hù)層劈裂保護(hù)層劈裂鋼筋銹鋼筋銹蝕后蝕后體積會體積會膨脹膨脹34倍！使倍！使混凝土混凝土保護(hù)層保護(hù)層劈裂。劈裂。第八章第八章 裂縫及變形的驗算裂縫及變形的驗算表面縱向裂縫表面縱向裂縫剝落剝落 鋼筋銹蝕引起的劈裂裂縫從鋼筋截面上看是徑向劈裂，但從混凝鋼筋銹蝕引起的劈裂裂縫從鋼筋截面上看是徑向劈裂，但從混凝土表面看是沿鋼筋的縱向裂縫，這種縱向裂縫會大大削弱混凝土和鋼筋間土表面看是沿鋼筋的縱向裂縫，這種縱向裂縫會大大削弱混凝土和鋼筋間的粘著力。當(dāng)鋼筋間距較小時，鋼筋間的徑向劈裂裂縫會慣通，從而使保的粘著力。當(dāng)鋼筋間距較小時，鋼筋間的徑向劈裂裂縫會慣通，從而使保護(hù)層成片剝落，這將

7、大大削弱鋼筋和混凝土間的粘結(jié)力，后果將十分嚴(yán)重。護(hù)層成片剝落，這將大大削弱鋼筋和混凝土間的粘結(jié)力，后果將十分嚴(yán)重。劈裂裂縫慣通劈裂裂縫慣通第八章第八章 裂縫及變形的驗算裂縫及變形的驗算一級：嚴(yán)格要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件。按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合進(jìn)行驗一級：嚴(yán)格要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件。按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合進(jìn)行驗算時，構(gòu)件受拉邊緣混凝土不應(yīng)產(chǎn)生拉應(yīng)力；算時，構(gòu)件受拉邊緣混凝土不應(yīng)產(chǎn)生拉應(yīng)力；二級：一般要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件。按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合驗算時二級：一般要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件。按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合驗算時，構(gòu)件受拉邊緣混凝土拉應(yīng)力不應(yīng)大于軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)件受拉邊緣混凝土拉應(yīng)力不應(yīng)大于軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn) 值值 ft

8、 k ft k ；而按荷載效應(yīng)準(zhǔn)永久值組合驗算時，構(gòu)件受拉；而按荷載效應(yīng)準(zhǔn)永久值組合驗算時，構(gòu)件受拉邊邊 緣混凝土不宜產(chǎn)生拉應(yīng)力；緣混凝土不宜產(chǎn)生拉應(yīng)力；三級：允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件。按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合并考慮荷載長三級：允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件。按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合并考慮荷載長期作用影響驗算時，構(gòu)件的最大裂縫寬度期作用影響驗算時，構(gòu)件的最大裂縫寬度WmaxWmax不應(yīng)超過最不應(yīng)超過最 大裂縫寬度限值大裂縫寬度限值WlimWlim，即：，即：WmaxWlimWmaxWlim我國我國將裂縫控制等級分為三級將裂縫控制等級分為三級5.荷載產(chǎn)生的裂縫荷載產(chǎn)生的裂縫第八章第八章 裂縫及變形的驗算裂縫及變形的驗算關(guān)于裂

9、縫的三種基本理論關(guān)于裂縫的三種基本理論粘結(jié)粘結(jié)滑移理論滑移理論 認(rèn)為鋼筋與混凝土之間有粘結(jié)，但可以滑認(rèn)為鋼筋與混凝土之間有粘結(jié)，但可以滑移；裂縫寬度是裂縫間距范圍內(nèi)鋼筋與混凝土移；裂縫寬度是裂縫間距范圍內(nèi)鋼筋與混凝土的變形差。可見，裂縫間距越大裂縫寬度也越的變形差。可見，裂縫間距越大裂縫寬度也越大。大。無滑移理論無滑移理論裂縫綜合理論裂縫綜合理論 認(rèn)為開裂后鋼筋與混凝土之間仍保持可靠認(rèn)為開裂后鋼筋與混凝土之間仍保持可靠粘結(jié)，無相對滑動；沿裂縫深度存在應(yīng)變梯度粘結(jié)，無相對滑動；沿裂縫深度存在應(yīng)變梯度，表面裂縫寬度與混凝土表面離鋼筋的距離成，表面裂縫寬度與混凝土表面離鋼筋的距離成正比?？梢?，保護(hù)層

10、越厚表面裂縫越寬。正比。可見，保護(hù)層越厚表面裂縫越寬。 它綜合了上述兩種理論中影響裂縫寬度的它綜合了上述兩種理論中影響裂縫寬度的主要因素，并在統(tǒng)計回歸的基礎(chǔ)上建立了實用主要因素，并在統(tǒng)計回歸的基礎(chǔ)上建立了實用的計算公式。裂縫綜合理論也許稱不上的計算公式。裂縫綜合理論也許稱不上“實際實際”，實際上只是一種實用的計算方法。，實際上只是一種實用的計算方法。第八章第八章 裂縫及變形的驗算裂縫及變形的驗算8.2 裂縫寬度的驗算裂縫寬度的驗算 由圖由圖b可見，圖中可見，圖中 l 為粘結(jié)應(yīng)力傳遞長度，在裂縫兩側(cè)為粘結(jié)應(yīng)力傳遞長度，在裂縫兩側(cè) l 范范圍內(nèi)混凝土的拉應(yīng)力總是小于圍內(nèi)混凝土的拉應(yīng)力總是小于 ft

11、 ，所以不可能再產(chǎn)生新的裂縫。，所以不可能再產(chǎn)生新的裂縫。粘結(jié)應(yīng)力粘結(jié)應(yīng)力混凝土混凝土拉應(yīng)力拉應(yīng)力鋼筋鋼筋應(yīng)力應(yīng)力1，根據(jù)粘結(jié)，根據(jù)粘結(jié)滑移理論：滑移理論： 第八章第八章 裂縫及變形的驗算裂縫及變形的驗算 由于混凝土材料的不均勻性，裂縫的出現(xiàn)、分布和開展具有很大的由于混凝土材料的不均勻性，裂縫的出現(xiàn)、分布和開展具有很大的離散性，裂縫間距和寬度也是不均勻的。但大量的試驗統(tǒng)計分析表明，離散性，裂縫間距和寬度也是不均勻的。但大量的試驗統(tǒng)計分析表明，裂縫間距和寬度的平均值具有一定規(guī)律性。裂縫間距和寬度的平均值具有一定規(guī)律性。 如果兩條裂縫的間距大于如果兩條裂縫的間距大于 2 l ,則在其間還會存在則在

12、其間還會存在ct ft 的混凝土的混凝土 區(qū)段，就會產(chǎn)生新的裂縫區(qū)段，就會產(chǎn)生新的裂縫; 如果兩條裂縫的間距小于如果兩條裂縫的間距小于 2 l ，則由于粘結(jié)應(yīng)力傳遞長度不夠，裂，則由于粘結(jié)應(yīng)力傳遞長度不夠，裂縫間混凝土處處縫間混凝土處處ct ft ，因此將不會再出現(xiàn)新的裂縫。故裂縫間距最，因此將不會再出現(xiàn)新的裂縫。故裂縫間距最終將穩(wěn)定在終將穩(wěn)定在 l 2 l 之間，可近似取裂縫的平均間距之間，可近似取裂縫的平均間距 l m =1. 5 l。 第八章第八章 裂縫及變形的驗算裂縫及變形的驗算裂縫產(chǎn)生和開展過程中鋼筋及混凝土的應(yīng)力變化裂縫產(chǎn)生和開展過程中鋼筋及混凝土的應(yīng)力變化1. 裂縫出現(xiàn)前，混凝土

13、和鋼筋的應(yīng)變沿構(gòu)件的長度基本上是均勻分布的；裂縫出現(xiàn)前，混凝土和鋼筋的應(yīng)變沿構(gòu)件的長度基本上是均勻分布的；2. 當(dāng)構(gòu)件最薄弱截面混凝土的拉應(yīng)變當(dāng)構(gòu)件最薄弱截面混凝土的拉應(yīng)變t 達(dá)到極限拉應(yīng)變達(dá)到極限拉應(yīng)變tu 時，會出現(xiàn)時，會出現(xiàn) 第一第一條裂縫；條裂縫；3. 裂縫出現(xiàn)后，裂縫截面的混凝土立即退出受拉工作，拉應(yīng)力裂縫出現(xiàn)后，裂縫截面的混凝土立即退出受拉工作，拉應(yīng)力st =0；裂縫兩；裂縫兩側(cè)混凝土迅速回縮，使得裂縫一出現(xiàn)就有一定的寬度；側(cè)混凝土迅速回縮，使得裂縫一出現(xiàn)就有一定的寬度；4.開裂后裂縫截面由于受拉混凝土退出工作，鋼筋拉應(yīng)力開裂后裂縫截面由于受拉混凝土退出工作，鋼筋拉應(yīng)力ss 突增，

14、但鋼筋與突增，但鋼筋與混凝土之間存在粘結(jié)，在裂縫兩側(cè)一定范圍內(nèi)就會產(chǎn)生粘結(jié)應(yīng)力混凝土之間存在粘結(jié)，在裂縫兩側(cè)一定范圍內(nèi)就會產(chǎn)生粘結(jié)應(yīng)力，隨著離裂，隨著離裂縫距離的增加，混凝土中又重新建立起拉應(yīng)力縫距離的增加，混凝土中又重新建立起拉應(yīng)力st ，而裂縫截面突增的鋼筋拉，而裂縫截面突增的鋼筋拉應(yīng)力應(yīng)力ss 也逐漸恢復(fù)正常；也逐漸恢復(fù)正常；5. 當(dāng)混凝土中拉應(yīng)力當(dāng)混凝土中拉應(yīng)力st 增大到增大到 ft 時，下一個最薄弱截面將可能出現(xiàn)新的裂縫；時，下一個最薄弱截面將可能出現(xiàn)新的裂縫；6. 當(dāng)鋼筋接近屈服時，鋼筋與混凝土之間會產(chǎn)生較大滑移，粘結(jié)應(yīng)力基本喪當(dāng)鋼筋接近屈服時，鋼筋與混凝土之間會產(chǎn)生較大滑移，粘

15、結(jié)應(yīng)力基本喪失，裂縫間混凝土退出受拉工作，鋼筋應(yīng)力漸趨相等。失，裂縫間混凝土退出受拉工作，鋼筋應(yīng)力漸趨相等。第八章第八章 裂縫及變形的驗算裂縫及變形的驗算ctssssAfAA21luAAmssss21ctmAflu uAflmctdAfmctdfmt41以軸心受拉構(gòu)件為例以軸心受拉構(gòu)件為例粘結(jié)應(yīng)力分布粘結(jié)應(yīng)力分布第八章第八章 裂縫及變形的驗算裂縫及變形的驗算dfuAflmtmct41dKlm 裂縫間距越小，裂縫寬度也越??；裂縫間距越小，裂縫寬度也越??； 鋼筋直徑越細(xì)，裂縫寬度也越??；鋼筋直徑越細(xì)，裂縫寬度也越小； 配筋率配筋率越大，裂縫寬度也越小；越大，裂縫寬度也越??； 采用變形鋼筋，可減小裂

16、縫寬度。采用變形鋼筋，可減小裂縫寬度。 根據(jù)粘結(jié)根據(jù)粘結(jié)-滑移理論，滑移理論， “裂縫寬度是裂縫間距范圍內(nèi)鋼筋與混凝土的變裂縫寬度是裂縫間距范圍內(nèi)鋼筋與混凝土的變形差形差”，寬裂縫對結(jié)構(gòu)耐久性很不利，分布細(xì)而密的裂縫對結(jié)構(gòu)耐久性較有，寬裂縫對結(jié)構(gòu)耐久性很不利，分布細(xì)而密的裂縫對結(jié)構(gòu)耐久性較有利。這是控制裂縫寬度的一個重要原則。利。這是控制裂縫寬度的一個重要原則。第八章第八章 裂縫及變形的驗算裂縫及變形的驗算2，根據(jù)無滑移理論：，根據(jù)無滑移理論： dKcKlm123，綜合上述兩種理論后，得裂縫間距，綜合上述兩種理論后，得裂縫間距l(xiāng)m的一般表達(dá)的一般表達(dá)式，即式，即 裂縫綜合理論計算公式裂縫綜合理

17、論計算公式: 我國現(xiàn)行我國現(xiàn)行采用此式，但采用此式，但式中系數(shù)式中系數(shù)K1 、 K2通常由各國自行通常由各國自行確定。確定。裂縫寬度與離鋼裂縫寬度與離鋼筋的距離成正比筋的距離成正比 對于構(gòu)件表面裂縫，對于構(gòu)件表面裂縫，wm與保護(hù)層厚度與保護(hù)層厚度 c 成正比。由上節(jié)知，裂縫平均成正比。由上節(jié)知，裂縫平均間距間距l(xiāng)m與裂縫平均寬度與裂縫平均寬度wm成正比，故成正比，故 lm= K c 第八章第八章 裂縫及變形的驗算裂縫及變形的驗算 根據(jù)對試驗資料的統(tǒng)計分析，并考慮不同構(gòu)件受力特征的影響，對于根據(jù)對試驗資料的統(tǒng)計分析，并考慮不同構(gòu)件受力特征的影響，對于常用的帶肋鋼筋，我國常用的帶肋鋼筋，我國給出的

18、平均裂縫間距給出的平均裂縫間距 lm 公式為，公式為，temdcl08. 09 . 1)08. 09 . 1 ( 1 . 1temdcl式中式中 C 最外層縱向受拉鋼筋外邊緣到受拉區(qū)底邊的距最外層縱向受拉鋼筋外邊緣到受拉區(qū)底邊的距離離(mm)， 當(dāng)當(dāng) c 65mm時，取時，取c = 65mm； d 鋼筋直徑鋼筋直徑 ( mm )，當(dāng)用不同直徑的鋼筋，當(dāng)用不同直徑的鋼筋時，時，d 改用換算直徑改用換算直徑deq=4As/u ，u為縱為縱向鋼筋的總周長。向鋼筋的總周長。第八章第八章 裂縫及變形的驗算裂縫及變形的驗算 上述對軸拉構(gòu)件的裂縫分析對受彎構(gòu)件也適用，只是受彎構(gòu)件截面上述對軸拉構(gòu)件的裂縫分析

19、對受彎構(gòu)件也適用，只是受彎構(gòu)件截面上只有部分受拉，計算中可近似將受拉區(qū)看作一軸心受拉構(gòu)件。為簡化計上只有部分受拉，計算中可近似將受拉區(qū)看作一軸心受拉構(gòu)件。為簡化計算，算，規(guī)范規(guī)范近似取受拉一側(cè)截面高度一半的面積作為有效受拉面積近似取受拉一側(cè)截面高度一半的面積作為有效受拉面積 Ate ，對于常用的矩形、對于常用的矩形、T形或工字形截面，有效受拉面積形或工字形截面，有效受拉面積 Ate可按下式計算：可按下式計算： 在計算配筋率時，近似用受拉區(qū)有效配筋率在計算配筋率時，近似用受拉區(qū)有效配筋率 rte替換，即可用于受彎替換，即可用于受彎構(gòu)件。構(gòu)件。Ate=0.5bh+(bf-b)hfffstehbbb

20、hA)(5 . 0第八章第八章 裂縫及變形的驗算裂縫及變形的驗算第八章第八章 裂縫及變形的驗算裂縫及變形的驗算mmwww)645. 11 (max第八章第八章 裂縫及變形的驗算裂縫及變形的驗算荷載效應(yīng)長期作用的影響：荷載效應(yīng)長期作用的影響： 由于混凝土的徐變和應(yīng)力松弛，回導(dǎo)致裂縫間由于混凝土的徐變和應(yīng)力松弛，回導(dǎo)致裂縫間混凝土不斷退出受拉工作，鋼筋應(yīng)變增大，裂縫隨混凝土不斷退出受拉工作，鋼筋應(yīng)變增大，裂縫隨時間也不斷增大。混凝土的收縮和溫度變化也使鋼時間也不斷增大?；炷恋氖湛s和溫度變化也使鋼筋和混凝土間的粘結(jié)力削弱，使裂縫寬度不斷增大。筋和混凝土間的粘結(jié)力削弱，使裂縫寬度不斷增大。根據(jù)長期觀

21、察結(jié)果，荷載長期作用下裂縫的擴(kuò)大系根據(jù)長期觀察結(jié)果，荷載長期作用下裂縫的擴(kuò)大系數(shù)為數(shù)為 l = 1.5第八章第八章 裂縫及變形的驗算裂縫及變形的驗算mssklmllEww85.0max)08. 09 . 1 (maxtesskcrdcEw第八章第八章 裂縫及變形的驗算裂縫及變形的驗算sktetkf65.01 .1當(dāng)當(dāng)y 1.0時，取時，取y =1.0；bhAste5.00087. 0hAMhAMskskskiiiiieqdndnd2)08. 09 . 1 (1 . 2maxteeqsskdcEwskskANbhAste第八章第八章 裂縫及變形的驗算裂縫及變形的驗算 關(guān)于裂縫計算的討論：關(guān)于裂縫

22、計算的討論：1 1，最新的研究表明，現(xiàn)有的裂縫理論還很不完善，裂，最新的研究表明，現(xiàn)有的裂縫理論還很不完善，裂縫本身又有較大的離散性，計算結(jié)果誤差較大；縫本身又有較大的離散性，計算結(jié)果誤差較大；2 2，目前只驗算橫向裂縫，但從長期來看，橫向裂縫對，目前只驗算橫向裂縫，但從長期來看，橫向裂縫對結(jié)構(gòu)耐久性的影響并不大，而縱向裂縫對結(jié)構(gòu)耐久性結(jié)構(gòu)耐久性的影響并不大，而縱向裂縫對結(jié)構(gòu)耐久性的影響最大，卻而又不會計算；的影響最大，卻而又不會計算；3 3，目前只驗算混凝土表面的裂縫寬度，而直接影響耐，目前只驗算混凝土表面的裂縫寬度，而直接影響耐久性的是鋼筋表面處的裂縫寬度，但還不會計算；久性的是鋼筋表面處

23、的裂縫寬度，但還不會計算；4 4，研究裂縫的主要目的是提高結(jié)構(gòu)的耐久性，在裂縫，研究裂縫的主要目的是提高結(jié)構(gòu)的耐久性，在裂縫計算理論尚不完善的情況下，提高結(jié)構(gòu)的耐久性的有計算理論尚不完善的情況下，提高結(jié)構(gòu)的耐久性的有效措施是提高混凝土的密實性，適當(dāng)加大混凝土保護(hù)效措施是提高混凝土的密實性，適當(dāng)加大混凝土保護(hù)層，以及合理的構(gòu)造措施。層，以及合理的構(gòu)造措施。5 5，規(guī)范，規(guī)范 只反映現(xiàn)階段人們的認(rèn)識水平，有待逐年只反映現(xiàn)階段人們的認(rèn)識水平，有待逐年修改，更新，在裂縫計算方面還有很多工作要做。修改，更新，在裂縫計算方面還有很多工作要做。第八章第八章 裂縫及變形的驗算裂縫及變形的驗算 除了用計算控制裂

24、縫外，設(shè)計者更應(yīng)當(dāng)從構(gòu)造上除了用計算控制裂縫外，設(shè)計者更應(yīng)當(dāng)從構(gòu)造上控制裂縫?？刂屏芽p。 根據(jù)無滑移理論，鋼筋表面與混凝土有可靠粘結(jié)根據(jù)無滑移理論，鋼筋表面與混凝土有可靠粘結(jié)。近年的研究表明，由于鋼筋的勻質(zhì)性，在鋼筋周圍。近年的研究表明，由于鋼筋的勻質(zhì)性，在鋼筋周圍一定范圍內(nèi)鋼筋可有效約束混凝土的不均勻變形，這一定范圍內(nèi)鋼筋可有效約束混凝土的不均勻變形，這樣，在宏觀上就大大提高了混凝土的極限拉伸應(yīng)變，樣，在宏觀上就大大提高了混凝土的極限拉伸應(yīng)變，通常把這個范圍稱為鋼筋的約束區(qū)，研究表明鋼筋約通常把這個范圍稱為鋼筋的約束區(qū)，研究表明鋼筋約束區(qū)大約為鋼筋周圍束區(qū)大約為鋼筋周圍7.5d 7.5d 的

25、范圍。利用鋼筋約束區(qū)的的范圍。利用鋼筋約束區(qū)的概念可以從構(gòu)造上有效地控制裂縫的寬度。概念可以從構(gòu)造上有效地控制裂縫的寬度。 第八章第八章 裂縫及變形的驗算裂縫及變形的驗算 例如：例如： 利用鋼筋約束區(qū)的概念在薄腹梁的腹板上適當(dāng)利用鋼筋約束區(qū)的概念在薄腹梁的腹板上適當(dāng)布置腰筋可有效控制薄腹梁腹板中的裂縫寬度；布置腰筋可有效控制薄腹梁腹板中的裂縫寬度； 利用鋼筋約束區(qū)的概念大大提高了鋼絲網(wǎng)水泥利用鋼筋約束區(qū)的概念大大提高了鋼絲網(wǎng)水泥的抗裂性；的抗裂性； 利用鋼筋約束區(qū)的概念在混凝土易開裂的局部利用鋼筋約束區(qū)的概念在混凝土易開裂的局部布置鋼絲網(wǎng)，可有效提高抗裂性或減小裂縫寬度。布置鋼絲網(wǎng)，可有效提高

26、抗裂性或減小裂縫寬度。 鋼筋約束區(qū)的概念對于設(shè)計者很重要。鋼筋約束區(qū)的概念對于設(shè)計者很重要。第八章第八章 裂縫及變形的驗算裂縫及變形的驗算一、為什么要進(jìn)行受彎構(gòu)件的變形驗算？一、為什么要進(jìn)行受彎構(gòu)件的變形驗算？1 1、保證結(jié)構(gòu)的使用功能要求。結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生過大的變形將、保證結(jié)構(gòu)的使用功能要求。結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生過大的變形將影響甚至喪影響甚至喪 失其使用功能，如支承精密儀器設(shè)備的樓蓋產(chǎn)生過大失其使用功能，如支承精密儀器設(shè)備的樓蓋產(chǎn)生過大的撓度或震動將降低儀器的精度；屋面結(jié)構(gòu)撓度過大會造的撓度或震動將降低儀器的精度；屋面結(jié)構(gòu)撓度過大會造成積水，產(chǎn)生滲漏；吊車梁和橋梁的過大變形會妨礙吊車成積水，產(chǎn)生滲漏；吊

27、車梁和橋梁的過大變形會妨礙吊車和車輛的正常運(yùn)行；和車輛的正常運(yùn)行； 2 2、防止對結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生不良影響。如支承在磚墻上的梁端、防止對結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生不良影響。如支承在磚墻上的梁端產(chǎn)生過大轉(zhuǎn)產(chǎn)生過大轉(zhuǎn) 角將使支承面積減小、反力偏心，引起墻體開裂；角將使支承面積減小、反力偏心，引起墻體開裂；3 3、防止對非結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生不良影響。結(jié)構(gòu)變形過大會使門、防止對非結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生不良影響。結(jié)構(gòu)變形過大會使門窗等不能正窗等不能正 常開關(guān)，甚至導(dǎo)致隔墻、天花板和飾面的開裂或損壞常開關(guān)，甚至導(dǎo)致隔墻、天花板和飾面的開裂或損壞。8-2 8-2 受彎構(gòu)件的變形驗算受彎構(gòu)件的變形驗算第八章第八章 裂縫及變形的驗算裂縫及變形的

28、驗算保證結(jié)構(gòu)正常使用的撓度限值保證結(jié)構(gòu)正常使用的撓度限值第八章第八章 裂縫及變形的驗算裂縫及變形的驗算第八章第八章 裂縫及變形的驗算裂縫及變形的驗算根據(jù)物理學(xué)的定義，剛度是產(chǎn)生單位變形所需要的力根據(jù)物理學(xué)的定義，剛度是產(chǎn)生單位變形所需要的力 鋼筋混凝土適筋梁隨彎矩增大，由于混凝土開裂、塑性變形和鋼筋鋼筋混凝土適筋梁隨彎矩增大，由于混凝土開裂、塑性變形和鋼筋屈服等影響，截面剛度逐漸減小，變形曲線屈服等影響，截面剛度逐漸減小，變形曲線 M-f M-f 不再是直線，而是呈曲不再是直線，而是呈曲線變化。線變化。留意：留意：這里的變形這里的變形和力是指廣義概念和力是指廣義概念上的變形和力。上的變形和力。

29、例如：力可以是軸例如：力可以是軸力、彎矩或剪力，力、彎矩或剪力，變形可以是軸向變變形可以是軸向變形、曲率或剪切角。形、曲率或剪切角。鋼筋混凝土適筋梁的變形曲線鋼筋混凝土適筋梁的變形曲線第八章第八章 裂縫及變形的驗算裂縫及變形的驗算第八章第八章 裂縫及變形的驗算裂縫及變形的驗算三、荷載短期效應(yīng)作用下的剛度三、荷載短期效應(yīng)作用下的剛度 Bs第八章第八章 裂縫及變形的驗算裂縫及變形的驗算第八章第八章 裂縫及變形的驗算裂縫及變形的驗算第八章第八章 裂縫及變形的驗算裂縫及變形的驗算 ssBM0hcs0020hhAEMbhEMssscsEssshAEB20將上述物理關(guān)系和平衡關(guān)系代入幾何關(guān)系得：將上述物理

30、關(guān)系和平衡關(guān)系代入幾何關(guān)系得： 則荷載短期效應(yīng)作用下的剛度則荷載短期效應(yīng)作用下的剛度Bs第八章第八章 裂縫及變形的驗算裂縫及變形的驗算第八章第八章 裂縫及變形的驗算裂縫及變形的驗算第八章第八章 裂縫及變形的驗算裂縫及變形的驗算第八章第八章 裂縫及變形的驗算裂縫及變形的驗算第八章第八章 裂縫及變形的驗算裂縫及變形的驗算20205.3162.015.1fEssEssshAEhAEBcsEEE0bhAsbhAste5.00087. 0hAMhAMsskssksk0)(bhhbbfff第八章第八章 裂縫及變形的驗算裂縫及變形的驗算)(kqqMMM考慮部分荷載長期作用的影響考慮部分荷載長期作用的影響22

31、)(lBMMSlBMSfslssllqMMSkMM長期作用的荷載效應(yīng)長期作用的荷載效應(yīng)短期作用的荷載效應(yīng)短期作用的荷載效應(yīng) 短期作用荷載產(chǎn)短期作用荷載產(chǎn)生的短期撓度生的短期撓度長期作用荷載長期作用荷載產(chǎn)生的總撓度產(chǎn)生的總撓度 長期作用荷載產(chǎn)長期作用荷載產(chǎn)生的短期撓度生的短期撓度第八章第八章 裂縫及變形的驗算裂縫及變形的驗算 在荷載長期作用下，由于混凝土的徐變會使梁的撓度隨在荷載長期作用下，由于混凝土的徐變會使梁的撓度隨時間增長。此外，鋼筋與混凝土間粘結(jié)滑移徐變、混凝土的時間增長。此外，鋼筋與混凝土間粘結(jié)滑移徐變、混凝土的收縮等也會導(dǎo)致梁的撓度增大。根據(jù)長期試驗觀測結(jié)果，荷收縮等也會導(dǎo)致梁的撓度

32、增大。根據(jù)長期試驗觀測結(jié)果，荷載長期作用的撓度與短期作用的撓度的比值載長期作用的撓度與短期作用的撓度的比值q 可按下式計可按下式計算：，算：，4 . 00 . 222)(lBMMSlBMSfslssl2lBMSflssB+MKMqMKB )1（考慮部分荷載長期作用考慮部分荷載長期作用的抗彎剛度的抗彎剛度第八章第八章 裂縫及變形的驗算裂縫及變形的驗算關(guān)于受彎構(gòu)件剛度的討論關(guān)于受彎構(gòu)件剛度的討論 1.混凝土是彈塑性體，在荷載作用下會發(fā)混凝土是彈塑性體，在荷載作用下會發(fā)生塑性變形，荷載越大塑性變形也越多生塑性變形，荷載越大塑性變形也越多, 所以所以受彎構(gòu)件即使在荷載短期效應(yīng)受彎構(gòu)件即使在荷載短期效應(yīng)

33、Ms作用下，剛度作用下，剛度Bs 隨荷載增加也會逐漸減小隨荷載增加也會逐漸減小; 2.實驗表明，在荷載效應(yīng)長期作用下實驗表明，在荷載效應(yīng)長期作用下,混凝混凝土梁的變形會增加土梁的變形會增加 倍；倍； 3.工程中梁的荷載中只有一部分是長期作工程中梁的荷載中只有一部分是長期作用的，所以在變形驗算中只應(yīng)考慮這部分荷載用的，所以在變形驗算中只應(yīng)考慮這部分荷載而不是全部荷載的長期作用；可近似地先而不是全部荷載的長期作用；可近似地先計算荷載長期效應(yīng)計算荷載長期效應(yīng)Ml 引起的長期變形，再計算引起的長期變形，再計算其余部分荷載效應(yīng)其余部分荷載效應(yīng)Ms - Ml ）引起的短期變）引起的短期變形，然后疊加；形，然后疊加； （應(yīng)當(dāng)指出，非彈性材料不能應(yīng)用疊加原理，（應(yīng)當(dāng)指出，非彈性材料不能應(yīng)用疊加原理，這里只是近似計算；）這里只是近似計算；） 4. 應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)的是荷載長期效應(yīng)應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)的是荷載長期效應(yīng)Ml 同樣也會同樣也會引起短期變形引起短期變形1/l ，隨時間延續(xù)，由于徐變等，隨時間延續(xù)，由于徐變等原因，變形原因，變形1/l 逐漸增大到逐漸增大到 /l 。 第八章第八章 裂縫及變形的驗算裂縫及變形的驗算MMsMl1/1/s1/l/l EI 或或 B=M / (1/)，即剛度，即剛度為圖中各