第三章---結(jié)構(gòu)裂縫的理論(土木工程事故處理分析與處理)

1、2022/5/8土木建筑學(xué)院岳建偉河南大學(xué)河南大學(xué)工程事故分析與處理2 22022/5/8 第三章第三章 結(jié)構(gòu)裂縫的理論混凝土結(jié)構(gòu)微裂縫理論混凝土結(jié)構(gòu)微裂縫理論1荷載裂縫理論荷載裂縫理論2約束變形裂縫理論約束變形裂縫理論3地基變形理論地基變形理論4結(jié)構(gòu)裂縫的分類結(jié)構(gòu)裂縫的分類53 32022/5/8 一、混凝土結(jié)構(gòu)微裂縫理論 ( a ）水泥石微裂縫； ( b ）界面微裂縫； ( c ）骨料微裂縫1.微裂縫的類型微裂縫的類型4 42022/5/8 一、混凝土結(jié)構(gòu)微裂縫理論2. 微裂縫對(duì)混凝土受荷性能的影響微裂縫對(duì)混凝土受荷性能的影響混凝土立方試塊從微裂到加載破壞5 52022/5/8 一、混凝土

2、結(jié)構(gòu)微裂縫理論2. 微裂縫對(duì)混凝土受荷性能的影響微裂縫對(duì)混凝土受荷性能的影響6 62022/5/8 一、混凝土結(jié)構(gòu)微裂縫理論3. 微裂縫對(duì)混凝土變形性能的影響微裂縫對(duì)混凝土變形性能的影響 時(shí)，微裂縫不會(huì)隨時(shí)間開展，混凝土的徐變主要是水泥膠凝體粘性流動(dòng)的結(jié)果，與應(yīng)力的大小成線性關(guān)系，稱之為線性徐變。ccf5 . 0 時(shí)，水泥膠凝體不僅隨時(shí)間發(fā)生粘性流動(dòng)，而且在混凝土中受荷前產(chǎn)生的微裂縫中也會(huì)隨時(shí)間擴(kuò)展，應(yīng)變與應(yīng)力的大小成非線性關(guān)系，稱之為非線性徐變。ccf5 . 0 微裂縫隨時(shí)間增長迅速擴(kuò)展，使混凝土的變形超過其極限變形能力而突然破壞。ccf8 . 07 72022/5/8 一、混凝土結(jié)構(gòu)微裂縫

3、理論4. 微裂縫對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的不利影響微裂縫對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的不利影響1）降低混凝土的抗裂性能 2）降低混凝土抵抗變形的能力3）降低混凝土的持久強(qiáng)度4）增加由于徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失8 82022/5/8 二、荷載裂縫理論國家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)荷載裂縫控制的方法有兩種： 一種是通過構(gòu)件截面承載力的計(jì)算和構(gòu)造間接控制，如混凝土結(jié)構(gòu)中各種受力構(gòu)件的斜裂縫和砌體結(jié)構(gòu)中的各種裂縫采用間接控制法； 另一種是通過構(gòu)件正截面裂縫寬度的計(jì)算直接控制。9 92022/5/8 二、荷載裂縫理論1.荷載裂縫出現(xiàn)的機(jī)理荷載裂縫出現(xiàn)的機(jī)理荷載裂縫10102022/5/8 二、荷載裂縫理論1.荷載裂縫出現(xiàn)的機(jī)理荷載裂縫出現(xiàn)的機(jī)理00yIM

4、bIVS0022()22tp11112022/5/8 二、荷載裂縫理論1.荷載裂縫出現(xiàn)的機(jī)理荷載裂縫出現(xiàn)的機(jī)理2tg2 =tktpf主應(yīng)力的作用方向與梁縱向軸線夾角為出現(xiàn)與主拉應(yīng)力方向垂直的裂縫0, 0M2tg出現(xiàn)與梁縱向軸線成 45的斜裂縫0, 0V02tg出現(xiàn)與梁縱向軸線成 90的垂直裂縫12122022/5/8 二、荷載裂縫理論2.荷載垂直裂縫開展寬度的計(jì)算荷載垂直裂縫開展寬度的計(jì)算13132022/5/8 二、荷載裂縫理論2.荷載垂直裂縫開展寬度的計(jì)算荷載垂直裂縫開展寬度的計(jì)算0( )crlmscwdl()(1)cmsmmsmcmcrsm crccrsmswllalE0.85skmcr

5、swlE/cmsm0.15smsk=14142022/5/8 二、荷載裂縫理論2.荷載垂直裂縫開展寬度的計(jì)算荷載垂直裂縫開展寬度的計(jì)算(1.90.08)eqcrtedlc2iieqiiinddndtesteAA0.651.1tksktef 15152022/5/8 二、荷載裂縫理論2.荷載垂直裂縫開展寬度的計(jì)算荷載垂直裂縫開展寬度的計(jì)算最大裂縫寬度最大裂縫寬度 按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合并考慮長期作用影響的最大裂縫寬度，是在平均裂縫寬度的基礎(chǔ)上乘以短期、長期裂縫寬度擴(kuò)大系數(shù)進(jìn)行計(jì)算。max(1)cmslsmslsm crsmwwl (1)(1.90.08/)cmsksleqtesmscdE (1.90

6、.08/)skcreqtesacdE16162022/5/8 二、荷載裂縫理論2.荷載垂直裂縫開展寬度的計(jì)算荷載垂直裂縫開展寬度的計(jì)算最大裂縫寬度最大裂縫寬度(1)cmcrslsma 17172022/5/8 二、荷載裂縫理論3.斜裂縫斜裂縫開展寬度的計(jì)算開展寬度的計(jì)算 試驗(yàn)表明，斜裂縫出現(xiàn)之前，箍筋變形幾乎可忽略不計(jì)，因此可以認(rèn)為梁斜向開裂時(shí)的剪力Vcr與箍筋形式及間距無關(guān)。表明影響Vcr的主要因素為混凝土抗拉強(qiáng)度 ，縱向鋼筋含筋率和剪跨比 。00.4(145 )0.3tcrfVbh18182022/5/8 二、荷載裂縫理論3.斜裂縫斜裂縫開展寬度的計(jì)算開展寬度的計(jì)算箍筋箍筋的應(yīng)變分布191

7、92022/5/8 二、荷載裂縫理論3.斜裂縫斜裂縫開展寬度的計(jì)算開展寬度的計(jì)算sinsvsvcrcAVVs1.18(1)crmdsvsvsvVVwKstgctg ctgA Ecos90(180)cossvz 1.7(0.260)sin0.1sin(45 )crmdsvsvVVwsA E20202022/5/8 三、約束變形裂縫理論約束變形裂縫理論1.約束的存在有三個(gè)條件約束的存在有三個(gè)條件 約束是由相互連接的結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間或結(jié)構(gòu)組成材料之間在變形過程中的相互牽制，使其界面上的變形最后達(dá)到一致。 1）至少有兩種以上的結(jié)構(gòu)構(gòu)件和結(jié)構(gòu)材料，或同一結(jié)構(gòu)構(gòu)件和結(jié)構(gòu)材料但有不同的溫度、濕度狀態(tài)2）構(gòu)件或結(jié)

8、構(gòu)之間相互連接，或相互支承；3）結(jié)構(gòu)構(gòu)件或結(jié)構(gòu)材料發(fā)生變形。21212022/5/8 三、約束變形裂縫理論約束變形裂縫理論2. 構(gòu)件的外部約束構(gòu)件的外部約束1）約束力可忽略不計(jì)，接近于自由體22222022/5/8 三、約束變形裂縫理論約束變形裂縫理論2. 構(gòu)件的外部約束構(gòu)件的外部約束2）構(gòu)件的變形部分得到滿足，部分受到約束，其約束力仍較大彈性排架和框架結(jié)構(gòu)23232022/5/8 三、約束變形裂縫理論約束變形裂縫理論2. 構(gòu)件的外部約束構(gòu)件的外部約束3）構(gòu)件的收縮不能自由完成，變形得不到滿足，可視為嵌固或完成約束狀態(tài)24242022/5/8 三、約束變形裂縫理論約束變形裂縫理論2. 構(gòu)件的構(gòu)

9、件的內(nèi)內(nèi)部約束部約束 內(nèi)部約束指結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)部各質(zhì)點(diǎn)或各組成部分內(nèi)部約束指結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)部各質(zhì)點(diǎn)或各組成部分的相互約束的相互約束。構(gòu)件中鋼筋對(duì)混凝土收縮變形時(shí)的約束25252022/5/8 三、約束變形裂縫理論約束變形裂縫理論2. 構(gòu)件的構(gòu)件的內(nèi)內(nèi)部約束部約束26262022/5/8 三、約束變形裂縫理論約束變形裂縫理論3. 溫度及其分布規(guī)律溫度及其分布規(guī)律 溫度變化這類作用不是直接以力的形式出現(xiàn)，習(xí)慣上也稱為“溫度荷載”，而我國 建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范 ，稱之為溫度作用。 1）日照溫度作用；2）驟然降溫的溫度作用；3）年溫溫度作用。27272022/5/8 三、約束變形裂縫理論約束變形裂縫理論3. 溫度

10、分布的影響因素溫度分布的影響因素 某一特定時(shí)刻結(jié)構(gòu)表面與內(nèi)部各點(diǎn)的溫度狀態(tài)，是指混凝土結(jié)構(gòu)各點(diǎn)溫度的大小及分布規(guī)律，其影響因素主要有： 1）外界大氣溫度變化；2）混凝土的熱性能；3）結(jié)構(gòu)物形狀；4）水泥水化熱；28282022/5/8 三、約束變形裂縫理論約束變形裂縫理論4. 工程中幾種常遇結(jié)構(gòu)構(gòu)件溫度應(yīng)力的實(shí)工程中幾種常遇結(jié)構(gòu)構(gòu)件溫度應(yīng)力的實(shí)用計(jì)算方法用計(jì)算方法1）完全約束梁或板的溫度應(yīng)力 rtT trETE 29292022/5/8 三、約束變形裂縫理論約束變形裂縫理論4. 工程中幾種常遇結(jié)構(gòu)構(gòu)件溫度應(yīng)力的實(shí)工程中幾種常遇結(jié)構(gòu)構(gòu)件溫度應(yīng)力的實(shí)用計(jì)算方法用計(jì)算方法1）完全約束梁或板的溫度應(yīng)力

11、 21TTT12rT 0.5tTE 低溫面為約束拉應(yīng)力，取正號(hào)；高溫面為約束壓應(yīng)力，取負(fù)號(hào)30302022/5/8 三、約束變形裂縫理論約束變形裂縫理論4. 工程中幾種常遇結(jié)構(gòu)構(gòu)件溫度應(yīng)力的實(shí)工程中幾種常遇結(jié)構(gòu)構(gòu)件溫度應(yīng)力的實(shí)用計(jì)算方法用計(jì)算方法2）寬梁、厚堵表面冷卻的自約束應(yīng)力2( )02(1)yyTTh( )1yrTv 202( )(1)1r yryT EhEv 31312022/5/8 三、約束變形裂縫理論約束變形裂縫理論4. 工程中幾種常遇結(jié)構(gòu)構(gòu)件溫度應(yīng)力的實(shí)工程中幾種常遇結(jié)構(gòu)構(gòu)件溫度應(yīng)力的實(shí)用計(jì)算方法用計(jì)算方法3）圓筒形構(gòu)筑物的溫度應(yīng)力,1r lrrMMDr1rTrh312(1)Eh

12、Dv2,12(1)r lrE T hMMv,12(1)rrE Tv 32322022/5/8 三、約束變形裂縫理論約束變形裂縫理論4. 工程中幾種常遇結(jié)構(gòu)構(gòu)件溫度應(yīng)力的實(shí)工程中幾種常遇結(jié)構(gòu)構(gòu)件溫度應(yīng)力的實(shí)用計(jì)算方法用計(jì)算方法4）平置結(jié)構(gòu)構(gòu)件溫度應(yīng)力( )( )xxxc u ( )0 xxddxh( )r xxrduEEdx2( )2r xxd udEdxdx( )xruuTx22( )22xrd ud udxdx2( )( )20 xxxd uc uEdxhxchE2( )2( )20 xxd uudx33332022/5/8 三、約束變形裂縫理論約束變形裂縫理論4. 工程中幾種常遇結(jié)構(gòu)構(gòu)件溫度應(yīng)力的實(shí)工程中幾種常遇結(jié)構(gòu)構(gòu)件溫度應(yīng)力的實(shí)用計(jì)算方法用計(jì)算方法4）平置結(jié)構(gòu)構(gòu)件溫度應(yīng)力2( )2( )20 xxd uudx( )sin ()cos (/ 2)xTuhxhlcos ()1cos (/ 2)xhxE Thl ,max11cos (/ 2)xE Thl 34342022/5/8 三、約束變形裂縫理論約束變形裂縫理論4. 工程中幾種常遇