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. 微裂縫對混凝土受荷性能的影響微裂縫對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. 微裂縫對混凝土受荷性能的影響微裂縫對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. 微裂縫對混凝土變形性能的影響微裂縫對混凝土變形性能的影響 時，微裂縫不會隨時間開展，混凝土的徐變主要是水泥膠凝體粘性流動的結(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，水泥膠凝體不僅隨時間發(fā)生粘性流動，而且在混凝土中受荷前產(chǎn)生的微裂縫中也會隨時間擴展，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 微裂縫隨時間增長迅速擴展，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. 微裂縫對混凝土結(jié)構(gòu)的不利影響微裂縫對混凝土結(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)準對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)的機理荷載裂縫出現(xiàn)的機理荷載裂縫10102022/5/8 二、荷載裂縫理論1.荷載裂縫出現(xiàn)的機理荷載裂縫出現(xiàn)的機理00yIM

4、bIVS0022()22tp11112022/5/8 二、荷載裂縫理論1.荷載裂縫出現(xiàn)的機理荷載裂縫出現(xiàn)的機理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算荷載垂直裂縫開展寬度的計算13132022/5/8 二、荷載裂縫理論2.荷載垂直裂縫開展寬度的計算荷載垂直裂縫開展寬度的計算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算荷載垂直裂縫開展寬度的計算(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算荷載垂直裂縫開展寬度的計算最大裂縫寬度最大裂縫寬度 按荷載效應(yīng)標(biāo)準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、長期裂縫寬度擴大系數(shù)進行計算。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算荷載垂直裂縫開展寬度的計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算開展寬度的計算 試驗表明，斜裂縫出現(xiàn)之前，箍筋變形幾乎可忽略不計，因此可以認為梁斜向開裂時的剪力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算開展寬度的計算箍筋箍筋的應(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算開展寬度的計算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.約束的存在有三個條件約束的存在有三個條件 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，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)點或各組成部分的相互約束的相互約束。構(gòu)件中鋼筋對混凝土收縮變形時的約束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 某一特定時刻結(jié)構(gòu)表面與內(nèi)部各點的溫度狀態(tài)，是指混凝土結(jié)構(gòu)各點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)力的實工程中幾種常遇結(jié)構(gòu)構(gòu)件溫度應(yīng)力的實用計算方法用計算方法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)力的實工程中幾種常遇結(jié)構(gòu)構(gòu)件溫度應(yīng)力的實用計算方法用計算方法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；高溫面為約束壓應(yīng)力，取負號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)力的實工程中幾種常遇結(jié)構(gòu)構(gòu)件溫度應(yīng)力的實用計算方法用計算方法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)力的實工程中幾種常遇結(jié)構(gòu)構(gòu)件溫度應(yīng)力的實用計算方法用計算方法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)力的實工程中幾種常遇結(jié)構(gòu)構(gòu)件溫度應(yīng)力的實用計算方法用計算方法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)力的實工程中幾種常遇結(jié)構(gòu)構(gòu)件溫度應(yīng)力的實用計算方法用計算方法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