鋼筋溷凝土構(gòu)件裂縫和變形PPT課件

1、第 8 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理主 頁目 錄上一章下一章幫 助8.1概 述v構(gòu)件的裂縫寬度和撓度驗算屬于正常使用極限狀態(tài)。v撓度過大影響使用功能，不能保證適用性;而裂縫寬度過大，則同時影響使用功能和耐久性。裂縫荷載引起的裂縫：非荷載引起的裂縫：材料收縮、溫度變化、混凝土碳化后引起鋼筋銹蝕、地基不均勻沉降。 (約占80%)與構(gòu)件的受力特征有關(guān)。(約占20%)第1頁/共30頁第 8 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理主 頁目 錄上一章下一章幫 助NkNkNkNkNkNke0e0Tk(a)(b)(c)(e)(d)TkMkMk（a)軸心受拉 ； (b)偏心受拉 ； (c)偏心受壓 ； (d)受彎 ； (e)受扭第2頁/

2、共30頁第 8 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理主 頁目 錄上一章下一章幫 助通常，裂縫寬度和撓度一般可分別用控制最大鋼筋直徑和最大跨高比來控制，只有在構(gòu)件截面尺寸小、鋼筋應(yīng)力大時進行驗算。 為防止溫度應(yīng)力過大引起的開裂，規(guī)定了伸縮縫之間的最大間距。為防止由于鋼筋周圍混凝土過快地碳化失去對鋼筋的保護作用，出現(xiàn)銹脹引起的沿鋼筋縱向的裂縫，規(guī)定了鋼筋的混凝土保護層的最小厚度。非荷載引起的裂縫第3頁/共30頁第 8 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理主 頁目 錄上一章下一章幫 助v 與承載能力極限狀態(tài)設(shè)計相比，正常使用極限狀 態(tài)設(shè)計的目標可靠度可以相對較低。 C 結(jié)構(gòu)構(gòu)件達到正常使用要求的規(guī)定限值、裂 縫寬度和變形限值。v

3、裂縫寬度和變形的驗算表達式如下： SC 81S 結(jié)構(gòu)構(gòu)件按荷載效應(yīng)的標準組合、準永久組 合或標準組合并考慮長期作用影響得到的裂 縫寬度或變形值； 式中第4頁/共30頁第 8 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理主 頁目 錄上一章下一章幫 助niiciSSSS2kQQ1kGkk82荷載效應(yīng)的標準組合為：niiqiqSSS1kQGk83荷載效應(yīng)的準永久組合為：在進行荷載效應(yīng)計算時，荷載組合有兩種情況：第5頁/共30頁第 8 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理主 頁目 錄上一章下一章幫 助8.2裂縫寬度驗算裂縫的控制等級分為三級，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件進行裂縫寬度的驗算。8.2.1 驗算公式84limmaxww 按荷載效應(yīng)標準值組合

4、并考慮長期作用影響計 算的最大裂縫寬度；maxw 最大裂縫寬度的限值。對此建筑工程、公路 橋涵工程有不同的要求。limw第6頁/共30頁第 8 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理主 頁目 錄上一章下一章幫 助8.2.2 wmax的計算方法規(guī)范的思路：得到最大裂縫寬度wmax若干假定根據(jù)裂縫出現(xiàn)機理建立理論公式，計算平均裂縫寬度wm按試驗資料確定擴大系數(shù)第7頁/共30頁第 8 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理主 頁目 錄上一章下一章幫 助1. 裂縫的出現(xiàn)和開展當(dāng)c ftk，在某一薄弱環(huán)節(jié)第一條裂縫出現(xiàn)，由于鋼筋和混凝土之間的粘結(jié)，混凝土應(yīng)力逐漸增加至 ftk 出現(xiàn)第二批裂縫，一直到裂縫之間的距離近到不足以使粘結(jié)力傳遞至混

5、凝土達到 ftk 完成裂縫出現(xiàn)的全部過程。出現(xiàn)：當(dāng)荷載繼續(xù)增加到Nk，在一個裂縫間距范圍內(nèi)由鋼筋與混凝土應(yīng)變差的累積量，即形成了裂縫寬度。開展：第8頁/共30頁第 8 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理主 頁目 錄上一章下一章幫 助2. 平均裂縫寬度wmNcr+N211Ncr+N 分布ftksmss(b)(c)(d)(e)123ftkNkNk(a) 裂縫寬度等于裂縫間距范圍內(nèi)鋼筋和混凝土的變形差 ；v 粘結(jié) - 滑移理論：第9頁/共30頁第 8 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理主 頁目 錄上一章下一章幫 助 我國規(guī)范是建立在粘結(jié)滑移理論和無滑移理論的基礎(chǔ)上，結(jié)合大量試驗結(jié)果得到的半理論半經(jīng)驗公式。 構(gòu)件表面裂縫寬度主要

6、是由鋼筋周圍的混凝土回縮形成的 ；v 無滑移理論第10頁/共30頁第 8 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理主 頁目 錄上一章下一章幫 助cr0csmd)(llwcrssmccrsmsmsmcrcmsmm1)(lEllw式中：sm = sk c 取 0.85lcr+cmlcrlcr+smlcrmm(a)cscmsmssc分布s分布(c)(b)85msskm85. 0=lEw第11頁/共30頁第 8 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理主 頁目 錄上一章下一章幫 助tem08. 09 . 1eqdcl86 平均裂縫間距l(xiāng)mc 保護層厚度；deq 縱向受拉鋼筋的等效直徑，mm； 式中： 與受力特性有關(guān)的系數(shù)軸心受拉 =1.1受

7、彎、偏心受壓 =1.05偏拉 =1.0iii2iieqdndnd第12頁/共30頁第 8 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理主 頁目 錄上一章下一章幫 助i 縱向受拉鋼筋的表面特征系數(shù)光面: =1.0帶肋: =0.7hh/2bbfhfh/2hbbbfhfh/2hhfbfh/2hbhfbf(a)(b)(c)(d)te 截面的有效配筋率，te = As / Ateni 第i種縱向受拉鋼筋的根數(shù) ；第13頁/共30頁第 8 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理主 頁目 錄上一章下一章幫 助(0.2 1.0) 65. 01 . 1sktetksksmf87 鋼筋應(yīng)力不均勻系數(shù)Ate形截面矩形、 T 2bh )(2ffhbbbh倒T

8、形截面第14頁/共30頁第 8 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理主 頁目 錄上一章下一章幫 助 裂縫截面處鋼筋應(yīng)力 skskskAN88軸心受拉：s0ksk87. 0AhM89受 彎：)(s0skskahAeN810偏心受拉：zAzeNsksk)( 811偏心受壓：第15頁/共30頁第 8 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理主 頁目 錄上一章下一章幫 助0.87h0h0NkskAsMkCskAsee0eNkh0asAsAseke0kAsAskAsCCcZskAsNk(a)(b)(c)(d)CskAsskAs第16頁/共30頁第 8 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理主 頁目 錄上一章下一章幫 助wmax = s l wm偏心受拉軸心

9、受拉cr=2.7cr=2.4受彎、偏壓cr=2.13. 最大裂縫寬度 wmax擴大系數(shù)荷載長期效應(yīng)裂縫擴大系數(shù)構(gòu)件受力特征系數(shù)teeqssk08. 09 . 1dcE84wmax = 0.85s l cr第17頁/共30頁第 8 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理主 頁目 錄上一章下一章幫 助4. JTG D622004（橋涵規(guī)范）的方法 特征裂縫寬度wfk（保證率為95%）相當(dāng)于混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范中的最大裂縫寬度wmax28.030sss321fkdECCCw812ff0s)(hbbbhA8130ssss0.87hAM814第18頁/共30頁第 8 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理主 頁目 錄上一章下一章幫 助C1鋼

10、筋表面形狀系數(shù)，對光面鋼筋， C1=1.4；對帶肋鋼筋，C1=1.0；C2作用長期效應(yīng)影響系數(shù)，C2=1+0.5Nl/Ns， 其中Nl和Ns分別為按作用長期效應(yīng)組合和 短期效應(yīng)組合計算的彎矩值或軸力值；C3與構(gòu)件形式有關(guān)的系數(shù)，當(dāng)為鋼筋混凝土板 式受彎構(gòu)件時，C3=1.15，當(dāng)為其他受彎構(gòu)件 時，C3=1.0；鋼筋應(yīng)力。 ss第19頁/共30頁第 8 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理主 頁目 錄上一章下一章幫 助8.2.3減小裂縫寬度的措施 優(yōu)先選擇帶肋鋼筋； 選擇直徑較小的鋼筋； 增加鋼筋用量。 當(dāng)計算裂縫寬度超過裂縫寬度的限值時，從最大裂縫計算公式可知，常見的減小裂縫寬度的措施有：第20頁/共30頁第

11、 8 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理主 頁目 錄上一章下一章幫 助鋼筋混凝土梁的撓度與彎矩的關(guān)系是非線性的。8.3受彎構(gòu)件撓度計算21(a)Maf0(b)EI2EI(B)M01線性；2非線性。第21頁/共30頁第 8 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理主 頁目 錄上一章下一章幫 助Bs 荷載效應(yīng)標準組合下的受彎構(gòu)件的短期剛度B 按荷載效應(yīng)標準組合并考慮荷載長期作用影響的抗彎剛度Blqg384)(540kkfB 鋼筋混凝土梁的撓度計算對于簡支梁承受均布荷載作用時，其跨中撓度：EIlqg384)(540kkf用材料力學(xué)的公式：第22頁/共30頁第 8 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理主 頁目 錄上一章下一章幫 助1. 短期剛度 Bs

12、的計算sBMrhrs0smcm11rEIM1rMEI1c20scmEbhMss0ssmEAhMrMsocoaacsash0MsbblcrfE20sss5 . 3162 . 015. 1rhAEB8150fff)(bhhbbr式中：第23頁/共30頁第 8 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理主 頁目 錄上一章下一章幫 助ks2ks2f)(MBlMMBlMaqq產(chǎn)生隨時間增大的撓度s2kf)(BlMMMaqqs2k) 1(BlMMqskk2k) 1(BMMMlMq2. 長期剛度 B的計算)(kqqMMM產(chǎn)生短期的撓度B將彎矩分成兩部分：第24頁/共30頁第 8 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理主 頁目 錄上一章下一章幫 助

13、skk)1(BMMMBq816Mk 荷載效應(yīng)標準組合計算的彎矩值；Mq 荷載效應(yīng)準永久組合計算的彎矩值； 撓度增大系數(shù)， = 2.0 0.4 /；Bs 短期剛度按式(8-15)計算。第25頁/共30頁第 8 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理主 頁目 錄上一章下一章幫 助3. 最小剛度原則v受彎構(gòu)件在正常使用狀態(tài)下，沿長度方向的剛度是變化的。v取同一彎矩符號區(qū)段內(nèi)的最小剛度作為等剛度，按材料力學(xué)的方法計算。B1minBBminMBminMlmaxBAgk+qk(a)(b)+gk+qkBminBmin(a)(b)第26頁/共30頁第 8 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理主 頁目 錄上一章下一章幫 助4. 圖表法 = 1

14、MGk / Mk MGk 永久荷載標準值產(chǎn)生的彎矩Mk 荷載短期效應(yīng)組合產(chǎn)生的彎矩v 實際上是限制跨高比l0/h0。v 提高剛度的有效措施 h0v 或As 增加l0/h03020100.40.81.21.62.0(%)=1.0第27頁/共30頁第 8 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理主 頁目 錄上一章下一章幫 助5. JTG D622004（橋涵規(guī)范）的方法 公路橋涵鋼筋混凝土受彎構(gòu)件,在正常使用狀態(tài)下的撓度,可根據(jù)給定的構(gòu)件用結(jié)構(gòu)力學(xué)的方法計算。受彎構(gòu)件的剛度可按下式計算：cr02scr2scr0)(1)(BBMMMMBB8178180tkcrWf M第28頁/共30頁第 8 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理主 頁目 錄上一章下