《溷凝土梁变形裂缝》PPT课件.ppt

构件变形及裂缝计算原理 (1/20) 内容提要（1/1）,一、截面弯曲刚度 二、短期荷载下纯弯构件的刚度 三、受弯构件的刚度及挠度验算 四、裂缝的控制标准及计算理论 五、裂缝宽度验算 六、混凝土结构的耐久性 七、本章要点,构件变形及裂缝计算原理 (2/20) 一、截面的弯曲刚度 （1/1）,1、匀质弹性材料梁的挠度 2、RC受弯构件截面刚度 （1）量值 开裂前（近似弹性）：EI=M/=定值（0.85E cI0） 开裂后（非线性）： (EI) =非定值 = B=M/ （2）变化特点 MB （砼非线性，裂缝）； B （限制裂缝） tB (徐变等影响） 不同截面B 不同（M不相等，裂缝情况不一样）,构件变形及裂缝计算原理 (3/20) 二、短期荷载下纯弯构件的刚度（1/4）,1、曲率和截面刚度 平均曲率值 = (cm+sm) / h0 截面刚度 2、正常使用条件下的裂缝截面平衡 （1）裂缝截面应力特征 钢筋和混凝土的应力sk 、ck 内力臂h0 （2）根据裂缝截面平衡 对受压合力点取矩：Msk=sk As h0 对受拉合力点取矩：,构件变形及裂缝计算原理 (4/20) 二、短期荷载下纯弯构件的刚度（2/4）,3、钢筋平均拉应变 （1）裂缝截面钢筋应力: （2）钢筋平均拉应变 假设：sm/sk= 则有： （3）裂缝间纵向钢筋应变不均匀系数 裂缝间钢筋应变（应力）分布特点 的物理意义：反映受拉混凝土参与工作的程度。 主要影响因素：有效纵向钢筋配筋率，粘结性能 经验公式： （=0.2-1.0）,构件变形及裂缝计算原理 (5/20) 二、短期荷载下纯弯构件的刚度（3/4）,4、砼受压边缘平均压应变 （1）裂缝截面砼受压边缘的应力: （2）砼受压边缘平均压应变 假设：cm/ck=c 则有： 令平均应变综合系数： 得： （3）系数的取值：,构件变形及裂缝计算原理 (6/20) 二、短期荷载下纯弯构件的刚度（4/4）,5、短期刚度Bs的计算公式 （1）一般表达式 （2）计算公式（带入等实验结果）,构件变形及裂缝计算原理 (7/20) 三、受弯构件刚度B 及挠度验算（1/2）,1、长期荷载的影响 砼徐变 砼受缩 钢筋松驰 f(B) 2、刚度B的分析方法挠度增大系数法 （1）仅有长期荷载下：f 增大 倍 （ 20.4/) （2）仅有短期荷载下：f 不变 （3）混合作用下：Mq部分增大，（Mk-Mq）部分不变 （4）按总荷载Msk考虑: （5）等效求总荷载作用下的刚度,构件变形及裂缝计算原理 (8/20) 三、受弯构件刚度B 及挠度验算（2/2）,3、挠度验算 （1）问题：各截面M不同 B不同？ （2）解决方案：最小刚度原则 定义：同符号弯矩区内，取M最大处的刚度， 即最小刚度计算，不计剪切变形的影响。 分析：刚度大处，M小，影响不大 以Bmin计算，f偏大，但不计剪切，互补 （3）挠度计算方法材料力学法,构件变形及裂缝计算原理 (9/20) 四、裂缝控制标准及计算理论（1/2）,1 产生裂缝的原因 （1）荷载引起的裂缝 （2）由外加应变或约束变形引起的裂缝 （3）钢筋锈蚀裂缝 2 裂缝的影响及控制标准 （1）影响 承载力方面：一般情况下影响不大。 使用方面： 影响使用功能，如水池等 影响建筑外观 影响耐久性,构件变形及裂缝计算原理 (10/20) 四、裂缝控制标准及计算理论（2/2）,（2）裂缝控制标准 一级：严格要求不出现裂缝的构件 荷载短期效应下，不产生拉应力： 0 二级：一般要求不出现裂缝的构件 荷载长期效应下，不产生拉应力： 0 荷载短期效应下允许产生拉应力，但不超过 三级：允许出现裂缝的构件，但要限制裂缝的宽度 3 裂缝宽度的计算理论 （1）粘结滑移理论：钢筋和混凝土相对滑移导致裂缝开展。 （2）无滑移理论：表面裂缝是由混凝土回缩形成的。 （3）半经验半理论方法：以理论为基础的实验回归方法。,构件变形及裂缝计算原理 (11/20) 五、裂缝宽度验算 （1/5）,1、纯弯区段裂缝的出现、分布和开展 （1）未出现裂缝时 钢筋和混凝土变形一致 钢筋、混凝土）的应力沿长度均布 混凝土达抗拉极限时，即将出现裂缝 最薄弱的截面将开裂出现第一批裂缝 （2）第一批裂缝出现后 应力重分布 裂缝处混凝土退出，钢筋拉力突然增加 由于粘结，非裂截面混凝土仍存在拉应力，各截面不同 裂缝中间混凝土拉应力最大,构件变形及裂缝计算原理 (12/20) 五、裂缝宽度验算 （2/5）,混凝土回缩形成一定宽度裂缝 钢筋和混凝土变形不一致，变形差即为裂缝宽度 混凝土回缩受到钢筋的约束 （3）后续裂缝的出现 出现新裂缝的原因 混凝土达到受拉极限 拉力与粘结传力长度有关 裂缝“出齐” 当两裂缝间的长度足够长时，其间会出现新的裂缝 当两裂缝间的长度足够长时较小时，不会再出现新裂缝 裂缝间距：1-2l。，平均1.5l。,构件变形及裂缝计算原理 (13/20) 五、裂缝宽度验算 （3/5）,2 平均裂缝间距 （1）理论分析 截面平衡条件： 截离体的平衡： l的理论值 （2）经验模式 试验表明：还与保护层厚度c有较大的关系 模式：,构件变形及裂缝计算原理 (14/20) 五、裂缝宽度验算 （4/5）,3 平均裂缝宽度 (1)平均裂缝宽度计算式 位置：受拉钢筋截面重心水平处构件侧表面的裂缝宽度 一般表达式：钢筋的平均伸长与混凝土平均伸长的差值 （2）裂缝间混凝土伸长对裂缝宽度的影响系数c 与配筋率、截面形状和保护层厚度等有关, 近似取0.85。,构件变形及裂缝计算原理 (15/20) 五、裂缝宽度验算 （5/5）,（3）截面处的钢筋应力 受弯构件： 轴心受拉构件： 偏心受拉构件： 偏心受压构件： 4 最大裂缝宽度及其验算 （1）方法：由平均裂缝宽度乘以“扩大系数”。 （2）最大裂缝宽度的计算 （3）最大裂缝宽度验算：WmaxWlimit,构件变形及裂缝计算原理 (16/ 20) 三、混凝土结构的耐久性 （1/1）,1 耐久性的概念与主要影响因素 （1）结构耐久性：结构的耐久性是指维持结构功能的年限。 （2）影响耐久性能的主要因素 混凝土对钢筋的保护：混凝土的高碱性能有效地保护钢筋。 钢筋的锈蚀原因： 钝化膜的破坏：碳化作用，氯离子、其它酸性介质等 氧份和水份侵入 2、耐久性设计 （1）对混凝土结构使用环境分（五）类，分别对待 （2）混凝土结构设计的使用年限的合理确定 （3）加强维护和鉴定工作 （4）保证耐久性的技术措施及构造要求,构件变形及裂缝计算原理 (17/ 20) 本章要点（1/4）,一、承载力计算原理 1、梁的承载力设计计算内容 （1）正截面抗弯；（2）斜截面抗剪力和抗弯； (3) 抗扭 2、正截面受弯的破坏特征和计算方法 (1) 受力全过程 (2) 正截面计算的基本假设和等效矩形应力图形 (3) 截面破坏的类型和应力特点 (4) 适筋梁的判别条件 (5) 基本公式的理解和建立 (6) 公式的适用条件 (7) 矩形和T型截面的计算方法,构件变形及裂缝计算原理 (18/ 20) 本章要点（2/4）,3、斜截面受剪的破坏特征和计算方法 （1）斜裂面的形成和截面破坏类型 （2）基本公式的理解和建立 （3）公式的限制条件 （4）矩形和T字型截面构件的计算方法 (5) 钢筋弯起和切断的构造要求 4、受扭的破坏特征和计算方法 （1）斜裂面的形成和截面破坏类型 （2）基本模型和设计计算公式 （3）公式的限制条件 （4）剪扭同时作用对混凝土作用的降低 (5) 矩形截面弯剪扭构件构件的计算方法,构件变形及裂缝计算原理 (19/ 20) 本章要点（3/4）,二、正常使用验算原理 1、梁的正常使用验算内容（1）变形验算；（2）裂缝验算 2、变形验算方法 1）按照材料力学的方法计算构件的挠度 2）截面刚度应考虑裂缝和材料非线性的影响 （1）刚度和曲率的关系 （2）截面的平截面假设：曲率和应变的关系 （3）钢筋和混凝土平均应变与裂缝截面应变值的关系 （4）裂缝截面的平衡方程：钢筋和混凝土的应力和应变 3）考虑荷载长期作用影响的刚度 4）最小刚度原则,构件变形及裂缝计算原理 (20/ 20) 本章要点（4/4）,2、裂缝宽度验算方法 1）裂缝控制分类（标准