第六章钢筋混凝土构件变形及裂缝验算.pptVIP

第六章：钢筋混凝土构件变形及裂缝验算 内容提要 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 四、受弯构件的挠度 五、裂缝的控制标准及计算理论 六、钢筋混凝土构件裂缝宽度验算 七、混凝土结构的耐久性 八、本章要点 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 （2）变化特点 mei （砼非线性，裂缝）； ei （限制裂缝） tei (徐变等影响） 不同截面ei不同（m不相等，裂情况不一） 第六章：钢筋混凝土构件变形及裂缝验算 一、截面的弯曲刚度 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 受拉合力点取矩： 第六章：钢筋混凝土构件变形及裂缝验算 二、短期荷载下纯弯构件的刚度 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 公式： （=0.2-1.0） 第六章：钢筋混凝土构件变形及裂缝验算 二、短期荷载下纯弯构件的刚度 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： 第六章：钢筋混凝土构件变形及裂缝验算 二、短期荷载下纯弯构件的刚度 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） 第六章：钢筋混凝土构件变形及裂缝验算 二、短期荷载下纯弯构件的刚度 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，（msk-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 第六章：钢筋混凝土构件变形及裂缝验算 三、受弯构件刚度b 1、问题：各截面m不同 b不同？ 2、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 第六章：钢筋混凝土构件变形及裂缝验算 四、受弯构件挠度的计算 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 第六章：钢筋混凝土构件变形及裂缝验算 五、控制标准及计算理论 （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。 第六章：钢筋混凝土构件变形及裂缝验算 五、控制标准及计算理论 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 裂中混凝土拉力最大 第六章：钢筋混凝土构件变形及裂缝验算 六、裂缝宽度验算 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 当两裂缝间的长度较小时，不会再出现新裂缝 裂距：1-2l。，平均1.5l。 第六章：钢筋混凝土构件变形及裂缝验算 六、裂缝宽度验算 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： 第六章：钢筋混凝土构件变形及裂缝验算 六、裂缝宽度验算 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。 第六章：钢筋混凝土构件变形及裂缝验算 六、裂缝宽度验算 （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 第六章：钢筋混凝土构件变形及裂缝验算 六、裂缝宽度验算 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 第六章：钢筋混凝土构件变形及裂缝验算 七、混凝土结构的耐久性 1、按照材料力学的方法计算构件的挠度 2、钢筋混凝土构件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、最小度原 第六章：钢筋混凝土构件变形及裂缝验算 八、本章要点 5、裂缝的形成和发展过程 （1）裂缝产生的原因 （2）裂缝间钢筋和混凝土应力的分布 （3）裂缝间新裂缝出现