钢筋混凝土构件的变形、裂缝及混凝土结构的耐久性二

1、第九章钢筋混凝土构件的变形、裂缝及混凝 土结构的耐久性概述：I、结构或构件应根据承载力极限状态进行计比，对某些构 件还应根据使川条件，进行正常使用极限状态验电，使变形 和裂缝宽度不超过规定的限制值。2、结构不满足正常使用极限状态的危害性比不满足承我力 极限状态要低，巾可小些，验算时采用荷栽标准值、荷栽 准永久值和材料强度的标准值.3、由J构件的变形及裂缝宽度都随时间增大，因此，验算 时，应按荷载效应的标准组合并考虑长期作用的影响.4、变形和裂缝宽度验算是以第1【阶段、即带裂缝匚作阶段 为依据。正常使用极限状态的验算内容包括变形、裂缝、耐久性等第一节钢筋混凝土受弯构件的挠度验算、截面弯曲刚度的概

2、念及定义1 .定义:使截面产生单位曲率（转角）需要施加的弯矩值，它体现了 截面抵抗弯曲变形的能力。2 .主要特性（1）随荷我的增加而求小（2）随配筋率的降低而减小（3）沿构件跨度、故而抗弯刚度是变化的（4）随加载时间的增长而减小3.挠度计算公式3胃或,二S西S为与荷哉形式,支承条件仃 关的提度系数的大0”一 中*)M*ra 9i *,密H一 值 *JL 6-rnnrnmn”专4=/r if4.截面抗弯刚度的取值1）对要求不出现裂野生的构件El=0.85EcloI。为换算截面的惯性矩2）验算正常使用阶段构件的挠度时规范定义在M 4）曲线匕O.5MuO.7Mu取段内，任意一点 与坐标原点O相连的割

3、线斜率tga为截面弯曲刚度。g 二 Iga 二/一 匕（）51 ；（）7”二、短期刚度人荷载短期作用卜的翻面弯曲刚度1、平均曲率I）沿梁氏，受拉钢筋的拉应变和受压区地缘混凝上的乐应变都是不均匀分布的；2）沿梁长，中和轴高度呈波浪形变化：3）如果量测范圉较长（2750mm）.则各水纤维的平均应变沿梁截面高匹y2梁魏弯段内各板面应变及裂缝分布根据平祗面假定:度的 分平截面假定；一与平均中和轴相应的平均曲率半径分别为纵向受拉钢筋重心处的T均抗应变和受压M边缘舱的平均压 应变儿破而的有效高度2.裂缝截面的应变鼠k和“H 置制，公分别按荷我数目向裂缝截而处纵向受拉钢筋重心处 的拉应力和受J K区边缘依的

4、压应力E E 一分别为他的变形模附和弹性模址 r rV的的弹性特征色裂缝假面处内力曾长度系数受压区面枳（b； h）h; + bxo =（.+,），.rf 一受压翼缘的加强系数r；=（彳一协号!bho。：图d?第I航皎奥维彼面的应力图”,的；+G机co -压应力图形丰满程度系数将曲线分布的压成力换算成平均压应力叫/ M玛A叽旦（p 裂缝间纵向受拉钢筋币:心处的拉应变不均勺系数。7“AJ 二中小 - W 亳二8 1iTihF嗔0.九取从=02%2）、考虑受小期肪时r；她，四、受弯构件刚度B （长期刚度用）1 .荷载长期作用下刚度降低的原因.碎的徐变和收缩、钢筋的应力松驰、混款上和钢筋的相对滑移、受

5、压径的 用性发展等等.2 .刚度B用挠度增大的影响系数8来反映他我K期作用部分的影响Mk分别为荷载效应的标准组合和永久组合仇如果上式仅用刚度B&达上两式相等褥:=”时()1606 网寸,五、最小刚度原则与挠度计算最小刚度原则：挠度计前时.般取同号弯矩区段内弯矩城大极而的 抗弯刚度作为该区段的抗弯刚度,而在连续梁或框架梁中,则采用最 人正功矩截面和最大负方矩故ifii的刚度分别作为相应1E负穹矩区段的 刚度。这种处理原则称作“最小刚度除则”。IE9-7泊集长的网度和曲率分布/lim -允许挠度值f一根据最小刚度原则计算的挠境f = sJ&B六、受弯构件挠度验算的几点说明I.影响短期刚度Bs的因素

6、1） Mk增大，Bs减小2）夕增大，Bs略有增大3）翼缘存在.Bs行所增大4）在常兆筋率=1%2%的情况下,提高碎强度等级对提高Bs作用不大5） %增大.Bs增大显著2 .配筋率对承载力和挠度的影响配筋率对承我力、刚度及挠度的影响如下图:PJ0.172%)图99配筋率对承载力.刚度及扬度的影响结论：个构件不能仃目地用增大配筋率的方法来解决挠度不满足的问 题,对挠度婴求较高时,在中等配筋率时就会出现挠度不满足的情况。3 .跨高比采用较小的跄度比/，,配筋率乂限制在一定的范用内时.如满足狼致力要 求.计兑挠度也必然同时满足,为此可以给出不需作挠度验算的最大跨高 比.4 .砂结构构件变形限值AmI）

7、保证建筑的使用功能要求2）防止对结构构件产生不良影响3）防止对此结构构件产生不良影响4）保证人们的揩觉在可接受程度之内第二节钢筋混凝土构件裂缝宽度的计算一.裂缝的出现，分布和开展S9 12空缝的出现.分布和开疑3S）第一as出及，a】装91的分布及开展,未出现裂缝前,混凝土和钢筋在纯弯区段各械面拉力与应变分别相同 心阶段，即将出现裂缝裂缝出现瞬间,裂缝处的混凝上退出I作,应力降至零.的向裂缝两侧网缩.钢筋小混凝上之间产生粘结应力.混凝上的也应力由裂缝处的专逐渐增大.达到L后，粘结应力消失：,粘结应力作用长度L与粘结强度! 美,。纲筋表面枳大小行美。配 前生有关行也缗续增大,在肩裂缝鼓面儿的 另

8、一薄弱截而易出现新的裂缝,平均裂缝间距应为1.51在标段长期作用卜，裂缝开屣宽度增大, 原因为：a）混凝土的滑移徐变和拉应力松弛.b）混凝上的收缩0荷我的变动导致纲筋仃径的变化引尼枯结强度的降低二、平均裂缝间距粘结应力传递长度可由平衡方程求得:B9U轴心爱收”件粘结应力传长度钢筋H径相同时试验表明J不仅，% 行关，而11,混凝上保护C厚度C有很大的关系，还与钢筋的衣 面特征有关* -和种纵向受拉钢筋的相明结特性系数 时带助例筋,WX对外面钢筋,W.7三、平均裂缝宽度裂缝宽度是指受拉钢筋极面重心水平处构件侧表面的裂凝宽度1、平均裂缝宽度的计件式W/H14时，取,=L0四、最大裂缝宽度及其验算1.

9、确定最大裂缝宽度的方法最大裂缝宽度由平均裂缝究度乘以“扩大系数”得到，“扩大系数”上要 考虑以下两种情况:（1）荷载标准组合卜裂缝宽度的不均匀性:2）荷我长期效应2、最大裂缝宽度的计算a,一构件受力特征系数轴心受拉构件L = 27偏心受拉构件1=24dcq _纵向受拉例筋的等效“径受和偏乐构怅”2C 一纵筋的保护层以度，当c20时取=20,当065时取b653、影响的主要因素可以给出钢筋混凝上构件不需作裂缝宽度验算的最大钢筋竹图表4、最大裂缝宽度验算MH规范规定：（1）对直接承受吊车荷技的受用构件， 由于已=1，所用.X0.85（2）偏压/佻，05环予验算5、最大裂缝宽度限值一是外观要求：二是

10、耐久性要求第三节、混凝土构件的截面延性一、延件概念1、定义：结构、构件或截而的延性是指从屈服开始不达到最大承我能力 或达到以后而果我力还没有乜*卜降期间的变形能力。2要求结构、构件或截面具有一定延性的目的 1）有利于吸收和就散地浅能:乱 满足抗表方而的要求 2）防止象出筋梁那样的脆性破坏： 3）在超静定结构中,能更好地适应地居不均匀沉降以及温度变化等 情况： 4）使也除定结构能更好地进行内力屯分布.二、受弯构件裁面曲率延性系数I、受弯构件极面曲率延件系数友达式g WT一剂筋开始屉服时的受压区高度系数，对单筋技面+2叫一叫对双筋技ihl k = J(p+肃a/+28d。：hkSdk从aJ.2、影

11、响因素4)/ 个/-堀工3 ”)/人-0.,”63 啦 0.015制筋及面气化膜的破坏（钢筋锈蚀的必要条件）= 含复水分的侵入,钢筋生锈（水分的侵入是钢筋锦蚀的充分条件）另外：“必须严格禁止使用氯盐”，“防止域集科反应”二、混凝土的碳化I、影响碳化的因素环境因东：CO?的浓度、相对湿度和温度的交杵变化材料本身的性质:水泥用依、水灰比和混凝土保护层厚度2、减小碳化的措催I）合理设计混凝上的配合比,规定水泥用址的低限值和水灰比的高限值, 合理采用掺合料：2）提高混凝七的密实性,抗港件：3）规定混凝土保护层的最小以度：4）采用榄盖面层（水泥砂浆或涂料等）三、钢筋的锈蚀,钢筋锈蚀的必要条件和充分条CI

12、大枪围内出现沿钢筋的纵向裂缝作为判别混凝上结构构件存命终结的标准。,防止钢筋锈蚀的X变措施有：I）混凝土本3要降低水灰比，保证密实度，具仃足够的保护层厚度.严格控 制含氧最.2）采用覆巾层,防止C02、02、CI的渗入。3）在海匚结构、强解蚀介质中的混凝土结构中,可采用小筋阴锈剂、防腐蚀 钢筋、环轨涂层钢筋、渡锌钢筋、不锈钢钢筋等。4）对钢筋采用阴极保护法。四、耐久性设计I、耐久性设计的目的和基本原则耐久性概念改计的目的是指在规定的设计使用年限内,任正常维护下.必须 保持适合于使用，满足既定功能的要求。耐久性概念收计的茎木原则是根据结构的环境类别和设计使用年限进行设计.对临时性混凝土结构和大体

13、枳混凝土结构的内部可以不考虑耐久性设计。2,混凝土结构使用环境类别附表5-23、混凝上结构的设计使用年限 一般可分为50年和100年 设计使用仟阳的预测卜要用于混凝上的碳化和钢筋俯蚀所密的时间并考虑环 境条件的修正加以估算 耐久性极限状态可分为，类：1）不允许钢筋锈蚀时,混凝土保护层完全碳化工二42）允许钢筋锈蚀一定地值/=八，23）承我力开始下降ri+G+q4、保证耐久性的技术措施（I）结构设计技术措俺I）未经技术鉴定和设计许可,不能改变结构的使用环境，不得改变结构的 用途：2）对于结构中使用环境较差的构件，宜设计成可更换或易更换的构件:3）宜根据环境类别.规定维护措施及检各年限:对用:要的

14、结构,宜在与使 用环境类别相同的适当部位设置供永久性检杳的专用构件。4）对r暴露在以蚀性环境中的结构构件.其受力钢筋可采用环界涂u带肋 钢筋.预应力筋应有防护措施。在次情况卜m采川高强度等级的混默ho（2）对混凝1 .材料的要求设计使用年限为50年的结构混凝土，应符介表92的要求飨输双凝土射久性的黑本受求表9 2环境费引水衣比不太于水泥Mil不少于 （kg/mMMK 等it不低于(M)大M食不大丁 y）O.S223C20工。不!0.10：S0as633.0a 55m*C30023.0Ou so3MC30dlXO注.1. KU子畲量债水烫用母的百分率针鼻，2演应力尢构件中的子畲不过d06%工*n

15、t土柳件露水秀用量不叁小于微值M2。”作，.方设土中入恬传合”或修身久任的外址列时时建当常修本品用量，5.与育可喜的工IHB*0Ht干一奥和二类耳城中的微土厦华根峰偃， 工当便冏事雄性。时,对视上中华含量不作设计使用年限为100年旦处F类环境中的混凝I结构，应符合卜列规定：I）钢筋混凝上结构的混凝土强度等级不应低J C30,预应力混凝上结构的 混凝土强度等级不应低J C40：2）混凝上中氯肉f的含量不得超过水泥川心的0.06%；3）宜使用非碱活件件料；当使用使活性骨料时,混凝土中碱含量不应超过3.OKg/m3：4）混凝土保护层厚度按附代的规定增加40%：节采用彳效的衣而防护措施 时.混凝土的保护层耳度可适当减少：5）在使用过程中定期维护设H付用“网为loo年”.处广.冬力环境中的混款匕结构应果用门仃效的措施.对j价株结构.I上版集2 .科及修和科提出具,处尸塞;塞环境中”/混凝土，有抗油要求的混凝士.均而遵照有关规