b钢筋混凝土构件裂缝宽度验算ppt课件

1、第九章第九章 混凝土构件的变形混凝土构件的变形裂痕及耐久性裂痕及耐久性 钢筋混凝土受弯构件的挠度验算钢筋混凝土受弯构件的挠度验算 钢筋混凝土构件裂痕宽度验算钢筋混凝土构件裂痕宽度验算 混凝土构件的截面延性混凝土构件的截面延性 混凝土构造的耐久性混凝土构造的耐久性二、钢筋混凝土构件裂痕宽度验算二、钢筋混凝土构件裂痕宽度验算一裂痕宽度验算的目的和要求一裂痕宽度验算的目的和要求 二裂痕的出现和开展二裂痕的出现和开展三裂痕宽度的计算与验算三裂痕宽度的计算与验算1 1、外观要求、外观要求 从外观要求思索，裂痕过宽将给人以不平安感，同时也从外观要求思索，裂痕过宽将给人以不平安感，同时也影响对构造质量的评价

2、。满足外观要求的裂痕宽度限值，与影响对构造质量的评价。满足外观要求的裂痕宽度限值，与人们的心思反响、裂痕开展长度、裂痕所处位置，乃至光线人们的心思反响、裂痕开展长度、裂痕所处位置，乃至光线条件等要素有关，这方面尚待进一步研讨，目前有提出可取条件等要素有关，这方面尚待进一步研讨，目前有提出可取0.250.250.3mm0.3mm。一裂痕宽度验算的目的和要求一裂痕宽度验算的目的和要求2 2、耐久性要求、耐久性要求 根据国内外的调查及实验结果，耐久性根据国内外的调查及实验结果，耐久性所要求的裂痕宽度限值，应着重思索环境条件及构造构件的所要求的裂痕宽度限值，应着重思索环境条件及构造构件的任务条件。任务

3、条件。3、构件裂痕控制等级、构件裂痕控制等级 构件裂痕控制等级共分为三级：一级为严厉要求不出现裂构件裂痕控制等级共分为三级：一级为严厉要求不出现裂痕，二级为普通要求不出现裂痕，三级为允许出现裂痕。痕，二级为普通要求不出现裂痕，三级为允许出现裂痕。二裂痕的出现和开展二裂痕的出现和开展1 1、裂痕产生的缘由、裂痕产生的缘由 2 2、开裂前构件中的应力、开裂前构件中的应力3 3、开裂后的裂痕对构件中应力的影响、开裂后的裂痕对构件中应力的影响4 4、产生多条裂痕后构件中应力、产生多条裂痕后构件中应力荷载引起的裂痕：荷载引起的裂痕：变形要素引起的裂痕：变形要素引起的裂痕：非荷载非荷载与力的作用方式有关，

4、当与力的作用方式有关，当ct ftk ，构件开裂。，构件开裂。由资料收缩、温度变化、钢由资料收缩、温度变化、钢筋锈蚀、地基不均匀沉降等筋锈蚀、地基不均匀沉降等引起。引起。计算要求计算要求 max lim由构造措施来保证。由构造措施来保证。引起裂痕的缘由可以是荷载要素和变形要素引起裂痕的缘由可以是荷载要素和变形要素1 1、裂痕产生的缘由、裂痕产生的缘由由荷载引起的裂痕情况如下图。由荷载引起的裂痕情况如下图。NkNkNkNke0NkNke0TkTk(a)轴心受拉(b)偏心受拉c偏心受压(d) 受 弯(e) 受 扭1 1、裂痕产生的缘由、裂痕产生的缘由 为防止温度应力过大引起的开裂，规定了伸缩缝之为

5、防止温度应力过大引起的开裂，规定了伸缩缝之间的最大间距。间的最大间距。 为防止由于钢筋周围砼过快的碳化失去对钢筋的维为防止由于钢筋周围砼过快的碳化失去对钢筋的维护作用，出现锈胀引起的沿钢筋纵向的裂痕，规定护作用，出现锈胀引起的沿钢筋纵向的裂痕，规定了钢筋的混凝土维护层的最小厚度。了钢筋的混凝土维护层的最小厚度。非荷载引起的裂痕非荷载引起的裂痕1 1、裂痕产生的缘由、裂痕产生的缘由1 1拉力很小，构件处于弹性阶段；拉力很小，构件处于弹性阶段；2 2钢筋和混凝土的应变相等，钢筋拉应力钢筋和混凝土的应变相等，钢筋拉应力ss是混凝土的是混凝土的拉应力拉应力ctct的的aEaE倍；倍； 2 2、开裂前构

6、件中的应力、开裂前构件中的应力3 3钢筋和混凝土间的粘结没有被破坏，沿构件各截面钢筋和混凝土间的粘结没有被破坏，沿构件各截面钢筋和混凝土拉应力大致一样；钢筋和混凝土拉应力大致一样；4 4混凝土是非均质资料，沿构件各截面，混凝土的实混凝土是非均质资料，沿构件各截面，混凝土的实践抗拉强度是变化的。践抗拉强度是变化的。2 2、开裂前构件中的应力、开裂前构件中的应力1 1随着构件所受的拉力逐渐添加，随着构件所受的拉力逐渐添加， a-aa-a截面处混凝上拉应截面处混凝上拉应力超越其抗拉强度时，首先在此处出现第一条裂痕。力超越其抗拉强度时，首先在此处出现第一条裂痕。3 3、开裂后的裂痕对构件中应力的影响、

7、开裂后的裂痕对构件中应力的影响假定其中假定其中a-a-a a截面处的截面处的抗拉强度最抗拉强度最小，即为最小，即为最弱的截面弱的截面2 2在裂痕出现截面，钢筋和混凝土所遭到的拉应力将发生在裂痕出现截面，钢筋和混凝土所遭到的拉应力将发生忽然变化，开裂的混凝土不再接受拉力，拉应力降低到零，忽然变化，开裂的混凝土不再接受拉力，拉应力降低到零，原来由混凝土承当的拉力转移由钢筋承当，所以裂痕截面的原来由混凝土承当的拉力转移由钢筋承当，所以裂痕截面的钢筋应力就忽然增大。钢筋应力就忽然增大。3 3、开裂后的裂痕对构件中应力的影响、开裂后的裂痕对构件中应力的影响假定其中假定其中a-a-a a截面处的截面处的抗

8、拉强度最抗拉强度最小，即为最小，即为最弱的截面弱的截面3 3在开裂前混凝土有一定弹性，开裂后受拉张紧的混凝土在开裂前混凝土有一定弹性，开裂后受拉张紧的混凝土向裂痕截面两边回缩，混凝土和钢筋有产生相对滑移的趋势。向裂痕截面两边回缩，混凝土和钢筋有产生相对滑移的趋势。3 3、开裂后的裂痕对构件中应力的影响、开裂后的裂痕对构件中应力的影响假定其中假定其中a-a-a a截面处的截面处的抗拉强度最抗拉强度最小，即为最小，即为最弱的截面弱的截面4 4由于钢筋与混凝土之间存在粘结作用，混凝土的回缩遭由于钢筋与混凝土之间存在粘结作用，混凝土的回缩遭到钢筋的约束，困而随着离裂痕截面间隔的加大，回缩逐渐到钢筋的约

9、束，困而随着离裂痕截面间隔的加大，回缩逐渐减小，亦即混凝土仍处在一定的张紧形状，当到达某一间隔减小，亦即混凝土仍处在一定的张紧形状，当到达某一间隔处，混凝土和钢筋的拉应变一样，两者的应力又恢复到未裂处，混凝土和钢筋的拉应变一样，两者的应力又恢复到未裂前形状。前形状。 3 3、开裂后的裂痕对构件中应力的影响、开裂后的裂痕对构件中应力的影响假定其中假定其中a-a-a a截面处的截面处的抗拉强度最抗拉强度最小，即为最小，即为最弱的截面弱的截面4 4、产生多条裂痕后构件中应力、产生多条裂痕后构件中应力1 1当拉力稍添加时，在混凝上拉应力大于抗拉强度的截面当拉力稍添加时，在混凝上拉应力大于抗拉强度的截面

10、又将出现第二条裂痕。第二条裂痕总在离首批裂痕截面外一又将出现第二条裂痕。第二条裂痕总在离首批裂痕截面外一定间隔的截面出现，这是由于接近裂痕两边混凝土的拉应力定间隔的截面出现，这是由于接近裂痕两边混凝土的拉应力较小，总小于混凝上的抗拉强度，故接近裂痕两边的混凝土较小，总小于混凝上的抗拉强度，故接近裂痕两边的混凝土不会开裂。不会开裂。 4 4、产生多条裂痕后构件中应力、产生多条裂痕后构件中应力2 2钢筋和混凝土的应力是随着裂痕位置而变化，呈波浪形钢筋和混凝土的应力是随着裂痕位置而变化，呈波浪形起伏起伏, ,各裂痕之间的间距大体相等，各裂痕先后出现，最后趋各裂痕之间的间距大体相等，各裂痕先后出现，最

11、后趋于稳定，不再出现新裂痕。于稳定，不再出现新裂痕。 4 4、产生多条裂痕后构件中应力、产生多条裂痕后构件中应力3 3再继续添加拉力时，只是使原有的裂痕延伸与开展，拉再继续添加拉力时，只是使原有的裂痕延伸与开展，拉力越大，裂痕越宽。当两条裂痕的间距较大时，随着拉力的添力越大，裂痕越宽。当两条裂痕的间距较大时，随着拉力的添加，在两条裂痕之间还有能够出现新的裂痕。加，在两条裂痕之间还有能够出现新的裂痕。 4 4、产生多条裂痕后构件中应力、产生多条裂痕后构件中应力4 4假设混凝土的资料性能抗拉强度很不均匀，那么裂假设混凝土的资料性能抗拉强度很不均匀，那么裂痕的间距有疏有密；但混凝土资料接近均质的资料

12、，裂痕的分痕的间距有疏有密；但混凝土资料接近均质的资料，裂痕的分布根本上是均匀的。布根本上是均匀的。 三裂痕宽度的计算与验算三裂痕宽度的计算与验算1 1、平均裂痕间距的计算、平均裂痕间距的计算2 2、平均裂痕宽度的计算、平均裂痕宽度的计算3 3、最大裂痕宽度及其验算、最大裂痕宽度及其验算n 粘结粘结- -滑移实际：以为裂痕宽度是由于钢筋与混凝土之滑移实际：以为裂痕宽度是由于钢筋与混凝土之间的粘结退化，出现相对滑移，引起裂痕处混凝土的回缩间的粘结退化，出现相对滑移，引起裂痕处混凝土的回缩而引起的。而引起的。n 粘结退化粘结退化-相对滑移相对滑移-混凝土的回缩混凝土的回缩n 无滑移实际：构件外表裂

13、痕宽度主要是由钢筋周围的混无滑移实际：构件外表裂痕宽度主要是由钢筋周围的混凝土回缩构成的，其决议性要素是构件外表到最近钢筋的凝土回缩构成的，其决议性要素是构件外表到最近钢筋的间隔。间隔。 n 综合：裂痕宽度与裂痕间距及混凝土维护层厚度有关。综合：裂痕宽度与裂痕间距及混凝土维护层厚度有关。裂痕宽度的影响要素裂痕宽度的影响要素1 1、平均裂痕间距的计算、平均裂痕间距的计算tetss2ss1AfAAulAAmss2ss1uAfltemt取开裂处传送长度取开裂处传送长度l l内内的钢筋混凝土为隔离体的钢筋混凝土为隔离体取传送长度取传送长度l l内的钢筋内的钢筋为隔离体为隔离体1 1、平均裂痕间距的计算

14、、平均裂痕间距的计算uAfltemtte2tesstete4ddd0.251uAAAuAtemttemt4dfuAfltemtmdf83ll 5 . 1lm取取1 1、平均裂痕间距的计算、平均裂痕间距的计算 1 1ft/mft/m的影响：混凝土和钢筋间的粘结强度大致的影响：混凝土和钢筋间的粘结强度大致与混凝土抗拉强度成正比例关系，且可取与混凝土抗拉强度成正比例关系，且可取ft/mft/m为常数。为常数。 2 2d dtete的影响：与混凝土维护层厚度的影响：与混凝土维护层厚度c c有较大的有较大的关系。关系。 3 3钢筋外表特征的影响：用带肋变形钢筋时比用光钢筋外表特征的影响：用带肋变形钢筋时

15、比用光圆钢筋的平均裂痕间距要小些，对此可用钢筋的等效直径圆钢筋的平均裂痕间距要小些，对此可用钢筋的等效直径deqdeq替代替代d dteeq12mdkckldeq 纵向受拉钢筋的等效直径纵向受拉钢筋的等效直径(mm) ；ni, di分别为受拉区第分别为受拉区第i种纵向钢筋的根数，公称直径种纵向钢筋的根数，公称直径mm，vi为第为第i种纵向钢筋的相对粘结特性系数，光圆钢筋种纵向钢筋的相对粘结特性系数，光圆钢筋vi=0.7，带肋钢筋带肋钢筋i=1.0iiiiidndn2eqdtemtmdf83ltecr08. 09 . 1eqdcl 系数，系数，c 维护层厚度，当维护层厚度，当c65mm时，取时，

16、取c=65mm。轴心受拉轴心受拉 =1.1,偏心受拉偏心受拉 受弯、偏心受压受弯、偏心受压 =1.0式中：式中： =1.05 裂痕间距主要取决于有效配筋率裂痕间距主要取决于有效配筋率te，钢筋直径，钢筋直径d及其外及其外表外形。此外，还与混凝土维护层厚度表外形。此外，还与混凝土维护层厚度c有关。有关。1 1、平均裂痕间距的计算、平均裂痕间距的计算iiiiieqdndnd2deq 受拉区纵向钢筋的等效直径，受拉区纵向钢筋的等效直径，光面光面 =0.7， 变形变形 =1.0ni 受拉区第受拉区第i种纵向钢筋根数，种纵向钢筋根数，di 为受拉区第为受拉区第i种钢筋的公称直径。种钢筋的公称直径。 纵向

17、受拉钢筋相对粘结特征系数，纵向受拉钢筋相对粘结特征系数， te 截面的有效配筋率截面的有效配筋率 te = As / Atetecr08. 09 . 1eqdcl2 2、平均裂痕宽度的计算、平均裂痕宽度的计算裂痕开展宽度裂痕开展宽度 我国我国 定义的裂痕开展宽度是指受拉钢定义的裂痕开展宽度是指受拉钢筋重心程度处构件侧外表上混凝土的裂痕宽度。实验阐明，筋重心程度处构件侧外表上混凝土的裂痕宽度。实验阐明，沿裂痕深度，裂痕宽度是不相等的，钢筋外表处裂痕宽度大沿裂痕深度，裂痕宽度是不相等的，钢筋外表处裂痕宽度大约只需构件混凝土外表裂痕宽度的约只需构件混凝土外表裂痕宽度的1/51/51/31/3。 平均

18、裂痕宽度平均裂痕宽度wmwm 平均裂痕宽度平均裂痕宽度wmwm等于构件裂痕区段内钢筋的平均伸长与等于构件裂痕区段内钢筋的平均伸长与相应程度处构件侧外表混凝土平均伸长的差值相应程度处构件侧外表混凝土平均伸长的差值 2 2、平均裂痕宽度的计算、平均裂痕宽度的计算2 2、平均裂痕宽度的计算、平均裂痕宽度的计算msmctmsmmctmmsmml-1llwssqsksmE令令smctmc1 c c裂痕间混凝土本身伸长对裂痕宽度的影响系数，实验研裂痕间混凝土本身伸长对裂痕宽度的影响系数，实验研讨阐明，系数虽然与配筋率、截面外形和混凝土维护层厚度等讨阐明，系数虽然与配筋率、截面外形和混凝土维护层厚度等要素有

19、关，但在普通情况下，变化不大，且对裂痕开展宽度的要素有关，但在普通情况下，变化不大，且对裂痕开展宽度的影响也不大，为简化计算，对受弯、轴心受拉、偏心受力构件，影响也不大，为简化计算，对受弯、轴心受拉、偏心受力构件，均可近似取均可近似取 sm纵向受拉钢筋的平均拉应变纵向受拉钢筋的平均拉应变ctm与纵向受拉钢筋一样程度处与纵向受拉钢筋一样程度处侧外表混凝土的平均拉应变侧外表混凝土的平均拉应变85. 0c2 2、平均裂痕宽度的计算、平均裂痕宽度的计算msmctmsmmctmmsmml-1llwssqsksmE令令smctmc185. 0cmssqmssqcmlE85. 0lEw 裂痕间纵向受拉钢筋应

20、变不均匀系数是裂痕间钢筋的裂痕间纵向受拉钢筋应变不均匀系数是裂痕间钢筋的平均应变与裂痕截面钢筋应变之比，它反映了裂痕间混凝平均应变与裂痕截面钢筋应变之比，它反映了裂痕间混凝土受拉对纵向钢筋应变的影响程度。土受拉对纵向钢筋应变的影响程度。愈小，裂痕间混凝愈小，裂痕间混凝土协助钢筋抗拉作用愈强。可近似表达为：土协助钢筋抗拉作用愈强。可近似表达为： sqtetkf65. 01 . 1当当0.20.2时，取时，取=0. =0. 2 2；当；当1 1时，取时，取=1=1；对直接接受反复荷载的对直接接受反复荷载的构件，取构件，取=1=1A A：裂痕间纵向受拉钢筋应变不均匀系数的取值：裂痕间纵向受拉钢筋应变

21、不均匀系数的取值2 2、平均裂痕宽度的计算、平均裂痕宽度的计算A A：裂痕间纵向受拉钢筋应变不均匀系数的取值：裂痕间纵向受拉钢筋应变不均匀系数的取值ffhbbbh)(5 . 0AtetesteAA 按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率筋率tete当当te0.01te0.01时，时，te=0.0l te=0.0l 2 2、平均裂痕宽度的计算、平均裂痕宽度的计算 sq sq是指按荷载效应的准永久组合计算的凝土构件裂是指按荷载效应的准永久组合计算的凝土构件裂痕截面处纵向受拉钢筋的应力。对于受弯、轴心受拉、痕截面处纵向受拉钢筋的应力。对于受弯、轴

22、心受拉、偏心受拉以偏心受压构件，偏心受拉以偏心受压构件，sqsq均可按裂痕截面处力的均可按裂痕截面处力的平衡条件求得。平衡条件求得。 对受弯构件对受弯构件式中式中 M s M s按荷载短期效应组合计算的弯矩值，即按荷载短期效应组合计算的弯矩值，即按全部永久荷载及可变荷载规范值求得的弯矩规范值。按全部永久荷载及可变荷载规范值求得的弯矩规范值。 B B：裂痕截面处的钢筋应力：裂痕截面处的钢筋应力2 2、平均裂痕宽度的计算、平均裂痕宽度的计算0.87h0h0MkCskAs受弯087. 0hAMsqsq对轴心受压构件对轴心受压构件式中式中 Nk Nk 按荷载效应的规范组合计算的轴向拉应力按荷载效应的规

23、范组合计算的轴向拉应力值；值； As As 受拉钢筋总截面面积受拉钢筋总截面面积 。 B B：裂痕截面处的钢筋应力：裂痕截面处的钢筋应力2 2、平均裂痕宽度的计算、平均裂痕宽度的计算sqsqANNsskAs轴心受拉对偏心受压构件对偏心受压构件 l0/h 14 z z纵向受拉钢筋合力点至受压区合力点的间隔，且纵向受拉钢筋合力点至受压区合力点的间隔，且h00.87h00.2h0hf0.2h0时，时，取取hf=0.2h0hf=0.2h0。 0)(bhhbbfffNk 按荷载规范组合计算按荷载规范组合计算的轴向压力值；的轴向压力值； e N至受拉钢筋至受拉钢筋As合力合力点的间隔；点的间隔；对偏心受压

24、构件对偏心受压构件 l0/h14 当偏心受压构件的当偏心受压构件的l0/h14l0/h14时，还应思索侧向挠度的影时，还应思索侧向挠度的影响，响，e=se0+yse=se0+ys。B B：裂痕截面处的钢筋应力：裂痕截面处的钢筋应力2 2、平均裂痕宽度的计算、平均裂痕宽度的计算s00s0kskAhh-yeNs2000shlh/4000e11此处，此处，ysys为截面重心至纵向受为截面重心至纵向受拉钢筋合力点的间隔，拉钢筋合力点的间隔，ss是指是指运用阶段的轴向压力偏心距增运用阶段的轴向压力偏心距增大系数，可近似地取大系数，可近似地取当当l0/h14l0/h14时，取时，取s=1.0s=1.0。对

25、偏心受拉构件对偏心受拉构件B B：裂痕截面处的钢筋应力：裂痕截面处的钢筋应力2 2、平均裂痕宽度的计算、平均裂痕宽度的计算 近似取大偏心受拉构件的截面内力臂长度近似取大偏心受拉构件的截面内力臂长度h0=h0-ash0=h0-as，那么大小偏心受拉构件的那么大小偏心受拉构件的sksk计算可一致由下式表达计算可一致由下式表达s0skskahA eNscaye e0e轴向拉力作用点至受压区或受拉较小边纵向钢筋合力点的间隔；轴向拉力作用点至受压区或受拉较小边纵向钢筋合力点的间隔；yc截面重心至受压或较小受拉边缘的间隔。截面重心至受压或较小受拉边缘的间隔。3 3、最大裂痕宽度及其验算、最大裂痕宽度及其验

26、算1 1钢筋混凝土构件裂痕的特性钢筋混凝土构件裂痕的特性 2 2最大裂痕宽度的计算最大裂痕宽度的计算3 3最大裂痕宽度的验算最大裂痕宽度的验算 由于混凝土的不均匀性、荷载的可变性以及截面尺寸由于混凝土的不均匀性、荷载的可变性以及截面尺寸偏向等要素的影响，裂痕的出现、分布和开展宽度具有很偏向等要素的影响，裂痕的出现、分布和开展宽度具有很大的随机性。但它们又具有一定的规律，从平均意义上讲，大的随机性。但它们又具有一定的规律，从平均意义上讲，裂痕间距和宽度具有以下特性：裂痕间距和宽度具有以下特性： 裂痕宽度与裂痕间距亲密相关。裂痕宽度与裂痕间距亲密相关。裂痕间距大，裂痕宽度也大。裂痕间距小，裂痕宽度

27、也裂痕间距大，裂痕宽度也大。裂痕间距小，裂痕宽度也小。小。裂痕间距与钢筋外表特征有关，变形钢筋裂痕密而窄，裂痕间距与钢筋外表特征有关，变形钢筋裂痕密而窄，光圆钢筋裂痕疏而宽。光圆钢筋裂痕疏而宽。在钢筋面积一样的情况下，钢筋直径细，根数多，那么在钢筋面积一样的情况下，钢筋直径细，根数多，那么裂痕密而窄，反之裂痕疏而宽。裂痕密而窄，反之裂痕疏而宽。1 1钢筋混凝土构件裂痕的特性钢筋混凝土构件裂痕的特性msskmsskcmlE85. 0lEwteeq12mdkckliiiiidndn2eqdisiisidAAeqd 裂痕间距和宽度随受拉区混凝土有效面积增大而增裂痕间距和宽度随受拉区混凝土有效面积增大

28、而增大，随混凝土维护层厚度增大而增大；大，随混凝土维护层厚度增大而增大； 裂痕宽度随受拉钢筋用量增大而减小；裂痕宽度随受拉钢筋用量增大而减小； 1 1钢筋混凝土构件裂痕的特性钢筋混凝土构件裂痕的特性msskmsskcmlE85. 0lEwteeq12mdkckl 裂痕宽度与荷载作用时间长短有关。裂痕宽度与荷载作用时间长短有关。 iiiiidndn2eqd 采用了一个半实际半阅历的方法，即根据裂采用了一个半实际半阅历的方法，即根据裂痕出现和开展的机理，先确定具有一定规律性的平均裂痕出现和开展的机理，先确定具有一定规律性的平均裂痕间距和平均裂痕宽度，然后对平均裂痕宽度乘以根据痕间距和平均裂痕宽度，然后对平均裂痕宽度乘以根据统计求得的扩展系数来确定最大裂痕宽度统计求得的扩展系数来确定最大裂痕宽度maxmax。 对对“扩展系数，主要思索两种情况，一是荷载短扩展系数，主要思索两种情况，一是荷载短期效应组合下裂痕宽度的不均匀性；二是荷载长期效应期效应组合下裂痕宽度的不均匀性；二是荷载长期效应组合的影响下，最大裂痕宽度会进一步加大。组合的影响下，最大裂痕宽度会进一步加大。 根据根据 ，在矩形、，在矩形、T T形、倒