正常使用极限状态课件

1、7 正常使用极限状态验算7.1 裂缝控制验算7.1.1 钢筋混凝土和预应力混凝土构件，应按下列规定进行受拉边缘应力或正截面裂缝宽度验算： 1 一级裂缝控制等级构件，在荷载效应的标准组合下，受拉边缘应力应符合下列规定： (7.1.1-1) 2 二级裂缝控制等级构件，在荷载效应的标准组合下，受拉边缘应力应符合下列规定： (7.1.1-2) 3 三级裂缝控制等级时，钢筋混凝土构件的最大裂缝宽度可按荷载准永久组合并考虑长期作用影响的效应计算，预应力混凝土构件的最大裂缝宽度可按荷载标准组合并考虑长期作用影响的效应计算。最大裂缝宽度应符合下列规定： (7.1.1-3) 对环境类别为二a类的三级预应力混凝土

2、构件，在荷载效应的准永久组合下尚应符合下列规定： (7.1.1-4) 式中：ck、cq 荷载效应的标准组合、准永久组合下抗裂验算边缘的混凝土法向应力； pc扣除全部预应力损失后在抗裂验算边缘混凝土的预压应 力，按本规范公式(10.1.6-1)和公式(10.1.6-4)计算； ftk混凝土轴心抗拉强度标准值，按本规范表4.1.3-2采用； wmax按荷载效应的标准组合或准永久组合并考虑长期作用影响计算的最大裂缝宽度，按本规范第7.1.2条 wlim最大裂缝宽度限值，按本规范第3.5.5条采用。条文说明： 根据本规范第3.5.4条的规定，具体给出了对钢筋混凝土和预应力混凝土构件边缘应力、裂缝宽度的

3、验算要求。 有必要指出，按概率统计的观点，符合公式(7.1.1-2)情况下，并不意味着构件绝对不会出现裂缝；同样，符合公式(7.1.1-3)的情况下，构件由荷载作用而产生的最大裂缝宽度大于最大裂缝限值大致会有5%的可能性。7.1.2 在矩形、T形、倒T形和I形截面的钢筋混凝土受拉、受弯和偏心受压构件及预应力混凝土轴心受拉和受弯构件中，按荷载效应的标准组合或准永久组合并考虑长期作用影响的最大裂缝宽度(mm)可按下列公式计算： (7.1.2-1) (7.1.2-2) (7.1.2-3) (7.1.2-4)(7.1.2-4) 式中： cr构件受力特征系数，按表7.1.2-1采用； 裂缝间纵向受拉钢筋

4、应变不均匀系数：当1时，取=1；对直接承受重复荷载的构件，取=1； s按荷载效应的标准组合或准永久组合计算的钢筋混凝土构件纵向受拉钢筋的应力或预应力混凝土构件纵向受拉钢筋的等效应力； Es 钢筋弹性模量，按本规范表4.2.4采用； lcr平均裂缝间距； C s 最外层纵向受拉钢筋外边缘至受拉区底边的距离(mm)：当cs65时，取cs=65； 按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢 筋配筋率；对无粘结后张构件，仅取纵向受拉钢筋计算配筋率；在最大裂缝宽度计算中，当 时，取= Nq、Mq 按荷载准永久组合计算的轴向力值、弯矩值，对偏心受压构件不考虑二阶效应的影响；2 预应力混凝土构件受拉区纵向钢筋

5、的等效应力1)轴心受拉构件(7.1.4-9) 2)受弯构件 (7.1.4-10) (7.1.4-11) 去掉了次弯矩M21无粘结预应力筋的等效折减系数，取1为0.3；对灌浆后的后张预应力筋 1为1.0。(7.1.4-12) 式中：受拉区纵向预应力筋截面面积：对轴心受拉构件，取全部纵向预应力筋截面面积；对受弯构件，取受拉区纵向预应力筋截面面积； 计算截面上混凝土法向预应力等于零时的纵向预应力筋及钢筋的合力，应按本规范第10.1.13条的规定计算；、Mk按荷载效应标准组合计算的轴向力值、弯矩值； 受拉区纵向钢筋和预应力筋合力点至截面受压区合力点的距离，按公式（7.1.4-5）计算，其中 按公式（7

6、.1.4-11）计算；的作用点至受拉区纵向预应力和非预应力钢筋合力点的距离；受拉区纵向预应力和非预应力钢筋合力点的偏心距；计算截面上混凝土法向预应力等于零时的纵向预应力筋及钢筋相应合力点的偏心距，应按本规范第10.1.13条的规定计算。7.1.5在荷载效应的标准组合和准永久组合下，抗裂验算时截面边缘混凝土的法向应力应按下列公式计算：（对应02规范8.1.4，无变化）1 轴心受拉构件 (7.1.5-1) (7.1.5-2)2 受弯构件 (7.1.5-3) (7.1.5-4) 3 偏心受拉和偏心受压构件 (7.1.5-5) (7.1.5-6) 式中： A0构件换算截面面积；构件换算截面受拉边缘的弹

7、性抵抗矩。7.1.6预应力混凝土受弯构件应分别对截面上的混凝土主拉应力和主压应力进行验算： （对应02规范8.1.5，无变化）从裂缝控制要求对预应力混凝土受弯构件的斜截面混凝土主拉应力进行验算是为了避免斜裂缝的出现，同时按裂缝等级不同予以区别对待；对混凝土主压应力的验算，是为了避免过大的压应力导致混凝土抗拉强度过大地降低和裂缝过早的出现。 1 混凝土主拉应力 1) 一级裂缝控制等级构件，应符合下列规定： 2) 二级裂缝控制等级构件，应符合下列规定： 2 混凝土主压应力 对一、二级裂缝等级构件，均应符合下列规定：式中：tp、 cp分别为混凝土的主拉应力、主压应力，按本规范第7.1.7条确定。 (

8、7.1.6-1)(7.1.6-2)(7.1.6-3) 此时，应选择跨度内不利位置的截面，对该截面的换算截面重心处和截面宽度突变处进行验算。注：对允许出现裂缝的吊车梁，在静力计算中应符合公式(7.1.6-2)和公式(7.1.6-3)的规定。 7.1.7混凝土主拉应力和主压应力应按下列公式计算： （对应02规范8.1.6，无变化） (7.1.7-1) (7.1.7-2) (7.1.7-3)7.1.8对预应力混凝土吊车梁，在集中力作用点两侧各0.6h的长度范围内，由集中荷载标准值Fk产生的混凝土竖向压应力和剪应力的简化分布可按图7.1.8确定，其应力的最大值可按下列公式计算： （对应02规范8.1.

9、7，无变化） （7.1.8-1）（7.1.8-2）（7.1.8-3） （7.1.8-4） 图7.1.8 预应力混凝土吊车梁集中力作用点附近的应力分布分布；(c) 剪应力分布(a) 截面；(b) 竖向压应力7.1.9 对先张法预应力混凝土构件端部进行正截面、斜截面抗裂验算时，应考虑预应力筋在其预应力传递长度范围内实际应力值的变化。预应力筋的实际应力可考虑为线性分布，在构件端部取为零，在其预应力传递长度的末端取有效预应力值(图7.1.9)，预应力筋的预应力传递长度应按本规范第10.1.9条确定。（对应02规范8.1.8，无变化）7.2 受弯构件挠度验算 7.2.1钢筋混凝土和预应力混凝土受弯构件的

10、挠度可按照结构力学方法计算，且不应超过本规范表3.3.2规定的限值。 在等截面构件中，可假定各同号弯矩区段内的刚度相等，并取用该区段内最大弯矩处的刚度。当计算跨度内的支座截面刚度不大于跨中截面刚度的两倍或不小于跨中截面刚度的二分之一时，该跨也可按等刚度构件进行计算，其构件刚度可取跨中最大弯矩截面的刚度。 “最小刚度原则”就是在简支梁全跨长范围内，可都按弯矩最大处的截面弯曲刚度，亦即按最小的截面弯曲刚度，用材料力学中不考虑剪切变形影响的公式来计算挠度。 02规范中为：受弯构件在正常使用状态下的挠度Bmin7.2.2 矩形、T形、倒T形和I形截面受弯构件考虑荷载长期作用影响的刚度可按下列规定计算：

11、(新规范刚度计算公式分两种情况) 1 采用荷载标准组合2 采用荷载准永久组合考虑荷载长期作用对挠度增大的影响系数。（新增，02规范中无）(7.2.2-1) (7.2.2-2) Mk 按荷载效应的标准组合计算的弯矩，取计算区段内的最大弯矩值； Mq按荷载效应的准永久组合计算的弯矩，取计算区段内的最大弯矩值；Bs荷载效应的标准组合作用下受弯构件的短期刚度，按本规范第 7.2.3条的公式计算；式中：7.2.3按裂缝控制等级要求的荷载组合作用下，钢筋混凝土受弯构件和预应力混凝土受弯构件的短期刚度，可按下列公式计算： 1 钢筋混凝土受弯构件 (7.2.3-1) 1）要求不出现裂缝的构件 （7.2.3-2

12、）2 预应力混凝土受弯构件2）允许出现裂缝的构件 （7.2.3-3） （7.2.3-4） （7.2.3-5） （7.2.3-6）02规范中8.2.3式中： 裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数，按本规范第7.1.2条确定；钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值，即 纵向受拉钢筋配筋率：对钢筋混凝土受弯构件，取为对预应力混凝土受弯构件，取为 ，对灌浆的后张预应力筋，取=1.0，对无粘结后张预应力筋，取预应力混凝土受弯构件正截面的开裂弯矩 注：对预压时预拉区出现裂缝的构件，Bs应降低10%。=0.30；换算截面惯性矩；受拉翼缘截面面积与腹板有效截面面积的比值； bf、hf分别为受拉区翼缘的宽度、高度；与弯

13、矩的比值，当1.0时，取=1.0； 扣除全部预应力损失后，由预加力在抗裂验算边缘产生的混凝土预压应力； 混凝土构件的截面抵抗矩塑性影响系数，按本规范第7.2.4条确定。7.2.5考虑荷载长期作用对挠度增大的影响系数可按下列规定取用： (条款内容不变)7.2.4混凝土构件的截面抵抗矩塑性影响系数可按下列公式计算：(条款内容不变)对翼缘位于受拉区的倒T 形截面，应增加20%1 钢筋混凝土受弯构件2 预应力混凝土受弯构件，取q=2.0 (7.2.4)当=0时，取=2.0；当=时，取=1.6；当为中间数值时，按线性内插法取用。此处，本条将原8.2.6中的注1改为正式条文；将注2作为正式条文放到7.2.7的第2项中。考虑预压应力长期作用对反拱增大的影响系数仍保留原规范取为2的规定。7.2.6 预应力混凝土受弯构件在使用阶段的预加应力反拱值，可用结构力学方法按刚度进行计算，并应考虑预压应力长期作用的影响，将计算求得的预加应力反拱值乘以增大系数2；在计算中，预应力筋的应力应扣除全部预应力损失。 对重