钢筋混凝土使用性能

1、9 钢筋混凝土构件的裂缝、变形和耐久性,内容提要,9.1 基本概念 9.2 裂缝宽度验算 9.3 受弯构件的挠度验算 9.4 混凝土结构耐久性设计,目录 9.1 9.2 9.3 9.4,结构构件的可靠性,本章的主要内容,具有足够的承载力和变形能力,安全性,适用性,耐久性,在使用荷载下不产生过大的裂缝和变形,在一定时期内维持其安全性和适用性的能力,结构的极 限状态,9.1 概述,承载能力极限状态,正常使用极限状态,可逆正常使用极限状态,不可逆正常使用极限状态,荷载效应可采用标准组合或准永久组合，材料强度可取标准值，并应考虑荷载长期作用的影响,荷载效应采用设计值组合，材料强度取设计值,目录 9.1

2、 9.2 9.3 9.4,施工期间产生的裂缝和使用期间产生的裂缝,按裂缝的产生时间,龟裂、横向裂缝（与构件轴线垂直）、纵向裂缝、斜裂缝、八字裂缝、X形交叉裂缝等,按裂缝的产生原因,非受力因素产生的裂缝和受力因素产生的裂缝,按裂缝的形态,9.2裂缝宽度验算,裂缝的分类,裂缝的计算模式,粘结滑移理论,无滑移理论,综合上述两种理论的、基于试验的统计公式,目录 9.1 9.2 9.3 9.4,粘结应力的传递长度,裂缝数量增加至一定数量时不再增加，但宽度不断变化,9.2.1 粘结滑移理论,开裂后，裂缝处混凝土退出工作，钢筋和混凝土之间发生滑移， 裂缝出现前的混凝土拉应力在开裂后有钢筋承担,裂缝的出现及开

3、展过程,目录 9.1 9.2 9.3 9.4,平均裂缝间距,根据试验结果修正,目录 9.1 9.2 9.3 9.4,平均裂缝宽度,裂缝间距内钢筋的平均应变可表示为：,裂缝间钢筋应变不均匀系数,平均裂缝宽度：,目录 9.1 9.2 9.3 9.4,9.2.2 无滑移理论,无滑移理论的要点是：构件表面处的裂缝宽度 主要是由钢筋周围的混凝土回缩形成的，其主 要影响因素是混凝土保护层的厚度，在钢筋和 混凝土之间有可靠粘结就不会产生相对滑移。,根据这一理论的试验结果，构件表面处的裂缝宽度与测点到钢筋表面的距离，即净保护层厚度cs成正比，与测点表面的平均应变成正比，其平均裂缝宽度计算公式为：,由试验结果确

4、定的常数,测点表面的平均应变,目录 9.1 9.2 9.3 9.4,上述两种理论和实际情况均有一定的差距，我国规范将为此将二种理论结合起来，并结合试验结果，提出了平均裂缝宽度和裂缝间距计算公式,9.2.3 我国规范裂缝宽度计算方法,平均裂缝间距,目录 9.1 9.2 9.3 9.4,平均裂缝宽度,对受弯、偏心受压构件取0.77，对其他构件取0.85,按荷载效应的准永久组合计算的纵向受拉钢筋的应力,式中各符号含义相见教材,目录 9.1 9.2 9.3 9.4,最大裂缝宽度,根据试验 结果，对 各种受力 构件规 范均取,对受弯构件和偏心受压构件取1.66； 对偏心受抗和轴心受拉构件取1.9,目录

5、9.1 9.2 9.3 9.4,9.3 受弯构件的挠度验算,钢筋混凝土受弯构件挠度计算的要点是确定其在 正常使用条件下截面的抗弯刚度，当求出截面的 抗弯刚度后，即可按结构力学方法求出其挠度,挠度曲线,刚度曲线,与荷载形式、支承条件有关的系数，简支梁取5/48,1/r是截面曲率,截面抗弯刚度,9.3.1 构件挠度与刚度的特点,目录 9.1 9.2 9.3 9.4,就平均应变而言符合平截面假定，平均曲率：,9.3.2 钢筋混凝土受弯构件的短期刚度,受弯构件开裂后的应变和曲率分布,截面的短期抗弯刚度为：,M为计算挠度时的弯矩代表值，可取荷载效应的标准组合 或准永久组合弯矩，预应力混凝土受弯构件挠度计

6、算时， 取M =Mk；钢筋混凝土受弯构件挠度计算时，取M =Mq。,目录 9.1 9.2 9.3 9.4,裂缝截面处钢筋和混凝土的应力分别为：,裂缝截面处钢筋和混凝土的应变为：,目录 9.1 9.2 9.3 9.4,可将短期抗弯刚度表示为：,目录 9.1 9.2 9.3 9.4,9.3.3 钢筋混凝土受弯构件的长期刚度,钢筋混凝土受弯构件在荷载长期作用下，受压区混凝土将发生 徐变，即荷载不增加而混凝土的应变将随时间增长；裂缝间受拉混 凝土的应力松弛以及混凝土和钢筋之间的徐变滑移，使受拉混凝土 不断退出工作，导致受拉钢筋的平均应变也随时间增长；因而在荷 载长期作用下，构件的曲率增大，刚度降低，挠

7、度增加。,长期刚度B可表示为：,荷载长期作用影响的曲率计算模式,目录 9.1 9.2 9.3 9.4,最小刚度原则,由不同的规范根据具体的情况确定,9.3.4 钢筋混凝土受弯构件挠度的计算最小刚度原则,目录 9.1 9.2 9.3 9.4,9.4 混凝土结构的耐久性,9.4.1 耐久性的概念与主要影响因素,混凝土结构的耐久性是指在正常维护的条件下，在预定的设计使用年限内，在指定的工作环境中保证结构满足既定的功能要求。,耐久性概念,主要影响因素,1）混凝土的碳化,2）钢筋的锈蚀,3）混凝土的冻融破坏,5）混凝土的碱集料反应,4）侵蚀性介质的腐蚀,目录 9.1 9.2 9.3 9.4,9.4.2 混凝土结构耐久性设计的主要内容,1）确定结构所处的环境类别,目录 9.1 9.2 9.3 9.4,2）提出材料的耐久性质量要求,目录 9.1 9.2 9.3 9.4,3）确定构件中钢筋的保护层