正常使用极限状态验算.ppt

1、第八章钢筋混凝土构件的正常使用极限状态管理，8.1概述，第八章钢筋混凝土构件的正常使用极限状态管理第节概述，结构的极限状态分为两种：承载能力极限状态：结构或构件达到最大承载力或不适应承载的过大变形。 如果超过该极限状态，结构将不能满足预期的安全性要求。 应该针对各种结构部件进行该界限状态的设定修正。 采用负荷设定修正值和材料强度设定修正值。 荷载效应采用基本组合和偶然组合。 (2)正常使用极限状态超过该极限状态时，结构不能满足规定的适用性和耐久性要求。 产生过大的变形，影响正常的使用和外观(不安感、不能正常使用等)产生过大的龟裂，影响耐久性，产生人的心理上不能接受的感觉(钢筋的锈、不安感、漏水

2、等)受到过大的振动的影响使用。 应先满足承载能力的要求，确保结构的安全使用，然后在正常使用极限状态下进行校准，确保结构的适用性和耐久性。 第八章钢筋混凝土构件的正常使用极限状态管理、8.1概述、三正常使用极限状态设定修正式的正常使用极限状态管理的可靠度要求低，一般要求=1.02.0。 材料强度采用标准值而不是设定修正值，材料部分系数为1.0。 负荷不是设定修正值，而是标准值，即负荷部分系数g和q为1.0。 结构系数d和设置校正状态系数都为1.0。 负荷效应的短期组合和长期组合分别管理。 第八章钢筋混凝土构件的正常使用极限状态管理、8.1概要、(1)短期组合0Ss(Gk、Qk、fk、ak)c1)

3、长期组合0Sl(Gk、Qk、fk) Ss ()、Sl ()短期组合及长期组合时的功能函数fk材料的强度的基准值可变负荷基准值的长期第八章钢筋混凝土构件的正常使用极限状态管理，第八章钢筋混凝土构件的正常使用极限状态管理，第八章钢筋混凝土构件的正常使用极限状态管理，第八章概要说明，正常使用极限状态：结构构件达到了影响正常使用或耐久性能的某个规定极限值。 通常使用极限状态管理有可能成为设定修正中的控制状况。 一般只管理持久的情况。 管理内容：抗裂纹管理、裂纹宽度管理及变形管理。 抗裂管理范围：承受水压的轴拉、小偏拉及裂纹发生后引起严重的泄漏部件。 裂缝宽度控制范围：一般钢筋混凝土结构。 变形管理范围

4、：严格限制变形的组件。 最大裂纹宽度容许值由环境类别及长度、短期的组合决定。 变形容许值由部件类型及长度、短期的组合决定。 第八章钢筋混凝土部件的正常使用极限状态管理、8.2耐裂缝管理、第二节耐裂缝管理、1 .轴心拉伸部件、钢筋和混凝土的变形协调，在即将产生裂缝之前，c=ft s=sES=tmaxEs=Es ft/Ec=E ft， 第8章钢筋混凝土部件的正常使用极限状态管理、8.2耐裂缝管理、Ns、Nl负荷基准值中，通过负荷效果短期组合和长期组合来修正轴力。 ftk混凝土轴心抗拉强度基准值ct混凝土抗拉应力限制系数，短期组合，ct=0.85； 长期组合，ct=0.70； Ao换算截面积、Ao=

5、Ac EAs、E=Es /Ec； As是钢筋截面积，Ac是混凝土截面积。 为了满足目标可靠性指标的要求，引入拉伸应力限制系数ct，ft切换到ftk :通过增加钢筋来提高抗裂能力是不经济、不合理的。 第八章钢筋混凝土构件的正常使用极限状态管理、8.2抗裂管理、2 .弯曲构件、弯曲构件的正截面可能裂开时，应力处于第I阶段的末尾。 假设拉伸区几乎为梯形，塑化区占拉伸区高度的一半。 用平截面假设，根据力和力矩的平衡求Mcr。第八章钢筋混凝土构件的正常使用极限状态管理、8.2抗裂管理、更方便的是，在保持Mcr相等的状态下，将拉伸区梯形转换为直线分布。 拉伸边应力为mft。 m是截面电阻力矩的塑性系数。

6、换算后可直接采用弹性体的材料力学公式进行修正。第八章钢筋混凝土构件的正常使用极限状态管理、8.2抗裂管理、Ao=Ac EAs EAs、将钢筋换算为同位置的混凝土截面积EAs和EAs :换算弹性阻力矩y0截面相对于W0换算截面A0的拉伸边缘的从重心轴到受压边缘的距离的I0截面的重心第八章钢筋混凝土构件的正常使用极限状态管理、8.2抗裂管理、Ms、Ml负荷基准值以及负荷效果短期组合和长期组合修正后的弯矩值。 为了满足目标可靠性指标的要求，引用拉伸应力限制系数ct，载荷和材料强度均取标准值。 第八章钢筋混凝土构件的正常使用极限状态管理，8.2抗裂管理，m是拉伸区为梯形的应力模式，以抗裂弯矩相等的原则

7、，换算成直线应力模式时，相应的拉伸边应力比。 m值与假定的拉伸区应力模式相关，每个截面的m值如附录5-4所示。 m值还与截面高度h的配筋率和受力状态有关。 m的值随着h的值的增大而减小。 乘以考虑了截面高度影响的修正系数，其值在1.1以下。 h是mm，在h3000mm的情况下，设为h=3000mm。 第八章钢筋混凝土构件的正常使用极限状态管理、8.2耐裂缝管理、双筋工字形换算截面特征值、第八章钢筋混凝土构件的正常使用极限状态管理、8.2耐裂缝管理、3 .偏心拉伸构件轴拉伸构件的应变梯度为零、轴拉伸1。 偏压拉伸根据平均拉伸应力的大小，按照线性规则在1和m之间变化。=0时(弯曲)，拉伸=ft时(

8、轴拉伸)，错开1。 第八章钢筋混凝土构件的正常使用极限状态管理、8.2抗裂管理、eO轴向拉伸力的偏心距离、短期组合、长期组合、第八章钢筋混凝土构件的正常使用极限状态管理、8.2抗裂管理、第四章钢筋混凝土构件的正常使用极限状态管理、 8.3裂缝展宽的管理，第三节裂缝展宽的管理，一、裂缝的原因和对策混凝土结构中存在拉伸应力是裂缝产生的必要条件。 如果主拉伸应力达到混凝土的拉伸强度，立即产生裂缝，拉伸应变达到极限拉伸应变etu时产生裂缝。 裂纹分为两类：载荷和非载荷元素引起的两类。 温度变化、混凝土收缩、基础不均匀沉降、塑性崩解、冻结、钢筋锈蚀、碱性一骨料化学反应等非负荷重要因素会引起裂缝。 在水工

9、钢筋的混凝土构造中，大部分的龟裂是由非负荷重要因素引起的。 第八章钢筋混凝土构件的正常使用极限状态管理、8.3龟裂展开宽度的管理、(1)负荷作用引起的龟裂宽度的修正计算仅限于弯矩、轴心张力、偏心张力等引起的垂直龟裂(正截面龟裂)。 剪切力和扭矩引起的斜裂纹的修正计算不会反映在规格中。 因其他原因产生的裂纹无法用简便的方法进行修正计算。 对策：合理配筋，控制钢筋应力过高，钢筋直径不过粗。 第八章钢筋混凝土构件的正常使用极限状态管理、8.3龟裂展开幅度的管理、(2)非负荷重要因素引起的龟裂1温度变化引起的龟裂温度变化产生变形即热膨胀收缩。 如果变形受到约束，就会产生裂缝。 对策：设置伸缩缝，减小约

10、束，允许自由变形。 大体积混凝土，内部温度大，外周温度低，内外温差大，造成温度裂缝。 减小温差：浇筑积层砌块，采用低热水泥，嵌入砌块石，预冷骨料，嵌入冷却水管等。第八章钢筋混凝土构件的正常使用极限状态管理、8.3裂缝展开宽度的管理、2混凝土收缩引起的裂缝混凝土在空气中变硬，收缩变形，产生收缩裂缝。 对策：设置伸缩缝，降低灰比，配筋率过高，设置结构钢筋，使收缩裂缝分布均匀，加强湿润养护。 3基础不均匀沉降引起的龟裂对策：构造措施及沉入狭缝的设置等。 4矸塑性坍塌致裂对策：控制灰白比，采用适量减水剂，不漏振，但振动，避免泌水现象，矸终凝前涂面压光。 第八章钢筋混凝土构件的正常使用极限状态管理、8.

11、3裂缝展开宽度的管理、5冻结引起的裂缝水在冻结时体积增加，细孔的水冻结时混凝土膨胀开裂。 6钢筋锈蚀引起的裂缝钢筋锈是电化学反应，钢筋锈体积膨胀，产生顺筋裂缝，混凝土保护层剥落，影响结构耐久性。 对策：提高混凝土的致密度和抗渗性，适当增大保护层的厚度。 7由碱性一骨料的化学反应引起的水泥碱溶液与活性骨料(含活性SiO2)发生化学反应生成碱性一硅酸凝胶，水膨胀，使水泥膨胀。 对策：限制活性骨料含量，提高混凝土致密度，采用低灰比。 第八章钢筋混凝土构件的正常使用极限状态管理、8.3裂缝展开宽度的管理、第八章钢筋混凝土构件的正常使用极限状态管理、8.3裂缝展开宽度的管理数学系统的经验公式，通过分析大

12、量的试验资料，选择影响裂缝宽度的主要残奥仪表，进行数学系统的修正半理论半经验公式被我国规范采用，从力学模型导出理论修正公式，用实验资料确定公式中的系数。 理论还可以分为三种，粘结滑动理论综合理论、8.3裂缝展开宽度的管理、第8章钢筋混凝土构件正常使用极限状态管理、第8章钢筋混凝土构件正常使用极限状态管理、第8.3裂缝展开宽度的管理、 粘结滑移理论裂缝展开在钢筋与混凝土之间的一个裂缝段(裂缝间距lcr )内，钢筋与混凝土的伸长差为裂缝展开宽度，lcr越大则越大。 lcr取决于钢筋和混凝土之间的粘结力的大小和分布。 影响裂缝宽度的主要原因除钢筋应力s外，主要是钢筋直径d与配筋率之比。 混凝土表面的

13、裂缝宽度与内部钢筋表面相同。 第八章钢筋混凝土构件的正常使用极限状态管理、8.3裂缝展开宽度的管理、非粘接滑动理论假设裂缝展开后，混凝土截面在局部范围内不再保持在平面上，钢筋与混凝土之间的粘接力不再被破坏， 无相对滑动表面裂缝宽度受钢筋到构件表面的应变梯度控制的综合理论建立在前两个理论的基础上，同时考虑了保护层厚度c的影响和钢筋可能产生的滑动。 第八章钢筋混凝土构件的正常使用极限状态管理、8.3裂缝展开宽度的管理、(1)裂缝展开前后的应力状态基于粘接滑动理论研究纯弯曲部的裂缝。 在裂缝发生之前，拉伸部的钢筋与混凝土一起受力。 沿着部件的长度方向，各截面受到相同的力。 当混凝土的拉伸应力达到拉伸

14、强度时，在最弱的截面上产生第一条裂缝。 裂缝断面的混凝土不再受到拉伸力，由钢筋承担。 裂缝断面的钢筋应力剧增，钢筋应变剧变。 受第八章钢筋混凝土构件的正常使用极限状态管理、8.3裂缝展开宽度的管理、粘接作用的影响，混凝土不能自由地收缩为无应力状态。 离裂缝越远，混凝土承载的拉伸应力越大，钢筋的拉伸应力越小。 如果离开裂缝截面有足够的长度，混凝土拉伸应力sc会增大到ft，会产生新的裂缝。 负荷增加，应力比混凝土的实际拉伸强度大的地方产生第2条裂缝。如果发生龟裂，钢筋和混凝土的应力沿部件的长度方向根据龟裂的位置而变化，中和轴根据龟裂的位置呈波状起伏。 第八章钢筋混凝土构件的正常使用极限状态管理、8

15、.3裂缝展开宽度的管理、由于混凝土质量的不均匀，裂缝间隔稀疏。 最大间距可为平均间距的1.32倍。 当载荷超过裂纹载荷50以上时，有裂纹间距稳定的倾向。 裂缝展开宽度很大，但实际的设定修正考虑了最大宽度。 (2)当平均裂纹宽度m的负荷达到耐裂纹弯矩Mcr时，产生第一条裂纹。 裂缝断面的混凝土拉伸应力为零，钢筋应力急剧增加。 当应力达到ft时，会产生第二条裂纹。 如果把问题理想化，裂缝会等间隔同时发生。 负荷的增加只会增大裂纹宽度，不会产生新的裂纹。 各龟裂的宽度在同一负荷下相等。 第八章钢筋混凝土构件的正常使用极限状态管理、8.3裂缝展开宽度的管理、钢筋重心的裂缝宽度m等于两个相邻裂缝之间的钢

16、筋和混凝土伸长率的差：sm、cm分别是裂缝之间的钢筋和混凝土的平均应变即lcr裂缝间距。 混凝土的拉伸变形极小，省略：第八章钢筋混凝土构件的正常使用极限状态管理，8.3裂缝展开宽度管理，裂缝断面钢筋应变s最大，非裂缝断面钢筋应变减少，钢筋的平均应变sm小于裂缝断面钢筋应变s。 如果用拉伸钢筋的应变不均匀系数表示龟裂间的混凝土的拉伸力对钢筋的应变的影响，则为=sm/s。 裂纹宽度主要取决于裂纹截面的钢筋应力s，裂纹间距lcr和钢筋应变不均匀系数也是两个重要的残奥参数。 第八章钢筋混凝土构件的正常使用极限状态管理、8.3裂缝展开宽度的管理、1 s值、轴拉构件、2 lcr值、mlcr范围内受到纵向拉

17、伸钢筋和混凝土的平均粘接应力的u纵拉伸钢筋截面的总周长，u=nd，n和d是钢筋的根数和直径。 脱离体两端的拉伸力差为粘接力平衡：Ate有效拉伸混凝土截面积、第八章钢筋混凝土构件的正常使用极限状态管理、8.3裂缝展开宽度的管理、通过粘接滑动理论推算求出的lcr与钢筋直径d和有效配筋率teAsAte有关。 在无滑动理论中，保护层的厚度c被认为是影响部件表面的裂纹宽度的主要原因。 综合理论同时考虑c的影响和d以及te的影响。 第八章钢筋混凝土构件的正常使用极限状态管理、8.3裂缝展开宽度的管理、3值=sm/s、反映裂缝之间的混凝土牵引参与工作的程度。 一越小，混凝土受拉力的程度越大；越大，混凝土受拉力的程度越小；1、混凝土离开工作。 影响因素除钢筋应力外，还与混凝土的抗拉强度、配筋率、钢筋与混凝土的粘结性能、荷载作用的时间和性质等有关。 正确的修正算法非常复杂，根据测试资料给出半理论半经验修