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1、5.4 环形截面钢筋混凝土构件 变形和裂缝计算 环形截面钢筋混凝土构件变形和裂缝计算 钢筋混凝土构件承载力计算：1.承载能力极限状态 结构构件达到最大承载能力或者达到不能继续承载的变形。2.正常使用极限状态 结构构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值。环形截面钢筋混凝土构件变形和裂缝计算 环形截面钢筋混凝土构件除了满足强度要求外，还要满足因变形和裂缝宽度的要求，因为变形过大使构件无法正常工作；裂缝过宽，钢筋锈蚀膨胀，构件不能正常工作，影响使用寿命。因此，构件除了进行强度计算外，还要根据使用条件的要求验算变形和裂缝宽度，即进行正常使用极限状态的验算。正常使用极限状态的验算中，荷载和材料指标均采
2、用标准值，不需要考虑结构的重要性系数。环形截面钢筋混凝土构件变形和裂缝计算 1.构件的刚度 2fCMlEI 构件受力后将在截面上产生内力，并使截面产生变形，其抵抗变形的能力就是截面刚度。对于承受弯矩M的截面来说，抵抗截面转动的能力，就是截面弯曲刚度。截面的转动是以截面曲率来度量的，截面弯曲刚度就是使截面产生单位曲率需要施加的弯矩值。梁的挠度通用计算公式为：如果梁是匀质弹性材料，C为常数，挠度 f 和弯矩M成线性关系。但是，钢筋混凝土构件是非弹性、非匀质、受拉区有裂缝出现，且不断发展，因此刚度随荷载和作用时间发生变化，不是一个常数。环形截面钢筋混凝土构件变形和裂缝计算 1.构件的刚度 M-f 的
3、曲线可以分为三个阶段：第 阶段：裂缝出现以前；第 阶段：裂缝出现以后到受拉区钢筋屈服；第 阶段：当受拉区钢筋屈服后，此阶段处于承载能力的极限状态。1.构件的刚度 第 阶段是裂缝出现以前：特点：（1）接近于弹性，M 与 f 基本上呈直线关系。（2）临近裂缝出现时，M-f 关系由直线转成曲线，受拉区混凝土塑性变形的发展，使梁的刚度有所降低。短期荷载作用下的刚度为：BE I0.85sc0Ec混凝土弹性模量；I0换算的截面惯性距；0.85考虑受短期荷载作用及作用后的塑性变形发展系数。此阶段是混凝土临近开裂时的截面弯曲刚度。环形截面钢筋混凝土构件变形和裂缝计算 1.构件的刚度 第 阶段是裂缝出现以后到受
4、拉区钢筋屈服：特点：（1）混凝土逐渐退出工作，M-f关系曲线发生转折。（2）受拉区混凝土裂缝及发展，梁的刚度有明显的降低。其短期荷载作用下的刚度为：偏心受力构件 受弯构件 式中：受拉钢筋的应变不均匀系数；构件的配筋率；E钢筋弹性模量与混凝土弹性模量比值。(erBA E r0.91 0.6)0Essss s2此阶段是混凝土开裂后的截面弯曲刚度。环形截面钢筋混凝土构件变形和裂缝计算 BAE r0.9Esss s2BAE rsss s21.构件的刚度 环形截面钢筋混凝土构件变形和裂缝计算 构件在长期荷载作用下，刚度随时间而不断缓慢降低，挠度随之增大。长期荷载作用时的刚度计算公式按下式计算：MMBBM
5、0.6LSLSSNNBBN0.6LSLSS2.挠度计算 对于混凝土电杆，变形过大将对正常使用和受力性能产生不利影响。挠度的大小可以根据构件的刚度，利用力学相应公式计算。刚度计算原则：（1）对于轴心受压、小偏心受压或以受压为主的压弯构件，混凝土一般不会出现裂缝，宜采用第一阶段刚度计算挠度；（2）对于受弯构件、大偏心受压构件或以受弯为主的压弯构件，一般允许出现裂缝，宜采用第二阶段刚度计算挠度；（3）对于某些长期荷载，比如转角杆的不平衡张力，可采用长期刚度进行挠度计算。环形截面钢筋混凝土构件变形和裂缝计算 2.挠度计算 挠度验算应满足:环形截面钢筋混凝土构件变形和裂缝计算 f 荷载标准值作用下的挠度
6、;f 杆塔挠度限值，长期荷载效应组合（无冰、风速5m/s及年平均气温）作用下，杆塔挠度限值应符合规范规定。ff环形截面钢筋混凝土构件变形和裂缝计算 由于混凝土的抗拉强度很低，大约为受压强度的1/20l/6，因此，在使用荷载作用下，钢筋混凝土的受拉区，常常会出现裂缝。裂缝的出现，降低了电杆结构的刚度，钢筋锈蚀膨胀，保护层剥落，影响了电杆的耐久性。出现裂缝的主要原因是：施工期间质量问题、后期养护不当、使用期间环境温度变化，以及荷载作用等。3.裂缝宽度的计算 根据混凝土结构设计规范：一级：严格要求不出现裂缝的构件，按荷载效应标准组合计算时，构件受拉边缘混凝土不应产生拉应力。二级：一般要求不出现裂缝的
7、构件，按荷载效应标准组合计算时，构件受拉边缘混凝土拉应力不应大于混凝土轴心抗拉强度标准值；按荷载效应准永久组合计算时，构件受拉边缘混凝土不宜产生拉应力，当有可靠经验时可适当放松。三级：允许出现裂缝的构件，按荷载效应标准组合并考虑长期作用影响计算时，构件的最大裂缝宽度不应超过规定的最大裂缝宽度限值。环形截面钢筋混凝土构件变形和裂缝计算 3.裂缝宽度的计算 对于架空线路钢筋混凝土电杆：在荷载效应的标准组合作用下，普通和部分预应力混凝土构件正截面的裂缝控制等级为三级，计算裂縫的允许宽度分别为0.2mm及0.1mm。预应力混凝土构件正截面的裂缝控制等级为二级，一般不允许出现裂缝。二级裂缝控制等级：在荷
8、载标准组合下，受拉边缘应力应符合下列规定：三级裂缝控制等级：最大裂缝宽度应符合下列规定：环形截面钢筋混凝土构件变形和裂缝计算 3.裂缝宽度的计算 fckpctkmaxlim（1）在荷载的短期效应组合下裂缝宽度计算公式：受弯构件：A E rSMM(200)ss smaxscr 偏心受拉和偏心受压构件：A ErSNNe(200)(0.6)sssmaxscr0 当为偏心受拉构件时，公式中的最右项取正号，偏心受压时取负号。环形截面钢筋混凝土构件变形和裂缝计算 3.裂缝宽度的计算（2）验算荷载长期效应组合下的裂缝宽度 若验算长期荷载效应组合下的裂缝宽度时，应将前式乘以1.5的扩大系数，此时Ns、Ms应按长期效应组合计算。裂缝宽度应满足：maxmax环形截面钢筋混凝土构件变形和裂缝计算 3.裂缝宽度的计算 谢谢观看