《沈蒲生混凝土结构设计原理钢筋混凝土构件的裂缝和变形.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《沈蒲生混凝土结构设计原理钢筋混凝土构件的裂缝和变形.pptx（35页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第 8 章混凝土结构设计原理主页目录上一章下一章帮助本章重点了解受弯构件竖向弯曲裂缝的出现和开展过程；掌握受弯构件裂缝宽度的验算方法；掌握受弯构件截面刚度计算与变形验算方法。第1页/共35页第 8 章混凝土结构设计原理主页目录上一章下一章帮助8.1概概 述述v构件的裂缝宽度和挠度验算属于正常使用极限状态。v挠度过大影响使用功能，不能保证适用性;而裂缝宽度过大，则同时影响使用功能和耐久性。裂缝荷载引起的裂缝：非荷载引起的裂缝：由材料收缩、温度变化、钢筋锈蚀后体积增大、地基不均匀沉降等产生的裂缝。(约占80%)与构件的受力特征有关。(约占20%)第2页/共35页第 8 章混凝土结构设计原理主页目录
2、上一章下一章帮助NkNkNkNkNkNke0e0Tk(a)(b)(c)(e)(d)TkMkMk（a)轴心受拉；(b)偏心受拉；(c)偏心受压；(d)受弯和受剪；(e)受扭。第3页/共35页第 8 章混凝土结构设计原理主页目录上一章下一章帮助通常，裂缝宽度和挠度一般可分别用控制最大钢筋直径和最大跨高比来控制，只有在构件截面尺寸小、钢筋应力大时进行验算。为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。如，现浇框架结构伸缩缝的最大间距为55m，装配式框架结构伸缩缝的最大间距为75m。为防止由于钢筋周围混凝土过快地碳化失去对钢筋的保护作用，出现锈胀引起的沿钢筋纵向的裂缝，规定了钢筋的混凝土保
3、护层的最小厚度。非荷载引起的裂缝第4页/共35页第 8 章混凝土结构设计原理主页目录上一章下一章帮助v 与承载能力极限状态设计相比，正常使用极限状 态设计的可靠度可以相对低一些。C结构构件达到正常使用要求的变形、裂缝宽度和应力等的限值。v 裂缝宽度和变形的验算表达式如下：SC8-1S 正常使用极限状态的荷载效应组合值,计算公式见第2章；式中第5页/共35页第 8 章混凝土结构设计原理主页目录上一章下一章帮助8.2裂缝宽度验算裂缝宽度验算裂缝的控制等级分为三级，一、二级不许开裂，三级容许开裂。钢筋混凝土结构构件的裂缝控制等级为第三级，应进行裂缝宽度的验算。8-4按荷载效应标准值组合并考虑长期作用
4、影响计算的最大裂缝宽度；最大裂缝宽度的限值。对此建筑工程、公路桥涵工程有不同的要求。第6页/共35页第 8 章混凝土结构设计原理主页目录上一章下一章帮助wmax的计算方法规范的思路：得到最大裂缝宽度wmax若干假定根据裂缝出现机理建立计算公式计算平均裂缝宽度wm按试验资料确定扩大系数第7页/共35页第 8 章混凝土结构设计原理主页目录上一章下一章帮助1.裂缝的出现和开展当c ftk，在某一薄弱环节第一条裂缝出现，由于钢筋和混凝土之间的粘结，混凝土应力逐渐增加至 ftk 出现第二批裂缝，一直到裂缝之间的距离近到不足以使粘结力传递至混凝土达到 ftk 完成裂缝出现的全部过程。出现：当荷载继续增加到
5、Nk，在一个裂缝间距范围内由钢筋与混凝土应变差的累积量，即形成了裂缝宽度。开展：第8页/共35页第 8 章混凝土结构设计原理主页目录上一章下一章帮助2.平均裂缝宽度wmNcr+N211Ncr+N 分布ftksmss(b)(c)(d)(e)123ftkNkNk(a)裂缝宽度等于裂缝间距范围内钢筋和混凝土的变形差；v粘结-滑移理论：第9页/共35页第 8 章混凝土结构设计原理主页目录上一章下一章帮助我国规范是建立在粘结滑移理论和无滑移理论的基础上，结合大量试验结果得到的半理论半经验公式。构件表面裂缝宽度主要是由钢筋周围的混凝土回缩形成的；v 无滑移理论第10页/共35页第 8 章混凝土结构设计原理
6、主页目录上一章下一章帮助式中：sm=skc取0.85lcr+cmlcrlcr+smlcrmm(a)cscmsmssc分布s分布(c)(b)8-5第11页/共35页第 8 章混凝土结构设计原理主页目录上一章下一章帮助8-6平均裂缝间距lmc 保护层厚度；deq 纵向受拉钢筋的等效直径，mm；式中：与受力特性有关的系数轴心受拉=1.1受弯、偏心受压=1.05偏拉=1.0第12页/共35页第 8 章混凝土结构设计原理主页目录上一章下一章帮助i 纵向受拉钢筋的表面特征系数光面:=1.0带肋:=0.7hh/2bbfhfh/2hbbbfhfh/2hhfbfh/2hbhfbf(a)(b)(c)(d)te截面
7、的有效配筋率，te=As/Ateni 第i种纵向受拉钢筋的根数；第13页/共35页第 8 章混凝土结构设计原理主页目录上一章下一章帮助(0.21.0)8-7钢筋应力不均匀系数Ate倒T形截面第14页/共35页第 8 章混凝土结构设计原理主页目录上一章下一章帮助裂缝截面处钢筋应力 sk8-8轴心受拉：8-9受 弯：8-10偏心受拉：8-11偏心受压：第15页/共35页第 8 章混凝土结构设计原理主页目录上一章下一章帮助0.87h0h0NkskAsMkCskAsee0eNkh0asAsAseke0kAsAskAsCCcZskAsNk(a)(b)(c)(d)CskAsskAs第16页/共35页第 8
8、 章混凝土结构设计原理主页目录上一章下一章帮助wmax=sl wm偏心受拉轴心受拉cr=2.7cr=2.4受弯、偏压cr=2.13.最大裂缝宽度wmax扩大系数荷载长期效应裂缝扩大系数构件受力特征系数8-4wmax=0.85sl cr第17页/共35页第 8 章混凝土结构设计原理主页目录上一章下一章帮助4.JTGD622004（桥涵规范）的方法 特征裂缝宽度wfk（保证率为95%）相当于混凝土结构设计规范中的最大裂缝宽度wmax8-128-138-14第18页/共35页第 8 章混凝土结构设计原理主页目录上一章下一章帮助C1钢筋表面形状系数，对光面钢筋，C1=1.4；对带肋钢筋，C1=1.0；
9、C2作用长期效应影响系数，C2=1+0.5Nl/Ns，其中Nl和Ns分别为按作用长期效应组合和短期效应组合计算的弯矩值或轴力值；C3与构件形式有关的系数，当为钢筋混凝土板式受弯构件时，C3=1.15，当为其他受弯构件时，C3=1.0；钢筋应力。ss第19页/共35页第 8 章混凝土结构设计原理主页目录上一章下一章帮助优先选用带肋钢筋；选用直径较小的钢筋；增加钢筋用量；提高混凝土的强度等级；加大构件截面尺寸。当计算裂缝宽度超过裂缝宽度的限值时，从最大裂缝计算公式可知，常见的减小裂缝宽度的措施有：第20页/共35页第 8 章混凝土结构设计原理主页目录上一章下一章帮助钢筋混凝土梁的挠度与弯矩的关系是
10、非线性的。8.3受弯构件挠度计算受弯构件挠度计算21(a)Maf0(b)EI2EI(B)M01线性；2非线性。第21页/共35页第 8 章混凝土结构设计原理主页目录上一章下一章帮助Bs 荷载效应标准组合下的受弯构件的短期刚度B 按荷载效应标准组合并考虑荷载长期作用影响的抗弯刚度B 钢筋混凝土梁的挠度计算对于简支梁承受均布荷载作用时，其跨中挠度：用材料力学的公式：第22页/共35页第 8 章混凝土结构设计原理主页目录上一章下一章帮助1.短期刚度Bs的计算rMsocoaacsash0Msbblcr8-15式中：第23页/共35页第 8 章混凝土结构设计原理主页目录上一章下一章帮助产生随时间增大挠度
11、的弯矩2.长期刚度B的计算产生短期挠度的弯矩B将弯矩分成两部分：第24页/共35页第 8 章混凝土结构设计原理主页目录上一章下一章帮助8-16Mk 荷载效应标准组合计算的弯矩值；Mq 荷载效应准永久组合计算的弯矩值；挠度增大系数，=2.0 0.4/；Bs 短期刚度按式(8-15)计算。第25页/共35页第 8 章混凝土结构设计原理主页目录上一章下一章帮助3.最小刚度原则v受弯构件在正常使用状态下，沿长度方向的刚度是变化的。v取同一弯矩符号区段内的最小刚度作为等刚度，按材料力学的方法计算。B1minBBminMBminMlmaxBAgk+qk(a)(b)-+gk+qkBminBmin(a)(b)
12、第26页/共35页第 8 章混凝土结构设计原理主页目录上一章下一章帮助4.钢筋混凝土受弯构件可不作挠度验算的图表法=1 MGk/Mk MGk永久荷载标准值产生的弯矩Mk荷载短期效应组合产生的弯矩v实际上是用控制跨高比l0/h0的方法来控制挠度。v提高刚度的有效措施：增大h；增加As；增加。l0/h03020100.40.81.21.62.0(%)=1.0第27页/共35页第 8 章混凝土结构设计原理主页目录上一章下一章帮助5.JTGD622004（桥涵规范）的方法公路桥涵钢筋混凝土受弯构件,在正常使用状态下的挠度,可根据给定的构件用结构力学的方法计算。受弯构件的刚度可按下式计算：8-178-1
13、8第28页/共35页第 8 章混凝土结构设计原理主页目录上一章下一章帮助B开裂构件等效截面的抗弯刚度；构件受拉区混凝土塑性影响系数，=2S0/W0；式中：B0全截面的抗弯刚度，B0=0.95EcI0；Bcr开裂截面的抗弯刚度，Bcr=EcIcr；Mcr开裂弯矩；S0全截面换算截面重心轴以上（或以下）部分对面积重心轴的面积矩；W0换算截面抗裂验算边缘的弹性抵抗矩；I0全截面换算截面惯性矩；Icr开裂截面换算截面惯性矩。第29页/共35页第 8 章混凝土结构设计原理主页目录上一章下一章帮助8.4耐久性设计耐久性设计8.4.1结构工作环境分类环境类别环境类别说明说明一一室内正常环境：无侵蚀性介质室内
14、正常环境：无侵蚀性介质,无高温高湿影响无高温高湿影响,不与土壤直接接触的环境不与土壤直接接触的环境二二a室内潮湿环境、露天环境及无侵蚀性水或土壤直室内潮湿环境、露天环境及无侵蚀性水或土壤直接接触的环境接接触的环境b严寒和寒冷地区的露天环境及与无侵蚀的水或土严寒和寒冷地区的露天环境及与无侵蚀的水或土壤直接接触的环境壤直接接触的环境三三使用除冰盐的环境、严寒及寒冷地区冬季的水位使用除冰盐的环境、严寒及寒冷地区冬季的水位变动环境、滨海室外环境变动环境、滨海室外环境四四海水环境（海水潮汐区、浪溅区、海面大气区、海水环境（海水潮汐区、浪溅区、海面大气区、海水水下区）海水水下区）五五受人为或自然的侵蚀性物
15、质影响的环境受人为或自然的侵蚀性物质影响的环境第30页/共35页第 8 章混凝土结构设计原理主页目录上一章下一章帮助8.4.结构耐久性等级级级特别重要建筑结构特别重要建筑结构设计使用年限设计使用年限 年年级级一般建筑结构一般建筑结构设计使用年限年设计使用年限年级级易于替换的结构构件易于替换的结构构件设计使用年限年设计使用年限年级级临时性建筑结构临时性建筑结构设计使用年限年设计使用年限年第31页/共35页第 8 章混凝土结构设计原理主页目录上一章下一章帮助8.4.对混凝土的基本要求.一类三类环境中，设计使用年限年时基本要求见下表。环境环境类别类别最大水最大水灰比灰比最小水泥用量最小水泥用量（）（
16、）最低混凝土最低混凝土强度等级强度等级最大氯离最大氯离子含量子含量最大碱含最大碱含量量一一.不限制不限制二二a.b.三三.第32页/共35页第 8 章混凝土结构设计原理主页目录上一章下一章帮助.一类环境中，设计使用年限年时控制更严。.二三类环境中，设计使用年限年时应采取专门措施。.严寒及寒冷地区潮湿环境中应满足抗冻要求。严寒及寒冷地区划分最冷月平均温度（最冷月平均温度（）日平均温度不高于的天数（日平均温度不高于的天数（d）严寒严寒寒冷寒冷第33页/共35页第 8 章混凝土结构设计原理主页目录上一章下一章帮助.三类环境中，受力钢筋宜采用环氧树脂涂层。.四、五类环境中，混凝土中要掺入防酸、防碱、防盐掺合料，受力钢筋宜采用环氧树脂涂层，构件表面要采取专门防护措施。第34页/共35页感谢您的观看！第35页/共35页