混凝土结构设计原理第八章-裂缝变形.ppt

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1、混凝土结构设计原理第8章钢筋混凝土构件裂缝、变形和耐久性Crack,DeflectionandDurabilityofReinforcedConcreteMembers钢筋混凝土构件裂缝宽度验算钢筋混凝土受弯构件的挠度验算混凝土结构的耐久性主要内容：考虑构件变形、裂缝和耐久性的重要性钢筋混凝土构件变形和裂缝宽度的验算方法重点：8.1概述（Introduction)结构的功能:安全性——承载能力极限状态适用性——影响正常使用，如吊车、精密仪器振动、变形过大对非结构构件的影响：门窗开关，隔墙开裂等心理承受：不安全感，振动噪声耐久性——裂缝过宽：钢筋锈蚀导致承载力降低，影响使用寿命外观感觉正常

2、使用极限状态安全、适用、耐久是结构可靠的标志过大裂缝对结构的影响——引起钢筋的严重锈蚀，降低结构的耐久性，损坏结构的外观，引起使用者的不安在混凝土结构中裂缝通常是由拉应力引起的。因混凝土的极限拉伸应变εtu随混凝土品种、配合比、添加剂、养护条件、加载速度、截面上的应力梯度等不同会发生变化。严格地说，只有当混凝土的拉伸应变εt达到某处混凝土的极限拉应变εtu时才会出现裂缝。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%)NkNkNkNkNkNke0e0Tk(a)(b)(c)(e)(

3、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。混凝土收缩或温度变形受到约束产生的裂缝大体积混凝土水化过程中发热量很大，内部温度较高，混凝土体积膨胀，内外温差很大，内部混凝土膨胀受到外部已硬化混凝土的约束，使构件表面混凝土受拉产生裂缝。对于杆件系统，这种裂缝通常与构件纵向正交。施工措施不当产生的裂缝混凝土在浇筑、硬化过程中会产生下沉和泌水，当下沉受到阻挡时会产生内部的泌水，干燥后就会成为裂缝。基础不均匀沉降产生的裂缝基础不均匀下沉时会迫使墙体一起变形，在主拉应力作用下混凝土墙体也会开裂。钢筋锈蚀产生的裂缝锈蚀是一个电化学过程：混凝土中的钢筋处

4、在电介质中，在水、氧气和电子作用下就会形成电池，电子从阳极不断流向阴极，在阳极附近形成铁锈。只要不断有水和氧气供应，就会越锈越严重。(b)水、O2、CO2侵入（d）保护层劈裂钢筋锈蚀后体积会膨胀3～4倍！使混凝土保护层劈裂。表面纵向裂缝剥落钢筋锈蚀引起的劈裂裂缝从钢筋截面上看是径向劈裂，但从混凝土表面看是沿钢筋的纵向裂缝，这种纵向裂缝会大大削弱混凝土和钢筋间的粘着力。当钢筋间距较小时，钢筋间的径向劈裂裂缝会惯通，从而使保护层成片剥落，这将大大削弱钢筋和混凝土间的粘结力，后果将十分严重。劈裂裂缝惯通一级：严格要求不出现裂缝的构件。按荷载效应标准组合进行验算时，构件受拉边缘混凝土不应产生拉应

5、力；二级：一般要求不出现裂缝的构件。按荷载效应标准组合验算时，构件受拉边缘混凝土拉应力不应大于轴心抗拉强度标准值ftk三级：允许出现裂缝的构件。钢筋混凝土的构件按荷载效应准永久组合并考虑荷载长期作用影响验算；预应力混凝土构件按标准组合并考虑荷载长期作用影响验算。构件的最大裂缝宽度Wmax不应超过最大裂缝宽度限值Wlim，即：Wmax≤Wlim我国《规范》将裂缝控制等级分为三级Code：7.1.1和3.4.4Wlim限值按code3.4.5取用8.2裂缝宽度验算(CheckingofWidthofCrack)8.2.1验算公式(CheckingFormula)钢筋混凝土结构构件由于混凝土的

6、抗拉强度低，在正常使用阶段常带裂缝工作，因此裂缝控制等级属于三级。若要使结构构件的裂缝达到一级或二级要求，必须对其施加预应力，将结构构件做成预应力混凝土构件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。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护层的最小厚度。非荷载引起的裂缝…8-4——按荷载效应准永久组合并考虑长期作用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。见code3.3.4表8.2.2Wmax的计算方法(CalculationMethodofWmax)关于裂

7、缝的三种基本理论粘结—滑移理论认为钢筋与混凝土之间有粘结，但可以滑移；裂缝宽度是裂缝间距范围内钢筋与混凝土的变形差。可见，裂缝间距越大裂缝宽度也越大。无滑移理论裂缝综合理论认为开裂后钢筋与混凝土之间仍保持可靠粘结，无相对滑动；沿裂缝深度存在应变梯度，表面裂缝宽度与混凝土表面离钢筋的距离成正比。可见，保护层越厚表面裂缝越宽。它综合了上述两种理论中影响裂缝宽度的主要因素，并在统计回归的基础上建立了实用的计算公式。裂缝综合理论也许称不上“