钢筋混凝土构件的变形、裂缝及混凝土结构的耐久性1

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1、钢筋混凝土构件的变形、裂缝及混凝土结构的耐久性第一节：概述第二节：钢筋混凝土构件裂缝宽度验算第三节：钢筋混凝土受弯构件的挠度验算第四节：混凝土结构的耐久性§9．1概述安全性适用性耐久性结构功能承载力极限状态正常使用极限状态本章主要讲述的是正常使用极限状态安全性是结构在设计使用期限内，应能承受正常施工、正常使用时可能出现的各种作用。在作用（如地震）或偶然事件（如爆炸）发生时及发生后，结构能保持整体稳定，不致发生连续倒塌。安全性是通过承载力的计算和构造措施来保证的，前面几章对拉、压、弯、剪、扭及其复合受力状态的承载力计算公式和相应的构造措施做

2、了系统介绍。拉弯压剪扭简单受力状态偏心受拉偏心受压复合受力状态剪扭弯扭弯剪扭压弯剪扭适用性结构的适用性是通过正常使用极限状态的验算来满足的，包括裂缝和变形的验算。通过计算使裂缝宽度和变形不超过规范规定的限值。是结构在正常使用荷载作用下具有良好的工作性能，如不产生影响使用的过大挠度或振幅，不产生让使用者感到不安的裂缝等。结构构件不满足正常使用极限状态的危害性要小，其相应的可靠指标β值相对要求较小，故裂缝宽度及变形的计算时采用荷载标准值和材料强度的标准值。为了方便，验算裂缝宽度及变形时，只按荷载效应的标准组合并考虑长期作用的影响进行计算。构件

3、的变形及裂缝宽度都随时间而增大，对于正常使用极限状态，应按荷载效应的标准组合及准永久组合分别加以验算。耐久性结构在所处的工作环境中，在设计使用年限内，在正常维护条件下不需要进行大修就能完成预定功能的能力。如混凝土不发生严重风化、腐蚀、脱落，钢筋不发生锈蚀等。耐久性是通过满足耐久性规定与规范限值(如混凝土保护层最小厚度、最低混凝土强度等级等)实现的。混凝土结构应根据使用环境类别和设计使用年限进行耐久性设计。§9．2钢筋混凝土构件裂缝宽度验算裂缝裂缝微观裂缝宏观裂缝变形引起的裂缝荷载引起的裂缝裂缝宽度验算主要指的是荷载引起的裂缝裂缝宽度是指受

4、拉钢筋重心水平处构件侧表面上的混凝土的裂缝宽度。试验量测表明，沿裂缝深度，裂缝宽度是不相等的，由于受到钢筋的约束，近钢筋处回缩变形小，构件表面处回缩大裂缝特点1在使用荷载作用下，对于工作在正常使用阶段的受弯构件来讲，处于受弯全过程的第Ⅱ阶段，此时:①裂缝基本“出齐”，即裂缝的分布处于稳定状态。②由于材料的不均匀性以及截面尺寸的偏差等因素的影响，裂缝的出现具有某种程度的偶然性，因而裂缝出现的间距和宽度是不均匀的。③平均裂缝间距和平均裂缝宽度是有规律性的，平均裂缝宽度与最大裂缝宽度之间也具有一定的规律性。2当荷载长期作用①由于混凝土的滑移徐变

5、和拉应力的松驰，将导致裂缝间受拉混凝土不断退出工作，使裂缝开展宽度增大；②混凝土的收缩使裂缝间混凝土的长度缩短，这也会引起裂缝的进一步开展。裂缝控制等级结构构件正截面的裂缝控制分为三级。裂缝控制等级的划分应符合下列规定：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抗拉强度标准值；而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；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

6、用影响计算时，构件的最大裂缝宽度不应超过表4-3规定的最大裂缝宽度限值。对于预应力混凝土结构构件，处于一类环境时，可允许开裂，应进行最大裂缝宽度的验算；处于二、三类环境时，不允许出现裂缝，应分别以二级及一级裂缝控制等级验算；钢筋混凝土构件的裂缝控制等级均为三级，即钢筋混凝土构件均需进行裂缝宽度验算予以保证。平均裂缝间距裂缝出现后，开裂截面混凝土向裂缝两侧回缩，在回缩的那一段长度l中，混凝土与钢筋之间有相对滑移，产生粘结应力τ。通过粘结应力的作用，随着离裂缝截面距离的增大，钢筋拉应力逐渐减小；混凝土拉应力由零逐渐增大，距离裂缝l处，粘结应力

7、消失图(9-2(c))，混凝土和钢筋又具有相同的拉伸应变，各自的应力又趋于均匀分布。平均裂缝间距令乘以1.5混凝土和钢筋间的τu、τcr、τ，均与混凝土抗拉强度基本成正比例关系，故可取ft/τm为常数。平均裂缝间距与混凝土保护层有一定关系。应适当考虑混凝土保护层厚度的影响。钢筋表面特征同样影响平均裂缝间距，对此可用钢筋的等效直径deq代替d。当混凝土保护层厚度c不大于65mm时，对配置带肋钢筋混凝土构件的平均裂缝间距可按下列公式计算平均裂缝宽度裂缝宽度为裂缝出现后钢筋与外围混凝土在裂缝间距之间的相对滑移总和。故wm等于平均裂缝间距内钢筋与

8、相应水平处构件侧表面混凝土伸长的差值设裂缝间纵向受拉钢筋的拉应变不均匀系数为ψ，在荷载效应的标准组合下，钢筋并未达到屈服，采用其弹性模量。令分析表明，αc与配筋率ρte、混凝土保护层厚度c等有