水化热作用引起的钢筋混凝土结构的裂缝宽度

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1、水化热作用引起的钢筋混凝土结构的裂缝宽度论文导读：在这里主要根据欧盟及德国现行最新规范，对水化热作用下产生的裂缝宽度进行深入的剖析。主要以图表形式，通过对不同计算模型进行比较，针对构件在水化热产生的轴心力作用（没有其它外力作用）下产生的裂缝宽度进行分析，对于水化热产生的偏心力的作用我们将在以后进行更加详细的介绍。众所周知，混凝土在水化热作用下会释放出大量的热能，由于混凝土是热的不良导体，这些热能不能及时被释放出去，从而在混凝土构件内部聚集，造成混凝土构件内外温差变大。这里需要指出的是，ds和C一直对配筋有着较大的影响。关键词：水化热，裂缝，配筋，轴心

2、力，混凝土　　在这里主要根据欧盟及德国现行最新规范，对水化热作用下产生的裂缝宽度进行深入的剖析。主要以图表形式，通过对不同计算模型进行比较，针对构件在水化热产生的轴心力作用（没有其它外力作用）下产生的裂缝宽度进行分析，对于水化热产生的偏心力的作用我们将在以后进行更加详细的介绍。　　在德国对于水化热引起的裂缝计算方法有十余种，这里我们主要针对其中普遍被认可的三种进行分析比较，他们分别为《DIN1045-1》,《WU-Richtlinie》，《RissbreitenbeschränkungnachDIN1045》GünterMeyer

3、undRalfMeyer.　　众所周知，混凝土在水化热作用下会释放出大量的热能，由于混凝土是热的不良导体，这些热能不能及时被释放出去，从而在混凝土构件内部聚集，造成混凝土构件内外温差变大。由于构件内部的混凝土受热彭胀，即使没有外力作用构件本身也会出现一定的裂缝，这也是规范制定一些基本的构造要求时，所应该考虑的一个重要因素。　　如果水化热产生的拉力达到或超过混凝土的极限抗拉强度，构件表面就会开始出现裂缝，如果我们不能有效的控制裂缝，严重时将会导致整个构件的破坏。而这种拉力又主要发生在混凝土硬化初期（3～5天），混凝土的抗拉强度还没有达到最大值。影响混凝

4、土抗拉强度的因素很多，比如：混凝土和钢筋之间的粘结力，构件的截面尺寸（bxh），受拉钢筋的直径（ds）及种类，混凝土的强度等级，有效的混凝土受拉区高度（C）等等。因此，在《DIN1045-1》中规定了混凝土的最小配筋率的计算模型：　　As=kc·k·fct,eff·Act/σs，（1）　　　　（1.1）　　由图1首先可以看出混凝土受拉区高度(C)对裂缝宽度的影响（k为混凝土拉应力折减系数，kc为截面应力分配系数，ds修正后的钢筋直径，ds*最大钢筋直径）。论文参考网。裂缝宽度随着保护层的厚度的增加而增加。其次，从图中也可以看到随着截面高度

5、的增加，水化热在构件内部产生的拉力不断增大，从而需要配置更多的钢筋来满足构件对裂缝宽度要求。这里需要指出的是，公式1为单纯从力学角度考虑，得到的最为保守的配筋上限值。公式1.1是考虑多种影响的综合作用，对公式1的结果进行了折减（kc是应力分配系数。k是混凝土的抗拉强度折减系数）。但是，对于截面高度较叫小的构件（h≤300mm），不同的计算模型得到的钢筋截面面积几乎没有变化，这说明水化热产生的拉应力对小截面构件影响不大。而随着截面高度和混凝土保护层厚度的变大，所需的钢筋截面面积也明显增加。　　《WU-Richtlinie》是针对构件截面高度相对较

6、小（h≤1.6m），构件的裂缝允许宽度小于0.3mm时，对水化热在构件内部产生的拉应力做了更加严格的规定。或者说是对《DIN1045-1》中的规定更严格的做了进一步的补充（图2）。　　（2）　　在这里混凝土的有效抗拉强度（fct,eff）取值为混凝土弯曲抗拉强度（0.5fct,m）。Fs为钢筋受到的拉力，Fcr为混凝土的开裂荷载，有效的混凝土受拉区高度（C）取2.5·d1(d1是受拉区钢筋中心到混凝土边缘的距离)，且小于h/2。本文考虑的不是构件出现第一个裂缝的状态，而是构件出现多个均匀裂缝的状态。这里需要着重指出的是，构件出现第一个裂缝（Fs

7、<Fcr）和多个裂缝（Fs＞Fcr）是两种完全不同的受力状态。这理我们只针对多个裂缝的状态进行分析。从图2中我们可以清楚的看到钢筋直径对构件裂缝宽度的影响。钢筋直径越大，钢筋产生的应变（ε）就越大，在截面高度h不变的情况下，所选钢筋直径越大，满足构造要求所需的钢筋面积也就越大。由此可见，选择相对较小直径的钢筋，可以在满足结构构造要求的同时，还可以提高结构的经济性。　　Meyer教授是德国乃至世界著名的混凝土结构专家，他是德国混凝土结构规范《DIN》的制定与领导者，《Rissbreitenbeschränkungnach

8、DIN1045》是Meyer教授2007年出版的关于水化热作用下，混凝土构件产生的裂缝的最新研究成果。在遇到