08钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算

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1、第一节概述第二节抗裂验算第三节　裂缝开展宽度验算第四节　受弯构件变形验算第五节混凝土结构的耐久性要求第一节概述第一节概述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。一级：严格要求不出现裂缝的构件。按荷载效应的标准组合进行计算，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。按荷载效应的标准组合进行计算，构件受拉边缘混凝土允许出现拉应力，但拉应力不应

2、超过以混凝土拉应力限制系数αct控制的应力值；三级：允许出现裂缝的构件。按荷载效应的标准组合进行计算，最大裂缝宽度计算值Wmax不应超过附录表所列的允许值。即：Wmax≤WlimSL191-2008规范将裂缝控制等级分为三级第一节概述变形验算：是针对使用上需控制挠度的结构构件而进行的验算。仅对受弯构件进行变形验算。在进行正常使用极限状态验算时，荷载与材料强度均取标准值。进行正常使用极限状态验算时，按荷载效应标准组合(即原规范的短期组合)验算。第一节概述第二节抗裂验算一、轴心受拉构件钢筋混凝土轴心受拉构件在即将发生开裂时，混凝土的拉应力达到其轴心抗拉强度ftk，拉应变达到其极

3、限拉应变εtmax。图　轴心受拉构件抗裂轴力示意图第二节抗裂验算一、轴心受拉构件图　轴心受拉构件抗裂轴力示意图这时由于钢筋与混凝土保持共同变形，因此钢筋拉应力可根据钢筋和混凝土应变相等的关系求得，即σs=εsEs=εtmaxEs=ftk*Es/Ec。令αE=Es／Ec，则σs=αEftk。所以，混凝土在即将开裂时，钢筋应力σs是同位置处混凝土应力的αE倍。第二节抗裂验算一、轴心受拉构件图　轴心受拉构件抗裂轴力示意图由力的平衡条件得：Ncr=ftkAc+σsAs砼在即将开裂时，钢筋应力是砼应力的αE倍σs=αEεtmaxEc=αEftk故Ncr=ftkAc+σsAs=ftkA

4、c+αEftkAs=ftk（Ac+αEAs）=ftkA0第二节抗裂验算实际工程中，裂缝会使水工结构渗漏，影响结构耐久性，且易在裂缝表面上形成渗透压力，危及结构安全。故引入拉应力限制系数αct，使混凝土处于有限拉应力状态。在荷载效应的标准组合下：Nk≤αctftkA0一、轴心受拉构件第二节抗裂验算在有抗裂要求的钢筋混凝土轴心受拉构件中，能否发挥高强钢筋的受拉强度？为什么？一、轴心受拉构件第二节抗裂验算二、受弯构件（一）应力状态受弯构件正截面在即将开裂的瞬间，其应力状态处于第Ⅰ应力阶段的末尾如图所示。此时受拉区边缘的拉应变达到砼的极限拉应变εtmax，受拉区应力分布为曲线形，具

5、有明显的塑性特征，最大拉应力达到砼的抗拉强度ft。受压区砼仍接近于弹性工作状态，其应力分布图形为三角形。第二节抗裂验算二、受弯构件（二）开裂弯矩Mcr在计算受弯构件的开裂弯矩Mcr时，可假定混凝土受拉区应力分布为图所示的梯形图形，塑化区高度占受拉区高度的一半。按图示应力图形，利用平截面假定，可求出砼边缘应力与受压区高度之间的关系。根据力和力矩的平衡条件，求出截面开裂弯矩Mcr。二、受弯构件（二）开裂弯矩Mcr第二节抗裂验算（二）开裂弯矩Mcr第二节抗裂验算采用等效换算的方法，即在保持抗裂弯矩相等的条件下，将受拉区梯形应力图形折换成直线分布的应力图形。此时受拉边缘的应力ft折

6、算为γmft。γm称为截面抵抗矩的塑性系数。二、受弯构件（二）开裂弯矩Mcr第二节抗裂验算第二节抗裂验算二、受弯构件经过这样的换算，就可把构件视作截面面积为A0=Ac＋αEAs＋αEAs′的匀质弹性体，引用工程力学公式，得出受弯构件正截面开裂弯矩Mcr的计算公式：Mcr=γmftW0W0=I0／（h－y0）式中：W0——换算截面A0对受拉边缘的弹性抵抗矩；y0——换算截面重心轴至受压边缘的距离；I0——换算截面对其重心轴的惯性矩；（二）开裂弯矩Mcr第二节抗裂验算二、受弯构件（三）截面抵抗矩的塑性系数γm截面抵抗矩的塑性系数γm是将受拉区为梯形分布的应力图形，按开裂弯矩相等

7、的原则，折算成直线应力图形后，相应的受拉边缘应力的比值。对于一些常用截面的抵抗矩的塑性系数γm值，查有关表格，矩形截面的γm=1.55，应用时还要乘以修正系数0.8<β=0.7+300/h<1.1。第二节抗裂验算二、受弯构件（三）截面抵抗矩的塑性系数γm（四）抗裂验算公式为满足目标可靠指标的要求，对受弯构件同样引入拉应力限制系数αct，荷载和材料强度均取用标准值。这样，受弯构件在荷载效应的标准组合下的抗裂验算公式是：Mk≤αctγmftkW0式中：Mk——分别为由荷载标准值按荷载效应标准组合计算的弯矩值。第二节抗裂