09-裂缝及变形的验算

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1、第第99章章混凝土构件的裂缝、变形和耐久性混凝土构件的裂缝、变形和耐久性9.1概述9.2裂缝宽度验算9.3受弯构件的挠度验算9.4混凝土结构的耐久性结构的功能:安全性——承载能力极限状态适用性——满足正常使用，如吊车、精密仪器对其它结构构件的影响振动、变形过大正常使用对非结构构件的影响：门窗开关，隔墙开裂等极限状态心理承受：不安全感，振动噪声耐久性——裂缝过宽，混凝土破损，钢筋锈蚀导致承载力降低，影响使用寿命、外观感觉等。裂缝和变形验算属正常使用极限状态（即：第二极限状态），通常在承载力计算后进行。其可靠度也相对

2、较低一些，荷载效应可采用标准组合或准永久组合，材料强度可取标准值，并应考虑荷载长期作用的影响。应根据结构的不同使用部位和环境，提出不同的要求和标准，并采取相应的技术和防护措施保障。§9-2裂缝宽度验算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tu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t达到某处混凝土的极限拉应变tu时才会出现裂缝。混凝土的裂缝包括：由荷载直接作用引起的受力裂缝（垂直裂缝、斜裂缝等）、结构的外加变

3、形或约束变形引起的裂缝、钢筋锈蚀体积膨胀形成的纵向裂缝等。引起裂缝的原因很多，主要有：1.混凝土收缩或温度变形受到约束；2.施工措施不当；3.基础不均匀沉降；4.钢筋锈蚀；5.荷载作用；1.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，内部温度较混凝土收缩或温度变高，混凝土体积膨胀，内外化时，体积会发生变化，温差很大，内部混凝土膨胀若能自由变形则不会产生受到外部已硬化混凝土的约裂缝；但若变形受到约束，束，使构件表面混凝土受拉则会在混凝土中产生拉应产生裂缝。对于杆件系统，力，从而引起裂缝。

4、这种裂缝通常与构件纵向正交。2.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。3.基础不均匀沉降产生的裂缝力应拉主力基础不均匀下应拉沉时会迫使墙体一主起变形，在主拉应力作用下混凝土墙体也会开裂。基础下沉4.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

5、体积会膨胀3～4倍！钢筋锈蚀是一使混凝土保个电化学过程护层劈裂。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。表面纵向裂缝劈裂裂缝惯通剥落5.荷载产生的裂缝我国《规范》将裂缝控制等级分为三级(P41)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力；二级：一般要求不出

6、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。按荷载效应准永久组合并考虑荷载长期作用影响验算时，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关于裂缝的三种基本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粘结—滑移理论的变形差。可见，裂缝间距越大裂缝宽度也越大。认为开裂后钢筋与混凝土之间仍保持可靠无滑移理论粘结，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

7、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裂缝综合理论的计算公式。裂缝综合理论也许称不上“理论”，实际上只是一种实用的计算方法。（一）粘结—滑移理论：图中lcr为粘结应力传递长度，在裂缝两侧lcr范围内混凝土的拉应力总是小于ft，所以不可能再产生新的裂缝。裂缝产生和开展过程中钢筋及混凝土的应力变化1.裂缝出现前，混凝土和钢筋的应变沿构件的长度基本上是均匀分布的；2.当构件最薄弱截面混凝土的拉应变εt达到极限拉应变εtu时，会

8、出现第一条裂缝；3.裂缝出现后，裂缝截面的混凝土立即退出受拉工作，拉应力t=0；裂缝两侧混凝土迅速回缩，使得裂缝一出现就有一定的宽度；4.开裂后裂缝截面由于受拉混凝土退出工作，钢筋拉应力s突增，但钢筋与混凝土之间存在粘结，在裂缝两侧一定范围内就会产生粘结应力τ，随着离裂缝距离的增加，混凝土中又重新建立起拉应力t，而裂缝截面突增的钢筋拉应力s也逐渐恢复正常；5.当混