钢筋混凝土构件的裂缝、变形和混凝土构件的耐久性

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1、第九章钢筋混凝土构件的裂缝、变形及混凝土结构的耐久性台州学院建筑工程系邱战洪混凝土结构原理一、引言结构构件的可靠性本章的主要内容具有足够的承载力和变形能力安全性适用性耐久性在使用荷载下不产生过大的裂缝和变形在一定时期内维持其安全性和适用性的能力二、裂缝的分类与成因1.分类施工期间产生的裂缝和使用期间产生的裂缝按裂缝的产生时间龟裂、横向裂缝（与构件轴线垂直）、纵向裂缝、斜裂缝、八字裂缝、X形交叉裂缝等按裂缝的产生原因非受力因素产生的裂缝和受力因素产生的裂缝按裂缝的形态二、裂缝的分类与成因2.成因固体下沉，表面泌水而引起的。大风、高温使水分从混凝土表面快速蒸发引起的（龟

2、裂）。塑性裂缝混凝土的收缩受到约束后产生的裂缝温度裂缝大体积混凝土中由于混凝土水化作用产生的水化热使内外混凝土产生温度差。约束收缩裂缝施工期间的裂缝二、裂缝的分类与成因2.成因因施工程序不当而造成的受力裂缝施工中的受力裂缝施工期间的裂缝楼板裂缝二、裂缝的分类与成因2.成因使用期间的裂缝----钢筋锈蚀引起的裂缝二、裂缝的分类与成因2.成因使用期间的裂缝----温度（气温）变化引起的裂缝温度区段气温升高时T二、裂缝的分类与成因2.成因使用期间的裂缝----地基不均匀沉降引起的裂缝二、裂缝的分类与成因2.成因使用期间的裂缝----外部环境引起的裂缝冻融循环作用碱骨料反

3、应盐类腐蚀外部环境酸类腐蚀二、裂缝的分类与成因2.成因使用期间的裂缝----荷载引起的裂缝斜裂缝！垂直裂缝！纵向裂缝！！拉、弯、剪、扭、粘结等引起的裂缝目前，只有在拉、弯状态下混凝土横向裂缝宽度的计算理论比较成熟。这也是下面所要介绍的主要内容三、横向受力裂缝宽度的计算1.粘结滑移理论以轴心受拉为例C*基本假定就是：开裂后，裂缝处混凝土退出工作，钢筋和混凝土之间发生滑移，混凝土回缩至图中虚线的位置*裂缝宽度=裂缝间钢筋和混凝土之间的变形差值先求出裂缝间距三、横向受力裂缝宽度的计算1.粘结滑移理论构件的开裂：llmssmccmAs粘结应力的传递长度裂缝数量

4、增加至一定数量时不再增加，但宽度不断变化三、横向受力裂缝宽度的计算1.粘结滑移理论粘结长度：msllsmccml（s+s）AssAsc=ftl(s+s)AssAsm三、横向受力裂缝宽度的计算1.粘结滑移理论裂缝的平均间距：裂缝的平均间距三、横向受力裂缝宽度的计算1.粘结滑移理论裂缝的平均间距：bhbfbf’bh0.5hhf’hf为了和受弯构件相统一，定义：有效配筋率有效受拉面积于是，对轴拉和受弯构件，平均裂缝间距的公式可统一写成：三、横向受力裂缝宽度的计算1.粘结滑移理论裂缝的平均宽度裂缝处钢筋的应变C设称为裂缝间钢筋应力不均匀系数

5、，则有裂缝处钢筋的应力（计算见后面相关内容）称为裂缝间混凝土自身伸长对裂缝宽度的影响系数，对受弯、轴心受拉和偏心受力构件，一般可取0.85。三、横向受力裂缝宽度的计算2.无滑移理论认为混凝土开裂后，混凝土与钢筋之间无相对滑移，裂缝的发展宽度与裂缝量测点距最近一根钢筋表面的距离c直接相关。*Broms（美）Base（英）等人通过试验得出：C三、横向受力裂缝宽度的计算3.粘接滑移与无滑移理论的结合上述两种理论和实际情况均有一定的差距，为此将二者结合起来，按下述公式进行计算分析：C各系数由试验分析确定四、裂缝宽度的实用计算方法1.半理论半经验的方法《混凝土结构设计规范》（

6、GB50010）《水工钢筋混凝土结构设计规范》四、裂缝宽度的实用计算方法1.半理论半经验的方法平均裂缝间距c<20时，取c=20；c>65时，取c=65受弯:kl=1.0轴拉:kl=1.1光圆，取0.7变形，取1.0te<0.01时，取te=0.01四、裂缝宽度的实用计算方法1.半理论半经验的方法平均裂缝宽度四、裂缝宽度的实用计算方法1.半理论半经验的方法裂缝的最大宽度由裂缝的统计特性，按95%的保证率考虑到长期荷载下，混凝土徐变影响导致裂缝继续扩大，取扩大系数为1.5四、裂缝宽度的实用计算方法2.以数理统计分析为基础的计算方法《公路钢筋混凝土及预应力桥涵设计规

7、范》采用的方法受拉钢筋的总周长五、裂缝宽度的控制裂缝的控制等级严格要求不出现裂缝一级二级三级一般要求不出现裂缝可以出现裂缝但要验算裂缝的宽度由不同的《规范》根据具体的情况确定六、受弯构件的变形与刚度1.截面抗弯刚度的特点与荷载形式、支承条件有关的挠度系数M012IIIIII钢筋混凝土纯弯段截面抗弯刚度的特点：*随着弯矩增大B不断降低*短期荷载效应时的挠度对应短期刚度Bs*长期荷载效应时的挠度对应长期刚度Bl(徐变、裂缝的不断发展等等)适筋梁的M-φ关系曲线六、受弯构件的变形与刚度2.短期刚度Bs（荷载效应的标准组合）解析刚度法就平均应变而言符合平截面假定