混凝土结构第五章分析培训讲学.ppt

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1、混凝土结构第五章分析裂缝对结构的影响：降低混凝土的抗渗和抗冻性能、可能引起钢筋锈蚀；影响结构的耐久性；还会影响结构的外观。结构构件达到正常使用极限状态所造成的危害远小于达到承载能力极限状态时的危害，故正常使用极限状态下的bt取值较小。在适用设计表达式中，按正常使用极限状态验算时，荷载和材料强度均按标准值考虑。正常使用极限状态的计算表达式为：一、概述对于允许出现裂缝的结构构件，裂缝开展宽度的验算可按下式进行：wmax——荷载作用下混凝土结构构件产生的最大裂缝宽度，本节介绍的主要内容。wlim——规范规定的裂缝宽度限值。一、概述20世纪30年代以来，国内外学

2、者对裂缝问题进行了大量的研究，但由于影响因素比较复杂，至今未取得一致看法。目前裂缝宽度的计算也主要是针对受弯构件和轴心受拉构件的正截面受力裂缝。裂缝宽度的计算理论主要有三种：二、裂缝开展宽度计算理论1.粘结滑移理论该理论认为：在荷载作用下，当混凝土的拉应力st→ftk时，混凝土开裂而退出工作，并向裂缝两侧回缩，钢筋应变突然增大；钢筋和混凝土的粘结力在局部破坏，裂缝处钢筋与混凝土的变形不再协调，并产生相对滑移。5.1受弯构件的裂缝宽度验算裂缝宽度w即是裂缝间距范围内钢筋和混凝土的变形(伸长量)之差，，即w∝lcr。确定w，需要解决的核心问题是确定裂缝的间距

3、lcr。特点：思路清晰，便于理解。2.无滑移理论该理论认为：裂缝产生后，钢筋与其表面的混凝土因有可靠的粘结而不产生相对滑移，构件表面的裂缝宽度主要是由于钢筋周围混凝土回缩产生的。离钢筋越远，受到粘结力的约束就越小，混凝土的回缩也就越大。裂缝从钢筋表面至混凝土边缘呈三角形状态。二、裂缝开展宽度计算理论裂缝宽度在混凝土边缘处最大，在钢筋表面处则为零；裂缝的宽度取决于混凝土的保护层厚度c。即w∝c。3.综合理论综合理论即考虑了混凝土保护层厚度c对裂缝宽度的影响，又考虑钢筋和混凝土之间的粘结滑移，采用这一理论计算裂缝宽度：二、裂缝开展宽度计算理论取梁的纯弯段为脱

4、离体,分析梁的应力状态。(1)裂缝出现前，梁的受力状态处于第I阶段，拉区由钢筋和砼共同受力，钢筋和砼的应力沿梁长是均匀分布的。(2)随着荷载的增加，截面上钢筋和混凝土的应力也逐渐增加，当M→Mcr时，在ftk最小的薄弱截面处产生第一批裂缝，记作a－a、c－c。三、裂缝的形成和开展ac5.1受弯构件的裂缝宽度验算aaccbb在裂缝截面处，拉区混凝土开裂退出工作，st＝0；钢筋的应力(应变)增大；裂缝两侧的混凝土受周围混凝土拉力的影响向两侧回缩，从而使钢筋和混凝土之间产生相对滑移。由于粘结应力的存在，钢筋通过粘结应力将其承担的拉应力传递给周围混凝土，(b)第

5、一批裂缝出现(c)裂缝的分布及开展三、裂缝的形成和开展从而使钢筋应力逐渐减小，混凝土应力逐渐增大。通过一段长度Lmin(粘结力的传递长度)上粘结应力的积累，混凝土的拉应力再次达到ftk。就会在两裂缝之间某一薄弱截面处出现第二批裂缝。第二批裂缝出现以后，在其两侧又会发生与上述相同的力重分布过程，依此出现第三、四、…批裂缝。如果两条裂缝的平均间距lcr>2Lmin(粘结应力的传递长度)，荷载作用下，两裂缝之间混凝土的应力就会达到ftk，有可能出现新的裂缝。直至所有裂缝的平均间距Lmin

6、c此后随荷载的增大，原有的裂缝加宽加长；稳定后的裂缝间距和裂缝宽度长短、宽窄不一。但从统计的观点出发，其平均值lcr和w都具有一定的规律性。三、裂缝的形成和开展lcr＝1.5Lmin裂缝宽度可以认为是平均裂缝间距lcr内，钢筋的伸长量与混凝土的伸长量之差。wwlcrMM——受拉钢筋的平均拉应变：ac=—混凝土的伸长对裂缝宽度w的影响系数。一般来说，混凝土的相对较小，计算中近似取ac＝0.85。则四、平均裂缝宽度5.1受弯构件的裂缝宽度验算y为受拉钢筋应变(或应力)的不均匀系数裂缝截面处纵向受拉钢筋的应力，应根据使用阶段(第Ⅱ阶段)的应力状态及受力特征计算

7、:对于受弯构件五、裂缝截面处钢筋应力ssk的计算5.1受弯构件的裂缝宽度验算根据统计资料Lmin－粘结力的传递长度。根据轴拉构件确定Lmin。在轴向拉力的作用下，某一截面开裂，此时砼st＝0，钢筋应力记为ss+△ss，钢筋通过粘结应力将其受到的拉力传递给混凝土，经过一段长度上粘结应力的积累，至某一截面混凝土的拉应力st＝ftk，钢筋应力下降ss。根据前面的分析，这一长度即为粘结力的传递长度Lmin。根据力的平衡条件可得下列公式：六、平均裂缝间距lcr5.1受弯构件的裂缝宽度验算根据钢筋的受力平衡：Lmin(s+s)AssAsc=ftk(s+

8、s)AssAsLminm故六、平均裂缝间距lcr由此求得：因混凝土的tm与