最大裂缝宽度计算方法(五)

钢筋混凝土构件裂缝宽度计算方法王元战;赵冲久;丁嵬;王军【摘要】裂缝宽度计算是混凝土裂缝控制的重要内容,由于相关影响因素很多,至今各国规范的裂缝宽度计算公式尚存在不小的差异。

文中分析国内外各种裂缝宽度计算理论中的几个代表性公式和有限元方法,通过实例计算对各种裂缝宽度计算公式与有限元方法和实验数据进行比较分析。

在荷载水平较低时各种方法的计算结果差异较小,与实验结果也比较吻合;在荷载水平较高时,各种方法计算结果差异较大,与实验结果差异更大。

最后,对现行《港口工程混凝土结构设计规范》采用的裂缝宽度计算公式提出了改进建议。

【期刊名称】《河南水利与南水北调》【年(卷),期】2008(26)4【总页数】6页(P111-116)【关键词】钢筋混凝土;裂缝宽度;计算方法【作者】王元战;赵冲久;丁嵬;王军【作者单位】天津大学建筑工程学院天津市港口与海洋工程重点实验室,天津300072;交通部天津水运工程科学研究院水工构造物检测诊断与加固技术实验室,天津300456;中交水运工程规划设计院有限公司,北京100007【正文语种】中文【中图分类】TU3751 基本参数的选择选取一简支梁为计算单元，计算跨度L0=6.00 m，净跨Ln=5.50m，均布荷载标准值qk=10 kN/m，截面尺寸高度×宽度=600mm×250mm，混凝土标号 C30，主筋5φ20（As=1570mm2），架立筋2φ16，箍筋φ8@200，钢筋保护层40 mm，露天环境，温暖地区。

2 最大裂缝限值2.1 《水工规范》最大裂缝限值《水工规范》规定，结构构件最大裂缝宽度限值与环境类别有关，其要求见表1。

表1 水工钢筋混凝土结构环境类别及最大裂缝宽度限值表环境类别环境条件最大裂缝宽度限值ωmin（mm）一室内正常环境 0.40二室内潮湿环境；露天环境；长期处于水下或地下的环境0.30三淡水水位变化区、有轻度化学侵蚀性地下水的地下环境；海水水下区 0.25四海上大气区；轻度盐雾作用区；海水水位变化区；中度化学侵蚀性环境 0.20五使用除冰盐的环境；海水浪溅区；重度盐雾作用区；严重化学侵蚀性环境 0.152.2 《公路规范》最大裂缝限值《公路规范》规定的结构构件最大裂缝宽度限值与环境类别见表2。

钢筋混凝土环形,圆形截面构件抗裂度和最大裂缝宽度的试验和计算
方法
钢筋混凝土环形、圆形截面构件抗裂度和最大裂缝宽度的试验与计算方法是用来测定钢筋混凝土环形、圆形截面构件的抗裂性能的一种常用的试验和计算方法，这里主要讲述钢筋混凝土环形、圆形截面构件抗裂度及最大裂缝宽度的试验与计算方法。

1.抗裂度试验
抗裂度试验是根据国家标准《钢筋混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）中的要求进行的，主要检测钢筋混凝土环形、圆形截面构件的抗裂性能。

该试验的通常步骤如下：
① 将抗裂度试验样品外表面抹平，并用油漆涂装；
② 钢筋混凝土环形、圆形截面构件的抗裂度试验样品安装在设备上，分别设置应变计和力计，使其成为一个完整的抗裂度试验系统；
③ 按照相应步骤，将试验样品进行轴向拉伸，记录其对应的力和应变，直至试验样品发生断裂时停止；
④ 计算抗裂度，即，抗裂度=断裂力/标准轴心拉力。

2.最大裂缝宽度的计算
最大裂缝宽度是指抗裂度试验样品断裂时所产生的最大裂缝宽度，它也可以通过抗裂度试验样品的断裂图象来计算。

一般情况下，最大裂缝宽度可以通过以下公式计算：
最大裂缝宽度（mm）=∑(断裂部位的横向应变（εx）×断裂部位的横向表面长度（l）)
其中，断裂部位的横向应变εx可以从应变计中获得，断裂部位的横向表面长度可以从抗裂度试验样品的断裂图象中获得。

3.结论
钢筋混凝土环形、圆形截面构件抗裂度和最大裂缝宽度的试验和计算方法是检测钢筋混凝土环形、圆形截面构件的抗裂性能的一种常用的试验和计算方法，主要包括抗裂度试验和最大裂缝宽度的计算。

该方法可以更好地检测构件的抗裂性能，为构件的设计与施工提供可靠的依据。

8.2.5 裂缝宽度验算及减小裂缝宽度的主要措施对裂缝宽度的限制，应从保证结构耐久性，钢筋不被锈蚀及过宽的裂缝影响结构外观，引起人们心理上的不安两个因素来考虑。

《混凝土结构设计规范》（GB50010）规定，钢筋混凝土构件在荷载的标准组合下，并考虑长期作用影响的最大裂缝宽度，应符合下式规定：（8-20）式中w max——按荷载的标准组合并考虑长期作用影响计算的构件最大裂缝宽度，按式；w lim——裂缝宽度限值，根据构件所处的环境类别（表8-1）不同，裂缝宽度限值取表8-2中的值。

表8-1 混凝土结构的使用环境类别表8-2 混凝土结构构件的最大裂缝宽度限值w lim (mm)《公路钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范》（JTJ023）规定，钢筋混凝土构件在正常使用极限状态下的裂缝宽度，应按作用短期效应组合并考虑长期效应影响进行验算，且不得超过以下规定的限值：一般环境0.20mm有气态、液态或固态侵蚀物质环境0.10mm这里，一般环境系指寒冷和严寒、无侵蚀物质影响的地面和水下及与土直接接触的环境；有气态、液态或固态侵蚀物质环境系指包括海水、使用除冰盐在内及工业污染的环境。

从影响裂缝宽度的主要因素以及两本规范的裂缝宽度计算公式中我们发现，当设计计算发现裂缝宽度超限，或要求减小裂缝宽度时，选择较细直径的钢筋及变形钢筋是最为经济的措施。

因为同样面积的钢筋，直径小则其周长与面积比就大，这就增大了钢筋与混凝土间的粘结力，采用变形钢筋亦是这个道理。

粘结力大，可使裂缝间距缩短，裂缝即多而密，裂缝间距内钢筋与混凝土之间的变形差就小，裂缝宽度减小。

但是，当采用上述措施仍不能满足要求时，亦可增大钢筋截面面积，从而增大截面的配筋率，减小钢筋的工作应力，减小平均裂缝间距；当然，有时也可采取改变截面形式及尺寸或提高混凝土强度等级等办法。

8.2.6 小结两本规范的裂缝宽度计算公式相差较大（见表8-3）。

从理论基础上看，《混凝土结构设计规范》（GB50010）采用一般裂缝理论，然后通过试验数据统计回归的方法确定其中的系数；《公路钢筋混凝土与预应力混凝土桥涵设计规范》（JTJ023）公式则纯粹是建立在试验统计分析基础上的。

混凝土裂缝宽度的计算方法研究一、引言混凝土结构中的裂缝是常见的问题，裂缝的宽度是评估混凝土结构性能的重要指标。

因此，计算混凝土裂缝宽度成为了结构工程领域的一项重要研究。

本文旨在探究混凝土裂缝宽度的计算方法。

二、混凝土裂缝的成因裂缝是混凝土结构中的常见问题，其成因主要有以下几个方面：1.混凝土本身的性质问题，如混凝土的强度不足、脆性、收缩等。

2.温度变化引起的热胀冷缩效应，特别是在大跨度混凝土结构中，由于温度差异较大，容易引起裂缝。

3.荷载作用，如重荷载和震荡荷载等，对混凝土结构的影响也会引起裂缝。

三、混凝土裂缝宽度的计算方法混凝土裂缝宽度的计算方法有多种，常见的方法有以下几种：1.极限状态设计法极限状态设计法是目前国际上常用的一种设计方法，该方法通过对混凝土结构承载能力的分析，确定混凝土结构在极限状态（即破坏状态）下的安全系数。

在该方法中，裂缝宽度的计算是基于混凝土结构的极限应力和极限变形进行的。

2.变形控制法变形控制法是以混凝土结构的变形为控制指标，以减小混凝土结构的变形和裂缝宽度为目标的设计方法。

在该方法中，通过控制混凝土结构的变形，使得混凝土结构的裂缝宽度不超过规定的极限值。

3.变形容许法变形容许法是以混凝土结构的变形为控制指标，以允许混凝土结构的变形和裂缝宽度为目标的设计方法。

该方法中，通过对混凝土结构的变形进行控制，使得混凝土结构的裂缝宽度不超过规定的容许值。

四、混凝土裂缝宽度的计算公式混凝土裂缝宽度的计算公式因不同的计算方法和裂缝形式而异。

以下为常见的混凝土裂缝宽度计算公式：1.极限状态设计法在极限状态设计法中，混凝土结构的裂缝宽度计算公式为：w=Kεmax其中，w为裂缝宽度，K为控制系数，εmax为混凝土结构的极限应变。

2.变形控制法在变形控制法中，混凝土结构的裂缝宽度计算公式为：w=KΔ其中，w为裂缝宽度，K为控制系数，Δ为混凝土结构的变形量。

3.变形容许法在变形容许法中，混凝土结构的裂缝宽度计算公式为：w=Kεs其中，w为裂缝宽度，K为控制系数，εs为混凝土结构的应变。

混凝土裂缝宽度的计算方法研究一、背景介绍混凝土结构在使用过程中往往会出现裂缝，裂缝的出现会对混凝土结构的使用寿命和安全性产生影响。

因此，研究混凝土裂缝宽度的计算方法，对于混凝土结构的设计和施工具有重要的意义。

二、混凝土裂缝的原因混凝土结构出现裂缝的原因主要有以下几个方面：1.混凝土本身的伸缩变形混凝土在不同的温度下，会发生伸缩变形，这会导致混凝土产生内部应力，从而引起裂缝的产生。

2.荷载作用混凝土结构承受荷载后会发生变形，如果变形超过了混凝土的承载能力，就会引起裂缝的产生。

3.施工不当混凝土结构的施工过程中，如果操作不当，比如混凝土的浇注不均匀，或者震动不充分等，都会导致混凝土内部应力不均匀，从而引起裂缝的产生。

三、混凝土裂缝宽度的计算方法混凝土裂缝宽度的计算主要有以下几种方法：1.受拉钢筋控制法当混凝土结构中存在钢筋时，如果裂缝的宽度小于钢筋直径的两倍，那么裂缝的宽度就可以忽略不计。

因为此时裂缝的扩展受到钢筋的限制，在钢筋的控制下，裂缝的宽度不会继续扩展。

2.混凝土控制法当混凝土结构中不存在钢筋时，裂缝的扩展受到混凝土的限制，因此可以采用混凝土控制法进行计算。

混凝土控制法的计算公式为：w= k × ε × d其中，w为裂缝宽度，k为混凝土的材料参数，ε为混凝土的应变，d 为混凝土的厚度。

3.混凝土和钢筋共同控制法当混凝土结构中既存在混凝土受拉控制，又存在钢筋控制时，可以采用混凝土和钢筋共同控制法进行计算。

混凝土和钢筋共同控制法的计算公式为：w= max [ k × εc × d, k × εs × As ]其中，w为裂缝宽度，k为混凝土的材料参数，εc为混凝土的应变，d 为混凝土的厚度，εs为钢筋的应变，As为钢筋的面积。

四、影响混凝土裂缝宽度的因素影响混凝土裂缝宽度的因素主要有以下几个方面：1.混凝土的强度和韧性混凝土的强度和韧性是影响混凝土裂缝宽度的重要因素。

8．2．2 裂缝宽度计算理论对于裂缝问题，尽管自20世纪30年代以来各国学者做了大量的研究工作，提出了多种计算理论，但至今对于裂缝宽度的计算理论并未取得一致的看法。

这些不同观点反映在各国关于裂缝宽度的计算公式有较大差别。

但我们可以从这些不同的观点中理解和体会影响裂缝宽度的各种因素，为我们有效地控制构件的裂缝宽度提供理论基础。

从目前的裂缝计算模式上看，计算理论大致可以分为四类：第一类是经典的粘结—滑移理论；第二类是无滑移理论；第三类是一般裂缝理论；第四类是试验统计模式。

目前我国《混凝土结构设计规范》（GB50010）采用的是以一般裂缝理论为指导，结合大量试验结果而形成的裂缝计算公式。

而《公路钢筋混凝土与预应力混凝土桥涵设计规范》（JTJ023）结合影响裂缝宽度的各主要因素分析，采用的是以试验统计得到的计算公式。

◆粘结-滑移理论粘结—滑移理论是由R. Saligar于1936年根据钢筋混凝土拉杆试验提出的，一种最早的裂缝理论，直至60年代中期这个理论还一直被广泛的接受应用。

这一理论认为，裂缝的开展是由于钢筋与混凝土之间不再保持变形协调，出现相对滑移而产生的。

因此裂缝宽度等于裂缝间距范围内钢筋和混凝土的变形差。

而裂缝的间距取决于钢筋与混凝土间粘结应力的大小与分布。

粘结应力越大，混凝土拉应力沿构件纵向从零增大到其极限抗拉强度所需的粘结传递长度会越短，裂缝的间距也就越短，裂缝宽度越小，此时裂缝“密而多”；反之，裂缝“疏而稀”，裂缝宽度越大。

由粘结—滑移理论得到的两个基本公式如下（如何根据以上条件推导出来的？）(8-2)(8-3)式中lm --平均裂缝间距；Wm--平均裂缝宽度；d --纵向受拉钢筋直径；ρte--（=As/Ate ）按有效受拉混凝土面积计算的配筋率；,--平均裂缝间距内钢筋和混凝土的平均拉应变。

Ate--有效受拉区混凝土的截面面积，对受弯构件，取二分之一截面高度以下的面积。

对于矩形截面, Ate=0.5bh；倒T形截面，则Ate=0.5bh-(bf-b)hf 。

混凝土受弯构件是建筑物中的重要组成部分，其裂缝和变形计算对于建筑物的安全性和稳定性具有重要意义。

本文将介绍混凝土受弯构件裂缝和变形计算的方法和步骤。

一、裂缝计算
裂缝出现时间
裂缝出现时间是指混凝土受弯构件在承受荷载后出现裂缝的时间。

根据实验观察，裂缝出现时间与荷载大小、构件尺寸、配筋率等因素有关。

根据经验公式，可以计算出裂缝出现时间。

裂缝宽度
裂缝宽度是指裂缝的最大宽度，可以通过观察和测量得到。

根据实验结果，可以总结出一些经验公式，用于计算不同条件下的最大裂缝宽度。

裂缝数量和分布
裂缝的数量和分布与构件的受力状态有关。

在计算时，需要考虑不同受力条件下的裂缝数量和分布情况。

通常可以采用概率方法进行计算。

二、变形计算
挠度计算
挠度是指构件在荷载作用下的最大挠曲变形。

根据材料力学方法和实验结果，可以得出一些经验公式，用于计算不同条件下的挠度值。

转角计算
转角是指构件在荷载作用下的最大转角变形。

根据材料力学方法和实验结果，可以得出一些经验公式，用于计算不同条件下的转角值。

三、结论
混凝土受弯构件的裂缝和变形计算对于建筑物的安全性和稳定性具有重要意义。

本文介绍了裂缝和变形的计算方法和步骤，包括裂缝出现时间、裂缝宽度、裂缝数量和分布、挠度和转角的计算等。

这些计算方法可以为工程设计和施工提供重要的参考依据。

最大裂缝宽度计算公式
最大裂缝宽度的计算公式可能根据不同的情况和标准有所不同。

在某些情况下，可以通过裂缝宽度公式进行计算，公式如下：
W = qL / K
其中，W表示裂缝宽度（m）；q表示荷载值（kN/m）；L表示土工合成材料的宽度（m）；K表示土体的相对抗拔系数，其值取决于土壤类型和土工合成材料种类。

此外，在工程设计中，也可能会采用半理论半经验的方法计算最大裂缝宽度，该方法首先确定具有一定规律性的平均裂缝间距和平均裂缝宽度，然后通过考虑不同情况（如荷载短期效应组合下的裂缝宽度不均匀性、荷载长期效应组合的影响等）对平均裂缝宽度进行扩大，以确定最大裂缝宽度。

具体公式可能因不同规范或文献而有所不同。

在实际应用中，最大裂缝宽度的计算可能需要综合考虑多种因素，包括土壤类型、土工合成材料特性、荷载情况等。

桥梁评定中允许最大裂缝宽度【原创版】目录1.桥梁评定中允许最大裂缝宽度的背景和重要性2.桥梁裂缝的分类和影响因素3.最大裂缝宽度的计算方法和规范4.桥梁评定中允许最大裂缝宽度的实际应用案例5.结论和展望正文一、桥梁评定中允许最大裂缝宽度的背景和重要性随着我国基础设施建设的快速发展，桥梁作为重要的交通枢纽，其安全性和可靠性受到广泛关注。

桥梁评定中允许最大裂缝宽度是评估桥梁结构安全性的重要指标之一。

合理控制裂缝宽度，可以有效保障桥梁运行安全，降低维护成本，提高桥梁使用寿命。

二、桥梁裂缝的分类和影响因素桥梁裂缝根据出现的位置和原因，可分为以下几类：1.桥面裂缝：主要出现在桥面铺装、桥头搭板、伸缩装置等部位，通常由桥面荷载、温度变化、混凝土收缩等因素引起。

2.上部结构裂缝：主要出现在主梁、主桁梁、主拱圈等部位，主要由上部荷载、结构不均匀沉降等因素引起。

3.下部结构裂缝：主要出现在支座、盖梁、墩身、台帽等部位，主要由下部荷载、地基不均匀沉降等因素引起。

三、最大裂缝宽度的计算方法和规范最大裂缝宽度的计算需要考虑多种因素，如混凝土强度等级、钢筋强度设计值、受力类型等。

我国相关规范《公路桥梁承载能力检测评定规程》和《公路桥涵养护规范》等对最大裂缝宽度进行了详细规定。

根据规范，不同类型的桥梁构件有不同的裂缝宽度限值。

四、桥梁评定中允许最大裂缝宽度的实际应用案例在实际桥梁评定中，某跨度为 60m 的连续梁桥，其允许最大裂缝宽度可根据规范进行计算。

假设混凝土强度等级为 C20，纵向受拉钢筋强度设计值为 Fy270MPa，钢筋保护层厚度为 25mm，受压钢筋合力点至截面近边缘距离为 as35mm，受拉钢筋合力点至截面近边缘距离为 a"s35mm，计算跨度为 l06000mm。

根据规范，可得到该连续梁桥允许的最大裂缝宽度。

五、结论和展望合理控制桥梁裂缝宽度，对于保证桥梁结构安全、降低维护成本具有重要意义。

通过研究桥梁评定中允许最大裂缝宽度，可以为桥梁设计、施工、养护提供参考依据。