第九章 变形和裂缝宽度的计算
- 格式:ppt
- 大小:6.65 MB
- 文档页数:78
第九章混凝土结构的使用性能—开裂和挠度一、概述二、裂缝的类型三、构件的开裂内力四、裂缝宽度的计算理论五、裂缝的控制六、受弯构件的变形与刚度结构构件的可靠性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极限状态设计理论承载能力极限状态:正常使用极限状态:混凝土结构的使用性能包括裂缝、挠度、振动、疲劳等裂缝控制、变形控制和振动控制混凝土结构的极限荷载下的强度产生裂缝的原因: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εt u 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εt 达到某处混凝土的极限拉应变εt u 时才会出现裂缝。
1. 受力裂缝:拉、弯、剪、扭、粘结等引起的裂缝斜裂缝!!垂直裂缝!目前,只有拉、弯状态下混凝土横向裂缝宽度的计算理论比较成熟钢筋混凝土轴心受拉构件,贯穿整个截面宽度的裂缝为“主裂缝”;用变形钢筋钢筋配筋的构件,在主裂缝之间还出现有位于钢筋附近的短的“次裂缝”,有人称之为“粘结裂缝”。
当钢筋应力接近屈服时,将出现沿钢筋的纵向裂缝。
在梁中,主裂缝首先从受拉区边缘开始向中和轴发展,同样在主裂缝之间可以看到短的次裂缝。
梁高较大的T形梁或工字形梁中,钢筋附近的次裂缝可发展成与主裂缝相交的“枝状裂缝”(图c)。
在厚度较大的单向板或墙中(图d所示为板底面的裂缝)同样会产生这种“枝状裂缝”。
枝状裂缝在梁腹或钢筋间距中间处的裂缝宽度要比钢筋处的裂缝宽度大得多。
承受剪力和扭矩的构件,将出现垂直于主拉应力方向的裂缝。
钢筋混凝土结构在轴压力或压应力作用下也可能产生裂缝,例如梁受压区顶部的水平裂缝、薄腹梁端部连接集中荷载和支座的斜向受压裂缝、螺旋箍筋柱沿箍筋外沿的纵向裂缝、局部承压和预应力筋锚固端的局部裂缝等。
发生受压裂缝时,混凝土的应变值一般都超过了单轴受压峰值应变,临近破坏,使用阶段中应予避免。
第九章混凝土结构变形、裂缝宽度及混凝土结构耐久性计算概述对于超过正常使用极限状态的情况,由于其对生命财产的危害性比超过承载力极限状态要小,因此相应的可靠度水平可比承载力极限状态低一些。
正常使用极限状态的计算表达式为,Sk≤Rk作用效应标准值,如挠度变形和裂缝宽度,应根据荷载标准值和材料强度标准值确定。
以受弯构件为例,在荷载标准值产生的弯矩可表示为,Mk = CGGk+CQQk由于活荷载达到其标准值Qk的作用时间较短,故称为短期弯矩,其值约为弯矩设计值的50%~70%。
由于在荷载的长期作用下,构件的变形和裂缝宽度随时间增长,因此需要考虑上式中长期荷载的影响,长期弯矩可表示为,Ml = CGGk+yqCQQkyq为活荷载准永久系数9.1 钢筋混凝土受弯构件的挠度验算9.1.1 截面弯曲刚度的概念定义对混凝土受弯构件,混凝土受弯构件的截面抗弯刚度不为常数而是变化的,其主要特点如下:(1)在裂缝出现前,曲线与直线OA几乎重合,因而截面抗弯刚度仍可视为常数,并近似取0.85EcI。
当接近裂缝出现时,即进入第1阶段末时,曲线已偏离直线,逐渐弯曲,说明截面抗弯刚度有所降低。
出现裂缝后,即进入第Ⅱ阶段后,曲线发生转折,截面抗弯刚度明显降低。
钢筋屈服后进人第Ⅲ阶段,此阶段M增加很少,截面抗弯刚度急剧降低。
(2)随配筋率的降低而减小,截面尺寸和材料都相同的适筋梁,配筋率大的,其M—曲线陡些,变形小些,相应的截面抗弯刚度大些;反之,截面抗弯刚度就小些。
(3)沿构件跨度,截面抗弯刚度是变化的,即使在纯弯区段,各个截面承受的弯矩相同,但曲率也即截面抗弯刚度却不相同,裂缝截面处的小些,裂缝间截面的大些。
(4)随加载时间的增长而减小,对一个构件保持不变的荷载值,则随时间的增长,截面抗弯刚度将会减小,但对一般尺寸的构件,三年以后可趋于稳定。
在变形验算中,除了要考虑荷载的短期效应组合以外,还应考虑荷载的长期效应组合的影响,对前者采用短期刚度Bs,,对后者则采用长期刚度B 。