混凝土結(jié)構(gòu)變形、裂縫寬度及混凝土結(jié)構(gòu)耐久性計算

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1、第九章混凝土結(jié)構(gòu)變形、裂縫寬度及混凝土結(jié)構(gòu)耐久性計算本章重點：了解變形和裂縫寬度驗算的必要性，裂縫控制分級。熟悉使用階段出現(xiàn)裂縫的受彎構(gòu)件的變形特點，受彎構(gòu)件的剛度，變形計算的基本假定；熟悉變形計算的簡化方法，變形控制條件。掌握變形驗算方法：熟悉裂縫出現(xiàn)和開展過程；熟悉裂縫寬度計算公式及影響裂縫寬度的主要因素；掌握裂縫寬度驗算方法（受拉、受彎、偏心受壓、偏心受拉）了解裂縫寬度限值。掌握混凝土結(jié)構(gòu)的延性和耐久性。第九章變形和裂縫寬度的計算9.1概述概述9.2受彎構(gòu)件的變形驗算9.1.1截面彎曲剛度的概念及

2、定義截面抗彎剛度EI體現(xiàn)了截面抵抗彎曲變形的能力，同時也反映了截面彎矩與曲率之間的物理關(guān)系，對于彈性均質(zhì)材料截面，EI為常數(shù)，M-f關(guān)系為直線。9.1鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的撓度驗算材料力學中，勻質(zhì)彈性材料梁的跨中撓度為式中S——與荷載類型和支承條件有關(guān)的系數(shù)；EI——梁截面的抗彎剛度。Φ——截面曲率對混凝土受彎構(gòu)件，混凝土受彎構(gòu)件的截面抗彎剛度不為常數(shù)而是變化的，其主要特點如下：當接近裂縫出現(xiàn)時，即進入第1階段末時，曲線已偏離直線，逐漸彎曲，說明截面抗彎剛度有所降低。出現(xiàn)裂縫后，即進入第Ⅱ階段后，曲線發(fā)生轉(zhuǎn)

3、折，截面抗彎剛度明顯降低。鋼筋屈服后進人第Ⅲ階段，此階段M增加很少，截面抗彎剛度急劇降低。(1)隨荷載的增加而減小。第九章變形和裂縫寬度的計算9.2受彎構(gòu)件的變形驗算圖9-1適筋梁M-Φ關(guān)系曲線0Φ1Φ2ΦyΦuΦMMu0MyM2M1McrAⅢ階段Ⅱ階段Ⅰ階段在裂縫出現(xiàn)前，曲線與直線OA幾乎重合，因而截面抗彎剛度仍可視為常數(shù)，并近似取0.85EcI。第九章變形和裂縫寬度的計算(2)隨配筋率?的降低而減小(3)沿構(gòu)件跨度，截面抗彎剛度是變化的(4)隨加載時間的增長而減小考慮到荷載作用時間的影響，有短期剛度B

4、s和長期剛度B的區(qū)別，且兩者都隨彎矩的增大而減小，隨配筋率的降低而減小。短期剛度Bs是指鋼筋混凝土受彎構(gòu)件在荷載短期效應(yīng)組合下的剛度值。9.1.2短期剛度Bs1.平均曲率曲率平均曲率？沿梁長，受拉鋼筋的拉應(yīng)變和受壓區(qū)邊緣混凝土的壓應(yīng)變都是不均勻的沿梁長中和軸高度呈波浪形變化符合平截面假定esmesecεcm平均中和軸εsmF=1/rεcmresmesecεcm平均中和軸εsmF=1/rεcmr2、裂縫截面的應(yīng)變εsk和εck第九章變形和裂縫寬度的計算根據(jù)裂縫截面（截面為工形截面）的應(yīng)力分布x0=ξ0h0ω

5、σckAs受壓翼緣加強系數(shù)受壓區(qū)邊緣混凝土壓應(yīng)變不均勻系數(shù)裂縫間縱向受拉鋼筋重心處的拉應(yīng)變不均勻系數(shù)不均勻系數(shù)3.平均應(yīng)變εsm和εcm第九章變形和裂縫寬度的計算9.2受彎構(gòu)件的變形驗算受壓區(qū)邊緣混凝土平均應(yīng)變綜合系數(shù)z4、短期剛度Bs的一般表達式分子分母同乘以，并取αE=Es/Ec,即得，第九章變形和裂縫寬度的計算9.1.3參數(shù)h、z和y1、裂縫截面處內(nèi)力臂長度系數(shù)h《規(guī)范》為簡化計算，取h=0.87。2.裂縫間縱向受拉鋼筋應(yīng)變不均勻系數(shù)y鋼筋的應(yīng)變分布在彎矩相等的純彎區(qū)段A—A內(nèi)，鋼筋應(yīng)變是不均勻的。

6、裂縫截面處最大，離開裂縫截面就逐漸減小。εskεsm隨著荷載的增大，平均應(yīng)變的增量比裂縫截面鋼筋應(yīng)變的增量大些，致兩者的差距逐漸減小。隨著荷載的增大，裂縫間受拉混凝土是逐漸退出工作的。裂縫出現(xiàn)自由金屬裂縫截面εsk平均應(yīng)變εsmσεεsk2εsm2σsk2σsk1εsk1εsm1裂縫截面處及平均鋼筋應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系裂縫出現(xiàn)后受拉混凝土是參加工作的。y的大小還與以有效受拉混凝土截面面積Ate計算的縱向受拉鋼筋配筋率?te有關(guān)。當y<0.2時，取y=0.2；當y>1.0時，取y=1.0；對直接承受重復(fù)荷載作用的

7、構(gòu)件，取y=1.0。?te?0.01時，取?te=0.01受壓翼緣加強系數(shù)3.系數(shù)ζ《規(guī)范》根據(jù)試驗結(jié)果分析給出，第九章變形和裂縫寬度的計算4.短期剛度公式的計算公式h=0.87在長期荷載作用下，由于混凝土的徐變，會使梁的撓度隨時間增長。此外、鋼筋與混凝土間粘結(jié)滑移徐變、混凝土收縮等也會導(dǎo)致梁的撓度增大。1.荷載長期作用下剛度降低的原因9.1.4受彎構(gòu)件剛度B2.剛度B（荷載長期作用下）撓度f剛度用荷載效應(yīng)的準永久組合對撓度增大的影響系數(shù)θ來考慮荷載效應(yīng)的準永久組合作用（即長期作用）對剛度的影響所以，我們

8、僅需對在準永久組合Mq下產(chǎn)生的那部分撓度乘以撓度增大的影響系數(shù)。根據(jù)長期試驗觀測結(jié)果，q可按下式計算，第九章變形和裂縫寬度的計算9.1.5最小剛度原則與撓度計算為了簡化計算，《規(guī)范》在撓度計算時采用了“最小剛度原則”，即：在簡支梁全跨長范圍內(nèi)，按彎矩最大處的截面抗彎剛度，即按最小的截面抗彎剛度，用材料力學方法中不考慮剪切變形影響的公式來計算撓度。當構(gòu)件上存在正負彎矩時，分別取同號彎矩區(qū)段內(nèi)的最大彎矩截面的最小剛度計算撓度。（為