鋼筋混凝土構(gòu)件的變形、裂縫及混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性1

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1、鋼筋混凝土構(gòu)件的變形、裂縫及混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性第一節(jié)：概述第二節(jié)：鋼筋混凝土構(gòu)件裂縫寬度驗(yàn)算第三節(jié)：鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的撓度驗(yàn)算第四節(jié)：混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性§9．1概述安全性適用性耐久性結(jié)構(gòu)功能承載力極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)本章主要講述的是正常使用極限狀態(tài)安全性是結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)使用期限內(nèi)，應(yīng)能承受正常施工、正常使用時(shí)可能出現(xiàn)的各種作用。在作用（如地震）或偶然事件（如爆炸）發(fā)生時(shí)及發(fā)生后，結(jié)構(gòu)能保持整體穩(wěn)定，不致發(fā)生連續(xù)倒塌。安全性是通過(guò)承載力的計(jì)算和構(gòu)造措施來(lái)保證的，前面幾章對(duì)拉、壓、彎、剪、扭及其復(fù)合受力狀態(tài)的承載力計(jì)算公式和相應(yīng)的構(gòu)造措施做

2、了系統(tǒng)介紹。拉彎壓剪扭簡(jiǎn)單受力狀態(tài)偏心受拉偏心受壓復(fù)合受力狀態(tài)剪扭彎扭彎剪扭壓彎剪扭適用性結(jié)構(gòu)的適用性是通過(guò)正常使用極限狀態(tài)的驗(yàn)算來(lái)滿足的，包括裂縫和變形的驗(yàn)算。通過(guò)計(jì)算使裂縫寬度和變形不超過(guò)規(guī)范規(guī)定的限值。是結(jié)構(gòu)在正常使用荷載作用下具有良好的工作性能，如不產(chǎn)生影響使用的過(guò)大撓度或振幅，不產(chǎn)生讓使用者感到不安的裂縫等。結(jié)構(gòu)構(gòu)件不滿足正常使用極限狀態(tài)的危害性要小，其相應(yīng)的可靠指標(biāo)β值相對(duì)要求較小，故裂縫寬度及變形的計(jì)算時(shí)采用荷載標(biāo)準(zhǔn)值和材料強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值。為了方便，驗(yàn)算裂縫寬度及變形時(shí)，只按荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合并考慮長(zhǎng)期作用的影響進(jìn)行計(jì)算。構(gòu)件

3、的變形及裂縫寬度都隨時(shí)間而增大，對(duì)于正常使用極限狀態(tài)，應(yīng)按荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合及準(zhǔn)永久組合分別加以驗(yàn)算。耐久性結(jié)構(gòu)在所處的工作環(huán)境中，在設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)，在正常維護(hù)條件下不需要進(jìn)行大修就能完成預(yù)定功能的能力。如混凝土不發(fā)生嚴(yán)重風(fēng)化、腐蝕、脫落，鋼筋不發(fā)生銹蝕等。耐久性是通過(guò)滿足耐久性規(guī)定與規(guī)范限值(如混凝土保護(hù)層最小厚度、最低混凝土強(qiáng)度等級(jí)等)實(shí)現(xiàn)的?；炷两Y(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)使用環(huán)境類別和設(shè)計(jì)使用年限進(jìn)行耐久性設(shè)計(jì)?！?．2鋼筋混凝土構(gòu)件裂縫寬度驗(yàn)算裂縫裂縫微觀裂縫宏觀裂縫變形引起的裂縫荷載引起的裂縫裂縫寬度驗(yàn)算主要指的是荷載引起的裂縫裂縫寬度是指受

4、拉鋼筋重心水平處構(gòu)件側(cè)表面上的混凝土的裂縫寬度。試驗(yàn)量測(cè)表明，沿裂縫深度，裂縫寬度是不相等的，由于受到鋼筋的約束，近鋼筋處回縮變形小，構(gòu)件表面處回縮大裂縫特點(diǎn)1在使用荷載作用下，對(duì)于工作在正常使用階段的受彎構(gòu)件來(lái)講，處于受彎全過(guò)程的第Ⅱ階段，此時(shí):①裂縫基本“出齊”，即裂縫的分布處于穩(wěn)定狀態(tài)。②由于材料的不均勻性以及截面尺寸的偏差等因素的影響，裂縫的出現(xiàn)具有某種程度的偶然性，因而裂縫出現(xiàn)的間距和寬度是不均勻的。③平均裂縫間距和平均裂縫寬度是有規(guī)律性的，平均裂縫寬度與最大裂縫寬度之間也具有一定的規(guī)律性。2當(dāng)荷載長(zhǎng)期作用①由于混凝土的滑移徐變

5、和拉應(yīng)力的松馳，將導(dǎo)致裂縫間受拉混凝土不斷退出工作，使裂縫開展寬度增大；②混凝土的收縮使裂縫間混凝土的長(zhǎng)度縮短，這也會(huì)引起裂縫的進(jìn)一步開展。裂縫控制等級(jí)結(jié)構(gòu)構(gòu)件正截面的裂縫控制分為三級(jí)。裂縫控制等級(jí)的劃分應(yīng)符合下列規(guī)定：一級(jí)—嚴(yán)格要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件，按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算時(shí)，構(gòu)件受拉邊緣混凝土不應(yīng)產(chǎn)生拉應(yīng)力；二級(jí)—一般要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件，按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算時(shí)，構(gòu)件受拉邊緣混凝土拉應(yīng)力不應(yīng)大于混凝土抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值；而按荷載效應(yīng)準(zhǔn)永久組合計(jì)算時(shí)，構(gòu)件受拉邊緣混凝土不宜產(chǎn)生拉應(yīng)力；三級(jí)—允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件，按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合并考慮長(zhǎng)期作

6、用影響計(jì)算時(shí)，構(gòu)件的最大裂縫寬度不應(yīng)超過(guò)表4-3規(guī)定的最大裂縫寬度限值。對(duì)于預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件，處于一類環(huán)境時(shí)，可允許開裂，應(yīng)進(jìn)行最大裂縫寬度的驗(yàn)算；處于二、三類環(huán)境時(shí)，不允許出現(xiàn)裂縫，應(yīng)分別以二級(jí)及一級(jí)裂縫控制等級(jí)驗(yàn)算；鋼筋混凝土構(gòu)件的裂縫控制等級(jí)均為三級(jí)，即鋼筋混凝土構(gòu)件均需進(jìn)行裂縫寬度驗(yàn)算予以保證。平均裂縫間距裂縫出現(xiàn)后，開裂截面混凝土向裂縫兩側(cè)回縮，在回縮的那一段長(zhǎng)度l中，混凝土與鋼筋之間有相對(duì)滑移，產(chǎn)生粘結(jié)應(yīng)力τ。通過(guò)粘結(jié)應(yīng)力的作用，隨著離裂縫截面距離的增大，鋼筋拉應(yīng)力逐漸減小；混凝土拉應(yīng)力由零逐漸增大，距離裂縫l處，粘結(jié)應(yīng)力

7、消失圖(9-2(c))，混凝土和鋼筋又具有相同的拉伸應(yīng)變，各自的應(yīng)力又趨于均勻分布。平均裂縫間距令乘以1.5混凝土和鋼筋間的τu、τcr、τ，均與混凝土抗拉強(qiáng)度基本成正比例關(guān)系，故可取ft/τm為常數(shù)。平均裂縫間距與混凝土保護(hù)層有一定關(guān)系。應(yīng)適當(dāng)考慮混凝土保護(hù)層厚度的影響。鋼筋表面特征同樣影響平均裂縫間距，對(duì)此可用鋼筋的等效直徑deq代替d。當(dāng)混凝土保護(hù)層厚度c不大于65mm時(shí)，對(duì)配置帶肋鋼筋混凝土構(gòu)件的平均裂縫間距可按下列公式計(jì)算平均裂縫寬度裂縫寬度為裂縫出現(xiàn)后鋼筋與外圍混凝土在裂縫間距之間的相對(duì)滑移總和。故wm等于平均裂縫間距內(nèi)鋼筋與

8、相應(yīng)水平處構(gòu)件側(cè)表面混凝土伸長(zhǎng)的差值設(shè)裂縫間縱向受拉鋼筋的拉應(yīng)變不均勻系數(shù)為ψ，在荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合下，鋼筋并未達(dá)到屈服，采用其彈性模量。令分析表明，αc與配筋率ρte、混凝土保護(hù)層厚度c等有