混凝土構(gòu)件的變形、裂縫寬度及耐久性計(jì)算

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1、第九章變形和裂縫寬度的計(jì)算9.1概述第九章混凝土結(jié)構(gòu)變形、裂縫寬度及混凝土結(jié)構(gòu)耐久性計(jì)算概述第九章變形和裂縫寬度的計(jì)算9.1概述對(duì)于超過(guò)正常使用極限狀態(tài)的情況，由于其對(duì)生命財(cái)產(chǎn)的危害性比超過(guò)承載力極限狀態(tài)要小，因此相應(yīng)的可靠度水平可比承載力極限狀態(tài)低一些。如撓度變形和裂縫寬度，應(yīng)根據(jù)荷載標(biāo)準(zhǔn)值和材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值確定。以受彎構(gòu)件為例，在荷載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的彎矩可表示為，Mk=CGGk+CQQk由于活荷載達(dá)到其標(biāo)準(zhǔn)值Qk的作用時(shí)間較短，故稱(chēng)為短期彎矩，其值約為彎矩設(shè)計(jì)值的50%~70%。由于在荷載的長(zhǎng)期作用下，構(gòu)件的

2、變形和裂縫寬度隨時(shí)間增長(zhǎng)，因此需要考慮上式中長(zhǎng)期荷載的影響，長(zhǎng)期彎矩可表示為，Ml=CGGk+yqCQQkyq為活荷載準(zhǔn)永久系數(shù)（quasi-permanentload）第九章變形和裂縫寬度的計(jì)算1、保證結(jié)構(gòu)的使用功能要求。結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生過(guò)大的變形將影響甚至喪失其使用功能，如支承精密儀器設(shè)備的梁板結(jié)構(gòu)撓度過(guò)大，將難以使儀器保持水平；屋面結(jié)構(gòu)撓度過(guò)大會(huì)造成積水而產(chǎn)生滲漏；吊車(chē)梁和橋梁的過(guò)大變形會(huì)妨礙吊車(chē)和車(chē)輛的正常運(yùn)行等。2、防止對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生不良影響。如支承在磚墻上的梁端產(chǎn)生過(guò)大轉(zhuǎn)角，將使支承面積減小、支承反

3、力偏心增大，并會(huì)引起墻體開(kāi)裂。3、防止對(duì)非結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生不良影響。結(jié)構(gòu)變形過(guò)大會(huì)使門(mén)窗等不能正常開(kāi)關(guān)，也會(huì)導(dǎo)致隔墻、天花板的開(kāi)裂或損壞。9.1變形控制的目的和要求第九章變形和裂縫寬度的計(jì)算4、保證使用者的感覺(jué)在可接受的程度之內(nèi)。過(guò)大振動(dòng)、變形會(huì)引起使用者的不適或不安全感。9.2受彎構(gòu)件的變形驗(yàn)算對(duì)于鋼筋混凝土受彎構(gòu)件在荷載的準(zhǔn)永久組合作用下并考慮荷載長(zhǎng)期效應(yīng)影響以及預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土受彎構(gòu)件在荷載的標(biāo)準(zhǔn)組合作用下并考慮荷載長(zhǎng)期效應(yīng)影響后的撓度應(yīng)滿足下表要求。第九章變形和裂縫寬度的計(jì)算9.2受彎構(gòu)件的變形驗(yàn)算9.

4、2受彎構(gòu)件的變形驗(yàn)算9.2.1截面彎曲剛度的概念定義截面抗彎剛度EI體現(xiàn)了截面抵抗彎曲變形的能力，同時(shí)也反映了截面彎矩與曲率之間的物理關(guān)系，對(duì)于彈性均質(zhì)材料截面，EI為常數(shù)，M-f關(guān)系為直線。截面抗彎剛度的物理意義就是欲使截面產(chǎn)生單位轉(zhuǎn)角所需施加的彎矩，它體現(xiàn)了截面抵抗彎曲變形的能力。9.2鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的撓度驗(yàn)算第九章變形和裂縫寬度的計(jì)算剛度是反映力與變形之間的關(guān)系：第九章變形和裂縫寬度的計(jì)算9.2受彎構(gòu)件的變形驗(yàn)算由于混凝土的開(kāi)裂、彈塑性應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系和鋼筋屈服等影響，鋼筋混凝土適筋梁的M-f關(guān)系不

5、再是直線，而是隨彎矩增大，截面曲率呈曲線變化。IMyMsMcrEc0BsMf短期彎矩Ms一般處于第Ⅱ階段，剛度計(jì)算需要研究構(gòu)件帶裂縫時(shí)的工作情況。對(duì)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(diǎn)如下：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。當(dāng)接近裂縫出現(xiàn)時(shí)，即進(jìn)入第1階段末時(shí)，曲線已偏離直線，逐漸彎曲，說(shuō)明截面抗彎剛度有所降低。出現(xiàn)裂縫后，即進(jìn)入第Ⅱ階段后，曲線發(fā)生轉(zhuǎn)折，截面抗彎剛度明顯降低。鋼筋屈服后進(jìn)人第Ⅲ階段，此階段M增加

6、很少，截面抗彎剛度急劇降低。(1)隨荷載的增加而減小。M-?曲線上任一點(diǎn)與原點(diǎn)O的連線，其傾斜角的正切tga就是相應(yīng)的截面抗彎剛度。第九章變形和裂縫寬度的計(jì)算9.2受彎構(gòu)件的變形驗(yàn)算第九章變形和裂縫寬度的計(jì)算(2)隨配筋率?的降低而減小，截面尺寸和材料都相同的適筋梁，配筋率?大的，其M—?曲線陡些，變形小些，相應(yīng)的截面抗彎剛度大些；反之，截面抗彎剛度就小些。(3)沿構(gòu)件跨度，截面抗彎剛度是變化的，即使在純彎區(qū)段，各個(gè)截面承受的彎矩相同，但曲率以及截面抗彎剛度卻不相同，裂縫截面處的小些，裂縫間截面的大些。(4

7、)隨加載時(shí)間的增長(zhǎng)而減小，對(duì)一個(gè)構(gòu)件保持不變的荷載值，則隨時(shí)間的增長(zhǎng)，截面抗彎剛度將會(huì)減小，但對(duì)一般尺寸的構(gòu)件，三年以后可趨于穩(wěn)定。在變形驗(yàn)算中，除了要考慮荷載的短期效應(yīng)組合以外，還應(yīng)考慮荷載的長(zhǎng)期效應(yīng)組合的影響，對(duì)前者采用短期剛度Bs，，對(duì)后者則采用長(zhǎng)期剛度B。在混凝土受彎構(gòu)件的變形驗(yàn)算中所用到的截面抗彎剛度，是指構(gòu)件一段長(zhǎng)度范圍內(nèi)的平均截面抗彎剛度(簡(jiǎn)稱(chēng)剛度)，相應(yīng)的彎矩值為0.5～0.7Mu；考慮到荷載作用時(shí)間的影響，有短期剛度Bs和長(zhǎng)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。

8、1.在加載過(guò)程中，混凝土產(chǎn)生塑性變形，使剛度降低，在計(jì)算剛度時(shí)，不能用混凝土的彈性模量，應(yīng)用混凝土的變形模量Ec‘。9.2.2試驗(yàn)結(jié)果分析2.進(jìn)入第二階段，受拉區(qū)混凝土開(kāi)裂，受拉鋼筋在各截面上的應(yīng)變是不相等的，裂縫處大，離裂縫越遠(yuǎn)越小。sees中和軸裂縫間縱向受拉鋼筋的拉應(yīng)變不均勻系數(shù)3.進(jìn)入第二階段，受壓邊緣混凝土壓應(yīng)變?cè)诟鹘孛媸遣幌嗟鹊模芽p處大，離裂縫越遠(yuǎn)越小。5.以混凝土平均應(yīng)變?yōu)榛炷翍?yīng)變，以鋼筋平均應(yīng)