钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算优秀课件.ppt

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1、钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算第1页，本讲稿共49页第第第第9 9章章章章 钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算8.1 8.1 概述概述概述概述 钢筋混凝土结构设计必须首钢筋混凝土结构设计必须首钢筋混凝土结构设计必须首钢筋混凝土结构设计必须首先满足承载能力极限状态先满足承载能力极限状态先满足承载能力极限状态先满足承载能力极限状态的要求的要求的要求的要求，以保证结构安全可靠；此外还应满足结构正常使用，以保证结构安全可靠；此外还应满足结构正常使用，以保证结构安全可靠；此外还应满足结构正常使用，以

2、保证结构安全可靠；此外还应满足结构正常使用极限状态对于极限状态对于极限状态对于极限状态对于裂缝和变形控制裂缝和变形控制裂缝和变形控制裂缝和变形控制的要求，以保证结构构件的适的要求，以保证结构构件的适的要求，以保证结构构件的适的要求，以保证结构构件的适用、美观和耐久性。用、美观和耐久性。用、美观和耐久性。用、美观和耐久性。第2页，本讲稿共49页第第第第9 9章章章章 钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算 8.1.8.1.1 1 1 1抗裂验算抗裂验算抗裂验算抗裂验算 抗裂就是不允许混凝土开裂抗裂就

3、是不允许混凝土开裂抗裂就是不允许混凝土开裂抗裂就是不允许混凝土开裂。规范要求在荷载效应的短期组合。规范要求在荷载效应的短期组合。规范要求在荷载效应的短期组合。规范要求在荷载效应的短期组合和长期组合两种情况下，构件验算点拉应力不能超过由混凝土拉应力限和长期组合两种情况下，构件验算点拉应力不能超过由混凝土拉应力限和长期组合两种情况下，构件验算点拉应力不能超过由混凝土拉应力限和长期组合两种情况下，构件验算点拉应力不能超过由混凝土拉应力限制系数制系数制系数制系数ctctctct控制的应力值。控制的应力值。控制的应力值。控制的应力值。8.1.8.1.2 2裂缝宽度验算裂缝宽度验算裂缝宽度验算裂缝宽度验算

4、 一般的钢筋混凝土结构，总是带缝工作的。一般的钢筋混凝土结构，总是带缝工作的。一般的钢筋混凝土结构，总是带缝工作的。一般的钢筋混凝土结构，总是带缝工作的。但对于一些构但对于一些构但对于一些构但对于一些构件需要进行裂缝宽度验算。规范要求在荷载效应的短期组合（考虑件需要进行裂缝宽度验算。规范要求在荷载效应的短期组合（考虑件需要进行裂缝宽度验算。规范要求在荷载效应的短期组合（考虑件需要进行裂缝宽度验算。规范要求在荷载效应的短期组合（考虑部分荷载长期作用的影响）和长期组合两种情况下构件的最大裂缝部分荷载长期作用的影响）和长期组合两种情况下构件的最大裂缝部分荷载长期作用的影响）和长期组合两种情况下构件的

5、最大裂缝部分荷载长期作用的影响）和长期组合两种情况下构件的最大裂缝宽度不应超过允许值。宽度不应超过允许值。宽度不应超过允许值。宽度不应超过允许值。第3页，本讲稿共49页 8.1.4 8.1.4 可靠度水准可靠度水准可靠度水准可靠度水准 结构构件不满足结构构件不满足结构构件不满足结构构件不满足正常使用极限状态正常使用极限状态正常使用极限状态正常使用极限状态对生命财产的对生命财产的对生命财产的对生命财产的危害性危害性危害性危害性比不比不比不比不满足满足满足满足承载能力极限状态承载能力极限状态承载能力极限状态承载能力极限状态的要的要的要的要小小小小，其相应的目标可靠指标，其相应的目标可靠指标，其相应

6、的目标可靠指标，其相应的目标可靠指标 b b b b 值要小些，值要小些，值要小些，值要小些，故称故称故称故称正常使用极限状态验算正常使用极限状态验算正常使用极限状态验算正常使用极限状态验算，并在验算时采用，并在验算时采用，并在验算时采用，并在验算时采用荷载标准值荷载标准值荷载标准值荷载标准值、和、和、和、和材料材料材料材料强度标准值，结构系数强度标准值，结构系数强度标准值，结构系数强度标准值，结构系数 d d=1.0=1.0。第第第第9 9章章章章 钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算 8.1

7、.3 8.1.3 变形验算变形验算变形验算变形验算 对于有严格限制变形要求的构件以及截面尺寸特别单薄的装配对于有严格限制变形要求的构件以及截面尺寸特别单薄的装配对于有严格限制变形要求的构件以及截面尺寸特别单薄的装配对于有严格限制变形要求的构件以及截面尺寸特别单薄的装配式构件，就需要进行变形验算，要求在荷载效应的短期组合（考虑部式构件，就需要进行变形验算，要求在荷载效应的短期组合（考虑部式构件，就需要进行变形验算，要求在荷载效应的短期组合（考虑部式构件，就需要进行变形验算，要求在荷载效应的短期组合（考虑部分荷载长期作用的影响）和长期组合两种情况下，受弯构件最大挠度分荷载长期作用的影响）和长期组合

8、两种情况下，受弯构件最大挠度分荷载长期作用的影响）和长期组合两种情况下，受弯构件最大挠度分荷载长期作用的影响）和长期组合两种情况下，受弯构件最大挠度值不应超过允许值。值不应超过允许值。值不应超过允许值。值不应超过允许值。第4页，本讲稿共49页8.2.1 8.2.1 轴心受拉构件轴心受拉构件轴心受拉构件轴心受拉构件满足可靠指标的要求，满足可靠指标的要求，满足可靠指标的要求，满足可靠指标的要求，引入拉应力限制系数引入拉应力限制系数引入拉应力限制系数引入拉应力限制系数第第第第9 9章章章章 钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算钢筋混凝

9、土构件正常使用极限状态验算8.2 抗裂验算抗裂验算对应荷载效应的对应荷载效应的对应荷载效应的对应荷载效应的长期组合长期组合长期组合长期组合对应荷载效应的对应荷载效应的对应荷载效应的对应荷载效应的短期组合短期组合短期组合短期组合图图8-1 8-1 抗裂轴向力计算图抗裂轴向力计算图第5页，本讲稿共49页8.2.2 8.2.2 受弯构件受弯构件受弯构件受弯构件第第第第9 9章章章章 钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算对应荷载效应的对应荷载效应的对应荷载效应的对应荷载效应的短期组合短期组合短期组合短期

10、组合对应荷载效应的对应荷载效应的对应荷载效应的对应荷载效应的长期组合长期组合长期组合长期组合图图8-2 8-2 受弯构件正截面即将受弯构件正截面即将开裂时实际开裂时实际 应力图形应力图形第6页，本讲稿共49页8.2.3 8.2.3 偏心受拉构件偏心受拉构件偏心受拉构件偏心受拉构件对应荷载效应的对应荷载效应的对应荷载效应的对应荷载效应的短期组合短期组合短期组合短期组合对应荷载效应的对应荷载效应的对应荷载效应的对应荷载效应的长期组合长期组合长期组合长期组合第第第第9 9章章章章 钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算钢筋混凝土构件正常

11、使用极限状态验算第7页，本讲稿共49页第第第第9 9章章章章 钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算8.2.4 8.2.4 偏心受压构件偏心受压构件偏心受压构件偏心受压构件对应荷载效应的对应荷载效应的对应荷载效应的对应荷载效应的短期组合短期组合短期组合短期组合对应荷载效应的对应荷载效应的对应荷载效应的对应荷载效应的长期组合长期组合长期组合长期组合第8页，本讲稿共49页第第第第9 9章章章章 钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算钢筋混

12、凝土构件正常使用极限状态验算 一般情况混凝土的极限拉伸值一般情况混凝土的极限拉伸值一般情况混凝土的极限拉伸值一般情况混凝土的极限拉伸值 tutu=0.0001=0.00010.000150.00015，则混凝土即，则混凝土即，则混凝土即，则混凝土即将开裂时，根据应变协调决定的各构件中钢筋的拉应力将开裂时，根据应变协调决定的各构件中钢筋的拉应力将开裂时，根据应变协调决定的各构件中钢筋的拉应力将开裂时，根据应变协调决定的各构件中钢筋的拉应力 s s(0.0001(0.00010.00015)2.01050.00015)2.0105202030N/mm30N/mm2 2。可见此时钢筋的应。可见此时钢

13、筋的应。可见此时钢筋的应。可见此时钢筋的应力是很低的，即对于钢筋混凝土的抗裂能力而言，钢筋所起的作力是很低的，即对于钢筋混凝土的抗裂能力而言，钢筋所起的作力是很低的，即对于钢筋混凝土的抗裂能力而言，钢筋所起的作力是很低的，即对于钢筋混凝土的抗裂能力而言，钢筋所起的作用不大，所以用增加钢筋的办法来提高构件的抗裂能力既不经济，用不大，所以用增加钢筋的办法来提高构件的抗裂能力既不经济，用不大，所以用增加钢筋的办法来提高构件的抗裂能力既不经济，用不大，所以用增加钢筋的办法来提高构件的抗裂能力既不经济，也是不合理的。也是不合理的。也是不合理的。也是不合理的。提高构件抗裂能力可通过加大构件截面尺寸与提高提

14、高构件抗裂能力可通过加大构件截面尺寸与提高提高构件抗裂能力可通过加大构件截面尺寸与提高提高构件抗裂能力可通过加大构件截面尺寸与提高混凝土的强度等级，但最根本的方法是采用预应力混凝土结构。混凝土的强度等级，但最根本的方法是采用预应力混凝土结构。混凝土的强度等级，但最根本的方法是采用预应力混凝土结构。混凝土的强度等级，但最根本的方法是采用预应力混凝土结构。第9页，本讲稿共49页8.3.1 8.3.1 裂缝的成因及对策裂缝的成因及对策裂缝的成因及对策裂缝的成因及对策荷载引起的裂缝荷载引起的裂缝荷载引起的裂缝荷载引起的裂缝非荷载引起的裂缝非荷载引起的裂缝非荷载引起的裂缝非荷载引起的裂缝拉力拉力拉力拉力

15、弯矩弯矩弯矩弯矩剪力剪力剪力剪力扭矩扭矩扭矩扭矩垂直裂缝，正截面裂缝垂直裂缝，正截面裂缝垂直裂缝，正截面裂缝垂直裂缝，正截面裂缝主要裂缝成因主要裂缝成因主要裂缝成因主要裂缝成因Crack WidthCrack Width第第第第9 9章章章章 钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算8.3 8.3 裂缝开展宽度验算裂缝开展宽度验算裂缝开展宽度验算裂缝开展宽度验算第10页，本讲稿共49页1 1、温度变化引起的裂缝、温度变化引起的裂缝、温度变化引起的裂缝、温度变化引起的裂缝原因：热胀冷缩，且变形受到约束

16、原因：热胀冷缩，且变形受到约束原因：热胀冷缩，且变形受到约束原因：热胀冷缩，且变形受到约束采取的措施：采取的措施：采取的措施：采取的措施：a.a.对混凝土分层分块；对混凝土分层分块；对混凝土分层分块；对混凝土分层分块；b.b.低热水泥；低热水泥；低热水泥；低热水泥；c.c.人工冷却人工冷却人工冷却人工冷却2 2、混凝土收缩引起的裂缝、混凝土收缩引起的裂缝、混凝土收缩引起的裂缝、混凝土收缩引起的裂缝原因：混凝土结硬时产生体积缩小，变形受到约束原因：混凝土结硬时产生体积缩小，变形受到约束原因：混凝土结硬时产生体积缩小，变形受到约束原因：混凝土结硬时产生体积缩小，变形受到约束采取的措施：采取的措施：

17、采取的措施：采取的措施：a.a.设置伸缩缝；设置伸缩缝；设置伸缩缝；设置伸缩缝；b.b.改善水泥性能；改善水泥性能；改善水泥性能；改善水泥性能；c.c.降低水灰比；降低水灰比；降低水灰比；降低水灰比；d.d.加强养护。加强养护。加强养护。加强养护。3 3、基础不均匀沉降引起的裂缝、基础不均匀沉降引起的裂缝、基础不均匀沉降引起的裂缝、基础不均匀沉降引起的裂缝采取的措施：采取的措施：采取的措施：采取的措施：a.a.构造措施；构造措施；构造措施；构造措施；b.b.设置沉降缝；设置沉降缝；设置沉降缝；设置沉降缝；第第第第9 9章章章章 钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算钢筋混凝土构件正常使用极限状态验

18、算钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算第11页，本讲稿共49页4 4、混凝土塑性塌引起的裂缝、混凝土塑性塌引起的裂缝、混凝土塑性塌引起的裂缝、混凝土塑性塌引起的裂缝采取的措施：采取的措施：采取的措施：采取的措施：a.a.级配良好；级配良好；级配良好；级配良好；b.b.控制水灰比；控制水灰比；控制水灰比；控制水灰比；c.c.提高施工质量提高施工质量提高施工质量提高施工质量5 5、冰冻引起的裂缝、冰冻引起的裂缝、冰冻引起的裂缝、冰冻引起的裂缝6 6、钢筋锈蚀引起的裂缝、钢筋锈蚀引起的裂缝、钢筋锈蚀引起的裂缝、钢筋锈蚀引起的裂缝采取的措施：采取的措施：采取的措施：采取

19、的措施：a.a.提高混凝土的密实性；提高混凝土的密实性；提高混凝土的密实性；提高混凝土的密实性；b.b.加大保护层厚度加大保护层厚度加大保护层厚度加大保护层厚度第第第第9 9章章章章 钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算7 7、碱骨料化学反应引起的裂缝、碱骨料化学反应引起的裂缝、碱骨料化学反应引起的裂缝、碱骨料化学反应引起的裂缝采取的措施：采取的措施：采取的措施：采取的措施：a a采用优质骨料和低碱水泥；采用优质骨料和低碱水泥；采用优质骨料和低碱水泥；采用优质骨料和低碱水泥；b.b.提高密实性提

20、高密实性提高密实性提高密实性第12页，本讲稿共49页8.3.2 8.3.2 受力裂缝的开展宽度计算理论受力裂缝的开展宽度计算理论受力裂缝的开展宽度计算理论受力裂缝的开展宽度计算理论计计计计算算算算理理理理论论论论半理论半经验公式我国建筑系统和水工系统规范半理论半经验公式我国建筑系统和水工系统规范半理论半经验公式我国建筑系统和水工系统规范半理论半经验公式我国建筑系统和水工系统规范数量统计公式美国、俄罗斯及我国港工规范数量统计公式美国、俄罗斯及我国港工规范数量统计公式美国、俄罗斯及我国港工规范数量统计公式美国、俄罗斯及我国港工规范裂缝开展机理裂缝开展机理粘结滑移理论粘结滑移理论粘结滑移理论粘结滑移

21、理论无粘结滑移理论无粘结滑移理论无粘结滑移理论无粘结滑移理论综合理论综合理论综合理论综合理论第第第第9 9章章章章 钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算第13页，本讲稿共49页1 1、裂缝开展前后的应力状态、裂缝开展前后的应力状态、裂缝开展前后的应力状态、裂缝开展前后的应力状态a aa aa ac cc cc cb bb b(a)(a)裂缝即将出现裂缝即将出现(b)(b)第一批裂缝出现第一批裂缝出现(c)(c)裂缝的分布及开展裂缝的分布及开展第第第第9 9章章章章 钢筋混凝土构件正常使用极限状态

22、验算钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算图图8-3 8-3 裂缝开展前后的应力应变状态裂缝开展前后的应力应变状态第14页，本讲稿共49页1)1)在裂缝出现前在裂缝出现前在裂缝出现前在裂缝出现前，混凝土和钢筋的应变沿构件的长度基本上是均匀，混凝土和钢筋的应变沿构件的长度基本上是均匀，混凝土和钢筋的应变沿构件的长度基本上是均匀，混凝土和钢筋的应变沿构件的长度基本上是均匀分布的。分布的。分布的。分布的。2)2)当受拉区外边缘的混凝土达到当受拉区外边缘的混凝土达到当受拉区外边缘的混凝土达到当受拉区外边缘的混凝土达到混凝土的极限拉应变时，

23、就处混凝土的极限拉应变时，就处混凝土的极限拉应变时，就处混凝土的极限拉应变时，就处于即将出现裂缝的状态于即将出现裂缝的状态于即将出现裂缝的状态于即将出现裂缝的状态a a阶段。阶段。阶段。阶段。3)3)当受拉区外边缘的混凝土在最薄弱截面位置达到其极限拉应变当受拉区外边缘的混凝土在最薄弱截面位置达到其极限拉应变当受拉区外边缘的混凝土在最薄弱截面位置达到其极限拉应变当受拉区外边缘的混凝土在最薄弱截面位置达到其极限拉应变e e e e0 0 0 0ct ct后，出现第一条（批）裂缝。后，出现第一条（批）裂缝。后，出现第一条（批）裂缝。后，出现第一条（批）裂缝。4)4)裂缝出现瞬间裂缝出现瞬间裂缝出现瞬

24、间裂缝出现瞬间，裂缝截面位置的混凝土退出工作，应力降低，裂缝截面位置的混凝土退出工作，应力降低，裂缝截面位置的混凝土退出工作，应力降低，裂缝截面位置的混凝土退出工作，应力降低为零，而钢筋承担的拉力突然增加。为零，而钢筋承担的拉力突然增加。为零，而钢筋承担的拉力突然增加。为零，而钢筋承担的拉力突然增加。第第第第9 9章章章章 钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算第15页，本讲稿共49页第第第第9 9章章章章 钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算钢筋混凝土构件正常使用

25、极限状态验算钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算5)5)裂缝出现后，混凝土向裂缝两侧回缩，但非自由，受到钢筋裂缝出现后，混凝土向裂缝两侧回缩，但非自由，受到钢筋裂缝出现后，混凝土向裂缝两侧回缩，但非自由，受到钢筋裂缝出现后，混凝土向裂缝两侧回缩，但非自由，受到钢筋的约束。混凝土与钢筋之间有相对滑移，产生粘结应力的约束。混凝土与钢筋之间有相对滑移，产生粘结应力的约束。混凝土与钢筋之间有相对滑移，产生粘结应力的约束。混凝土与钢筋之间有相对滑移，产生粘结应力t t。由于由于由于由于粘结应力的存在粘结应力的存在粘结应力的存在粘结应力的存在，随着距裂缝截面距离的增加，钢筋拉应力逐渐，随着距裂缝截面距离的增

26、加，钢筋拉应力逐渐，随着距裂缝截面距离的增加，钢筋拉应力逐渐，随着距裂缝截面距离的增加，钢筋拉应力逐渐传递给混凝土而减小，混凝土拉应力由裂缝处的零逐渐增大，达传递给混凝土而减小，混凝土拉应力由裂缝处的零逐渐增大，达传递给混凝土而减小，混凝土拉应力由裂缝处的零逐渐增大，达传递给混凝土而减小，混凝土拉应力由裂缝处的零逐渐增大，达到到到到l l后，粘结应力消失，混凝土中又重新建立起拉应力后，粘结应力消失，混凝土中又重新建立起拉应力后，粘结应力消失，混凝土中又重新建立起拉应力后，粘结应力消失，混凝土中又重新建立起拉应力 ctct。6)6)当距裂缝截面有足够的长度当距裂缝截面有足够的长度当距裂缝截面有足

27、够的长度当距裂缝截面有足够的长度 l l 时，混凝土拉应力时，混凝土拉应力时，混凝土拉应力时，混凝土拉应力 ctct增大到增大到增大到增大到f ft t，此此此此时将在离裂缝截面时将在离裂缝截面时将在离裂缝截面时将在离裂缝截面 l l的另一薄弱截面处出现新的裂缝。的另一薄弱截面处出现新的裂缝。的另一薄弱截面处出现新的裂缝。的另一薄弱截面处出现新的裂缝。第16页，本讲稿共49页7)7)如果两条裂缝的间距小于如果两条裂缝的间距小于如果两条裂缝的间距小于如果两条裂缝的间距小于2 2 l l，则由于粘结应力传递长度不够，则由于粘结应力传递长度不够，则由于粘结应力传递长度不够，则由于粘结应力传递长度不够

28、，混凝土拉应力不可能达到混凝土拉应力不可能达到混凝土拉应力不可能达到混凝土拉应力不可能达到f ft t，因此将不会出现新的裂缝，裂缝的间，因此将不会出现新的裂缝，裂缝的间，因此将不会出现新的裂缝，裂缝的间，因此将不会出现新的裂缝，裂缝的间距最终将稳定在（距最终将稳定在（距最终将稳定在（距最终将稳定在（l l 2 2 l l）之间，）之间，）之间，）之间，平均间距可取平均间距可取平均间距可取平均间距可取1.51.5 l l。8)8)从第一条（批）裂缝出现到裂缝全部出齐为从第一条（批）裂缝出现到裂缝全部出齐为从第一条（批）裂缝出现到裂缝全部出齐为从第一条（批）裂缝出现到裂缝全部出齐为裂缝出现阶段裂

29、缝出现阶段裂缝出现阶段裂缝出现阶段，该，该，该，该阶段的荷载增量并不大，主要取决于混凝土强度的离散程度。阶段的荷载增量并不大，主要取决于混凝土强度的离散程度。阶段的荷载增量并不大，主要取决于混凝土强度的离散程度。阶段的荷载增量并不大，主要取决于混凝土强度的离散程度。9)9)裂缝间距裂缝间距裂缝间距裂缝间距的计算公式即是以该阶段的受力分析建立的。的计算公式即是以该阶段的受力分析建立的。的计算公式即是以该阶段的受力分析建立的。的计算公式即是以该阶段的受力分析建立的。第第第第9 9章章章章 钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算钢筋混凝

30、土构件正常使用极限状态验算第17页，本讲稿共49页10)10)裂缝出齐后，随着荷载的继续增加，裂缝宽度不断开裂缝出齐后，随着荷载的继续增加，裂缝宽度不断开裂缝出齐后，随着荷载的继续增加，裂缝宽度不断开裂缝出齐后，随着荷载的继续增加，裂缝宽度不断开展。展。展。展。裂缝的开展是由于混凝土的回缩，钢筋的伸长，导裂缝的开展是由于混凝土的回缩，钢筋的伸长，导裂缝的开展是由于混凝土的回缩，钢筋的伸长，导裂缝的开展是由于混凝土的回缩，钢筋的伸长，导致钢筋与混凝土之间不断产生相对滑移的结果，致钢筋与混凝土之间不断产生相对滑移的结果，致钢筋与混凝土之间不断产生相对滑移的结果，致钢筋与混凝土之间不断产生相对滑移的

31、结果，这是裂这是裂这是裂这是裂缝宽度计算的依据。缝宽度计算的依据。缝宽度计算的依据。缝宽度计算的依据。11)11)在荷载长期作用下，由于在荷载长期作用下，由于在荷载长期作用下，由于在荷载长期作用下，由于混凝土的滑移徐变和拉应力混凝土的滑移徐变和拉应力混凝土的滑移徐变和拉应力混凝土的滑移徐变和拉应力的松弛的松弛的松弛的松弛，将导致裂缝间受拉混凝土不断退出工作，使，将导致裂缝间受拉混凝土不断退出工作，使，将导致裂缝间受拉混凝土不断退出工作，使，将导致裂缝间受拉混凝土不断退出工作，使裂裂裂裂缝开展宽度增大缝开展宽度增大缝开展宽度增大缝开展宽度增大，混凝土的收缩使裂缝间混凝土的长度缩短混凝土的收缩使裂

32、缝间混凝土的长度缩短混凝土的收缩使裂缝间混凝土的长度缩短混凝土的收缩使裂缝间混凝土的长度缩短，也会引起裂缝的进一步开展。也会引起裂缝的进一步开展。也会引起裂缝的进一步开展。也会引起裂缝的进一步开展。第第第第9 9章章章章 钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算第18页，本讲稿共49页2.2.平均裂缝宽度平均裂缝宽度平均裂缝宽度平均裂缝宽度w wmm平均裂缝宽度平均裂缝宽度平均裂缝宽度平均裂缝宽度w wmm等于构件裂缝区段内钢筋的平均伸长与相应水平等于构件裂缝区段内钢筋的平均伸长与相应水平等于构件裂

33、缝区段内钢筋的平均伸长与相应水平等于构件裂缝区段内钢筋的平均伸长与相应水平处构件侧表面混凝土平均伸长的差值处构件侧表面混凝土平均伸长的差值处构件侧表面混凝土平均伸长的差值处构件侧表面混凝土平均伸长的差值。忽略混凝土的拉伸变形忽略混凝土的拉伸变形忽略混凝土的拉伸变形忽略混凝土的拉伸变形受拉钢筋应变不均匀系数，反映了裂缝间受拉钢筋应变不均匀系数，反映了裂缝间受拉钢筋应变不均匀系数，反映了裂缝间受拉钢筋应变不均匀系数，反映了裂缝间受拉混凝土参与工作的程度。受拉混凝土参与工作的程度。受拉混凝土参与工作的程度。受拉混凝土参与工作的程度。第第第第9 9章章章章 钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算钢筋混凝土

34、构件正常使用极限状态验算钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算第19页，本讲稿共49页以轴拉为例：以轴拉为例：以轴拉为例：以轴拉为例：1 1）2 2）第第第第9 9章章章章 钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算第20页，本讲稿共49页3 3）3.3.最大裂缝宽度最大裂缝宽度最大裂缝宽度最大裂缝宽度w wmaxmax第第第第9 9章章章章 钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算钢筋混凝土构件正常使用极限状

35、态验算第21页，本讲稿共49页第第第第9 9章章章章 钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算8.3.3 8.3.3 裂缝宽度验算裂缝宽度验算裂缝宽度验算裂缝宽度验算1 1验算要求验算要求验算要求验算要求w wmaxmaxw wmaxmax 2 2减小裂缝宽度的方法减小裂缝宽度的方法减小裂缝宽度的方法减小裂缝宽度的方法适当减小钢筋直径，使钢筋在混凝土中均匀分布；适当减小钢筋直径，使钢筋在混凝土中均匀分布；适当减小钢筋直径，使钢筋在混凝土中均匀分布；适当减小钢筋直径，使钢筋在混凝土中均匀分布；采用与混

36、凝土粘结较好的变形钢筋；采用与混凝土粘结较好的变形钢筋；采用与混凝土粘结较好的变形钢筋；采用与混凝土粘结较好的变形钢筋；适当增加配筋量（不够经济合理），以降低使用阶段的钢筋适当增加配筋量（不够经济合理），以降低使用阶段的钢筋适当增加配筋量（不够经济合理），以降低使用阶段的钢筋适当增加配筋量（不够经济合理），以降低使用阶段的钢筋应力。应力。应力。应力。对限制裂缝宽度而言最根本的方法也是采用预应力混凝土结构。对限制裂缝宽度而言最根本的方法也是采用预应力混凝土结构。对限制裂缝宽度而言最根本的方法也是采用预应力混凝土结构。对限制裂缝宽度而言最根本的方法也是采用预应力混凝土结构。第22页，本讲稿共49页

37、第23页，本讲稿共49页第24页，本讲稿共49页第25页，本讲稿共49页DeformationDeformation截面截面截面截面抗弯刚度抗弯刚度抗弯刚度抗弯刚度EI EI 体现了截面抵抗弯曲变形的能力体现了截面抵抗弯曲变形的能力体现了截面抵抗弯曲变形的能力体现了截面抵抗弯曲变形的能力对于弹性均质材料截面，对于弹性均质材料截面，对于弹性均质材料截面，对于弹性均质材料截面，EIEI为常数，为常数，为常数，为常数，MM-f f f f 关系为直线。关系为直线。关系为直线。关系为直线。图图8-4 8-4 梁的变形梁的变形第第第第9 9章章章章 钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算钢筋混凝土构件正常使

38、用极限状态验算钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算8.4 8.4 变形验算变形验算变形验算变形验算第26页，本讲稿共49页 由于混凝土开裂、弹塑性应力由于混凝土开裂、弹塑性应力由于混凝土开裂、弹塑性应力由于混凝土开裂、弹塑性应力-应变关系和钢筋屈服等影响，应变关系和钢筋屈服等影响，应变关系和钢筋屈服等影响，应变关系和钢筋屈服等影响，钢筋钢筋钢筋钢筋混凝土混凝土混凝土混凝土适筋梁适筋梁适筋梁适筋梁的的的的MM-f f f f 关系不再是直线关系不再是直线关系不再是直线关系不再是直线，而是随弯矩增大，截面曲率，而是随弯矩增大，截面曲率，而是随弯矩增大，截面曲率，而是

39、随弯矩增大，截面曲率呈曲线变化。呈曲线变化。呈曲线变化。呈曲线变化。MMy yMMu uMMcrcrE Ec cI I0 0MMf f第第第第9 9章章章章 钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算图图8-5 8-5 梁的梁的M-f M-f 关系关系第27页，本讲稿共49页第28页，本讲稿共49页8.4.1 8.4.1 受弯构件的短期刚度受弯构件的短期刚度受弯构件的短期刚度受弯构件的短期刚度B Bs s1.1.不出现裂缝的构件不出现裂缝的构件不出现裂缝的构件不出现裂缝的构件2.2.出现裂缝的构件出现

40、裂缝的构件出现裂缝的构件出现裂缝的构件8.4.2 8.4.2 受弯构件的长期刚度受弯构件的长期刚度受弯构件的长期刚度受弯构件的长期刚度B Bl l刚度降低的原因：刚度降低的原因：刚度降低的原因：刚度降低的原因：混凝土的徐变混凝土的收缩混凝土的徐变混凝土的收缩混凝土的徐变混凝土的收缩混凝土的徐变混凝土的收缩影响因素：影响因素：影响因素：影响因素：受压钢筋的配筋率、加荷龄期、荷载的大小及持续时受压钢筋的配筋率、加荷龄期、荷载的大小及持续时受压钢筋的配筋率、加荷龄期、荷载的大小及持续时受压钢筋的配筋率、加荷龄期、荷载的大小及持续时间、温度和湿度、混凝土的养护时间间、温度和湿度、混凝土的养护时间间、温

41、度和湿度、混凝土的养护时间间、温度和湿度、混凝土的养护时间第第第第9 9章章章章 钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算第29页，本讲稿共49页荷载长期作用下的挠度增大系数荷载长期作用下的挠度增大系数荷载长期作用下的挠度增大系数荷载长期作用下的挠度增大系数：（1 1）对应于荷载效应的短期组合）对应于荷载效应的短期组合）对应于荷载效应的短期组合）对应于荷载效应的短期组合长期抗弯刚度长期抗弯刚度长期抗弯刚度长期抗弯刚度第第第第9 9章章章章 钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算钢筋混凝土构件正常使用极限

42、状态验算钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算第30页，本讲稿共49页（2 2）对应于荷载效应的长期组合）对应于荷载效应的长期组合）对应于荷载效应的长期组合）对应于荷载效应的长期组合长期抗弯刚度长期抗弯刚度长期抗弯刚度长期抗弯刚度8.4.3 8.4.3 受弯构件的挠度计算受弯构件的挠度计算受弯构件的挠度计算受弯构件的挠度计算验算验算验算验算第第第第9 9章章章章 钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算第31页，本讲稿共49页 3.3.提高刚度的方法提高刚度的方法提高刚

43、度的方法提高刚度的方法 若验算挠度不能满足，则表示构件的抗弯刚度不足。若验算挠度不能满足，则表示构件的抗弯刚度不足。若验算挠度不能满足，则表示构件的抗弯刚度不足。若验算挠度不能满足，则表示构件的抗弯刚度不足。增加增加增加增加截面尺寸，提高混凝土强度等级，增加配筋量及选用合理的截面截面尺寸，提高混凝土强度等级，增加配筋量及选用合理的截面截面尺寸，提高混凝土强度等级，增加配筋量及选用合理的截面截面尺寸，提高混凝土强度等级，增加配筋量及选用合理的截面（如（如（如（如T T T T形或工形等形或工形等形或工形等形或工形等），都可提高构件刚度。但），都可提高构件刚度。但），都可提高构件刚度。但），都可提

44、高构件刚度。但合理而有效的措合理而有效的措合理而有效的措合理而有效的措施是适当增大截面的高度施是适当增大截面的高度施是适当增大截面的高度施是适当增大截面的高度。采用预应力混凝土结构也可有效提。采用预应力混凝土结构也可有效提。采用预应力混凝土结构也可有效提。采用预应力混凝土结构也可有效提高构件刚度。高构件刚度。高构件刚度。高构件刚度。第第第第9 9章章章章 钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算第32页，本讲稿共49页8.4混凝土结构的耐久性问题：什么是耐久性要求？问题：什么是耐久性要求？混凝土结构

45、应能在自然和人为环境的化学和物理作用下，混凝土结构应能在自然和人为环境的化学和物理作用下，满足在规定的设计工作寿命内不出现无法接受的承载力减满足在规定的设计工作寿命内不出现无法接受的承载力减小、使用功能降低和不能接受的外观破损等的情况。小、使用功能降低和不能接受的外观破损等的情况。由前已知，混凝土结构的可靠性包含安全性、适用性和耐由前已知，混凝土结构的可靠性包含安全性、适用性和耐久性三个方面的要求。久性三个方面的要求。安全性要求主要用过承载能力计算和稳定性验算解决；安全性要求主要用过承载能力计算和稳定性验算解决；适用性要求主要通过控制结构的变形和裂缝宽度来满足；适用性要求主要通过控制结构的变形

46、和裂缝宽度来满足；第33页，本讲稿共49页耐久性定义：耐久性定义：结构在预定设计工作寿命期内，结构在预定设计工作寿命期内，在正常维护条件下，不需要进行大修和加固满在正常维护条件下，不需要进行大修和加固满足，即可满足正常使用和安全功能要求的能力。足，即可满足正常使用和安全功能要求的能力。对于一般建筑结构，设计工作寿命为对于一般建筑结构，设计工作寿命为50年，重要年，重要的建筑物可取的建筑物可取100年。年。近年来，随着建筑市场化的发展，业主也可以近年来，随着建筑市场化的发展，业主也可以对建筑的寿命提出更高要求。对于其它土木工程对建筑的寿命提出更高要求。对于其它土木工程结构，根据其功能要求，设计工

47、作寿命也有差别，结构，根据其功能要求，设计工作寿命也有差别，如桥梁工程一般要求在如桥梁工程一般要求在100年以上。年以上。第34页，本讲稿共49页世界上经济发达国家的工程建设大体上经历了三世界上经济发达国家的工程建设大体上经历了三个阶段：个阶段：大规模建设大规模建设；新建与改建、维修并重新建与改建、维修并重；重点转向既有建筑物的维修改造重点转向既有建筑物的维修改造。目前经济发达国家处于第三阶段，结构因耐久性不足目前经济发达国家处于第三阶段，结构因耐久性不足而失效，或为保证继续正常使用而付出巨大维修代价，而失效，或为保证继续正常使用而付出巨大维修代价，这使得耐久性问题变得十分重要。这使得耐久性问

48、题变得十分重要。第35页，本讲稿共49页 我国我国50年代开始大规模建设的工程项目，由于年代开始大规模建设的工程项目，由于当时经济基础薄弱，材料标准和设计标准都较低，当时经济基础薄弱，材料标准和设计标准都较低，除一些重要的工程项目目前需要继续维持其使用除一些重要的工程项目目前需要继续维持其使用外，其它大部分工程已达到其使用寿命。外，其它大部分工程已达到其使用寿命。我国真正进入大规模建设是在改革开放以后，我国真正进入大规模建设是在改革开放以后，因此国外发达国家在耐久性上所遇到的问题应引因此国外发达国家在耐久性上所遇到的问题应引起我国工程技术人员的足够重视，起我国工程技术人员的足够重视，避免重蹈发

49、达避免重蹈发达国家的覆辙，国家的覆辙，对国家经济建设造成巨大浪费。对国家经济建设造成巨大浪费。第36页，本讲稿共49页内部因素：内部因素：混凝土强度混凝土强度 渗透性渗透性 保护层厚度保护层厚度 水泥品种水泥品种 标号和用量标号和用量 外加剂等外加剂等外部因素：外部因素：环境温度环境温度 湿度湿度 CO2含量含量 侵蚀性介质等侵蚀性介质等影响混凝土结构耐久性的因素碳化碳化 挠度过大挠度过大(刚度降低）刚度降低）钢筋锈蚀钢筋锈蚀表面劣化强度劣化龟龟裂裂美美观观第37页，本讲稿共49页混凝土中碱性物质（混凝土中碱性物质（Ca(OH)2）使混凝土内的钢筋表明形成氧化膜，它）使混凝土内的钢筋表明形成氧

50、化膜，它能有效地保护钢筋，防止钢筋锈蚀。能有效地保护钢筋，防止钢筋锈蚀。但由于大气中的二氧化碳（但由于大气中的二氧化碳（CO2）与混凝土中的碱性物质发生反应，）与混凝土中的碱性物质发生反应，使混凝土的使混凝土的Ph值降低。其他物质，如值降低。其他物质，如SO2、H2S，也能与混凝土中，也能与混凝土中的碱性物质发生类似的反应，使混凝土的的碱性物质发生类似的反应，使混凝土的Ph值降低，这就是混凝土的值降低，这就是混凝土的碳化。碳化。当混凝土保护层被碳化到钢筋表面时，将破坏钢筋表面的氧化膜，引起当混凝土保护层被碳化到钢筋表面时，将破坏钢筋表面的氧化膜，引起钢筋的锈蚀。此外，碳化还会加剧混凝土的收缩，