09b钢筋混凝土构件裂缝宽度验算课件课件.ppt
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1、第九章第九章 混凝土构件的变形混凝土构件的变形裂缝及耐久性裂缝及耐久性 钢筋混凝土受弯构件的挠度验算钢筋混凝土受弯构件的挠度验算 钢筋混凝土构件裂缝宽度验算钢筋混凝土构件裂缝宽度验算 混凝土构件的截面延性混凝土构件的截面延性 混凝土结构的耐久性混凝土结构的耐久性二、钢筋混凝土构件裂缝二、钢筋混凝土构件裂缝宽度验算宽度验算(一)裂缝宽度验算的目的和要求(一)裂缝宽度验算的目的和要求 (二)裂缝的出现和开展(二)裂缝的出现和开展(三)裂缝宽度的计算与验算(三)裂缝宽度的计算与验算1 1、外观要求、外观要求 从从外外观观要要求求考考虑虑,裂裂缝缝过过宽宽将将给给人人以以不不安安全全感感,同同时时也也
2、影影响响对对结结构构质质量量的的评评价价。满满足足外外观观要要求求的的裂裂缝缝宽宽度度限限值值,与与人人们们的的心心理理反反应应、裂裂缝缝开开展展长长度度、裂裂缝缝所所处处位位置置,乃乃至至光光线线条条件件等等因因素素有有关关,这这方方面面尚尚待待进进一一步步研研究究,目目前前有有提提出出可可取取0.250.250.3mm0.3mm。(一)裂缝宽度验算的目的和要求(一)裂缝宽度验算的目的和要求2 2、耐耐久久性性要要求求 根根据据国国内内外外的的调调查查及及试试验验结结果果,耐耐久久性性所所要要求求的的裂裂缝缝宽宽度度限限值值,应应着着重重考考虑虑环环境境条条件件及及结结构构构构件件的的工作条
3、件。工作条件。3、构件裂缝控制等级、构件裂缝控制等级 构件裂缝控制等级共分为三级:一级为严格要求不出现构件裂缝控制等级共分为三级:一级为严格要求不出现裂缝,二级为一般要求不出现裂裂缝,二级为一般要求不出现裂缝,三级为允许出现裂缝。缝,三级为允许出现裂缝。(二)裂缝的出现和开展(二)裂缝的出现和开展1 1、裂缝产生的原因、裂缝产生的原因 2 2、开裂前构件中的应力、开裂前构件中的应力3 3、开裂后的裂缝对构件中应力的影响、开裂后的裂缝对构件中应力的影响4 4、产生多条裂缝后构件中应力、产生多条裂缝后构件中应力荷载引起的裂缝:荷载引起的裂缝:变形因素引起的裂缝:变形因素引起的裂缝:(非荷载)(非荷
4、载)与力的作用方式有关,当与力的作用方式有关,当 ct ftk,构件开裂,构件开裂。由材料收缩、温度变化、钢由材料收缩、温度变化、钢筋锈蚀、地基不均匀沉降等筋锈蚀、地基不均匀沉降等引起。引起。计算要求计算要求 max lim由构造措施来保证。由构造措施来保证。引起裂缝的原因可以是引起裂缝的原因可以是荷载因素和变形因素荷载因素和变形因素1 1、裂缝产生的原因、裂缝产生的原因由荷载引起的裂缝情况如图所示。由荷载引起的裂缝情况如图所示。NkNkNkNke0NkNke0TkTk(a)轴心受拉(b)偏心受拉(c)偏心受压(d)受 弯(e)受 扭1 1、裂缝产生的原因、裂缝产生的原因 为防止温度应力过大引
5、起的开裂,规定了伸缩缝之为防止温度应力过大引起的开裂,规定了伸缩缝之间的最大间距。间的最大间距。为防止由于钢筋周围砼过快的碳化失去对钢筋的保为防止由于钢筋周围砼过快的碳化失去对钢筋的保护作用,出现锈胀引起的沿钢筋纵向的裂缝,规定护作用,出现锈胀引起的沿钢筋纵向的裂缝,规定了钢筋的混凝土保护层的最小厚度。了钢筋的混凝土保护层的最小厚度。非非荷荷载载引引起起的的裂裂缝缝1 1、裂缝产生的原因、裂缝产生的原因(1 1)拉力很小,构件处于弹性阶段;)拉力很小,构件处于弹性阶段;(2 2)钢钢筋筋和和混混凝凝土土的的应应变变相相等等,钢钢筋筋拉拉应应力力s s是是混混凝凝土土的的拉应力拉应力ctct的的
6、a aE E倍;倍;2 2、开裂前构件中的应力、开裂前构件中的应力(3 3)钢钢筋筋和和混混凝凝土土间间的的粘粘结结没没有有被被破破坏坏,沿沿构构件件各各截截面面钢筋和混凝土拉应力大致相同;钢筋和混凝土拉应力大致相同;(4 4)混混凝凝土土是是非非均均质质材材料料,沿沿构构件件各各截截面面,混混凝凝土土的的实实际抗拉强度是变化的。际抗拉强度是变化的。2 2、开裂前构件中的应力、开裂前构件中的应力(1 1)随随着着构构件件所所受受的的拉拉力力逐逐渐渐增增加加,a-aa-a截截面面处处混混凝凝上上拉拉应应力超过其抗拉强度时,首先在此处出现第一条裂缝。力超过其抗拉强度时,首先在此处出现第一条裂缝。3
7、 3、开裂后的裂缝对构件中应力的影响、开裂后的裂缝对构件中应力的影响假定其中假定其中a-a-a a截面处的截面处的抗拉强度最抗拉强度最小,即为最小,即为最弱的截面弱的截面(2 2)在在裂裂缝缝出出现现截截面面,钢钢筋筋和和混混凝凝土土所所受受到到的的拉拉应应力力将将发发生生突突然然变变化化,开开裂裂的的混混凝凝土土不不再再承承受受拉拉力力,拉拉应应力力降降低低到到零零,原原来来由由混混凝凝土土承承担担的的拉拉力力转转移移由由钢钢筋筋承承担担,所所以以裂裂缝缝截截面面的的钢筋应力就突然增大。钢筋应力就突然增大。3 3、开裂后的裂缝对构件中应力的影响、开裂后的裂缝对构件中应力的影响假定其中假定其中
8、a-a-a a截面处的截面处的抗拉强度最抗拉强度最小,即为最小,即为最弱的截面弱的截面(3 3)在在开开裂裂前前混混凝凝土土有有一一定定弹弹性性,开开裂裂后后受受拉拉张张紧紧的的混混凝凝土土向裂缝截面两边回缩,混凝土和钢筋有产生相对滑移的趋势。向裂缝截面两边回缩,混凝土和钢筋有产生相对滑移的趋势。3 3、开裂后的裂缝对构件中应力的影响、开裂后的裂缝对构件中应力的影响假定其中假定其中a-a-a a截面处的截面处的抗拉强度最抗拉强度最小,即为最小,即为最弱的截面弱的截面(4 4)由由于于钢钢筋筋与与混混凝凝土土之之间间存存在在粘粘结结作作用用,混混凝凝土土的的回回缩缩受受到到钢钢筋筋的的约约束束,
9、困困而而随随着着离离裂裂缝缝截截面面距距离离的的加加大大,回回缩缩逐逐渐渐减减小小,亦亦即即混混凝凝土土仍仍处处在在一一定定的的张张紧紧状状态态,当当达达到到某某一一距距离离处处,混混凝凝土土和和钢钢筋筋的的拉拉应应变变相相同同,两两者者的的应应力力又又恢恢复复到到未未裂裂前状态。前状态。3 3、开裂后的裂缝对构件中应力的影响、开裂后的裂缝对构件中应力的影响假定其中假定其中a-a-a a截面处的截面处的抗拉强度最抗拉强度最小,即为最小,即为最弱的截面弱的截面4 4、产生多条裂缝后构件中应力、产生多条裂缝后构件中应力(1 1)当当拉拉力力稍稍增增加加时时,在在混混凝凝上上拉拉应应力力大大于于抗抗
10、拉拉强强度度的的截截面面又又将将出出现现第第二二条条裂裂缝缝。第第二二条条裂裂缝缝总总在在离离首首批批裂裂缝缝截截面面外外一一定定距距离离的的截截面面出出现现,这这是是因因为为靠靠近近裂裂缝缝两两边边混混凝凝土土的的拉拉应应力力较较小小,总总小小于于混混凝凝上上的的抗抗拉拉强强度度,故故靠靠近近裂裂缝缝两两边边的的混混凝凝土土不会开裂。不会开裂。4 4、产生多条裂缝后构件中应力、产生多条裂缝后构件中应力(2 2)钢钢筋筋和和混混凝凝土土的的应应力力是是随随着着裂裂缝缝位位置置而而变变化化,呈呈波波浪浪形形起起伏伏,各各裂裂缝缝之之间间的的间间距距大大体体相相等等,各各裂裂缝缝先先后后出出现现,
11、最最后后趋趋于稳定,不再出现新裂缝。于稳定,不再出现新裂缝。4 4、产生多条裂缝后构件中应力、产生多条裂缝后构件中应力(3 3)再再继继续续增增加加拉拉力力时时,只只是是使使原原有有的的裂裂缝缝延延伸伸与与开开展展,拉拉力力越越大大,裂裂缝缝越越宽宽。当当两两条条裂裂缝缝的的间间距距较较大大时时,随随着着拉拉力力的的增增加,在两条裂缝之间还有可能出现新的裂缝。加,在两条裂缝之间还有可能出现新的裂缝。4 4、产生多条裂缝后构件中应力、产生多条裂缝后构件中应力(4 4)如如果果混混凝凝土土的的材材料料性性能能(抗抗拉拉强强度度)很很不不均均匀匀,则则裂裂缝缝的的间间距距有有疏疏有有密密;但但混混凝
12、凝土土材材料料接接近近均均质质的的材材料料,裂裂缝缝的的分分布布基本上是均匀的。基本上是均匀的。(三)裂缝宽度的计算与(三)裂缝宽度的计算与验算验算1 1、平均裂缝间距的计算、平均裂缝间距的计算2 2、平均裂缝宽度的计算、平均裂缝宽度的计算3 3、最大裂缝宽度及其验算、最大裂缝宽度及其验算n 粘结粘结-滑移理论:滑移理论:认为裂缝宽度是由于钢筋与混凝土之认为裂缝宽度是由于钢筋与混凝土之间的粘结退化,出现相对滑移,引起裂缝处混凝土的回缩间的粘结退化,出现相对滑移,引起裂缝处混凝土的回缩而引起的。而引起的。粘结退化粘结退化-相对滑移相对滑移-混凝土的回缩混凝土的回缩n 无滑移理论:无滑移理论:构件
13、表面裂缝宽度主要是由钢筋周围的构件表面裂缝宽度主要是由钢筋周围的混混凝土回缩凝土回缩形成的,其决定性因素是构件表面到最近钢筋的形成的,其决定性因素是构件表面到最近钢筋的距离。距离。n 综合:裂缝宽度综合:裂缝宽度与与裂缝间距裂缝间距及及混凝土保护层厚度混凝土保护层厚度有关。有关。裂缝宽度的影响因素裂缝宽度的影响因素1 1、平均裂缝间距的计算、平均裂缝间距的计算取开裂处传递长度取开裂处传递长度l l内内的钢筋混凝土为隔离体的钢筋混凝土为隔离体取传递长度取传递长度l l内的钢筋内的钢筋为隔离体为隔离体1 1、平均裂缝间距的计算、平均裂缝间距的计算取取1 1、平均裂缝间距的计算、平均裂缝间距的计算
14、(1 1)ft/m的影响:的影响:混凝土和钢筋间的混凝土和钢筋间的粘结强度大致与粘结强度大致与混凝土抗拉强度混凝土抗拉强度成正比例关系,且成正比例关系,且可取可取ft/m为常数。为常数。(2 2)dte的影响:的影响:与与混凝土保护层厚度混凝土保护层厚度c有较大的关有较大的关系。系。(3 3)钢筋表面特征的影响:)钢筋表面特征的影响:用带肋变形钢筋时比用带肋变形钢筋时比用光用光圆钢筋圆钢筋的平均裂缝间距要小些,对此可用钢筋的等效直径的平均裂缝间距要小些,对此可用钢筋的等效直径deq代替代替ddeq 纵向受拉钢筋的等效直径纵向受拉钢筋的等效直径(mm);ni,di分别为受拉区第分别为受拉区第i种
15、纵向钢筋的根数,公称直径(种纵向钢筋的根数,公称直径(mm),),vi为第为第i种纵向钢筋的相对粘结特性系数,光圆钢筋种纵向钢筋的相对粘结特性系数,光圆钢筋vi=0.7,带肋钢筋带肋钢筋i=1.0 系数,系数,c 保护层厚度,当保护层厚度,当c65mm时,取时,取c=65mm。轴心受拉轴心受拉 =1.1,偏心受拉偏心受拉 受弯、偏心受压受弯、偏心受压 =1.0式中:式中:=1.05 裂缝间距主要取决于裂缝间距主要取决于有效配筋率有效配筋率tete,钢筋直径,钢筋直径d及其表及其表面形状面形状。此外,还与。此外,还与混凝土保护层厚度混凝土保护层厚度c有关。有关。1 1、平均裂缝间距的计算、平均裂
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- 09 钢筋混凝土 构件 裂缝 宽度 验算 课件
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