混凝土结构设计原理钢筋混凝土构件的裂缝变形和耐久性.pptVIP

使钢筋产生锈蚀的原因有：骨料中含氯化盐；外部进入氯化盐；混凝土碳化；保护层不足；过大的裂缝宽度。 钢筋锈蚀产生体积膨胀可达原体积的数倍，使钢筋位置处的混凝土受到内压力而产生裂缝，并随之剥落。 这种裂缝沿钢筋方向发展，且随着锈蚀的发展混凝土剥离产生空隙，这可从敲击产生的空洞声得到判别。 调查表明，工程实践中结构物的裂缝属于非荷载因素为主引起的约占80% ，属于荷载因素为主引起的约占20％。非荷载因素引起的裂缝十分复杂，目前主要是通过构造措施（如加强配筋、设变形缝等）进行控制。本节所讨论的为荷载因素引起的正截面裂缝验算。 一级——严格要求不出现裂缝的构件。按荷载标准组合计算，要求构件受拉边缘混凝土不应产生拉应力。 二级——一般要求不出现裂缝的构件。要求按荷载标准组合计算时，构件受拉边缘混凝土拉应力不应大于混凝土抗拉强度标准值；而按荷载准永久组合计算时，构件受拉边缘混凝土不宜产生拉应力，当有可靠经验时可适当放宽。 三级——允许出现裂缝的构件。最大裂缝宽度按荷载标准组合并考虑长期作用的影响计算，其值不应超过规定的最大裂缝宽度限值 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分布的; 当混凝土的拉应力达到抗拉强度时，首先会在构件最薄弱截面位置出现第一条（批）裂缝; 裂缝出现瞬间，裂缝截面位置的混凝土退出受拉工作，应力为零，而钢筋拉应力应力产生突增Dss= ft /r，配筋率越小，Dss就越大; 由于钢筋与混凝土之间存在粘结，随着距裂缝截面距离的增加，混凝土中又重新建立起拉应力sc，而钢筋的拉应力则随距裂缝截面距离的增加而减小; 当距裂缝截面有足够的长度 l 时，混凝土拉应力sc增大到ft，此时将出现新的裂缝; 如果两条裂缝的间距小于2 l，则由于粘结应力传递长度不够，混凝土拉应力不可能达到ft，因此将不会出现新的裂缝，裂缝的间距最终将稳定在（l ~ 2 l）之间，平均间距可取1.5 l; 从第一条（批）裂缝出现到裂缝全部出齐为裂缝出现阶段，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; 裂缝间距的计算公式即是以该阶段的受力分析建立的; 裂缝出齐后，随着荷载的继续增加，裂缝宽度不断开展。裂缝的开展是由于混凝土的回缩，钢筋不断伸长，导致钢筋与混凝土之间产生变形差，这是裂缝宽度计算的依据; 由于混凝土材料的不均匀性，裂缝的出现、分布和开展具有很大的离散性，因此裂缝间距和宽度也是不均匀的。但大量的试验统计资料分析表明，裂缝间距和宽度的平均值具有一定规律性，是钢筋与混凝土之间粘结受力机理的反映. 试验和计算表明，式也适用于受弯构件。考虑到受弯构件开裂时截面混凝土并非全截面受拉，为便于表达，可统一把配筋率改为以有效受拉混凝土截面面积（）计算的配筋来表示 ； 上式表明，当配筋率r 相同时，钢筋直径越细，裂缝间距越小，裂缝宽度也越小，也即裂缝的分布和开展会密而细，这是控制裂缝宽度的一个重要原则； 但上式中，当d/r 趋于零时，裂缝间距趋于零，这并不符合实际情况 试验量测显示，裂缝出现后，裂缝宽度随距钢筋表面距离的增大而增大，钢筋处的裂缝宽度比构件表面的裂缝宽度要小得多。说明由于相互之间良好的粘结性能，钢筋对混凝土的回缩具有约束作用，使截面上混凝土的回缩变形不可能保持平面。 因而认为，在使用阶段的钢筋应力水平下（一般），钢筋与混凝土之间的相对滑移很小，可以忽略，于是假定钢筋表面处的混凝土回缩值为零，即此处的裂缝宽度为零；构件的裂缝宽度则是由于混凝土回缩的不均匀引起的，主要取决于裂缝量测点到最近钢筋的距离，因而混凝土保护层厚度是影响裂缝宽度的主要因素，与钢筋直径和配筋率的比值无关。 试验表明，构件开裂时，钢筋表面处的变形远小于构件表面的变形; 当d/r 很大时，裂缝间距趋近于某个常数。该数值与保护层c 和钢筋净间距有关。 α3——与构件受力状态有关的系数，由试验结果分析确定。对轴心受拉构件取1.1，对受弯、偏心受压构件取1.0，对偏心受拉构件取1.05。 c——最外层纵向受拉钢筋外边缘至受拉区底边的距离（mm） .20~65mm; deq ——受拉区纵向钢筋的等效直径 由于钢筋与混凝土间存在粘结应力，随着距裂缝截面距离的增加，裂缝间混凝土逐渐参与受拉工作，钢筋应力逐渐减小，因此钢筋应力沿纵向的分布是不均匀的。 裂缝截面处钢筋应力最大，裂缝中间钢筋应力最小，其差值反映了混凝土参与受拉工作的大小。 实测表明，裂缝宽度具有很大的离散性。取实测裂缝宽度wt与上述计算的平均裂缝宽度wm的比值为t 。大量裂缝量测结果统计表明，t 的概率密度分布基本为正态。取超越概率为5%的最大裂缝宽度可由下式求得: 式中d 为裂缝宽度变异系数，对受弯构件和偏心受压构件，试验统计得d =0.4，故取裂缝扩大系数t =1.66。对于轴心受拉和偏心