混凝土结构设计原理-裂缝、变形.ppt

裂缝截面处的钢筋应力 不满足最大裂缝宽度要求时采取的措施 施加预应力 减小钢筋直径 适当增加配筋率 例题9-1 例题9-2 《公桥规》裂缝宽度计算公式 采用数理统计的经验公式，最大裂缝宽度 (mm) 受弯构件的挠度验算 f ≤ flim 按荷载准永久组合，并考虑长期作用影响 混凝土受弯构件变形计算的特点 匀质弹性材料梁的跨中挠度 f 为 当梁的截面形状、尺寸和材料确定时，其截面弯曲刚度EI 是一个常数，既与弯矩无关，也不受时间影响。 混凝土受弯构件的跨中挠度 f 为 B 钢筋混凝土受弯构件的弯曲刚度，混凝土材料非弹性、非匀质、非连续，其变形模量 E’c 随截面应力增大而减小，裂缝开展降低惯性矩 Ic ，混凝土徐变、收缩等特性，需要考虑长期荷载的影响，因而确定钢筋混凝土构件的弯曲刚度 B 要较确定匀质材料梁 EI 复杂得多。 钢筋混凝土受弯构件的M－φ关系曲线受诸多因素影响，目前尚难以给出明确的解析表达式。 适筋梁M－φ关系曲线 通过一定的理论分析与试验研究，确定构件在短期荷载作用下的刚度Bs，然后考虑长期荷载的影响，以计算构件正常使用阶段的挠度。 对要求不出现裂缝的构件，截面弯曲刚度取为0.85EcIc。 短期刚度Bs 平均曲率 根据平均应变符合平截面的假定，可得平均曲率为 ——平均曲率半径 ——纵向受拉钢筋重心处的平均拉应变和受压区边缘混凝土的平均压应变 ——截面的有效高度 梁纯弯段内各截面应变及裂缝分布 平均应变 ——按荷载效应的标准组合计算的裂缝截面处受压区边缘混凝土的压应力 ——受压区边缘混凝土平均应变综合系数，又称截面弹塑性抵抗矩系数 短期刚度Bs的计算公式 公式适用于矩形、T形、倒T形和I形截面受弯构件，计算的平均曲率与试验结果符合较好。 受弯构件长期刚度B （1）受压区混凝土产生徐变； （2）裂缝间受拉混凝土的应力松弛、混凝土和钢筋的滑移徐变，使受拉混凝土不断退出工作； （3）裂缝不断向上发展，使其上部原来受拉的混凝土脱离工作，使内力臂减小； （4）由于受拉区和受压区混凝土的收缩不一致，使梁发生翘曲，亦将导致曲率的增大和刚度的降低； （5）所有影响混凝土徐变和收缩的因素都将影响刚度的降低，使构件挠度增大。 荷载长期作用下刚度降低的原因： ——按荷载效应的标准组合计算的弯矩，取计算区段内的最大弯矩值 ——按荷载效应的准永久组合计算的弯矩，取计算区段内的最大弯矩值 ——考虑荷载长期作用对挠度增大的影响系数 采用荷载标准组合时 采用荷载准永久组合时 最小刚度原则与挠度验算 最小刚度原则就是在同一符号弯矩区段内最大弯矩Mmax 处的截面刚度Bmin作为该区段的刚度B以计算构件的挠度。 采用结构力学的方法 计算挠度，公式中采 用 B 代替EI 简支梁均布荷载 简支梁跨中集中荷载 悬臂梁均布荷载 悬臂梁集中荷载 提高受弯构件刚度的措施 增大构件截面有效高度——是提高构件截面刚度最有效的措施 当截面高度及其他条件不变时，如有受拉翼缘或受压翼缘，则 Bs有所增大 增大受拉筋的配筋率，Bs 略有增大 当设计中构件的截面高度受到限制时，可考虑增加受拉钢筋配筋率、采用双筋截面等措施 采用高性能混凝土、对构件施加预应力等都是提高混凝土构件刚度的有效措施 公路桥涵工程受弯构件变形验算 长期挠度——按荷载短期效应组合计算值，再乘以长期增大 系数 C40以下混凝土时 C40~C80混凝土时 预拱度=自重挠度+ 可变荷载频遇值的长期挠度 荷载短期效应组合挠度计算公式 （1）刚度B (EI) 钢筋混凝土受弯构件，在正常的使用荷载作用下处于第II阶段（带裂缝工作），开裂截面刚度降低。变形验算以第II阶段为依据。 按变截面分析，得两端相对转角 等效为等截面，得两端相对转角 根据 进行换算 由试验分析 （2）挠度计算 按结构力学的弹性方法计算，公式中的EI用B替换 简支梁均布荷载 简支梁跨中集中荷载 悬臂梁均布荷载 悬臂梁集中荷载 开裂截面惯性矩 矩形 由 解得 开裂截面惯性矩 T形 化简得 全截面换算截面惯性矩 混凝土结构的耐久性 规范条文： 耐久性 在设计确定的环境作用和维修、使用条件下，结构构件在规定期限内保持其适用性和安全性的能力。 混凝土碳化、混凝土碱集料反应、反复冻融循环、钢筋锈蚀等。 问题的提出 (1).混凝土的碳化 →Ca(OH)2+2CO2=Ca(HCO3)2 (2).