5.8_受弯构件的裂缝和挠度验算.docVIP

第十五讲 5.8　钢筋混凝土构件裂缝及变形的验算 大纲要求内容：了解《规范》对不须验算裂缝宽度及构件挠度规定的依据，裂缝控制的目的与要求，非荷载效应引起裂缝的原因及相应的措施。 了解构件垂直裂缝出现和开展过程，裂缝控制等级，受弯构件及轴心受拉构件裂缝验算，影响裂缝宽度的因素及控制裂缝宽度的措施。 了解受弯构件短期刚度、长期刚度。受弯构件挠度的计算。受弯构件不作挠度验算的跨高比。 一、裂缝宽度验算 参考阅读： （一）裂缝的成因及对策 直接由荷载作用所引起的裂缝 弯矩及轴向拉力（垂直裂缝）、剪力（斜裂缝）、扭矩（旋转裂缝）等可引起钢筋混凝土构件开裂。 剪力和扭矩引起的斜裂缝，一般情况下，最大宽度不超过0.3mm,能满足正常使用极限状态的要求，不许计算。 《规范》裂缝宽度的计算，主要针对由弯矩、轴向拉力引起的垂直裂缝（或称正截面裂缝）。 由荷载引起的裂缝，可通过合理配筋，控制裂缝宽度。如选用与混凝土粘结较好的变形钢筋，控制钢筋应力不过高，直径不过粗，并在混凝土中分布均匀。 非荷载因素引起的裂缝 温度变化引起的裂缝 大体积混凝土（中低热水泥、冷却措施）；构件使用中的温差 （保温隔热措施）。 混凝土的收缩裂缝 合理设置伸缩缝， 基础不均匀沉降裂缝 设置沉降缝 混凝土的材料分离引起裂缝 降低水灰比 冻害裂缝 防冻措施 钢筋锈蚀引起裂缝 密实抗渗，保护层 碱-集料反应引起裂缝 控制混凝土总的碱含量、水的供给，密实度 （二）垂直裂缝的出现、分布和开展 开裂前，在受弯构件的纯弯曲段内，各截面混凝土的拉应力、拉应变大致相同；此时混凝土与钢筋间的粘结没有破坏，故钢筋的拉应力、拉应变亦大致相同。 当受拉边缘的混凝土达到其抗拉强度时，不会马上开裂；当受拉边缘最薄弱截面处达到混凝土的极限拉应变时，出现第一批裂缝（一条或几条）。 裂缝出现的瞬间，受拉混凝土退出工作，应力降至0，导致钢筋的拉力突然增加（配筋率越低，这个应力增量Δσs越大）。张紧的混凝土一开裂就要回缩，但受到钢筋的约束，直到被阻止。在混凝土回缩的长度ι内,钢筋与混凝土之间有相对滑移，而产生粘结应力τ。由于粘结应力的作用，随着离裂缝截面距离的增大，钢筋的拉应力逐渐传递给混凝土而减小；混凝土的拉应力由裂缝出的0逐渐增大，达到长度ι后，粘结应力逐渐消失，混凝土和钢筋又具有相同的拉应变，各自的应力又趋于均匀分布。长度ι即为粘结应力的作用长度，也叫传递长度。 第一批裂缝出现后，在粘结应力作用长度以外的混凝土仍处于受拉紧张状态中，因此当弯矩继续增大时，就有可能在离裂缝截面≥ι的另一薄弱截面处出现新裂缝。按此规律，裂缝逐渐增加，当截面弯矩达到0.5Mu—0.7Mu时，裂缝基本‘出齐’，即裂缝分布处于稳定状态。此时。两裂缝间混凝土的拉应力σt将小于混凝土的抗拉强度ft,不足以产生新裂缝。理论上讲，裂缝间距在ι～2ι范围内，裂缝分布趋于稳定，故平均裂缝间距应为1.5ι。 粘结应力的传递长度短，则裂缝分布密些。长度ι与粘结强度和钢筋的表面积大小有关，粘结强度高，长度ι就短，钢筋面积相同时小直径钢筋的表面积大些，ι就短些；ι也与配筋率有关， 低配筋率时钢筋应力增量Δσs较大，增大了钢筋与混凝土之间的相对滑移，ι就长些，裂缝分布稀疏，故低配筋构件一旦开裂，裂缝就有一定宽度。 （三）裂缝的控制等级 《规范》将裂缝的控制等级划分为三级。 *1）一级---严格要求不出现裂缝的构件 即要求在荷载效应的标准组合Nk下,构件受拉边缘混凝土不产生拉应力。 σck-σpcⅡ≤0 《规》p99 2）二级---一般要求不出现裂缝的构件，按荷载效应的标准组合计算时，构件受拉边缘混凝土应力不大于混凝土轴心抗拉强度标准值；按荷载效应的准永久组合计算时，构件受拉边缘混凝土不易产生拉应力。 在荷载效应的标准组合下满足： σck-σpc≤ftk 在荷载效应的准永久组合下 σcq-σpc≤0 σck , σcq -----荷载效应的标准组合、准永久组合下抗裂验算边缘的混凝土法向应力。 Nq、Nk------荷载效应的标准组合、准永久组合计算的轴向力值。 σpc---扣除全部预应力损失后，抗裂边缘的混凝土的预压应力。 3）三级---允许出现裂缝的构件 按荷载效应的标准组合，并考虑长期作用的影响，计算最大裂缝宽度，满足下列规定： 《