混凝土結(jié)構(gòu)-建筑與土木工程學(xué)院

1、,學(xué)習(xí)目標(biāo)▲掌握混凝土構(gòu)件第Ⅱ階段的基本特性，包括截面應(yīng) 力分布、裂縫開展的機理等以及影響這些特性的主 要因素；,第九章 混凝土構(gòu)件的變形、裂縫 寬度驗算與耐久性設(shè)計,▲掌握裂縫寬度、截面受彎剛度的定義及其裂縫寬度 與構(gòu)件撓度的驗算方法；▲熟悉混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的意義、主要影響因素、混凝 土的碳化、鋼筋的銹蝕以及耐久性設(shè)計的一般概念。,,教學(xué)提示▲本章應(yīng)對裂縫的發(fā)展機理予以重點闡述。 ▲應(yīng)講清短期剛度和

2、長期剛度的區(qū)別以及撓度 計算的最小剛度原則。,▲應(yīng)明確混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性應(yīng)根據(jù)環(huán)境類別 和設(shè)計使用年限進行設(shè)計。 ▲本章的難點是裂縫出現(xiàn)及發(fā)展的過程、裂縫 的隨機性以及影響裂縫寬度的主要因素。,第九章 裂縫寬度和變形的驗算,,▲ 概 述,,,,,,,二、驗算的目的,保證適用性和耐久性。,一、正常使用極限狀態(tài)驗算的內(nèi)容,主要是裂縫寬度、受彎構(gòu)件的撓度。,三、正常使用極限狀態(tài)的可靠指標(biāo)：宜取0~1.5,為何低一些？

3、如何低一些？,一是荷載采用標(biāo)準(zhǔn)值、準(zhǔn)永久值；二是材料強度采用標(biāo)準(zhǔn)值。,S? C,四、正常使用極限狀態(tài)設(shè)計表達(dá)式,2、S-正常使用極限狀態(tài)的荷載效應(yīng)組合值,1、C-變形、裂縫寬度的限值。,（1）標(biāo)準(zhǔn)組合,（2）準(zhǔn)永久組合,,第九章 裂縫寬度和變形的驗算,第九章 裂縫寬度和變形的驗算,,二、控制撓度的目的 1、保證建筑使用功能的要求。 2、防止對結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生不良影響。 3、防止對非結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生不良影響。 4、保證使用

4、者的感覺在可接受的程度之內(nèi)。,9.1 受彎構(gòu)件撓度的驗算,一、撓度應(yīng)滿足的條件,▲ 概 述,,,,第九章 裂縫寬度和變形的驗算,,,,第九章 裂縫寬度和變形的驗算,1、勻質(zhì)彈性材料梁的跨中撓度,9.1.1 截面彎曲剛度的概念,均布,集中,,,2、截面彎曲剛度的概念,,第九章 裂縫寬度和變形的驗算,3、鋼筋混凝土梁截面抗彎剛度（B）的特點,,第九章 裂縫寬度和變形的驗算,9.1.2 短期剛度BS,（在荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合作用

5、下的剛度稱短期剛度BS）,1、BS的計算公式,2、BS計算公式的由來,（1）BS與曲率?的理論關(guān)系,,,,第九章 裂縫寬度和變形的驗算,（2）曲率?,lm-?cm lm,lm+?sm lm,lm( ?cm +?sm),,第九章 裂縫寬度和變形的驗算,,第九章 裂縫寬度和變形的驗算,將esm、 ecm代入公式 后得：,,,1、h--開裂截面的內(nèi)力臂系數(shù) 試驗表明，當(dāng)Mk =（0.5~0.

6、7）Mu時， 內(nèi)力臂的變化也不大， h值在0.83~0.93之間波動。 《規(guī)范》取h=0.87。,第九章 裂縫寬度和變形的驗算,9.1.3 參數(shù)h、z 和y,,2、鋼筋應(yīng)變不均勻系數(shù)y,y 反映了裂縫間混凝土參與受拉工作的程度。,（2） y的物理意義,第九章

7、 裂縫寬度和變形的驗算,（1） y的定義,,,,（3） y的計算,▲由y的定義可知：,第九章 裂縫寬度和變形的驗算,,,▲ y與Mcr / Mq關(guān)系的試驗結(jié)果,第九章 裂縫寬度和變形的驗算,,▲ Mcr、 Mk的計算公式,第九章 裂縫寬度和變形的驗算,,及Mcr、 Mq代入,▲《規(guī)范》y的計算公式,并近似取hc/h =0.67，h/h0=1.1后得,第九章 裂縫寬度和變形的驗算,,將,,▲有效受拉混凝土截面面積Ate

8、,第九章 裂縫寬度和變形的驗算,其中,▲ rte為以有效受拉砼截面面積Ate 計算的受拉鋼筋配筋率,,3、z--受壓區(qū)邊緣混凝土平均應(yīng)變綜合系數(shù) 試驗表明，當(dāng)Mk =（0.5~0.7）Mu時， 系數(shù)z 的變化很小，《規(guī)范》?。?? ’f ---受壓翼緣加強系數(shù)

9、,第九章 裂縫寬度和變形的驗算,,,第九章 裂縫寬度和變形的驗算,4、 BS的計算公式,將參數(shù)h、z 代入 后得,1）鋼筋混凝土受彎構(gòu)件,2）預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件,要求不允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件：,,受壓區(qū)混凝土的徐變； 受拉區(qū)混凝土的應(yīng)力松弛； 鋼筋與混凝土間粘結(jié)滑移徐變； 混凝土收縮等會導(dǎo)致梁的剛度減小、撓度增大。,第

10、九章 裂縫寬度和變形的驗算,9.1.4 受彎構(gòu)件的剛度B,按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合并考慮荷載長期作用影響的剛度。,1、B的概念,2、荷載長期作用下剛度降低的原因,,第九章 裂縫寬度和變形的驗算,3、 B的計算公式,式中：?--考慮荷載長期作用對撓度增大的影響系數(shù)。,對翼緣位于受拉區(qū)的倒T形截面， ?應(yīng)增加20%。,1)采用荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合時,2)采用荷載效應(yīng)準(zhǔn)永久組合時,,第九章 裂縫寬度和變形的驗算,9.1.5 最小剛度原則與撓度計

11、算,（1）直接應(yīng)用公式,1、撓度計算的方法,用結(jié)構(gòu)力學(xué)的方法。,（2）虛功原理法（單位力法）等,可知求f的關(guān)鍵是B=？,,第九章 裂縫寬度和變形的驗算,2、基本假定,（2）最小剛度原則,（1）忽略剪切變形， 只考慮彎曲變形。,,在等截面構(gòu)件中，假定同號彎矩區(qū)段的剛度相等，并取用該彎矩區(qū)段內(nèi)最大彎矩處的剛度。,,第九章 裂縫寬度和變形的驗算,3、提高B的措施,（1）增大截面尺寸；（2）施加預(yù)應(yīng)力；（3）改變截面

12、形狀，如增加受壓翼緣；（4）增加配筋量和提高混凝土強度等級 對提高B的效果不明顯。 其中增大截面高度和施加預(yù)應(yīng)力為最有效的措施。,▲ 《道橋規(guī)范》的撓度計算方法,視帶裂縫的受彎構(gòu)件為等剛度的構(gòu)件,用結(jié)構(gòu)力學(xué)方法計算短期撓度 f s 。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,Ms,Ms,,,,,,Ms,Ms,,,,,Ms,Ms,,第九章 裂縫寬度和變形的驗算,,,,,,第九章 裂縫寬度和變形的驗

13、算,,第九章 裂縫寬度和變形的驗算,S0—全截面換算截面中重心軸以上或以下的部分面積 對重心軸的面積矩; I0—全截面換算截面對重心軸的慣性矩;W0—全截面換算截面對抗拉邊緣的彈性抵抗矩; Icr—開裂截面換算截面對重心軸的慣性矩;,,,,As,,,,,,,,,,,,x,全截面換算截面,,,,,,,,,x,開裂截面換算截面,,,,,,,,,說明：《橋規(guī)》的長期撓度：fl = ηθ f s

14、 C40以下混凝土?xí)r： ηθ = 1.6 C40～C80混凝土?xí)r：ηθ = 1.45~1.35,撓度限值： 消除結(jié)構(gòu)自重產(chǎn)生的長期撓度后的限值為：,梁式橋主梁的最大撓度≤ l / 600;梁式橋主梁的懸臂端的撓度≤ l / 300;,,第九章 裂縫寬度和變形的驗算,《橋規(guī)》的撓度驗算方法,,第九章 裂縫寬度和變形的驗算,預(yù)拱度的設(shè)置規(guī)定：,當(dāng)fl ≤l/1600時，可不設(shè)預(yù)