钢筋混凝土构件的适用性与耐久性.pptx
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1、返回主目录后退END前进主要内容与要求 1掌握钢筋混凝土构件在第工作阶段中的基本品性,包括截面上与截面间的应力分布、裂缝开展的原理与过程、截面曲率的变化等以及影响这些品性的主要因素。2掌握裂缝宽度、截面受弯刚度的定义与计算原理以及裂缝宽度与构件挠度的验算方法。3熟悉混凝土结构耐久性的意义、主要影响因素、混凝土的碳化、钢筋的锈蚀以及耐久性设计的一般概念。返回主目录后退END前进第九章混凝土构件的使用性能n9.1 概述n9.2横向受力裂缝宽度的计算n9.3受弯构件的变形与刚度n9.4 耐久性要求例题返回主目录后退END前进9.1 概述n概述n一、裂缝的分类与成因n二、裂缝的危害n三、对裂缝的控制措
2、施n四、构件的变形控制n五、裂缝和挠度计算中材料强度及荷载取值返回主目录后退END前进9.1 概述结构构件结构构件的可靠性的可靠性本章的主要内容本章的主要内容具有足够的承载力和变形具有足够的承载力和变形能力能力安全性安全性适用性适用性耐久性耐久性在使用荷载下不产生过大在使用荷载下不产生过大的裂缝和变形的裂缝和变形在一定时期内维持其安全在一定时期内维持其安全性和适用性的能力性和适用性的能力返回上级目录返回主目录前进后退END返回主目录后退END前进一、裂缝的分类与成因 1.分类施工期间产生的裂缝和使施工期间产生的裂缝和使用期间产生的裂缝用期间产生的裂缝按裂缝的产生时间按裂缝的产生时间龟裂、横向裂
3、缝(与构件龟裂、横向裂缝(与构件轴线垂直)、纵向裂缝、轴线垂直)、纵向裂缝、斜裂缝、八字裂缝、斜裂缝、八字裂缝、X形交形交叉裂缝等叉裂缝等按裂缝的产生原因按裂缝的产生原因非受力因素产生的裂缝和非受力因素产生的裂缝和受力因素产生的裂缝受力因素产生的裂缝按裂缝的形态按裂缝的形态返回上级目录返回主目录后退END前进一、裂缝的分类与成因 2.成因固体下沉,表面泌水而引起的。大风、高温使水分从混凝土表面快速蒸发引起的(龟裂)。塑性裂缝混凝土的收缩受到约束后产生的裂缝温度裂缝大体积混凝土中由于混凝土水化作用产生的水化热使内外混凝土产生温度差。约束收缩裂缝施工期间的裂缝返回上级目录返回主目录后退END前进一
4、、裂缝的分类与成因 2.成因因施工程序不当而造成的受力裂缝施工中的受力裂缝施工期间的裂缝楼板裂缝返回上级目录返回主目录后退END前进一、裂缝的分类与成因 2.成因使用期间的裂缝-钢筋锈蚀引起的裂缝返回上级目录返回主目录后退END前进一、裂缝的分类与成因 2.成因使用期间的裂缝-温度(气温)变化引起的裂缝温度区段气温升高时T返回上级目录返回主目录后退END前进一、裂缝的分类与成因 2.成因使用期间的裂缝-地基不均匀沉降引起的裂缝返回上级目录返回主目录后退END前进一、裂缝的分类与成因 2.成因使用期间的裂缝-外部环境引起的裂缝冻融循环作用碱骨料反应盐类腐蚀外部环境酸类腐蚀返回上级目录返回主目录后
5、退END前进一、裂缝的分类与成因 2.成因使用期间的裂缝-荷载引起的裂缝斜裂缝!垂直裂缝!纵向裂缝!拉、弯、剪、扭、粘结等引起的裂缝目前,只有在拉、弯状态下混凝土横向裂缝宽度的计算理论比较成熟。这也是下面所要介绍的主要内容返回上级目录返回主目录后退END前进二、裂缝的危害1、引起钢筋锈蚀,导致构件强度降低2、外观给人不安全感3、冰冻、风化影响耐久性4、影响使用功能(如:水池)返回上级目录返回主目录后退END前进三、对裂缝的控制措施 为防止温度应力过大引起的开裂,规定了最大伸缩为防止温度应力过大引起的开裂,规定了最大伸缩缝之间的间距。缝之间的间距。为防止由于钢筋周围砼过快的碳化失去对钢筋的保护作
6、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。非荷载引起的裂缝返回上级目录裂缝的控制等级严格要求不出现裂缝一级二级三级一般要求不出现裂缝可以出现裂缝但要验算裂缝的宽度C与工作环境、结构类别有关。由不同的规范根据具体的情况确定。一般室内正常环境0.3mm,室外环境0.2 mm。P372表1-13荷载引起的横向裂缝裂缝按裂缝计算理论计算返回上级目录返回主目录后退END前进返回主目录后退END前进四、构件的变形控制变形控制的目的和要求 保证建筑的使用功能要求 防止对结构构件产生不良影响 防止对非结构构件产生不良影响 保证人们的感觉在可接受程度之内主要介绍受弯构件:控制挠度。
7、与结构类别有关。由不同的规范根据具体的情况确定。P371附表1.12计算确定返回上级目录返回主目录后退END前进返回主目录后退END前进五、裂缝和挠度计算中材料强度及荷载取值1、荷载取值:荷载组合:荷载组合:标准组合 准永久组合2、材料强度取值取标准值取标准值用标准值作为代表值活荷载的活荷载的组合系数组合系数活荷载的准活荷载的准永久值系数永久值系数返回上级目录返回主目录后退END前进返回主目录后退END前进9.2 横向受力裂缝宽度的计算裂缝特性裂缝特性 由于混凝土的不均匀性、荷载的可变性以及截面尺寸偏差等因素的影响,裂缝的出现、分布和开展宽度具有很大的随机性。但它们又具有一定的规律,从平均意义
8、上讲,裂缝间距和宽度具有以下特性:裂缝宽度与裂缝间距密切相关。裂缝间距大裂缝宽度也大。裂缝间距小,裂缝宽度也小。而裂缝间距与钢筋表面特征有关,变形钢筋裂缝密而窄,光圆钢筋裂缝疏而宽。在钢筋面积相同的情况下,钢筋直径细根数多,则裂缝密而窄,反之裂缝疏而宽;裂缝间距和宽度随受拉区混凝土有效面积增大而增大,随混凝土保护层厚度增大而增大;裂缝宽度随受拉钢筋用量增大而减小;裂缝宽度与荷载作用时间长短有关。返回上级目录返回主目录后退END前进返回主目录后退END前进一、裂缝的出现与分布规律二、横向受力裂缝宽度的计算理论三、裂缝宽度的实用计算方法四、影响裂缝宽度的主要因素及减少措施9.2 横向受力裂缝宽度的
9、计算返回主目录后退END前进一、裂缝的出现与分布规律NN(a)ctftk(d)=0ct ftk(b)(c)s返回上级目录返回主目录后退END前进一、裂缝的出现与分布规律NN(a)ftk(b)ct=ftkNcrNcr(c)s(d)=0返回上级目录返回主目录后退END前进一、裂缝的出现与分布规律ftkNN(a)(b)(c)(d)sssct=ftkNcrNcrNsNs11max返回上级目录Ncr+N211Ncr+N 分布ftksmss(a)(c)(d)(e)裂缝出现裂缝出现当c ftk,在某一薄弱环节第一条裂缝出现,由于钢筋和砼之间的粘结,砼应力逐渐增加至 ft 出现第二批裂缝,一直到裂缝之间的距离
10、近到不足以使粘结力传递至砼达到 ftk 裂缝出现完成。返回上级目录Ncr+N211Ncr+N123ftkNsNs 分布ftksmss(b)(a)(c)(d)(e)裂缝开展裂缝开展当荷载继续增加到Ns,ss与sm相差越小,砼回缩。在一定区段由钢筋与砼应变差的累积量,即形成了裂缝宽度。返回上级目录返回主目录后退END前进二、横向受力裂缝宽度的计算理论1.粘结滑移理论2.无滑移理论3.粘接滑移与无滑移理论的结合返回上级目录返回主目录后退END前进二、横向受力裂缝宽度的计算以轴心受拉为例以轴心受拉为例1.粘结滑移理论认为裂缝宽度是由于钢筋认为裂缝宽度是由于钢筋与混凝土之间的粘结破坏。出现与混凝土之间的
11、粘结破坏。出现相对滑移,引起裂缝处混凝土的相对滑移,引起裂缝处混凝土的回缩引起的。回缩引起的。*裂缝宽度裂缝宽度=裂缝间钢筋和混凝土之间的变形差值裂缝间钢筋和混凝土之间的变形差值先求出裂缝间距先求出裂缝间距lcr+cmlcrlcr+smlcrmm(a)返回上级目录返回主目录后退END前进二、横向受力裂缝宽度的计算 1.粘结滑移理论裂缝的间距裂缝的间距llms(s)smc(c)cmAs粘结应力的传递长度裂缝数量裂缝数量增加至一增加至一定数量时定数量时不再增加,不再增加,但宽度不但宽度不断变化断变化返回上级目录返回主目录后退END前进二、横向受力裂缝宽度的计算 1.粘结滑移理论m s(s)llsm
12、c(c)cml(s+s)AssAsc=ftl(s+s)AssAsm裂缝的间距裂缝的间距返回上级目录返回主目录后退END前进三、横向受力裂缝宽度的计算 1.粘结滑移理论m s(s)llsmc(c)cml(s+s)AssAsc=ftl(s+s)AssAsm裂缝的平均间距裂缝的间距裂缝的间距返回上级目录返回主目录后退END前进二、横向受力裂缝宽度的计算 1.粘结滑移理论bhbfbfbh0.5hhfhf为了和受弯构件相统一,定义:有效配筋率有效受拉面积于是,对轴拉和受弯构件,平均裂缝间距的公式可统一写成:裂缝的间距裂缝的间距返回上级目录返回主目录后退END前进二、横向受力裂缝宽度的计算 1.粘结滑移理
13、论裂缝的宽度裂缝的宽度裂缝间混凝土自身伸长对裂缝宽度的影响系数lcr+cmlcrlcr+smlcrmmcscmsmssc分布s分布(a)(c)(b)返回上级目录裂缝的宽度裂缝的宽度裂缝处钢筋的应变设 称为裂缝间钢筋应力不均匀系数,反映砼参与工反映砼参与工 作的程度作的程度则有裂缝处钢筋的应力lcr+cmlcrlcr+smlcrmmcscmsmssc分布s分布(a)(c)(b)返回上级目录返回主目录后退END前进二、横向受力裂缝宽度的计算 2.无滑移理论认为混凝土开裂后,混凝土与钢筋之间无相对滑移,裂缝的发展宽度与裂缝量测点距最近一根钢筋表面的距离c直接相关。*Broms(美)Base(英)等人
14、通过试验得出:C返回上级目录返回主目录后退END前进二、横向受力裂缝宽度的计算 3.粘接滑移与无滑移理论的结合上述两种理论和实际情况均有一定的差距,为此将二者结合起来,按下述公式进行计算分析:C各系数由试验分析确定构件受力类型系数返回上级目录返回主目录后退END前进三、裂缝宽度的实用计算方法 1.半理论半经验的方法混凝土结构设计规范(GB50010)所采用的方法即根据裂缝出现和开展的机理,先确定具有一定规律性的平均裂缝间距和平均裂缝宽度,然后对平均裂缝宽度乘以根据统计求得的扩大系数来确定最大裂缝宽度max。对“扩大系数”,主要考虑两种情况,一是荷载短期效应组合下裂缝宽度的不均匀性;二是荷载长期
15、效应组合的影响下,最大裂缝宽度会进一步加大。要求计算的max具有95的保证率。返回上级目录返回主目录后退END前进三、裂缝宽度的实用计算方法 1.半理论半经验的方法平均裂缝间距平均裂缝间距te0.01时,取te=0.01c65时,取c=65受弯kl=1.0;轴拉kl=1.1光圆,取0.7;变形,取1.0返回上级目录返回主目录后退END前进三、裂缝宽度的实用计算方法 1.半理论半经验的方法平均裂缝宽度c=0.85裂缝处受拉钢筋应力返回上级目录返回主目录后退END前进三、裂缝宽度的实用计算方法 1.半理论半经验的方法裂缝的最大宽度裂缝的最大宽度由裂缝的统计特性,按95%的保证率考虑到长期荷载下,混
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