高等钢筋混凝土结构-7.裂缝PPT课件

设 esm/es 称为裂缝间钢筋应力不均匀系数，则有
裂缝处钢筋的应变
裂缝处钢筋的应力
e e w mkw '2slm mkw '2
slmkw '2
sd E s te
2021
24
裂缝间距越小，裂缝宽度也越小； 钢筋直径越细，裂缝宽度也越小； 配筋率ρ越大，裂缝宽度也越小； 采用变形钢筋，可减小裂缝宽度。
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，裂缝间距和宽度也是不均匀的。但大量
的试验统计分析表明，裂缝间距和宽度的平均值具有一定规
2021
16
律性。
裂缝产生和开展过程中钢筋及混凝土的应力变化
1. 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； 2. 当构件最薄弱截面混凝土的拉应变ξt 达到极限拉应变ξtu 时，会 出现 第一条裂缝；
5
施工期间的裂缝
塑性裂缝
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）。
约束收缩裂缝
混凝土的收缩受到约束后 产生的裂缝
2021
6
混凝土收缩或温度变形受到约束产生的裂缝
大体积混凝土水化过程 中发热量很大，内部温度较 高，混凝土体积膨胀，内外 温差很大，内部混凝土膨胀 受到外部已硬化混凝土的约 束，使构件表面混凝土受拉 产生裂缝。
控制变形 和振动
2021
3
产生裂缝的原因
在混凝土结构中裂缝通常是由拉应力引起的。因混凝土的
极限拉伸应变etu 随混凝土品种、配合比、添加剂、养护条件
、加载速度、截面上的应力梯度等不同会发生变化。严格地说
，只有当混凝土的拉伸应变et 达到某处混凝土的极限拉应变etu
时才会出现裂缝。
2021
4
2021
根据粘结-滑移理论， “裂缝宽度是裂缝间距范围内钢筋与混凝土的 变形差”，宽裂缝对结构耐久性很不利，分布细而密的裂缝对结构耐久性 较有利。这是控制裂缝宽度的一个重要原则。
2021
25
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
C
相关。
19
裂缝宽度的计算理论
粘结滑移理论
以轴心受拉为例
*基本假定就是：开裂后，裂缝处混凝 土退出工作，钢筋和混凝土之间发生 滑移，混凝土回缩至图中虚线的位置
*裂缝宽度=裂缝间钢筋和混凝土之间的变形差值
先求出裂缝间距
2021
C
20
裂缝的间距
sAs ftA
（s+ s）As
sAs mld
（s+ s）As
l
m ftAdfm t d124d14fm t
有效配筋率
te
As Ate
b
0.5h
hf
bf
有效受拉面积
轴拉构 Ateb 件 h ： 受弯构 Ate0 件 .5bh ： (bf b)hf
于是，对轴拉和受弯构件，平均裂缝间距的公式可统一写成：
lm
k2
d
te
2021
23
裂缝宽度 C e e e w m (sm c) m lm k w '2slm m
Ec=25.1103MPa.
150
钢筋： fy=376MPa; fsu=681MPa;
Es=205103MPa;
As=284mm2.
100 50
N
915 裸钢筋
152
N
152
混凝土中的钢筋
0
0.001 0.002 0.003 0.004
平均应变
*从平均应变意义上，空气中的钢筋和混凝土中的
钢筋的本构关系不同 2021
s( es)
esm
c(ec)
ecm
*开裂后刚度退化
2021
15
如果两条裂缝的间距大于 2 l ,则在其间还会存在σct≥ ft 的混凝土 区段，就会产生新的裂缝;
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，裂缝间混凝土处处σct ＜ ft ，因此将不会再出现新 的裂缝。故裂缝间距最终将稳定在 l ~ 2 l 之间，可近似取 裂缝的平均间距 l m =1. 5 l。
*Broms（美）Base（英）等人通过试验得出：
wm
k
w1c
E
s s
lm k1c
2021
26
粘接滑移与无滑移理论的结合
第七章 钢筋混凝土构件的裂缝
2021
1
结构构件 的可靠性
安全性 适用性 耐久性
具有足够的承载力和变形 能力
在使用荷载下不产生过大 的裂缝和变形
在一定时期内维持其安全 性和适用性的能力
2021
2
极限状态设计理论
承载能力极限状态
正常使用极限状态 混凝土结构的使用性能
裂缝、变形、振动 （刚度）
控制 裂缝
应力t ，而裂缝截面突增的钢筋拉应力s 也逐渐恢复正常； 5. 当混凝土中拉应力t 增大到 ft 时，下一个最薄弱截面将可能出
现新的裂缝； 6. 当钢筋接近屈服时，钢筋与混凝土之间会产生较大滑移，粘结 应力基本丧失，裂缝间混凝土退出受拉工作，钢筋应力渐趋相等。
2021
18
N (kN)
200
混凝土：fc=30.8MPa; ft=1.97MPa;
11
温度裂缝
温度区段
T 气温升高时
2021
12
受力裂缝
拉、弯、剪、扭、粘结等引起的裂缝
斜裂缝！！
垂直裂缝！
纵向裂缝！！！
目前，只有拉、弯状态下混凝土横向裂缝宽度的计算理
论比较成熟
2021
13
2021
14
钢筋混凝土受拉试件全过程试验
重要结论
l
2l mwk.baidu.com
*裂缝数量增加至一定数量时不
再增加，但宽度不断变化
3. 裂缝出现后，裂缝截面的混凝土立即退出受拉工作，拉应力t
=0；裂缝两侧混凝土迅速回缩，使得裂缝一出现就有一定的宽 度；
2021
17
4.开裂后裂缝截面由于受拉混凝土退出工作，钢筋拉应力s 突增，
但钢筋与混凝土之间存在粘结，在裂缝两侧一定范围内就会产生 粘结应力τ，随着离裂缝距离的增加，混凝土中又重新建立起拉
d
4A
c=ft
sAs l m
sAs l
2021
21
裂缝的间距
裂缝的最小间距l 裂缝的最大间距2l
裂缝的平均 间距
（s+ s）As
lm 1.5l
（s+ s）As
lm
1.5 ft
4 m
d
k2'
d
c=ft
sAs l
sAs l
2021
22
bf ’
裂缝的间距
为了和受弯构件相统一，定义：
hf ’ b h
h
2021
7
2021
8
施工措施不当产生的裂缝
混凝土在浇筑、硬化过程中会产生下沉和泌水，当下沉受到阻
挡时会产生内部的泌水，干燥后就会成为裂缝。
2021
9
基础不均匀沉降产生的裂缝
基础不均匀下
沉时会迫使墙体一 起变形，在主拉应 力作用下混凝土墙 体也会开裂。
基
础
下
沉
2021
10
钢筋锈蚀产生的裂缝
2021