基于正常使用极限状态要求的结构设计验算
混凝土结构设计规范--正常使用极限状态验算
正常使用极限状态验算8.1 裂缝控制验算第8.1.1条钢筋混凝土和预应力混凝土构件，应根据本规范第3.3.4条的规定，按所处环境类别和结构类别确定相应的裂缝控制等级及最大裂缝宽度限值，并按下列规定进行受拉边缘应力或正截面裂缝宽度验算：1一级--严格要求不出现裂缝的构件在荷载效应的标准组合下应符合下列规定：σck-σpc≤0(8.1.1-1)2二级--一般要求不出现裂缝的构件在荷载效应的标准组合下应符合下列规定：σck-σpc≤f tk(8.1.1-2) 在荷载效应的准永久组合下宜符合下列规定：σcq-σpc≤0(8.1.1-3)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影响计算的最大裂缝宽度，应符合下列规定；ωmax≤ω1im(8.1.1-4) 式中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；σpc——扣除全部预应力损失后在抗裂验算边缘混凝土的预压应力，按本规范公式(6.1.5-1)或公式(6.1.5-4)计算；f tk--混凝土轴心抗拉强度标准值，按本规范表4.1.3采用；ωmax--按荷载效应的标准组合并考虑长期作用影响计算的最大裂缝宽度，按本规范第8.1.2条计算；ω1im--最大裂缝宽度限值，按本规范第3.3.4条采用。
注：对受弯和大偏心受压的预应力混凝土构件，其预拉区在施工阶段出现裂缝的区段，公式(8.1.1-1)至公式(8.1.1-3)中的σpc应乘以系数0.9。
第8.1.2条在矩形、T形、倒T形和I形截面的钢筋混凝土受拉、受弯和偏心受压构件及预应力混凝土轴心受拉和受弯构件中，按荷载效应的标准组合并考虑长期作用影响的最大裂缝宽度(mm)可按下列公式计算：(8.1.2-1)(8.1.2-2)d eq=Σn i d2i/Σn i v i d i(8.1.2-3)(8.1.2-4)式中αcr--构件受力特征系数，按表8.1.2-1采用；ψ--裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数：当ψ<0.2时，取ψ=0.2；当ψ>1时，取ψ=1；对直接承受重复荷载的构件，取ψ=1；σsk--按荷载效应的标准组合计算的钢筋混凝土构件纵向受拉钢筋的应力或预应力混凝土构件纵向受拉钢筋的等效应力，按本规范第8.1.3条计算；E s--钢筋弹性模量，按本规范表4.2.4采用；c--最外层纵向受拉钢筋外边缘至受拉区底边的距离(mm):当c<20时，取c=20;当c>65时，取c=65;ρte--按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率；在最大裂缝宽度计算中，当ρte<0.01时，取ρte=0.01；A te--有效受拉混凝土截面面积：对轴心受拉构件，取构件截面面积；对受弯、偏心受压和偏心受拉构件，取A te=0.5bh+(b f-b)h f,此处，b f、h f为受拉翼缘的宽度、高度；A s--受拉区纵向非预应力钢筋截面面积；A p--受拉区纵向预应力钢筋截面面积；d eq--受拉区纵向钢筋的等效直径(mm);d i--受拉区第i种纵向钢筋的公称直径(mm);n i--受拉区第i种纵向钢筋的根数；v i--受拉区第i种纵向钢筋的相对粘结特性系数，按表8.1.2-2采用。
四按正常使用极限状态计算1验算特点
S SGk SQ1k
2、荷载效应的标准组合和准永久组合
（1）标准组合
n
S SGk SQ1k ciSQik i2
（2）准永久组合
1.承载力极限状态：结构或构件丧失承载能力或不能继续承载 的状态；其主要表现为： （1）整个结构或其中的一部分作为刚体失去平衡(如倾覆、过
大的滑移)； （2）结构构件或连接因材料强度被超过而破坏(包括疲劳破坏)，
或因过度的塑性变形而不适于继续承载(如受弯构件中的少 筋梁)； （3）结构转变为机动体系(如超静定结构由于某些截面的屈服， 使结构成为几何可变体系)； （4）结构或构件丧失稳定(如细长柱达到临界荷载发生压屈)。
用阶段一般要求不出现裂缝；三级为正常使用阶段允许出 现裂缝，但要控制裂缝宽度。具体要求是： 对裂缝控制等级为一级的构件，要求按荷载效应的标准组 合进行计算时，构件受拉边缘混凝土不宜出现拉应力
wmax
具体要求是： 对裂缝控制等级为一级的构件，要求按荷载效应的标准组
合进行计算时，构件受拉边缘混凝土不宜出现拉应力 对裂缝控制等级为二级的构件，要求按荷载效应的准永久
§3.2极限状态设计方法
一、影响结构可靠性的因素 1.作用效应：包括由荷载产生的各种效应。 （1）荷载的分类 a.永久荷载：在设计基准期内大小、方向、作用点及形式 不随时间变化，或者其变化可忽略不计，通常称为恒载； b.可变荷载：在设计基准期内大小、方向、作用点及形式 等任意因素随时间变化，通常称为活载； c.偶然荷载：在设计基准期内一般不出现，一旦出现，其 值很大且持续时间很短。
建筑结构与建筑设备辅导--正常使用极限状态验算
三、正常使⽤极限状态验算钢筋混凝⼟构件，除了有可能由于承载⼒不⾜超过承载能⼒极限状态外，还有可能由于变形过⼤或裂缝宽度超过允许值，使构件超过正常使⽤极限状态⽽影响正常使⽤。
因此规范规定，根据使⽤要求，构件除进⾏承载⼒计算外，尚须进⾏正常使⽤极限状即变形及裂缝宽度的验算。
(⼀)规范中，对正常使⽤极限状态的验算及耐久性的规定1．对于正常使⽤极限状态，结构构件应分别按荷载效应的标准组合、准永久组合或标准组合并考虑长期作⽤影响，采⽤下列极限状态设计表达式：S≤C (7-111)式中 S--正常使⽤极限状态的荷载效应组合值；C——结构构件达到正常使⽤要求所规定的变形、裂缝宽度和应⼒等的限值。
荷载效应的标准组合和准永久组合应按《荷载规范》的规定进⾏计算。
2．受弯构件的挠度应按荷载效应的标准组合并考虑荷载长期作⽤影响进⾏计算，其计算值不应超过表7-24规定的挠度限值。
受弯构件的挠度限值表7-24构件类型挠度限值吊车梁：⼿动电动 l0/500l0/600屋盖、楼盖及楼梯构件：当l0<7m时当7m≤l0≤9m时当l0>9m时l0/200(l0/250)l0/250(l0/300)l0/300(l0/400)注：1．表中l0为构件的计算跨度；2．表中括号内的数值适⽤于使⽤上对挠度有较⾼要求的构件；3. 如果构件制作时预先起拱，且使⽤上也允许，则在验算挠度时，可将计算所得的挠度值减去起拱值；对预应⼒混凝⼟构件．尚可减去预加⼒所产⽣的反拱值；4．计算悬臂构件的挠度限值时，其计算跨度l0按实际息臂长度的2倍取⽤。
3．结构构件正截⾯的裂缝控制等级分为三级。
裂缝控制等级的划分应符合下列规定：⼀级——严格要求不出现裂缝的构件，按荷载效应标准组合计算时，构件受拉边缘混凝⼟不应产⽣拉应⼒。
⼆级——⼀般要求不出现裂缝的构件，按荷载效应标准组合计算时，构件受拉边缘混凝⼟拉应⼒不应⼤于混凝⼟轴⼼抗拉强度标准值；按荷载效应准永久组合计算时，构件受拉边缘混凝⼟不宜产⽣拉应⼒，当有可靠经验时可适当放松。
正常使用极限状态验算及耐久性设计
9.3.2 平均裂缝宽度计算公式
原因：裂缝宽度是由于钢筋与混凝土间出现相对滑移，引起 混凝土回缩而产生的。
按粘结滑移理论，平均裂缝宽度是指纵向受拉钢筋重心水平 处构件侧表面的裂缝宽度；
平均裂缝宽度可由两条相邻裂缝之间钢筋的平均伸长值与相 应水平处受拉混凝土的平均伸长值之差求得。
wm
smlm
Mk
s2
Mk
12
sm S1 s2
lm
s
S1
s2 sk
ctm sm
ct
由2-2截面的平衡条件可得
Mk As s22h0 Mct
s2
M k M ct
As2h0
S1 (1
M ct ) Mk
1.1(1 Mct )
Mk
9.3.4 平均裂缝宽度
纵向受拉钢筋应变不均匀系数c
S1
s2 sk
缝宽度随时间而增大。 混凝土收缩，使裂缝间混凝土长度缩短，会引起裂缝宽度的增大。 荷载长期作用下的最大裂缝宽度可由短期荷载作用下的最大裂缝宽
度乘以裂缝扩大系数t l
考虑裂缝扩大系数后，荷载长期作用下的最大裂缝宽度
wmax
t stl wm
0.85t stl
s
Es
lm
《混凝土规范》规定的最大裂缝宽度计算方法
第一条（批）裂缝出现后，钢筋通过粘结应力将拉力逐渐传递给混凝土， 经过一定的长度使混凝土的拉应力增大到其抗拉强度，出现第二条（批） 裂缝，这一传递长度为理论上的临界裂缝间 lcr,min，或称最小传递长度。
最大传递长度 lcr,max = 2lcr,min 平均裂缝间距大约为 lm= 1.5lcr,min
越大。
lm
k2c
d
混凝土结构设计原理(第3版)试卷2
第9章钢筋混凝土构件的变形、裂缝验算及耐久性一、填空题1.混凝土构件裂缝开展宽度及变形验算属于正常使用极限状态的设计要求，验算时材料强度采用标准值，荷载采用标准值、准永久值。
2. 增大构件截面高度是提高钢筋混凝土受弯构件抗弯刚度的最有效措施。
3.平均裂缝宽度计算公式中，σ是指裂缝截面处的纵向钢筋拉应力，其值是按荷载sk效应的标准组合计算的。
4.钢筋混凝土构件的平均裂缝间距随混凝土保护层厚度增大而增大，随纵筋配筋率增大而减小。
5.钢筋混凝土受弯构件挠度计算中釆用的最小刚度原则是指在相同符号弯矩范围内，假定其刚度为常数，并按最大弯矩截面处的最小刚度进行计算。
6.裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数ψ是指裂缝间受拉纵筋平均应变与裂缝截面处的受拉纵筋应变之比，反映了裂缝间拉区混凝土参与工作的程度。
7.结构构件正常使用极限状态的要求主要指在各种作用下的裂缝宽度和变形不应超过规定的限值。
8.结构的耐久性设计要求是指结构构件应满足设计使用年限的要求。
9.混凝土结构应根据使用环境类别和结构类别进行耐久性设计。
10.在荷载作用下，截面受拉区混凝土中出现裂缝，裂缝宽度与受拉纵筋应力几乎成正比。
11.钢筋混凝土和预应力混凝土构件，按所处环境类别和结构类别确定相应的裂缝控制等级最大裂缝宽度限值。
12.平均裂缝间距与混凝土保护层厚度、纵向受拉钢筋直径、纵向受拉钢筋表面特征系数及纵向钢筋配筋率有关。
13.轴心受拉构件的平均裂缝宽度为构件裂缝区段范围内钢筋的平均伸长与相应水平处构件侧表面混凝土平均伸长之差。
14.最大裂缝宽度等于平均裂缝宽度乘以扩大系数，这个系数是考虑裂缝宽度的随机性以及长期荷载作用的影响。
15.受弯构件的最大挠度应按荷载效应的标准组合，并考虑荷载长期作用影响进行计算。
16.结构构件正截面的裂缝控制等级分为三级。
17.环境类别中一类环境是指室内正常环境。
二、选择题1.减少钢筋混凝土受弯构件的裂缝宽度，首先应考虑的措施是[ a ]。
结构设计原理结构按极限状态法设计计算的原则
1、持久状况：桥涵建成后承受自重、车辆荷载等作用持 续时间很长的状况。该状况是指桥梁的使用阶段。— —进行承载能力极限状态和正常使用极限状态的设计。
2、短暂状况：桥涵施工过程中承受临时性（或荷载）的 状况，该状况对应的是桥梁的施工阶段，一般只进行 承载能力极限状态设计
3、偶然状况：在桥涵使用过程中偶然出现的状况。（可 能遇到地震等作用的状况。——只进行承载能力极限 状态设计
❖ 失效概率——作用效应S和结构抗力R都是随机变量或随 机过程，因此要绝对地保证R总是大于S是不可能的。可 能出现R小于S的情况，这种可能性的大小用概率来表示 就是失效概率。
➢ 可靠指标用来描述结构可靠度的原因
• 可靠指标是可靠度的度量，与其有一一对应的数量关系；
可靠指标与可靠度及失效概率关系
2、结构抗力和作用
结构抗力——结构构件承受内力和变形的能力。它是 结构材料性能和几何参数等的函数。
作 用——施加在结构上的集中力或分布力，或引 起结构外加变形或约束变形的原因，它分为直接作用和 间接作用。
➢ 两类作用
作用
直接作用
间接作用
施加在结构上的荷载，如 结构自重、汽车荷载等。
引起结构外加变形 和约束变形的原因
第二章 结构按极限状态法设计计算的原则
本章的主要内容
设计计算方法的历史与基本思想 结构的功能要求 极限状态的概念、概率极限状态设计方法 现有《公规范》采用的设计方法、原则、表达方式、各 系数的含义 材料强度取值、作用分类、各种作用组合 建筑结构的基本计算原则
§2.0 概 述
一、结构设计的目的 设计满足功能要求的结构,也就是把外界作用对结
承载能力极限多系数状态表达式：
正常使用极限状态设计
正常使用极限状态设计1. 引言正常使用极限状态设计（Normal Use Limit State Design，简称NULSD）是一种工程设计方法，旨在确保工程结构在正常使用条件下的安全性和可靠性。
在设计过程中，工程师需要考虑结构的正常使用状态以及可能发生的极限状态，以保证结构在正常使用条件下不会发生失效或过度应力。
本文将介绍正常使用极限状态设计的概念、原理和应用，并重点探讨其在建筑结构设计中的应用。
同时，将分析正常使用极限状态设计的优势和局限性，并提出一些建议以提高设计的可靠性和安全性。
2. 正常使用极限状态设计的概念和原理正常使用极限状态设计是一种基于可靠性理论的设计方法，通过考虑结构材料的变化、荷载的变化和结构的变形，以及结构的可靠性指标，确定结构在正常使用条件下的安全性和可靠性。
正常使用极限状态设计的原理是基于结构的可靠性理论，即结构在设计寿命内的可靠性应满足一定的要求。
通过对结构的荷载、材料性能和几何形状等参数进行概率分布和统计分析，可以计算出结构的可靠性指标，如可靠性指标β。
在正常使用极限状态设计中，工程师需要根据结构的设计要求和使用条件，确定结构的荷载、材料性能和几何形状等参数，并通过可靠性分析确定结构的可靠性指标。
根据可靠性指标，可以确定结构的设计要求，如强度、刚度、稳定性等。
3. 正常使用极限状态设计在建筑结构中的应用正常使用极限状态设计在建筑结构中的应用十分广泛。
在建筑结构设计中，正常使用极限状态设计可以应用于以下几个方面：3.1 荷载设计在正常使用极限状态设计中，荷载设计是一个重要的环节。
工程师需要根据建筑的用途、位置和使用条件，确定结构的荷载。
通过考虑荷载的变化和概率分布，可以计算出结构的可靠性指标，从而确定结构的设计要求。
3.2 材料选择和性能设计在正常使用极限状态设计中，材料的选择和性能设计也是关键。
工程师需要根据结构的要求和使用条件，选择合适的材料，并确定材料的性能参数。
混凝土结构原理第9章 正常使用极限状态验算
混凝土的徐变、收缩造成梁截面弯曲刚度降低，挠度随时 间增长。计算挠度时必须采用按荷载效应的标准组合并考虑荷 载效应的长期作用影响的刚度B。
1．荷载长期作用下刚度降低的原因
（1）混凝土的徐变 裂缝间受拉混凝土的应力松弛以及 混凝土和钢筋的徐变滑移，使受拉钢筋的平均应变和平均应力 随时间而增大；裂缝的发展，受拉混凝土退出工作；受压混凝 土的塑性发展，内力臂减小。
刚度是反映力与变形之间的关系：
s Ee 应力-应变： M EI ×f 弯矩-曲率： EI P 48 × 3 × f 荷载-挠度： （集中荷载） l EI V 12 3 d（两端刚接） 水平力-侧移： h
9.3.1
截面弯曲刚度的概念及定义
对于弹性均质材料截面，EI为常数，M-f 关系为直线。 钢筋混凝土是不均质的非弹性材料，因此受弯过程中EI不 是常数。
9.3.2
钢筋混凝土受弯构件的短期刚度Bs
2．物理关系
e sq
s sq
Es
，
s cq e ck Ec
x h0
sc wsc
C
3．平衡关系
M q C h h0 ws cq x h0 b hh0 M q T hh0 s sq As hh0
ssAs
hh0
9.3.2
“扩大系数”主要考虑两种情况：1）裂缝宽度的不均匀性，
采用扩大系数t；2）荷载长期作用下混凝土的收缩以及受力 混凝土的应力松弛、滑移徐变导致裂缝间受拉混凝土不断退 出工作，采用扩大系数tl。
9.2.4
最大裂缝宽度及其验算
最大裂缝宽度的计算
wmax t l ws ,max
s sk t t l wm 0.77 t t l y lm Es
混凝土结构原理第9章 正常使用极限状态验算
wm a cy
s sq
Es
l m 0.85 y
s sq
Es
lm
9.2.3
平均裂缝宽度
裂缝截面处的钢筋应力ssk
ssk是指按荷载效应的标准组合计算的混凝土构件裂缝截面处
纵向受力钢筋的应力.
受弯构件：
s sq
Mq
轴心受拉构件： s sq
0.87 As h0 Nq As
偏心受拉构件： s sq
cs——最外层纵向受拉钢筋外边缘到受拉区底边的距离（mm）， 当c<20mm时，取c=20mm； d——钢筋直径（mm），当用不同直径的钢筋时，d改用换算直 径4As/u，u为纵向钢筋的总周长。
9.2.3
平均裂缝宽度
裂缝宽度是指受拉钢筋截面重心水平处构件侧表面的裂缝 宽度。裂缝宽度的离散性比裂缝间距更大些。 平均裂缝宽度计算式 平均裂缝宽度wm等于构件裂缝区段内钢筋的平均伸长与相 应水平处构件侧表面混凝土平均伸长的差值。
“扩大系数”主要考虑两种情况：1）裂缝宽度的不均匀性，
采用扩大系数t；2）荷载长期作用下混凝土的收缩以及受力 混凝土的应力松弛、滑移徐变导致裂缝间受拉混凝土不断退 出工作，采用扩大系数tl。
9.2.4
最大裂缝宽度及其验算
最大裂缝宽度的计算
wmax t l ws ,max
s sk t t l wm 0.77 t t l y lm Es
1) 在裂缝出现前，应变均匀分布。 2) 即将出现裂缝的状态Ⅰa阶段。 3)当达到极限拉应变e0ct后，出现第一条（批）裂缝。 4) 裂缝出现瞬间，混凝土应力降低为零，而钢筋的拉力突然增 加，由ss,cr增至ss1。 5)裂缝出现后，混凝土向裂缝两侧回缩，但非自由，受到钢筋 的约束。混凝土与钢筋之间有相对滑移，产生粘结应力t。达 到l后，粘结应力消失，混凝土中又重新建立起拉应力sct。
混凝土结构设计规范--正常使用极限状态验算
正常使用极限状态验算8.1 裂缝控制验算第8.1.1条钢筋混凝土和预应力混凝土构件，应根据本规范第3.3.4条的规定，按所处环境类别和结构类别确定相应的裂缝控制等级及最大裂缝宽度限值，并按下列规定进行受拉边缘应力或正截面裂缝宽度验算：1一级--严格要求不出现裂缝的构件在荷载效应的标准组合下应符合下列规定：σck-σpc≤0(8.1.1-1)2二级--一般要求不出现裂缝的构件在荷载效应的标准组合下应符合下列规定：σck-σpc≤f tk(8.1.1-2) 在荷载效应的准永久组合下宜符合下列规定：σcq-σpc≤0(8.1.1-3)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影响计算的最大裂缝宽度，应符合下列规定；ωmax≤ω1im(8.1.1-4) 式中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；σpc——扣除全部预应力损失后在抗裂验算边缘混凝土的预压应力，按本规范公式(6.1.5-1)或公式(6.1.5-4)计算；f tk--混凝土轴心抗拉强度标准值，按本规范表4.1.3采用；ωmax--按荷载效应的标准组合并考虑长期作用影响计算的最大裂缝宽度，按本规范第8.1.2条计算；ω1im--最大裂缝宽度限值，按本规范第3.3.4条采用。
注：对受弯和大偏心受压的预应力混凝土构件，其预拉区在施工阶段出现裂缝的区段，公式(8.1.1-1)至公式(8.1.1-3)中的σpc应乘以系数0.9。
第8.1.2条在矩形、T形、倒T形和I形截面的钢筋混凝土受拉、受弯和偏心受压构件及预应力混凝土轴心受拉和受弯构件中，按荷载效应的标准组合并考虑长期作用影响的最大裂缝宽度(mm)可按下列公式计算：(8.1.2-1)(8.1.2-2)d eq=Σn i d2i/Σn i v i d i(8.1.2-3)(8.1.2-4)式中αcr--构件受力特征系数，按表8.1.2-1采用；ψ--裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数：当ψ<0.2时，取ψ=0.2；当ψ>1时，取ψ=1；对直接承受重复荷载的构件，取ψ=1；σsk--按荷载效应的标准组合计算的钢筋混凝土构件纵向受拉钢筋的应力或预应力混凝土构件纵向受拉钢筋的等效应力，按本规范第8.1.3条计算；E s--钢筋弹性模量，按本规范表4.2.4采用；c--最外层纵向受拉钢筋外边缘至受拉区底边的距离(mm):当c<20时，取c=20;当c>65时，取c=65;ρte--按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率；在最大裂缝宽度计算中，当ρte<0.01时，取ρte=0.01；A te--有效受拉混凝土截面面积：对轴心受拉构件，取构件截面面积；对受弯、偏心受压和偏心受拉构件，取A te=0.5bh+(b f-b)h f,此处，b f、h f为受拉翼缘的宽度、高度；A s--受拉区纵向非预应力钢筋截面面积；A p--受拉区纵向预应力钢筋截面面积；d eq--受拉区纵向钢筋的等效直径(mm);d i--受拉区第i种纵向钢筋的公称直径(mm);n i--受拉区第i种纵向钢筋的根数；v i--受拉区第i种纵向钢筋的相对粘结特性系数，按表8.1.2-2采用。
tbsa6.0程序构件的正常使用极限状态验算
tbsa6.0程序构件的正常使用极限状态验算在进行 tbsa6.0 程序构件的正常使用极限状态验算之前，我们需要先了解 tbsa6.0 程序的基本概念以及其在工程设计中的重要性。
tbsa6.0 程序是一种用于结构设计和验算的工具，其功能强大，能够对各种构件的受力情况进行分析和评估，可以帮助工程师确保结构的安全性和稳定性。
在进行正常使用极限状态验算时，tbsa6.0 程序可以帮助工程师进行深入的分析和计算，以确保构件在正常使用情况下的承载能力和稳定性。
我们需要明确 tbsa6.0 程序构件的正常使用极限状态验算的概念。
正常使用极限状态验算是指在结构正常使用状态下，根据设计要求和规范，对构件的受力情况、变形和稳定性进行评估和验证。
这一过程需要考虑构件的承载能力、变形限制以及稳定性要求，以确保结构在正常使用状态下的安全性和可靠性。
tbsa6.0 程序作为一种专业的结构设计和验算工具，可以提供强大的分析功能，帮助工程师进行正常使用极限状态验算时的深入计算和评估。
接下来，我们需要详细讨论 tbsa6.0 程序在进行正常使用极限状态验算时的具体应用。
在进行正常使用极限状态验算时，tbsa6.0 程序可以对构件的受力情况进行全面的分析和计算。
通过输入构件的相关参数和荷载条件，tbsa6.0 程序可以进行受力分析，并给出构件的应力、应变和变形等相关参数。
tbsa6.0 程序还可以对构件的稳定性进行评估，判断构件是否满足稳定性要求。
通过 tbsa6.0 程序的计算和分析，工程师可以全面了解构件在正常使用状态下的受力情况和稳定性要求，为工程设计和结构验算提供可靠的依据。
针对 tbsa6.0 程序的正常使用极限状态验算，我们还需要讨论其在工程设计中的重要性。
正常使用极限状态验算是工程设计中非常重要的一环，它直接关系到结构的安全性和可靠性。
通过 tbsa6.0 程序的深入分析和计算，可以帮助工程师全面评估构件在正常使用状态下的承载能力和稳定性，确保结构在使用过程中不会发生安全问题。
钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算极限状态验算的类型
第八章 钢筋砼构件正常使用极限状态验算
❖更方便的是在保持Mcr相等的条件下，将受拉区梯形
应力图折换成直线分布应力图。
❖受拉边缘应力为γmft 。γm为截面抵抗矩的塑性系数。 ❖换算后可直接用弹性体的材料力学公式进行计算。
8.2 抗裂验算
第八章 钢筋砼构件正常使用极限状态验算
❖把钢筋换算为同位置的砼截面面积αEAs：
使用期间的裂缝----荷载裂缝
斜裂缝！！
拉、弯、剪、扭、粘结等引起的裂缝
垂直裂缝！
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
纵向裂缝！！！
8.1 概述
第八章 钢筋砼构件正常使用极限状态验算
（3）变形验算
➢范围：针对使用上需要控制挠度的结构而进行的验算。 ➢在水工建筑物中，构件的截面尺寸设计得都比较大，
8.1 概述
第八章 钢筋砼构件正常使用极限状态验算
4、验算内容：抗裂验算、裂缝宽度验算及变形验算。一 般只对持久状况进行验算。 （1）抗裂验算
➢范围：针对使用上不允许出现裂缝构件的而进行的验算。
规范要求在荷载效应的短期组合和长期组合两种情况下， 对构件进行验算。按《水工规范》的规定，应对承受水压 的轴拉、小偏拉及发生裂缝后引起严重渗漏构件。
Ao——换算截面面积，Ao=Ac + αEAs， 面积。靠增加钢αE筋= E提s 高/Ec抗；裂As能为钢力筋是截不面经面济积，；不A合c为理砼的截。面
8.2 抗裂验算
第八章 钢筋砼构件正常使用极限状态验算
二.受弯构件 ❖受弯构件正截面即将开裂时，应力处于第I阶段末。 ❖受拉区近似假定为梯形，塑化区占受拉区高度的一半。 ❖利用平截面假定，根据力和力矩的平衡，求出Mcr。
新规范下桥梁上部结构设计验算内容
一、预应力混凝土梁1.持久状况正常使用极限状态计算（结构抗裂验算，第六章）参照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（以下简称桥规）6.3.1条，对预应力混凝土受弯构件进行正截面和斜截面抗裂验算。
(1)、正截面拉应力要求a.全预应力构件短期效应组合预制构件（对应桥梁博士正常使用组合II）σst-0.85σpc≤0分段浇筑构件（对应桥梁博士正常使用组合II）σst-0.80σpc≤0即短期效应组合下不出现拉应力。
b.A类构件（短期效应组合）短期效应组合（对应桥梁博士正常使用组合II）σst-σpc≤0.7ftk长期效应组合（对应桥梁博士正常使用组合I）σlt-σpc≤0即长期组合不出现拉应力，短期组合不超过限值。
(2)、斜截面主拉应力要求a. 全预应力构件（短期效应组合）预制构件(对应桥梁博士正常使用组合II）σtp≤0.6ftk现场浇筑构件(对应桥梁博士正常使用组合II）σtp≤0.4ftkb. A类构件短期效应组合预制构件(对应桥梁博士正常使用组合II）σtp≤0.7ftk现场浇筑构件(对应桥梁博士正常使用组合II）σtp≤0.5ftk2、持久状况和短暂状况构件的应力计算（持久状况）持久状况预应力混凝土构件应力计算参照《桥规》7.1条的规定加以考虑。
计算使用阶段正截面混凝土的法向压应力和斜截面混凝土的主压应力，并不得超过规定限值。
考虑预加力效应，分项系数取1.0，并采用标准组合，汽车荷载考虑冲击系数。
（1）正截面验算：标准组合下(对应桥梁博士正常使用组合III）构件受压区边缘混凝土法向压应力σkc+σpt≤0.5fck（2）斜截面验算：标准组合下构件边缘混凝土主压应力(对应桥梁博士正常使用组合III）σcp≤0.6fck3、持久状况和短暂状况构件的应力计算（短暂状况）(对应桥梁博士施工阶段应力）短暂状况预应力混凝土应力验算根据《桥规》7、2、8条，计算在预应力和构件自重等施工荷载作用下截面边缘的法向应力。
混凝土结构正常使用极限状态验算
混凝土结构正常使用极限状态验算1.国家和行业规范要求的验算：混凝土结构的设计和验算需要符合国家和行业相关的规范要求，如《混凝土结构工程施工质量检验规范》、《建筑结构荷载规范》等。
这些规范中包含了对混凝土结构在正常使用状态下的验算方法和要求，包括荷载和抗力的验算、变形和裂缝的控制等。
2.荷载验算：混凝土结构在正常使用状态下应能承受其设计荷载的作用，在验算时需要考虑到各种荷载的组合，如永久荷载、活荷载、风荷载、地震荷载等。
验算时需要根据结构的布置形态、构造特点和受力性能等确定荷载的作用位置和求和方式，并考虑不同荷载的组合系数。
3.抗力验算：混凝土结构在正常使用状态下需要满足一定的抗力要求，如强度要求、稳定性要求等。
抗力验算主要包括混凝土和钢筋的强度验算、构件的稳定性验算等。
强度验算时需要通过受拉区混凝土的抗张强度验算、受压区混凝土的抗压强度验算、钢筋的抗拉强度验算等来确保结构的强度满足要求。
稳定性验算则主要是针对构件的整体稳定性，如柱和墙等的稳定性验算。
4.变形和裂缝控制：混凝土结构在正常使用状态下也要考虑其变形和裂缝控制。
在验算中需根据结构的变形和裂缝控制要求，计算出结构在正常使用荷载下的变形，并与规范的限值进行比较，确保变形控制在规范允许的范围内。
混凝土结构在正常使用状态下的极限状态验算需要进行详细的力学计算和受力分析。
通过应力和变形的计算和分析，可以确定混凝土结构在正常使用状态下的受力性能和安全可靠性。
同时，还需进行紧固件的验算、接缝的设计和施工与应力调整等方面的验算和措施。
混凝土结构正常使用极限状态验算是设计混凝土结构的重要工作之一，对于保证结构的安全性和可靠性具有重要意义。
只有在正常使用状态下进行合理和准确的验算，才能确保混凝土结构的正常使用和使用寿命的延长。
因此，在混凝土结构的设计和施工过程中，要严格按照相关规范进行验算，确保结构的安全可靠性。
混凝土结构正常使用极限状态验算
混凝土结构正常使用极限状态验算1、混凝土结构构件应根据其使用功能及外观要求，按下列规定进行正常使用极限状态验算：1对需要控制变形的构件，应进行变形验算；2对不允许出现裂缝的构件，应进行混凝土拉应力验算；3对允许出现裂缝的构件，应进行受力裂缝宽度验算；4对舒适度有要求的楼盖结构，应进行竖向自振频率验算。
2、对于正常使用极限状态，钢筋混凝土构件、预应力混凝土构件应分别按荷载的准永久组合并考虑长期作用的影响或标准组合并考虑长期作用的影响，采用下列极限状态设计表达式进行验算：S≤C （3.4.2）式中：S——正常使用极限状态荷载组合的效应设计值；C——结构构件达到正常使用要求所规定的变形、应力、裂缝宽度和自振频率等的限值。
3、钢筋混凝土受弯构件的最大挠度应按荷载的准永久组合，预应力混凝土受弯构件的最大挠度应按荷载的标准组合，并均应考虑荷载长期作用的影响进行计算，其计算值不应超过表3.4.3规定的挠度限值。
注：1 表中l0为构件的计算跨度；计算悬臂构件的挠度限值时，其计算跨度l0按实际悬臂长度的2倍取用；2 表中括号内的数值适用于使用上对挠度有较高要求的构件；3 如果构件制作时预先起拱，且使用上也允许，则在验算挠度时，可将计算所得的挠度值减去起拱值；对预应力混凝土构件，尚可减去预加力所产生的反拱值；4 构件制作时的起拱值和预加力所产生的反拱值，不宜超过构件在相应荷载组合作用下的计算挠度值。
4、结构构件正截面的受力裂缝控制等级分为三级，等级划分及要求应符合下列规定：一级——严格要求不出现裂缝的构件，按荷载标准组合计算时，构件受拉边缘混凝土不应产生拉应力。
二级——一般要求不出现裂缝的构件，按荷载标准组合计算时，构件受拉边缘混凝土拉应力不应大于混凝土抗拉强度的标准值。
三级——允许出现裂缝的构件：对钢筋混凝土构件，按荷载准永久组合并考虑长期作用影响计算时，构件的最大裂缝宽度不应超过本规范表3.4.5规定的最大裂缝宽度限值。
正常使用极限状态验算
1.正常使用极限状态验算:抗裂验算裂缝宽度验算变形验算2.抗弯刚度：截面抗弯刚度的物理意义是使截面产生单位转角所需施加的弯矩它体现了截面抵抗弯曲变形的能力（B是一个随弯矩M增大而减小的变量）3.裂缝宽度取决于裂缝截面的钢筋应力σs裂缝间距l和裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数ψ4.裂缝控制措施对轴拉或小偏拉构件及发生裂缝后会产生严重渗漏的构件应进行抗裂度验算对荷载引起的裂缝规定了最大裂缝宽度限值并进行验算对其他原因产生的非受力裂缝应采取相应的处理措施5混凝土结构的耐久性是指结构在指定的工作环境中正常使用和维护条件下随时间变化而仍能满足预定功能要求的能力单向板肋形结构：当梁格布置使板的长短跨之比b/h>=3时则板上荷载绝大部分沿短跨L1方向传递到次梁上因此可仅考虑板载短跨方向受力故称单向板双向板肋形结构当梁格布置使板的长短跨之比b/h<=2时板上荷载将沿两个方向传到四边的支承梁上计算式应考虑两个方向受力故称双向板平截面假定：截面上任一点应变与该点到中和轴的距离成正比及截面上的应变为直线分布5.可靠性和可靠度结构在规定条件下,在规定的时间内,完成其预定功能的能力称为结构的可靠性.结构在规定条件下,在规定的时间内,完成其预定功能的概率称为结构的可靠度.影响结构可靠度的两大主要因素为:结构上的荷载效应和结构抵抗荷载的能力最小刚度原则（第八章）同号弯矩区段内弯矩最大截面处的刚度作为该区段梁的刚度，将变刚度梁简化为等刚度梁来计算挠度界限破坏远端钢筋σs→f y(εs→εy )，同时，近端边缘混凝土εc→εcu张拉控制力钢筋张拉时所控制达到的最大应力1.混凝土徐变和钢筋应力松弛混凝土上应力不变，但其应变随时间延长而增大的现象为混凝土的徐变应力松弛：在钢筋长度保持不变条件下其应力随时间增长而降低的现象结构的功能函数z=R-S=g（x1，x2，x3....）g（...）由所研究的结构功能而定如承载力变形或裂缝等，xi为影响该结构功能的各种荷载效应以及材料强度构件的几何尺寸等正截面受弯承载力图在钢筋混凝土的共同作用下对梁各个正截面产生的受弯承载力设计值Mu所绘制的图形材料抵抗弯矩图由钢筋混凝土共同工作对梁各个截面产生的受弯承载力设计值Mu 所绘制的图形小偏心受压破坏混凝土先被压碎远侧钢筋可能受拉也可能受压但都不屈服属于脆性破坏大偏心受压破坏钢筋冷拉常温下对钢筋进行拉伸强度增加塑性降低适筋截面受拉钢筋先屈服然后混凝土压碎的截面极限状态整个结构或结构的某一部分超过某一特定状态就不能满足设计指定的某一功能要求这个特定状态即极限状态偏心受压长柱的二阶弯矩偏心受压构件由纵向弯曲f英引起的附加弯矩Nf截面的延性从屈服开始至达到最大承载能力或达到以后承载力无显著下降期间的变形能力塑性内力重分布混凝土的碳化大气中的二氧化碳及其他酸性物质渗入到混凝土内与混凝土中的碱性物质发生反应使混凝土碱度降低的过程二1.结构失效概率可靠指标及分项系数之间的关系结构在规定条件下和时间内,不能完成预定功能的概率称为结构的失效概率.在结构的状态概率曲线图内,峰值到极限状态轴线(Z=0)的距离可用变量的方差Х倍数加以确定,倍数愈大,则结构可靠度愈高,因此此倍数可用于描述结构可靠度,此倍数为结构的可靠指标.采用概率方法计算现行规范设计表达式中隐含的可靠指标,再根据可靠度的要求将其调整为能满足规定可靠度水平的可靠指标,即为目标可靠指标.受弯构件斜截面承载力的主要因素影响受弯构件斜截面受剪承载力的主要因素有：剪跨比、混凝土强度、配箍率及箍筋强度、纵筋配筋率1.结构或构件的极限状态有两类：结构整体或其一部分当超过某一特定状态后,就不能完成结构某一预定的功能要求,这一特定状态即为极限状态.它分为承载能力和正常使用两类极限状态.水工混凝土结构设计状况考虑了持久状况,短暂状况及偶然状况等三种.荷载效应组合考虑了基本组合(短期及长期组合), 偶然状组合等两种混凝土构件截面延性概念印象因素纵向钢筋用量材料强度箍筋的数量和类型受弯构件正截面适筋梁的受力各界特点图形构件截面的弯曲刚度与材料力学刚度区别特点计算单筋矩形截面梁的正截面受弯承载力的最大值 因素1. 单筋矩形截面梁受弯承载力为()c 2y y 20f f 5.0f bh M ρρ-= 当梁宽b 变化时 k k k M M ρ≈； 当梁高h 变化时k2k k M M ρ≈ 当配筋A s 变化时 k MM k ≈； 当钢筋强度f y 变化时 k MM k ≈ 当混凝土强度f c 变化时 k MM k ≈ 由于钢筋强度变化不是连续的，故应有影响单筋矩形截面梁受弯承载力的因素的影响程度为：cs y f b A f h ≥≥>>。
《混凝土结构设计规范》之正常使用极限状态验算
配置表层钢筋网片梁的计算： 对按本规范第9.2.15 条配置表层钢筋网片的梁，按公式（7.1.2-1） 计算的最大裂缝宽度可适当折减，折减系数可取0.7；
7.1.3 7 1 3 条提出了正常使用极限状态验算的基本假定 新增条款
1 2 3 4 截面应变保持平面； 受压区混凝土的法向应力图取为三角形； 不考虑受拉区混凝土的抗拉强度； 采用换算截面。 采用换算截面
6α E ρ 1.15ψ + 0.2 + 1 + 3.5γ ′f
预应力混凝土受弯构件
要求不出现裂缝的构件
允许出现裂缝的构件
对预压时预拉区出现裂缝的构件，Bs应降低10%。
7.2.4混凝土构件的截面抵抗矩塑性影响系数 条款内容不变 7.2.5 考虑荷载长期作用对挠度增大的影响系数θ 条款内容 不变 钢筋混凝土受弯构件
对受弯、偏压构件
α cr = τ s ⋅τ l ⋅ α c ⋅ β
= 1.66 ×1.5 × 0.77 ×1.0 = 1.9173
表7.1.2 1中的1.9 表7.1.2-1中的1.9
对轴心受拉构件
α cr = τ s ⋅τ l ⋅ α c ⋅ β
= 1.9 × 1.5 × 0.85 × 1.1 = 2.7
ε sm
Mk =ψ Es Asηh0
Bs =
ψ αEρ + η ζ
E s As h
2 0
ψ = 1.1 − 0.65
f tk
ρ teσ sk
Bs =
6α E ρ αE ρ = 0 .2 + 1 + 3.5γ ′f ζ
η=0.87
ψ αEρ + η ζ
Es As h02
E s A s h 02
正常使用极限状态验算
a为As重心至截面受拉边缘的距离，
轴拉：取2als，ls为沿截面周边配
置的受拉钢筋重心连线的总长度。
钢筋应力σsk 构件形式 轴心受拉 受弯
Mk h0 As
大偏心受压
sk
N k (e z ) As z
h0 2 ) ]h0 e
偏心受拉
sk
σsk
N sk k As
z [0.87 0.12(1 f )(
wmax
sk
Es
(30 c 0.07
d
te
)
c——最外排纵向受拉筋外缘至拉区底边的距离(mm)， c﹥65mm时，取c＝65mm； d——受拉钢筋直径(mm)，用不同直径时，改用换算直径 4As／u, u为钢筋总周长； ρte——纵向受拉钢筋的有效配筋率，
ρte＝As／Ate，ρte<0.03时，取ρte=0.03；
影响外观，产生不安全感
缩短混凝土碳化到达钢筋的时间，钢筋提早锈蚀
侵蚀环境中，加速钢筋锈蚀 水头较大时，产生水力劈裂现象
裂缝控制等级
一级 严格不出现裂缝
无拉应力
二级 一般不出现裂缝
允许开裂，裂缝 三级 宽度不超出允许 值
拉应力小于允许 值
一般为压力容器、 水池、管道、核工 作室等，以及预应 力混凝土构件
正常使用极限状态的验算内容：
1、正常使用的抗裂验算或裂缝宽度验算 2、正常使用的挠度验算
如何同时保证承载能力极限状态与正 常使用极限状态？
钢筋混凝土结构构件一般都是首先进行承载力计算以确定 构件的截面尺寸与配筋。因此变形、裂缝等正常使用极限状态 的计算内容属于验算性质。
§8.1 抗裂验算
一般混凝土结构都是带裂缝工作的，裂缝对混凝土结构 有以下不利影响：
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1 空间有限元分析
根据设计 , 在一期恒载 、二期恒载及活载的分别 作用下 , 每个支座承担的压力分别为 51060 ×103 kN 、 11075 ×103 kN 及 11090 ×103 kN 。正常使用状态时 , 墩 顶的每个支座各承受 N = 71225 ×103 kN 垂直压力 。考 虑极限承载能力状态时的荷载组合 , 每个支座各承受 Nj = 81888 ×103 kN 垂直压力 。
图 2 桥墩计算单元划分 Fig12 Element partition of the pier
有限元计算得到的横桥向正应力云图如图 3 所 示 , 最大拉应力出现在轴对称截面顶部为 6106MPa , 而不是通常设计所考虑的悬臂端根部截面的顶部 。另
图 3 桥墩横桥向正应力云图 Fig13 Nephogram of the landscape orientation normal stress
基于正常使用极限状态要求的结构设计验算
王 晖 , 李 毅 , 项贻强
(浙江大学 交通工程研究所 , 浙江 杭州 310027)
摘要 : 传统的结构配筋设计方法是基于内力的方法 , 该方法主要针对杆系结构和板进行配筋设计 , 而实际工程当中存 在很多块状结构 , 采用经验的或者基于内力的方法 , 往往导致设计上的不安全 。文章对某钢筋混凝土 T 型桥墩顶面正 截面提出了采用应力分析结果进行配筋设计及验算的理念 , 该方法不同于传统的基于内力的配筋方法 , 能够对某些受 力形式不明确的结构进行配筋设计 , 具有一定的应用价值 。 关键词 : 钢筋混凝土 ; T 型桥墩 ; 正常使用极限状态 中图分类号 : U443122 文献标识码 : A
98 公 路 交 通 科 技 第 23 卷
或者深梁的方法 , 只能够完成对悬臂端截面的配筋设 计 。为了查明裂缝出现的原因 , 探索此类结构的设计 方法 , 本文在空间有限元分析的基础上 , 提出了利用 应力分析的结果 , 基于正常使用极限状态要求的结构 设计验算方法 , 能够较好的解决这类问题 。
图 5 半桥墩受力分析 Fig15 Force analysis of half pier
分别对两个方向的弯矩求和
∑M顺 = MN + MQ + MG = 18160kN ·m
∑M逆 = M + MR = 17192kN ·m
两个方向的弯矩基本平衡 , 相对偏差为 318 % , 主要是有限元模型的计算误差所引起的 , 计算结果足 够精确 。
3 极限承载能力分析
由于目前规范中没有明确这类桥墩极限承载能力
的估算方法 , 于是这里借助于空间分析结果进行分 析 。由上面的计算过程中 , 可以看出支座力产生的弯 矩 , 主要由桥墩轴对称截面的组合弯矩效应平衡 , 其 余部分主要由墩底竖向反力产生的弯矩平衡 。因此 , 在计算极限承载能力的时候 , 仅考虑主要的受力 , 分 析时仍采用原来的配筋方案 。
处的极限承载能力满足要求 。
由本文提出的方法计算得到极限承载能力可以用
来作为强度估算 , 但本身也有不足的地方 , 不能计算 得到钢筋屈服时的混凝土应力情况 , 另外验算只针对 轴对称截面 , 与实际破坏面可能不重合 。
表 1 各力对受压区合力中心取矩计算表 Tab11 Moment computing of each force to
the centre of compressed area
力的名称
拉应力的合力 FL 压应力的合力 FY
支座力 N 墩底剪力 Q = FL - FY
自重 G 墩底竖向反力 R = N + G
=
12155 ×106 2178 ×241127 ×10-
4
=
18711MPa
对比 II 级钢的容许应力 210MPa , 钢筋应力满足
要求 。按 照 规 范 公 式 计 算 得 到 的 裂 缝 宽 度 为
01243mm , 大于 012mm , 不满足正常使用状态要求 。 钢筋应力偏大 , 是导致裂缝过度开展的主要原
Structural De sign and Checking Ba sed o n Normal Limit State s
WANG Hui , LI Yi , XIANG YiΟqiang ( Institute of Architecture and Civil Engineering of Zhejiang University , Zhejiang Hangzhou 310027 , China)
0 引言
某在建分离式立交桥 , 采用主线上跨形式 , 左右 幅错开布置 。其中 , 上部结构引桥采用后张预应力混 凝土空心板 、主桥采用现浇预应力混凝土连续箱梁 , 下部结构引桥采用肋式桥台 、柱式桥墩 , 主桥采用钢 筋混凝土 T 型桥墩 , 墩身结构采用 C30 号混凝土 、II 级钢筋 , 基础采用桩基础 , 桥面净宽 11125m。设计 及验算荷载分别为汽车超Ο20 、挂Ο120 。
仍按照前面偏安全的假定 , 并计入材料分项安全 系数 , 建立如下极限平衡方程
RgA
γs
g
Z
+
RL R
=
N RL
R = NR
代入
Rg
= 320MPa ,
Ag
=
241127cm2
,
γ s
= 1125 ,
Z = 2178m , LR = 017m 和 L = 2125m , 解得 NR = 11108
×103 kN > Nj = 81888 ×103 kN 。原设计在轴对称截面
因 。考虑按容许应力法进行配筋 , 控制正常使用状态 的钢 筋 应 力 为 160MPa , 重 新 计 算 得 到 钢 筋 面 积 28215cm2 , 选用 40<32mm 的 II 级钢筋 , 裂缝验算通 过 。容许应力法是铁路桥梁采用的规范设计方法 , 由 于铁路桥梁活荷载大 , 对设计的安全要求比公路更为 严格 , 可以认为配筋满足安全要求 。
力Π103 kN
51081 51676 71225 01595 01443 71668
力臂Πm
2147 0
2125 3114 1107 017
弯矩ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ103 kN·m
12155 (逆时针)
0 16126 (顺时针) 1187 (顺时针) 0147 (顺时针) 5137 (逆时针)
第 3 期 王 晖 , 等 : 基于正常使用极限状态要求的结构设计验算 99
由于该桥墩裂缝出现在靠近墩顶中部 , 采用传统 的基于结构内力和平截面假定进行配筋设计的方法 , 其梁的高度应取多少现行桥规没有明确的规定 , 因而 无法对图 1 所示桥墩的轴对称截面进行设计 。基于梁
收稿日期 : 2005Ο01Ο04 作者简介 : 王晖 (1982 - ) ,男 ,江西吉安人 ,硕士研究生 ,主要研究方向为桥梁设计理论 、桥梁健康监测评估管理系统 1 (rainystar @citiz1net)
在原设计中 , 采用的是 30<32mm 的 II 级钢 , 钢 筋总面积为 241127cm2 , 计算钢筋等效混 凝 土 高 度 h = Ag nΠb = 241127 ×10 - 4 ×10Π115 = 0116m , 其中 n 为钢筋与混凝土弹性模量的比值 。钢筋等效混凝土高
度与受拉区混凝土开裂高度相比小得多 , 混凝土开裂 后 , 轴对称截面的换算截面刚度 , 相比于有限元模型 中的毛截面刚度 , 截面刚度减小 , 中性轴位置向受压 区方向移动 , 混凝土受压区合力中心位置也随之移 动 , 钢筋到混凝土受压区合力中心的力臂加大 。
在正常使用状态时 , 假设支座底部对桥墩的压应 力均匀分布 , 利用通用有限元程序中的实体单元 , 建 立空间连续体的有限元分析模型如图 2 所示 , 单元尺 寸为 0115m , 共计 10 130 个单元 。位移边界条件为桥 墩底面完全固结 。
外 , 由有限元结果可以得到最大主压应力出现在圆弧 段的中部为 7194MPa , 混凝土抗压能够满足要求 。
图 1 所示为 3 跨连续梁的中间 T 型桥墩 。一期恒 载施工完毕后 , 经现场调查发现 , 左幅桥 23 、24 号 墩墩顶及侧面出现了一定数量的裂缝 , 裂缝位置均靠 近墩顶中部 , 最长的一道裂缝长度超过 1m。
图 1 墩结构外形图Πm Fig11 Figure of the pierΠm