混凝土结构变形裂缝及耐久性共57页
第八章-钢筋混凝土构件的变形、裂缝及混凝土结构的耐久性
1.混凝土收缩或温度变形受到约束; 2. 施工措施不当; 3. 基础不均匀沉降; 4. 钢筋锈蚀;
5.荷载作用;
1. 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,混混凝凝土土体收积缩膨或胀温,度内变外 温化差时很,大体,积内会部发混生凝变土化膨,胀 受若到能外自部由已变硬形化则混不凝会土产的生约 束裂,缝使;构但件若表变面形混受凝到土约受束拉, 产则生会裂在缝混。凝对土于中杆产件生系拉统应,
无滑移理论
认为开裂后钢筋与混凝土之间仍保持可靠 粘结,无相对滑动;沿裂缝深度存在应变梯度 ,表面裂缝宽度与混凝土表面离钢筋的距离成 正比。可见,保护层越厚表面裂缝越宽。
裂缝综合理论
它综合了上述两种理论中影响裂缝宽度的
主要因素,并在统计回归的基础上建立了实用 的计算公式。裂缝综合理论也许称不上“理论 ”,实际上只是一种实用的计算方法。
5.荷载 产生的 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
我国《规范》将裂缝控制等级分为三级
一级:严格要求不出现裂缝的构件。按荷载效应标准组合进行验算 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验算时, 构件受拉边缘混凝土拉应力不应大于轴心抗拉强度标准 值 ft k ;而按荷载效应准永久值组合验算时,构件受拉边
3. 跨高比
f S M kl02 B
l0越大,f越大。因此,我们可以做到在承载力计算前选定足够 的截面高度或较小的跨高比l0/h,配筋率又限制在一定范围内,
如果满足了承载力要求,计算挠度也必然满足
钢筋混凝土构件的变形、裂缝及混凝土结构的耐久性
Bs
E
Es As h02
式中: E Es / Ec
12
第九章 钢筋混凝土构件的变形、裂缝及混凝土结构的耐久性
三、参数、 和 的表达式
——均为试验研究表达式
1、裂缝截面处内力臂长度系数
试验和理论分析表明,在标准弯矩Mk=(0.5~0.7) Mu范围,裂缝截面相对受压区高度 变化很小,内力臂 的变化也不大。对常用的混凝土强度和配筋情况,值在 0.83~0.93之间波动。《规范》为简化计算,取=0.87。
Mk cmbh02 Ec
E 6 E 0.2 1 3.5 f
f
(bf b)hf bh0
15
——受压翼缘加强系数
第九章 钢筋混凝土构件的变形、裂缝及混凝土结构的耐久性
Bs
E
Es A h
2 s 0
Bs
6 E 1.15 0.2 ' 1 3.5 f
f tk
当>1.0时,取=1.0; 对直接承受重复荷载作用 的构件,取=1.0。
b
bf hf
Ate h / 2
h/2
Ate
hf
h / 2 Ate
sk
Mk As h0
b
bf
b
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第九章 钢筋混凝土构件的变形、裂缝及混凝土结构的耐久性
3、受压区边缘混凝土平均应变综合系数
cm
Mk bh02 Ec
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第九章 钢筋混凝土构件的变形、裂缝及混凝土结构的耐久性
五、长期荷载作用下的抗弯刚度B
在长期荷载作用下,由于混凝土的徐变,会使梁的挠度 随时间增长。此外、钢筋与混凝土间粘结滑移徐变、混凝土 收缩等也会导致梁的挠度增大。 根据固定荷载作用长期下的试验观测结果,长期挠度与 短期挠度的比值q 可按下式计算,
混凝土结构变形裂缝及耐久性
混凝土结构变形裂缝及耐久性混凝土是一种常见的建筑材料,具有很高的强度和耐久性。
然而,长期的使用和外界的环境因素会导致混凝土结构的变形、裂缝和降低其耐久性。
本文将详细讨论混凝土结构的变形、裂缝形成的原因以及如何提高混凝土结构的耐久性。
混凝土结构的变形是指在荷载作用下,混凝土结构的形状和尺寸发生改变的现象。
混凝土结构的变形可以分为弹性变形和塑性变形。
弹性变形是指结构在荷载作用下恢复到原始形状和尺寸的能力,而不会发生永久性变形。
塑性变形是指结构在荷载作用下发生永久性的变形。
混凝土结构的变形主要受到荷载的大小和性质以及混凝土的性质和配合比的影响。
混凝土结构的裂缝是指混凝土结构中出现的裂纹。
裂缝的形成主要是由于混凝土的收缩和膨胀、温度变化、荷载作用以及组装接缝等原因。
混凝土的收缩和膨胀是混凝土自身的物理性质导致的,通过控制混凝土的配合比、使用外加剂等方法可以减少收缩和膨胀引起的裂缝。
对于温度变化引起的裂缝,可以通过在设计中考虑温度变形、添加防护层等方式进行控制。
荷载作用和组装接缝引起的裂缝可以通过加强结构的支撑和添加裂缝控制剂等方法来减轻。
混凝土结构的耐久性是指结构在长期使用和外界环境的影响下能够保持其功能和寿命的能力。
混凝土结构的耐久性主要受到混凝土的质量和施工质量的影响。
质量好的混凝土能够更好地抵抗荷载和环境的影响,延长结构的使用寿命。
施工质量影响混凝土的密实性和抗渗性,而密实性和抗渗性是保证混凝土结构耐久性的关键因素。
在建筑施工中,应严格按照设计要求进行混凝土的制作、搅拌、浇筑和养护过程。
此外,还可以采用一些增强混凝土耐久性的措施,如使用高强度混凝土、添加膨胀剂和防水剂、加装抗腐蚀层等。
总之,混凝土结构的变形、裂缝和耐久性是混凝土结构设计和施工中需要考虑的重要问题。
通过合理的设计、施工和养护措施,可以减少混凝土结构的变形和裂缝的发生,并提高混凝土结构的耐久性,延长其使用寿命。
在实际工程中,需要根据具体情况综合考虑各种因素,制定相应的施工和维护方案。
钢筋混凝土构件的变形裂缝及混凝土结构的耐久性
二、平均裂缝间距
理论分析表明Lm和钢筋直径 与有效配筋率比值有关
试验分析表明Lm还与混凝土 保护层厚度有关
wm ls lc smlm cmlm
wm 三 s、m (1平 均csmm )裂lm 缝 宽c s度mlm
sm
sk
sk
Es
wm
c
sk
Es
lm
一般构件: c 0.85
四、最大裂缝宽度
(
' f
0 )h0
2、ck裂缝截(面'f应M变k0 )bh02
' f
(b'f b)h'f bh0
sm cm
sm
sk
sk
Es
Mk
Ash0 Es
3、裂缝截面平均应变 cm
和
cck
c
ck Ec
c
(
' f
Mk
0 )bh02Ec
(
cm 4、bMh短02kE期c 刚度Bs表达E式s A刚shE0度2 计算公式
外在环境:温度、湿度腐 蚀性介质等。
技术措 施和构 造要求
弹塑性材料: B M
sm cm
h0
受弯构件的短期刚度
Bs
Bs
Mk
Mk
sm cm
M k h0
sm cm
h0
Mcr
第Ⅰ阶段
弹性材料: EI M
弹塑性材料: B M
sm cm
h0
二、受弯构件的短期刚度Bs
Bs
Mk
Mk
sm cm
M k h0
sm cm
1、截面的h0平均曲率
受压区混凝土的面积 sk
ck
和
sk
第九章--钢筋砼构件的变形裂缝及耐久性
2002.11.2
混凝土结构设计原理
结束
10
第八章 受扭构件的扭曲截面承载力
2、短期刚度的计算:
(1)截面平均曲率以及与短期刚度的关系:
根据平截面假定,由应变图形可得平均应变和平
均曲率之间的关系为:
1 sm cm
rm
h0
(9-2)
4、短期刚度Bs的一般表达式:
把上述结果代入(9-3)可得到短期刚度Bs的一般
表达式如下:
Bs
1
Ash02 Es
1
bh03
Ec
Es Ash02
Es Ash02
Ecbh03
Es Ash02
E
(9-10)
2002.11.2
混凝土结构设计原理
结束
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第八章 受扭构件的扭曲截面承载力
三、参数η、ψ和ζ的表达式及Bs的计算公式 1、裂缝截面的内力臂系数η :
低,并导致挠度的增大。在工程实际中的构件总有 部分荷载是长期作用在构件上的,因此《规范》规 定在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)受压区砼产生徐变,使εcm 增大;(2)裂缝间
砼因应力松弛和粘结滑移逐步退出工作,使εsm 随 时间而增大;(3)受拉区和受压区砼产生不均匀 收缩引起曲率增长。
§9.1 钢筋砼受弯构件的挠度验算 一、砼构件截面抗弯刚度的主要特点
受弯构件的变形主要是指挠度,而挠度的计算主 要是抗弯刚度的计算,如果抗弯刚度B已知,则可 以利用《材料力学》的公式计算挠度,即有:
f
S
M B
l02
钢筋混凝土构件的裂缝变形和耐久性 .ppt
防止钢筋锈蚀措施有: 增加混凝土的密实性和混凝土的保护层厚度,采用涂面 层、钢筋阻锈剂、涂层钢筋、对钢筋采用阴极防护法等。
3、耐久性设计 (1) 耐久性设计的目的及基本原则
耐久性概念设计的目的是指在规定的设计使用年限 内,在正常维护下,必须保持适合于使用,满足既定功 能的要求。
三、受弯构件的变形与刚度
受弯构件挠度计算公式:
f M kl02
Bl
Bl
M q (
Mk 1) M k
Bs
Bs
1.15
Es Ash02
0.2 6E
1 3.5 f
第八章 受弯构件裂缝及变形验算
四、钢筋混凝土构件的截面延性
1、延性的概念和意义
结构、构件或截面延性——是指从屈服开始到达到最大 承载力或达到以后而承载力还没有显著下降期间的变形 能力。即延性是反映构件的后期变形能力。
cu 以及受压区高度 kh0 和 xa 两个综合因素。
提高截面延性的措施有:
① 限制纵向受拉钢筋的配筋率 ② 规定受压钢筋和受拉钢筋的最小比例 ③ 在弯矩较大区段适当加密箍筋
在工程设计中,常采取一些抗震构造措施以保证地震区的 框架梁柱等构件具有一定的延性,如确定轴压比限值,规定 加密箍筋的要求及区段等。
III
*随着弯矩增大B不断降低
恒+活
II
*短期荷载效应时的挠度对应短期刚度Bs
恒+活载中的恒载部分
I
2
0 1
*长期荷载效应时的挠度对应长期刚度Bl(徐
变、裂缝的不断发展等等)
第八章 受弯构件裂缝及变形验算
三、受弯构件的变形与刚度
2.短期刚度Bs
钢筋混凝土构件的变形裂缝及混凝土结构的耐久性ppt课件
4.随加荷时间的增长而减小。
正常运用极限形状的荷载程度
承载才干 极限形状
在民用建筑工程中, 以为平均≈1.25恒载 规范值
正常运用 极限形状
由可变荷载效应控制的组合 由永久荷载效应控制的组合
荷载的规范组合 荷载的频遇组合
1.2;1.4 1.35;1.4*ψc
≈恒载规范值
荷载的准永久组合
∴从荷载规范确定的数值看,两者的荷载程度相差1.2~1.4倍。 或者,正常运用极限形状的荷载程度是设计荷载的0.833~0.71Mu。
ⅲ. 裂痕向上开展,引起的钢筋和混凝土应力 的变化; ⅳ. 收缩变形。
思索荷载长期作用的影响 后的截面刚度B
挠度计算时思 索的荷载效应
ⅰ. 荷载的规范组合,短期效应,Mk ⅱ. 荷载的频遇组合 ⅲ. 荷载的准永久组合,长期效应,Mq
∵ Mk Mq
f SM kB sM ql0 2 SM B s ql0 2
〔4〕裂痕宽度的构成: 粘结滑移实际
粘结无滑 移实际
ⅰ.
Δ=钢筋的伸长-混凝土的伸长
ⅱ.
裂痕从里到外一样宽
ⅲ.
Δ和C无关
钢筋的伸长-混凝土的伸长=0
裂痕从里到外不一样宽 Δ和C有关
裂痕宽度计算的思绪
某一条详细的裂痕出现的部位是随机的,其裂痕宽度也是随机的。
但平均裂痕间距和平均裂痕宽度具有一定的规律性,且两者之间有一 定的关联性。
最后的Bs的计算公式:
Bs 1.15Es0.A2sh602E 13.5f
〔9-16〕
纯弯段内平均截面弯曲刚度
9.1.4 受弯构件的截面刚度B——思索荷载长期作用的影响
思索荷载长期作用的影响 后,截面弯曲刚度将降低,构件挠度 将增大。
混凝土构件的变形、裂缝宽度及耐久性计算
(4)随加载时间的增长而减小, 对一个构件保持不变的荷载值, 则随时间的增长,截面抗弯刚度将会减小,但对一般尺寸的构件,
三年以后可趋于稳定。在变形验算中,除了要考虑荷载的短期效
应组合以外,还应考虑荷载的长期效应组合的影响,对前者采用 短期刚度Bs,,对后者则采用长期刚度B 。
在混凝土受弯构件的变形验算中所用到的截面抗弯刚度,是指构
件一段长度范围内的平均截面抗弯刚度(简称刚度),相应的弯矩
值为0.5~0.7Mu;考虑到荷载作用时间的影响,有短期刚度Bs
和长期刚度B的区别,且两者都随弯矩的增大而减小,随配筋率
的降低而减小。
a
17
9.2.2 试验结果分析
1. 在加载过程中,混凝土产生塑性变形,使刚度降低,在计
算刚度时,不能用Leabharlann 凝土的弹性模量,应用混凝土的变形模
量Ec‘。
Ec' Ec
混凝土的弹塑性系数。
(2)随配筋率的降低而减小,截面尺寸和材料都相同的适筋梁, 配筋率大的,其M—曲线陡些,变形小些,相应的截面抗 弯刚度大些;反之,截面抗弯刚度就小些。
(3)沿构件跨度,截面抗弯刚度是变化的,即使在纯弯区段,各 个截面承受的弯矩相同,但曲率以及截面抗弯刚度却不相同, 裂缝截面处的小些,裂缝间截面的大些。
对于钢筋混凝土受弯构件在荷载的准永久组合作用下并 考虑荷载长期效应影响以及预应力钢筋混凝土受弯 构件在荷载的标准组合作用下并考虑荷载长期效应 影响后的挠度应满足下表要求。
a
11
9.2 受弯构件的变形验算
第九章 变形和裂缝宽度的计算
表受弯构件的挠度限值
构件类型
挠度限值(以计算跨度l0 计算)
吊车梁:手动吊车 电动吊车
8.混凝土变形裂缝延性耐久性-PPT课件
混凝土刚度具有四个特点:
(1)随荷载的增加而减小。 M-f曲线上任一点与原点O 的连线,其倾斜角的正切 tga就是相应的截面抗弯刚 度。
(2)随配筋率的降低而减小 ,截面尺寸和材料都相同的 适筋梁,配筋率大的,其 M—f曲线陡些,变形小些, 相应的截面抗弯刚度大些; 反之,截面抗弯刚度就小些 。
yc---截面重心至受压或较小受拉边缘的
距离
偏心受压构件
h0 ---纵向受拉钢筋合力点至受压 合力点的距离。 h0 0.87 h0
A h s 0
h 02 0 . 87 0 . 12 ( 1 )( ) f e
ssq
Ns
Nq(e h 0)
当偏心受压构件的l0/h>14时, 应考虑侧向挠度的影响, 上式中e= se0+ys. s是指第Ⅱ阶段的偏心距增 大系数,可近似地取
8.3 钢筋混凝土受弯构件的挠度验算 8.3.1 截面弯曲刚度的概念定义
f
2 5 ql4 5 Ml 均布: f 384 EI 48 EI 3 2 1 Pl 1 Ml 集中: f 48 EI 12 EI
M2 2 f S l S
重心线
ssA s
h0
h0
当l0/h 14, s=1.0
l0 2 1 1 ( ) s 4000 e h 0 /h 0
4、钢筋应变不均匀系数
s sq
钢筋的应变分布在弯 矩相等的纯弯区段A— A内,钢筋应变是不均 匀的。裂缝截面处最 大,离开裂缝截面就 逐渐减小。
裂缝出现后裂缝间的混凝土还参加工作的。 ψ 的大小反映了裂缝间混凝土参与抗拉的程度, 小则裂缝间混凝土帮助钢筋承担拉力的程度越大。
M My
钢筋混凝土构件的裂缝变形和耐久性学习教案
耐久性设计依据主要是结构的环境类别、设计使用年限及考虑(kǎolǜ)对混凝土材料的基本要求。
影响因素:
内部因素: 混凝土强度、渗透性、保护层厚度、水泥品种、标号和用量、外加济等;
外部因素: 环境温度、湿度、CO2含量、 侵蚀性介质等。
第八章 受弯构件裂缝及变形验算
四、钢筋混凝土构件的截面延性
① 限制纵向受拉钢筋的配筋率② 规定受压钢筋和受拉钢筋的最小比例③ 在弯矩较大区段适当加密箍筋
在工程设计中,常采取一些抗震构造措施以保证地震区的框架梁柱等构件具有一定的延性,如确定轴压比限值,规定加密箍筋的要求及区段等。
第35页/共42页
第三十六页,共43页。
耐久性——是指结构在设计使用年限内,在正常维护条件下,不需要进行大修和加固(jiā ɡù)满足,而满足正常使用和安全功能要求的能力。
第十七页,共43页。
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(jì suàn)分析:
各系数由试验(shìyàn)分析确定
3. 粘接滑移与无滑移理论(lǐlùn)的结合
第八章 受弯构件裂缝及变形验算
二、横向受力裂缝宽度的计算
第17页/共42页
第十八页,共43页。
4. 半理论半经验的方法
第八章 受弯构件裂缝及变形验算
二、横向受力裂缝宽度的计算
第20页/共42页
第二十一页,共43页。
裂缝的控制(kòngzhì)等级
一级
二级
三级
第八章 受弯构件裂缝及变形验算
二、横向受力裂缝宽度的计算
5. 裂缝控制等级
第21页/共42页
第二十二页,共43页。
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46、我们若已接受最坏的,就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会,使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首,不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功,谁就会和我一样成功。—也要把它走 完。 17、一般情况下)不想三年以后的事, 只想现 在的事 。现在 有成就 ,以后 才能更 辉煌。
18、敢于向黑暗宣战的人,心里必须 充满光 明。 19、学习的关键--重复。
20、懦弱的人只会裹足不前,莽撞的 人只能 引为烧 身,只 有真正 勇敢的 人才能 所向披 靡。