新钢筋混凝土构件的裂缝和变形

lm
1.9cs
0.08 deq
te
式中：
––– 与受力特性有关的系数
轴心受拉 =1.1 受弯、偏心受压 =1.05 偏拉 =1.0
cs ––– 最外层纵向钢筋至受拉区混凝土底边的距离；
deq –––纵向受拉钢筋的等效直径，mm；
deq
ni
d
2 i
nii di
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2.裂缝宽度验算
护 C、现场养护不到位，早期脱水，收缩裂缝
原 因
D、模板支模、拆除不当，引起裂缝
使 用 原 因
A、基础不均匀沉降
B、荷载超荷
T
C、环境，如酸、碱、盐的侵蚀 D、火灾、轻度地震等意外事气故温升高时
E、温度裂缝
温度区段
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1
2
3
钢筋锈蚀导致裂缝
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1.概述
❖ 构件的裂缝宽度和挠度验算属于正常使用极限状态。
开展
当荷载继续增加到Nk，在一个裂缝间距范围内由钢筋 与混凝土应变差的累积量，即形成了裂缝宽度。
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B.平均裂缝宽度wm
❖ 粘结 - 滑移理论：
裂缝宽度等于裂缝 间距范围内钢筋和混 凝土的变形差 ；
2.裂缝宽度验算
Ncr+N
1
Ncr+N
2
1
(a)
Nk 1 ss
<ftk 2 (b) (c)
2.裂缝宽度验算
2.2 wmax的计算方法
《规范》的思路：
若干假定 根据裂缝出现机理
建立理论公式，计算平均裂缝宽度wm 按试验资料确定扩大系数
得到最大裂缝宽度wmax
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A. 裂缝的出现和开展
2.裂缝宽度验算
出现
当c ftk，在某一薄弱环节第一条裂缝出现，由于钢筋
和混凝土之间的粘结，混凝土应力逐渐增加至 ftk 出现第二批 裂缝，一直到裂缝之间的距离近到不足以使粘结力传递至混 凝土达到 ftk –––完成裂缝出现的全部过程。
Mk
Nk
Tk
Nk
(b)
Nk
Nk
(c)
(d)
Mk
(e)
Tk
（a)轴心受拉 ； (b)偏心受拉 ； (c)偏心受压 ； (d)受弯和受剪 ； (e)受扭。
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1.概述
非荷载引起 的裂缝
为防止温度应力过大引起的开裂，规定了伸缩 缝之间的最大间距。
为防止由于钢筋周围混凝土过快地碳化失去 对钢筋的保护作用，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。
2.裂缝宽度验算
h b 矩形、T形截面 2
Ate h 2 b (bf b)hf
倒T形截面
➢ 钢筋应力不均匀系数
sm 1.1 0.65 f tk
sq
te sq
…8-8
(0.2 1.0)
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2.裂缝宽度验算
➢ 裂缝截面处钢筋应力 sk
轴心受拉：
sq
Nq As
(d) (e)
3
Nk
sm
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❖ 无滑移理论 构件表面裂缝宽度
主要是由钢筋周围的 混凝土回缩形成的 ；
2.裂缝宽度验算
我国《规范》是建立在粘结—滑移理论和无滑 移理论的基础上，结合大量试验结果得到的半理论 半经验公式。
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2.裂缝宽度验算
wm
lcr 0
( s
c )dl
❖ 挠度过大影响使用功能，不能保证适用性; 而裂缝宽度过大，则同时影响使用功能和耐久性。
裂缝
荷载引起的裂缝：与构件的受力特征有关。 (约占20%)
非荷载引起的裂缝：由筋材锈料蚀收后缩体、积温增度大变、化地、基钢不 均匀沉降等产生的裂缝。 (约占80%)
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1.概述
e0
e0
Nk
Nk
(a)
材 B、外加剂、掺和料选择不当 料 C、水泥品种原因（比如矿渣硅酸盐水泥收缩比普通硅酸盐水泥收缩大） 原 D、混凝土等级越高，混凝土越脆 因 E、配合比等原因
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1.概述
施 工 及
A、振捣不当影响混凝土的密实性和均匀性 B、大体积混凝土工程，操作流程缺少，表面易收缩裂缝；
养
降温及保温措施不够，产生温度裂缝
受 弯：
sq
Mq 0.87h0 As
偏心受拉：
sq
N qe As (h0 as )
偏心受压：
sq
Nq(e z) As z
通常，裂缝宽度和挠度一般可分别用控制最大钢筋直径和
最大跨高比来控制，只有在构件截面尺寸小、钢筋应力大时进
行验算。
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1.概述
❖ 与承载能力极限状态设计相比，正常使用极限状 态设计的目标可靠度可以相对较低。
❖ 裂缝宽度和变形的验算表达式如下：
S≤C
…8-1
式中
S —— 结构构件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得到的裂
wm
( sm
cm )lcr
1
sm sm
sm
lcr
c
sm
E s
lcr
式中： c 取 0.85 sm = sk
wm
=
0.85
sk
Es
lm
…8-3
cs cm
c分布
(b)
lcr+cmlcr lcr+smlcr
m
(a) m
ss sm
s分布
(c)
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2.裂缝宽度验算
➢ 平均裂缝间距lm
缝宽度或变形值；
C—— 结构构件达到正常使用要求的规定限值、裂
缝宽度和变形限值。
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1.概述
在进行荷载效应计算时，荷载组合有两种情况：
荷载效应的标准组合为：
n
Sk SGk SQ1k
Sci Qik
i2
…8-2
荷载效应的准永久组合为：
n
Sq SGk
Sqi Qik
i 1
…8-3
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2.裂缝宽度验算
裂缝的控制等级分为三级，钢筋混凝土结构构件进 行裂缝宽度的验算。
2.1 验算公式
w w max
lim
…8-4
Fra Baidu bibliotek
w —— 按荷载效应准永久组合并考虑长期作用影响计
max
算的最大裂缝宽度；
wlim —— 最大裂缝宽度的限值。对此建筑工程、公路
桥涵工程有不同的要求。
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i ––– 纵向受拉钢筋的表面特征系数
ni –––第i种纵向受拉钢筋的根数 ；
带肋: =1.0 光面: =0.7
te ––– 截面的有效配筋率， te = As / Ate
h h/2
b
(a)
b
h hf h/2
bf
(c)
bf hf h h/2
(bb)
bf hf
b
hf
(bdf )
h h/2
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1.1 裂缝成因
1.概述
F
A、截面突变—应力集中
设 B、施加预应力不当（偏心、应力过大）
计 C、构造钢筋过少或过粗
纵向裂缝！！！ 垂直裂缝！
原 D、设计中未考虑混凝土收缩、徐变因素
因 E、采用的混凝土等级过高---用灰量过大，对收缩不利
A、集料含泥量过大，级配不良或者采用不当的间断级配----收缩过大