梁板结构-课件.ppt

1、第八章 混凝土构件的使用性能绍兴文理学院土木工程系梁超锋一、引言结构构件的可靠性本章的主要内容具有足够的承载力和变形能力安全性适用性耐久性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一、引言结构构件的可靠性荷载设计值；材料强度设计值安全性适用性耐久性荷载标准值、准永久值；材料强度标准值以环境类别和设计使用年限为依据承载能力极限状态设计正常使用极限状态设计依破坏阶段为依据以构件受力第II阶段为依据二、受弯构件的变形与刚度1.截面抗弯刚度的特点钢筋混凝土纯弯段截面抗弯刚度的特点：MEIBEIEIyM M012IIIIII*随着弯矩增大B不断降低*短期荷载效应时的挠度对应

2、短期刚度Bs*长期荷载效应时的挠度对应长期刚度B(徐变、裂缝的不断发展等等)恒+活恒+活载中的恒载部分2020lBMsEIMlsf与荷载形式、支承条件有关的系数B B随弯矩增大而减小，随随弯矩增大而减小，随荷载作用时间增加而减小荷载作用时间增加而减小二、受弯构件的变形与刚度1.截面抗弯刚度的特点截面弯曲刚度的简化计算截面弯曲刚度的简化计算：MEIBEIEIyM M012IIIIIIu混凝土未开裂时混凝土未开裂时2020lBMsEIMlsf与荷载形式、支承条件有关的系数085.0EIB u正常使用阶段（带裂缝）正常使用阶段（带裂缝）/tanMBuMM7.05.0二、受弯构件的变形与刚度2.短期刚

3、度Bs解析刚度法就平均应变而言符合平截面假定0hsmcmsmcmkkshMMB0短期荷载效应二、受弯构件的变形与刚度2.短期刚度Bs解析刚度法裂缝截面处的应力和应变20010bhMhAMEEkcksksksskskcckckMkAsh0h01ckck0h0Asss平均应变sskssksksmEhAME0ckckccckcckccmEbhMEbhME202001二、受弯构件的变形与刚度2.短期刚度Bs解析刚度法EsscsssmcmkkshAEEbhEhAhMMB2030200115.3162.0fEE205.3162.015.1fEsskshAEMB87.0二、受弯构件的变形与刚度2.短期刚度B

4、s解析刚度法205.3162.015.1fEsskshAEMB0bhAscsEEE0)(bhhbbfff02.0 hhf二、受弯构件的变形与刚度2.短期刚度Bs解析刚度法205.3162.015.1fEsskshAEMB受拉钢筋应变不均匀系数受拉钢筋应变不均匀系数sksm/物理意义：表明裂缝间受拉混凝土参与受物理意义：表明裂缝间受拉混凝土参与受拉工作的程度。拉工作的程度。值越小，混凝土参与受拉程度大，值越小，混凝土参与受拉程度大，可增大可增大B，减小，减小f及及Wmax二、受弯构件的变形与刚度2.短期刚度Bs解析刚度法205.3162.015.1fEsskshAEMB0.165.01.12.0

5、sktetkf01.0testeAA00.87qsksMA h受拉钢筋应变不均匀系数受拉钢筋应变不均匀系数sksm/二、受弯构件的变形与刚度2.短期刚度Bs解析刚度法01.0testeAAfftehbbbhA)(5.0受弯构件bhAte轴心受拉构件受弯构件有效受拉面积受弯构件有效受拉面积二、受弯构件的变形与刚度2.短期刚度Bs解析刚度法205.3162.015.1fEsskshAEMB1）Bs随Mk增大而减小，体现在2）当其他条件相同时，h0对Bs影响最显著3）增大，Bs也略有增大4）提高混凝土强度等级对提高Bs作用不大4）截面有受拉或受压翼缘时，Bs有所提高二、受弯构件的变形与刚度3.荷载长

6、期作用下的刚度恒+活中“恒”基本概念flMqfs活中“活”Mk-Mq+二、受弯构件的变形与刚度3.荷载长期作用下的刚度定义：变形系数法slff/GB50010slff202020lBMsBlMslBMMsfksqsqkskqkBMMMB)1(/4.00.26.10.20时，时，二、受弯构件的变形与刚度3.荷载长期作用下的刚度skqkBMMMB)1(/4.00.26.10.20时，时，混凝土的徐变、收缩导致刚度下降混凝土的徐变、收缩导致刚度下降Mk弯矩的标准组合值；弯矩的标准组合值；Mq弯矩的准永久组合值；弯矩的准永久组合值；Mq对挠度增大的影响系数；考虑荷载长期作用部分的影响；对挠度增大的影响

7、系数；考虑荷载长期作用部分的影响；二、受弯构件的变形与刚度4.受弯构件的挠度计算最小刚度原则最小刚度原则PPhl0BminM取同号弯矩区段内取同号弯矩区段内 处截面最小刚度处截面最小刚度maxM连续梁跨中挠度，当连续梁跨中挠度，当msmBBB25.0取跨中取跨中Bmin计算跨中挠度计算跨中挠度二、受弯构件的变形与刚度4.受弯构件的挠度计算最小刚度原则最小刚度原则取同号弯矩区段内取同号弯矩区段内 处截面最小刚度处截面最小刚度maxMlim20fBlMsfk由不同的规范根据具体的情况确定，附表4-1作业：作业：8-2（1）（）（2）考虑几方面原因考虑几方面原因不满足时的措施不满足时的措施三、裂缝的

8、分类与成因 1.分类施工期间产生的裂缝和使用期间产生的裂缝按裂缝的产生时间龟裂、横向裂缝横向裂缝（与构件轴线垂直）、纵向裂缝、斜裂缝、八字裂缝、X形交叉裂缝等按裂缝的产生原因非受力因素产生的裂缝和受力因素产生的裂缝按裂缝的形态三、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三、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三、裂缝的分类与成因 2

9、.成因使用期间的裂缝-钢筋锈蚀引起的裂缝三、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三、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三、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三、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四、横向受力裂缝宽度的计算 1.粘结滑移理论以轴心受拉为例C*基本假定就是：开

10、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裂缝宽度定义（裂缝宽度定义（p214）四、横向受力裂缝宽度的计算 1.粘结滑移理论裂缝的间距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四、横向受力裂缝宽度的计算 1.粘结滑移理论裂缝的间距m s(s)llsmc(c)cml（s+s）AssAsc=ftl（s+s）AssAsmAfAtssldAmssdfdAdfdAflmtmtmt414412四、横向受力裂

11、缝宽度的计算 1.粘结滑移理论裂缝的间距m s(s)llsmc(c)cml（s+s）AssAsc=ftl（s+s）AssAsmll2裂缝的最大间距裂缝的最小间距裂缝的平均间距llm5.1dkdflmtm245.1四、横向受力裂缝宽度的计算 1.粘结滑移理论裂缝的间距bhbfbfbh0.5hhfhf为了和受弯构件相统一，定义：testeAA有效配筋率有效受拉面积fftetehbbbhAbhA)(5.0受弯构件：轴拉构件：于是，对轴拉和受弯构件，平均裂缝间距的公式可统一写成：temdkl2四、横向受力裂缝宽度的计算 1.粘结滑移理论裂缝的宽度msmwmcmsmmlklw2)(裂缝处钢筋的应变C设

12、称为裂缝间钢筋应力不均匀系数，则有ssm/222sqmwsm mws mwstedwklklkE裂缝处钢筋的应力210.85cmwsmK 裂缝间距越小，裂缝宽度越小。裂缝间距越小，裂缝宽度越小。四、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）等人通过试验得出：C11sqmwsmwk cElk c四、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：1212()()mltesqm

13、wlstedlk k ckdwk kk ckEC各系数由试验分析确定五、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）水工钢筋混凝土结构设计规范所采用的方法五、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)08.09.1(teeqlmdcklte0.01时，取te=0.01c65时，取c=65受弯kl=0.9；轴拉kl=1.1iiiiieqdndnd2光圆，取0.7；变形，取1.0五、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(1.90.08)sqeqmwlstedwk kcEkw=0.851.0,1.01.1 0.65,0.2

14、,0.2ttesqf 取取00.87qsqsqsqsNAMA h轴拉：受弯：五、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考虑到长期荷载下，混凝土徐变影响导致裂缝继续扩大，取扩大系数l=1.5，（轴拉，偏态分布），（弯，正态分布）mmwwww9.166.1maxmaxmax(1.90.08)sqeqcrstedwcE 1.5 1.9 0.85 1.12.71.5 1.66 0.85 0.91.9crcr轴拉：受弯：由裂缝的统计特性，按95%的保证率，mwwmax最大裂缝宽度位置最大裂缝宽度位置六、裂缝宽度的控制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

15、出现裂缝但要验算裂缝的宽度limmaxwwC由不同的规范根据具体的情况确定，附表4-3作业：作业：8-2（3）考虑因素考虑因素六、裂缝宽度的控制max(1.90.08)sqeqcrstedwcE limmaxww不满足时的措施：不满足时的措施：减小钢筋直径；减小钢筋直径；采用变形钢筋；采用变形钢筋；适当增加配筋率；适当增加配筋率；施加预应力；施加预应力；iiiiieqdndnd2七、混凝土结构耐久性1.一般概念 耐久性概念 耐久性的影响因素耐久性的影响因素内部因素：内部因素：外部因素：外部因素：混凝土强度混凝土强度混凝土密实性混凝土密实性水泥用量水泥用量水灰比水灰比氯离子含量等氯离子含量等保护层厚度保护层厚度湿度湿度CO2含量含量侵蚀性介质等侵蚀性介质等温度温度 混凝土碳化和钢筋锈蚀混凝土碳化和钢筋锈蚀七、混凝土结构耐久性1.耐久性设计 耐久性设计依据耐久性设计依据 环境类别环境类别 临时性结构可不考虑耐久性要求临时性结构可不考虑耐久性要求环境类别和设计使用年限环境类别和设计使用年限 设计使用年限设计使用年限