钢筋混凝土构件的变形裂缝及混凝土结构的耐久性指导.ppt

三、短期刚度BS;（一）钢筋混凝土梁抗弯刚度的特点;=; 由于混凝土开裂、弹塑性应力-应变关系和钢筋屈服等影响，钢筋混凝土适筋梁的M-f 关系不再是直线，而是随弯矩增大，截面曲率呈曲线变化。;;短期刚度是指钢筋混凝土受弯构件在荷载短期效应组合下的刚度值（以N·mm2计）。 材料力学中曲率与弯矩关系的推导;1、几何关系：;3、平衡关系：根据裂缝截面的应力分布;;四、参数η、ψ和ζ的表达式;◆ 试验和理论分析表明，在短期弯矩Msk=（0.5~0.7）Mu范围，裂缝截面的相对受压区高度x 变化很小，内力臂的变化也不大。 ◆ 一般情况下，h 值在0.83~0.93之间波动。 ◆ 《规范》为简化计算，取h=0.87。;受压翼缘加强系数; ——钢筋的弹性模量Es和混凝土Ec弹性模量的比值； ρ ——纵向受拉钢筋的配筋率， ； ;;;;在短期弯矩Msk=（0.5~0.7）Mu范围，三个参数h、z 和y 中，h 和z 为常数，而y 随弯矩增长而增大。 该参数反映了裂缝间混凝土参与受拉工作的情况 随着弯矩增加，由于裂缝间粘结力的逐渐破坏，混凝土参与受拉的程度减小，平均应变增大， y 逐渐趋于1.0，抗弯刚度逐渐降低。;反映了混凝土对钢筋的刚化作用;五、受弯构件长期刚度B;六、最小刚度原则与挠度计算; 理论上讲，按Bmin计算会使挠度值偏大,但实际情况并不是这样。因为在剪跨区段还存在着剪切变形，甚至出现斜裂缝，它们都会使梁的挠度增大，而这是在计算中没有考虑到的，这两方面的影响大致可以相互抵消，亦即在梁的挠度计算中除了弯曲变形的影响外，还包含了剪切变形的影响。 ;受弯构件变形验算按下列步骤进行： ;④用Bl代替材料力学位移公式 中的EI，计 算出构件的最大挠度，并按式 进行验算。 ;七、对受弯构件挠度验算的讨论; 混凝土结构构件变形和裂缝宽度验算属于正常使用极限状态的验算，与承载能力极限状态计算相比，正常使用极限状态验算具有以下二个特点： ;二、裂缝宽度验算的目的和要求;一、裂缝产生的原因;二、裂缝宽度验算的目的和要求;二、裂缝宽度验算的目的和要求（续）;三、裂缝的出现、分布和开展;★ 裂缝出现前，混凝土和钢筋的应变???构件长度基本均匀分布 ★ 当混凝土的拉应力达到抗拉强度时，首先会在构件最薄弱截面位置出现第一条（批）裂缝。 ★ 裂缝出现瞬间，裂缝截面的混凝土退出受拉工作，应力降为零，而钢筋拉应力突增Dss= ft /r，配筋率越小，Dss越大。 ★ 由于钢筋与混凝土之间存在粘结，随着距裂缝截面距离的增加，混凝土中又重新建立起拉应力，而钢筋的拉应力则随距裂缝截面距离的增加而减小。 ★ 当距裂缝截面有足够长度 l 时，混凝土拉应力sc又可增大到ft，此时将会出现新的一条（批）裂缝。 ★ 如果两条裂缝的间距小于2 l，由于粘结应力传递长度不够，混凝土拉应力不可能再达到ft，因此将不会出现新的裂缝。 ★ 裂缝间距最终将稳定在（l ~ 2 l）之间，平均间距可取1.5 l;★ 从第一条（批）裂缝出现到裂缝全部出齐为裂缝出现阶段，该阶段荷载增量并不大，主要取决于混凝土强度的离散程度 ★ 裂缝间距的计算公式就是以该阶段的受力分析建立的。 ★ 裂缝出齐后，随着荷载的继续增加，裂缝宽度不断开展，为裂缝开展阶段。 ★ 裂缝开展是由于混凝土的回缩，钢筋不断伸长，导致钢筋与混凝土之间产生变形差，这是裂缝宽度计算的依据。 ★ 由于混凝土的不均匀性，裂缝的出现、分布和开展具有很大的离散性，因此裂缝间距和宽度也是不均匀的。 ★ 大量的试验统计资料分析表明，裂缝间距和宽度的平均值具有一定规律性，是钢筋与混凝土间的粘结传力机理的反映。;四、平均裂缝间距;;◆ 上式表明，当配筋率r 相同时，钢筋直径越细，裂缝间距越小，裂缝宽度也越小，也即裂缝的分布和开展会密而细，这是控制裂缝宽度的一个重要原则。 ◆ 但上式中，当d/r 趋于零时，裂缝间距趋于零，这并不符合实际情况。 ◆ 试验表明，当d/r 很大时，裂缝间距趋近于某个常数。该数值与保护层c 和钢筋净间距有关，根据试验分析，对上式修正如下:;对于受弯构件，可将受拉区近似作为一轴心受拉构件，根据粘结力的有效影响范围，取有效受拉面积Ate=0.5bh+(bf-b)hf，因此将式中配筋率r 的用以下受拉区有效配筋率替换后，即可用于受弯构件;第十一章 变形和裂缝宽度的计算;五、平均裂缝宽度;钢筋应力不均匀系数;;★当y 0.2时，取y =0.2；当y 1.0时，取y =1.0； ★对直接承受重复荷载作用的构件，取y =1.0。;近似取hc/h =0.67，h/h0=1.1，; 由于