第九章+钢筋混凝土构件持久状况正常使用极限状态计算课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第,8,章 钢筋混凝土构件短暂状况应力验算,石家庄铁道大学四方学院,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第九章,钢筋混凝土构件持久状况正常使用极限状态计算,第九章 钢筋混凝土构件持久状况正常使用极限状态计算,对变形及裂缝进行控制的目的。,钢筋混凝土受弯构件变形计算。,影响裂缝宽度的因素。,钢筋混凝土构件最大裂缝宽度的计算。,本章的主要内容,对变形及裂缝进行控制的目的。本章的主要内容,挠度过大，损坏使用功能,：,如简支梁跨中挠度过大，将使梁端部转角大，引起行车对该处产生冲击，破坏伸缩缝和桥面；连续梁的挠度过大，将使桥面不平顺，行车时引起颠簸和冲击等问题。,外观要求：,心理安全。,9.1,受弯构件的变形（挠度）验算,一、为何对钢筋砼受弯构件进行变形验算：,挠度过大，损坏使用功能：如简支梁跨中挠度过大，将使梁端部转,二,、,结力挠度计算公式：,简支梁在均布荷载作用下，跨中的最大挠度：,简支梁在跨中集中力,P,作用下，跨中的最大挠度：,二、结力挠度计算公式：简支梁在均布荷载作用下，跨中的最大挠,研究表明，钢筋混凝土梁在截面开裂前，弯矩与挠度大致为线性关系，因此，梁的短期刚度基本上为一常数，,JTGD62,将此时的抗弯刚度取为,0.95,，这里，为全截面换算截面惯性矩。,梁在带裂缝工作阶段，截面刚度会不断降低，不再保持一个常量。,此外，研究还表明，钢筋混凝土梁的刚度沿梁轴向的刚度并不相等，而是在弯矩较大的截面刚度小，在弯矩较小的截面刚度大，为此，通常规定按照弯矩最大截面的刚度计算构件挠度值，这就是“最小刚度原则”。,按照最小刚度原则确定梁的挠度，会导致计算出的数值偏大，这是一个方面；从另一方面看，由于计算挠度变形时只考虑弯矩而没有考虑剪力的影响，计算值则会偏小。综合起来考虑，两方面的误差会基本抵消，试验表明，实测值与计算值符合较好。,三、钢筋砼受弯构件的抗弯刚度计算公式：,此外，研究还表明，钢筋混凝土梁的刚度沿梁轴向,公桥规,规定：钢筋砼受弯构件计算变形时的抗弯刚度为：,式中：,B,开裂构件等效截面的抗弯刚度；,B,0,全截面的抗弯刚度，,根据此抗弯刚度值计算得到的挠度值，称为“短期挠度”，记作,公桥规规定：钢筋砼受弯构件计算变形时的抗弯刚度为：式中,B,cr,开裂截面的抗弯刚度,;,E,c,混凝土的弹性模量；,I,0,全截面换算截面惯性矩；,I,cr,开裂截面的换算截面惯性矩；,M,s,按短期效应组合计算的弯矩值；,M,cr,开裂弯矩,;,Bcr开裂截面的抗弯刚度;Ec 混凝土的弹性模量；,f,tk,混凝土轴心抗拉强度标准值；,构件受拉区混凝土塑性影响系数,S,0,全截面换算截面重心轴以上（或以下）,部分面积对重心轴的面积矩；,W,0,全截面换算截面抗裂验算边缘的弹性抵抗矩。,ftk混凝土轴心抗拉强度标准值；构件受拉区混凝土塑,四、钢筋砼受弯构件使用阶段的挠度计算：,即：,由于混凝土具有收缩、徐变的性质，在荷载长期作用下挠度还会增大，因此,JTGD62-2004,规定，受弯构件在使用阶段的挠度（称作“长期挠度”）应考虑荷载长期效应的影响，将荷载短期效应组合计算的挠度值应再乘以挠度长期增长系数 ，即,四、钢筋砼受弯构件使用阶段的挠度计算：即：,五、,钢筋砼受弯构件挠度验算要求,。,公桥规,规定：钢筋砼受弯构件,长期挠度值结构自重产生的长期挠度值挠度限值,梁式桥主梁的最大挠度处：,梁式桥主梁的悬臂端：,此,处,l,为受弯构件的计算跨径，,l,1,为悬臂长度。,钢筋砼受弯构件挠度限值：,五、钢筋砼受弯构件挠度验算要求。公桥规规定：,六,、,预拱度的设置,概念：,施工时预设的反向挠度。,设置目的：,为了消除结构重力这个长期荷载引起的变形；,希望构件在平时无静荷载作用时保持一定的拱度。,六、预拱度的设置 概念：施工时预设的反向挠度。,设置要求：,当由作用（或荷载）短期效应组合并考虑作用（或荷载,）长期效应影响产生的长期挠度不超过计算跨径,L,的,1,1600,时，可不设预拱度。,当不符合上述规定时则应设置预拱度。,设置要求：,同时，预拱值沿梁长度方向上应设置成平顺曲线，如抛物线等。,式中：,预拱度值；,结构重力产生的长期竖向挠度；,可变荷载频遇值产生的长期挠度值。,预拱度值的计算（取值）：,同时，预拱值沿梁长度方向上应设置成平顺曲线，如抛物线等。式中,9.2,受弯构件的裂缝和裂缝宽度验算,一、产生裂缝的原因,引起钢筋混凝土结构物产生裂缝的原因有两大类，,荷载引起的裂缝,和,非荷载引起的裂缝,。,由荷载引起的裂缝习惯上称为正常裂缝。混凝土的抗拉强度很低，极限拉应变大约为,=,0.0001 0.00015,。混凝土即将开裂的瞬间，钢筋的应力只有,=(0.0001,0.00015),2.010,5,=20,30MPa,。,许多非荷载因素也可以引起裂缝，甚至更严重。例如，温度变化、混凝土收缩、养护不周、拆摸时间不当、钢筋锈蚀、地基不均匀沉降等。这类裂缝在采取合适的措施之后，大部分是可以克服或得到控制的。,本节介绍的裂缝宽度计算方法是针对荷载引起的裂缝,。,9.2 受弯构件的裂缝和裂缝宽度验算一、产生裂缝的原因,钢筋锈蚀引起的裂缝,钢筋锈蚀引起的裂缝,温度（气温）变化引起的裂缝,温度区段,气温升高时,T,温度（气温）变化引起的裂缝温度区段气温升高时T,地基不均匀沉降引起的裂缝,地基不均匀沉降引起的裂缝,二、影响裂缝宽度的主要因素,（,1,）混凝土抗拉强度的影响,多数研究认为混凝土抗拉强度对裂缝宽度影响不大，可略去不计。,（,2,）保护层厚度的影响,一方面，保护层越厚，裂缝越宽。另一方面，保护层越厚，钢筋锈蚀的可能越小，对耐久性也就越有利。于是，二者大致抵消因此，裂缝宽度计算公式中可以不考虑保护层厚度的影响。,（,3,）受拉钢筋应力的影响,研究认为，裂缝截面的受拉钢筋应力是最重要因素。采用受拉钢筋应力与最大裂缝宽度为线性关系的形式是最简单的。,（,4,）钢筋直径的影响,试验表明，在受拉钢筋配筋率及钢筋应力大致相同的情况下，裂缝宽度随钢筋直径的增大而增大。,二、影响裂缝宽度的主要因素（1）混凝土抗拉强度的影响,（,5,）受拉钢筋配筋率的影响,试验表明，当钢筋直径相同，钢筋应力大致相等的情况下，裂缝宽度随配筋率的增加而减小。当配筋率,接近某一数值，裂缝宽度基本不变。,（,6,）钢筋粘结特征的影响,在裂缝宽度公式中，引用系数,C,1,来考虑钢筋粘结特征对裂缝宽度的影响，带肋钢筋的粘结性能好于光面钢筋，,C,1,取值分别为,1.0,和,1.4,。,（,7,）长期或重复荷载的影响,在裂缝宽度公式中，引用系数,C,2,来考虑长期或重复荷载的影响。试验表明，重复荷载作用下不断发展的裂缝宽度是初始使用荷载下裂缝宽度的,1.01.5,倍。,（,8,）荷载特征的影响,在裂缝宽度公式中，引用系数,C,3,来考虑荷载特征对最大裂缝宽度的影响。例如，对受弯构件，取,C,3,=,1.0,，对偏心受压构件取,C,3,=,0.9,，,C,3,值越大裂缝宽度越大。,（5）受拉钢筋配筋率的影响,三、最大裂缝宽度计算公式,1,、,公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范,在此公式的基础上加以修订。对矩形、,T,形和工字形截面的钢筋混凝土受弯构件，,公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范,规定,受弯、轴心受拉、偏心受压、偏心受拉构件的,其最大裂缝宽度,(mm),按下式计算,：,三、最大裂缝宽度计算公式 1、公路钢筋混凝土及预,c,2,作用（或荷载）长期效应影响系数，其中,S,l,和,S,s,，分别表示按作用（或荷载）长期效应组合和 短期效应组合计算的内力值。（弯距或轴力）,式中,：,c,1,考虑钢筋表面形状的系数，对光圆钢筋，,c,1,取,1.4,对带肋钢筋，,c,1,取,1.0,c2作用（或荷载）长期效应影响系数，其中Sl和,c,3,与构件受力性质有关的系数，当为钢筋混凝土板式,受弯构件,c,3,1.15,，其他受弯构件,c,3,1.0,，轴受拉构件,c,3,1.2,，偏心受拉构件,c,3,1.1,，偏心受压构件,c,3,0.9,d,纵向钢筋直径（,mm),当用不同直径的钢筋时，,d,改,用换算直径,d,e,，式中对钢筋混凝土构件，,n,i,为受拉区第,i,种普通钢筋的根数，为受拉区第,i,种普通钢筋的公称直径。对于焊接钢筋骨架，上式中的,d,或,de,应乘以,1.3,的系数；,c3与构件受力性质有关的系数，当为钢筋混凝土板式,纵向受拉钢筋配进率，对钢筋混凝土构件，,当,0.02,时，取,0.02,；,当,0.006,时，取,0.006,；对于轴心受拉构件，,按全部受拉钢筋截面面积,As,的一半计算；,b,f,h,f,构件受拉翼缘的宽度和厚度,纵向受拉钢筋配进率，对钢筋混凝土构件，当0.02,ss,由作用（或荷载）短期效应组合引起的开裂截面纵,向受拉钢筋在使用荷载作用下的应力（,MPa,），对于钢筋混凝土受弯构件，,；其他受力性质构件的计算式参见,公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范,JTG D62-2004,；,h,0,截面的有效高度；,ss由作用（或荷载）短期效应组合引起的开裂截面纵 向,六、裂缝宽度限值,公桥规,规定，钢筋混凝土受弯构件在荷载作用下，算得的最大裂缝宽度须满足下述要求：,类和,类环境：,0.2mm,类和,类环境：,0.15mm,当计算得出,W,max,W,lmin,时，,宜选择较细直径的变形钢筋,，以增大钢筋与混凝土接触的表面积，提高钢筋与混凝土的粘结度。,如采用上述措施,不能满足,要求时，也可,增加钢筋截面面积,As,，加大有效配筋率，从而减少钢筋应力和裂缝间距。,提高混凝土强度等级,，效果甚差，,一般不宜采用,。,六、裂缝宽度限值 公桥规规定，钢筋混凝土受弯构,