第9章 钢筋砼受弯构件的应力、裂缝及变形验算

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9章 钢筋砼受弯构件的应力、裂缝,及变形验算,结构的功能:,安全性,结构应能承受在正常施工和正常使用期间可能出现,的各种荷载、外加变形、约束变形等的作用。,适用性,结构在正常使用条件下具有良好的工作性能。例,如，不发生影响正常使用的过大变形或局部损坏。,耐久性,结构在正常使用和正常维护的条件下，在规定的时,间内，具有足够的耐久性。例如，不发生开展过大,的裂缝宽度，不发生由于混凝土保护层碳化导致钢,筋的锈蚀。,正常使用极限状态,9-1概述,承载能力,极限状态,9-1概述,承载能力极限状态计算,应力计算,正常使用极限状态计算,（持久状况、短暂状况、偶然状况）,（持久状况）,（持久状况、短暂状况）,钢筋混凝土构件,（短暂状况）,预应力混凝土构件,9-1概述,1.承载能力极限状态计算时作用效应组合,（1）基本组合,永久作用标准值效应与可变作用标准值效应的组合。,基本表达式：,（2）偶然组合,9-1概述,2.正常使用极限状态计算时作用效应组合,（1）作用短期效应组合,（2）作用长期效应组合,9-2换算截面,9-2换算截面,开裂截面,9-2换算截面,全截面,9-3钢筋混凝土受弯构件,短暂状况,应力验算,9-3钢筋混凝土受弯构件,短暂状况,应力验算,9-3钢筋混凝土受弯构件,短暂状况,应力验算,9-3钢筋混凝土受弯构件,短暂状况,应力验算,9-3钢筋混凝土受弯构件,短暂状况,应力验算,9-4 受弯构件的裂缝及最大裂缝宽度的计算,一、裂缝种类,按产生的,原因,分：,裂缝,正常裂缝,非正常裂缝,由外加变形或约束变,形引起的裂缝,钢筋锈蚀裂缝,基础不均匀沉降,混凝土的收缩,温度变化等,混凝土中掺氯盐,混凝土碳化等,过大裂缝对结构的影响,引起钢筋的严重锈蚀，降低结构的耐久性，,损坏结构的外观，引起使用者的不安,由荷载引起的裂缝,9-4 受弯构件的裂缝及最大裂缝宽度的计算,受弯裂缝,9-4 受弯构件的裂缝及最大裂缝宽度的计算,9-4 受弯构件的裂缝及最大裂缝宽度的计算,9-4 受弯构件的裂缝及最大裂缝宽度的计算,弯剪斜裂缝,9-4 受弯构件的裂缝及最大裂缝宽度的计算,9-4 受弯构件的裂缝及最大裂缝宽度的计算,9-4 受弯构件的裂缝及最大裂缝宽度的计算,地基不均匀沉降引起的裂缝,9-4 受弯构件的裂缝及最大裂缝宽度的计算,混凝土收缩裂缝,温度变化引起的裂缝,9-4 受弯构件的裂缝及最大裂缝宽度的计算,T,梁主钢筋锈蚀涨裂混凝土保护层,梁底钢筋锈蚀顶裂混凝土保护层,9-4 受弯构件的裂缝及最大裂缝宽度的计算,箱内顶板钢筋锈蚀顶裂混凝土保护层,9-4 受弯构件的裂缝及最大裂缝宽度的计算,拱肋主钢筋锈蚀涨裂混凝土保护层,9-4 受弯构件的裂缝及最大裂缝宽度的计算,9-4 受弯构件的裂缝及最大裂缝宽度的计算,二、受弯裂缝宽度计算理论和方法,三、影响裂缝宽度的主要因素,（1）保护层厚度,（2）受拉钢筋应力,（3）钢筋直径,（4）受拉钢筋配筋率,（5）钢筋外形,（6）直接作用性质,（7）构件受力性质,9-4 受弯构件的裂缝及最大裂缝宽度的计算,四、最大裂缝宽度,（公路桥规）,当采用不同直径的钢筋时，,d,改,换算直径,d,e,9-4 受弯构件的裂缝及最大裂缝宽度的计算,五、裂缝宽度限值,在正常使用极限状态下钢筋混凝土构件的裂缝宽度，应按作用（或荷载）短期效应组合并考虑长期效应组合影响进行验算，且不得超过规范规定的裂缝限值。,类和,类环境条件下,容许裂缝宽度,0.2mm,；,类和,类环境下,容许裂缝宽度,0.15mm,。,公路桥规规定：,9-5 受弯构件的变形验算,刚度B：,挠度计算式：,9-5 受弯构件的变形验算,使用阶段挠度应考虑荷载长期效应影响：,当采用C40以下砼时,当采用C40C80以下砼时,9-5 受弯构件的变形验算,挠度限值：,公路桥规规定：,钢筋混凝土受弯构件按上述计算的长期挠度值，在消除结构自重产生的长期挠度后，不应超过下列规定的限值：,梁式桥主梁的最大挠度处,L/,600,梁式桥主梁的悬臂端,L,1,/,300,9-5 受弯构件的变形验算,预拱度设置条件：,公路桥规规定：,（1）当由荷载短期效应组合并考虑长期效应影响产生的不超过,L/,1600,时，可不设预拱度；,（2）当不符合上述规定时应设置预拱度。,预拱度值按结构自重和,1/2,可变荷载频遇值计算的长期挠度值之和采用。,预拱度值确定：,预拱度做法：,按最大的预拱度值沿顺桥向做成平顺的曲线。,9-6 混凝土结构的耐久性,结构功能,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、结构耐久性,拱桥吊杆腐蚀,广州海印大桥拉索锈断,宜宾小南门拱桥桥面坠落,9-6 混凝土结构的耐久性,二、影响混凝土结构耐久性能的主要因素,内部因素,外部因素,其他因素,混凝土的强度、密实度、水泥用量、水灰比、氯离子及碱含量、外加剂用量等,环境条件：温度、湿度、,CO,2,含量、侵蚀剂介质等,设计构造上的缺陷,施工质量差,使用中维修不当等,9-6 混凝土结构的耐久性,三、常见混凝土结构耐久性问题,（混凝土结构损伤或破坏）,混凝土的冻融破坏,混凝土的碱集料反应,侵蚀性介质的腐蚀,混凝土的碳化,钢筋锈蚀,机械磨损,9-6 混凝土结构的耐久性,四、混凝土结构的耐久性设计,混凝土结构的环境类别,设计使用年限,1.耐久性设计的目的及基本原则,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。,基本原则,是根据结构的环境类别和设计使用年限进行设计。,2.混凝土结构耐久性设计的基本要求,作业：,自推T形截面换算截面几何特性（开裂截面、全截面）,13-13（图中R=50改为R=25）,补充1 截面尺寸及布筋图（单位：mm）,补充2 梁跨中截面尺寸与布筋图（单位：mm）,9-5,9-6,