模塊8 鋼筋混凝土構(gòu)件正常使用與耐久性極限狀態(tài)驗算與設(shè)計《鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)學(xué)》教學(xué)課件

《鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)學(xué)》?精品課件合集第8章

鋼筋混凝土構(gòu)件正常使用與耐久性極限狀態(tài)驗算與設(shè)計第8章

鋼筋混凝土構(gòu)件正常使用與耐久性極限狀態(tài)驗算與設(shè)計內(nèi)容提要第8章

鋼筋混凝土構(gòu)件正常使用與耐久性極限狀態(tài)驗算與設(shè)計鋼筋混凝土構(gòu)件正常使用與耐久性極限狀態(tài)驗算與設(shè)計§8.1 裂縫寬度驗算§8.2 受彎構(gòu)件的變形驗算§8.3 混凝土結(jié)構(gòu)耐久性極限狀態(tài)設(shè)計結(jié)構(gòu)的功能要求結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)第34567章第8章鋼筋混凝土構(gòu)件正常使用與耐久性極限狀態(tài)驗算與設(shè)計第8章

鋼筋混凝土構(gòu)件正常使用與耐久性極限狀態(tài)驗算與設(shè)計第8章3.耐久性的概念及耐久性設(shè)計的要求wlim，flim查規(guī)范或教材附表本章主要內(nèi)容：驗算構(gòu)件在正常使用下的裂縫寬度和撓度，使其不超過規(guī)定的限值；進行耐久性極限狀態(tài)設(shè)計，以滿足設(shè)計使用年限要求。第8章

鋼筋混凝土構(gòu)件正常使用與耐久性極限狀態(tài)驗算與設(shè)計正常使用時的裂縫寬度wmax計算, wmax

wlim正常使用時的變形（撓度）fmax計算, fmax

flim鋼筋混凝土構(gòu)件正常使用與耐久性極限狀態(tài)驗算與設(shè)計變形過大或裂縫過寬影響正常使用，但其危害程度不及承載力不足引起結(jié)構(gòu)破壞造成損失那么大，所以適當(dāng)降低可靠度要求。第8章

鋼筋混凝土構(gòu)件正常使用與耐久性極限狀態(tài)驗算與設(shè)計鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計時，一般是先根據(jù)承載能力進行設(shè)計，確定構(gòu)件的材料、截面尺寸和配筋（先保證“安全性”）；再進行變形和裂縫寬度驗算（再驗算“適用性”）。進行變形和裂縫寬度驗算時，不需考慮荷載分項系數(shù)（γG、γQ）和材料分項系數(shù)（γC、γS），也不考慮結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)（γ0）。不需考慮荷載分項系數(shù)，荷載不用設(shè)計值。不需考慮材料分項系數(shù)，材料強度用標(biāo)準(zhǔn)值。鋼筋混凝土構(gòu)件正常使用與耐久性極限狀態(tài)驗算與設(shè)計由于混凝土徐變、鋼筋和混凝土之間的粘結(jié)滑移等，構(gòu)件變形和裂縫寬度在荷載持續(xù)作用下隨時間而增大。因此，計算裂縫寬度和撓度時，要分荷載短期效應(yīng)（標(biāo)準(zhǔn)組合、頻遇組合）和荷載長期效應(yīng)（荷載準(zhǔn)永久組合）。第8章

鋼筋混凝土構(gòu)件正常使用與耐久性極限狀態(tài)驗算與設(shè)計SP荷載標(biāo)準(zhǔn)組合：S

SGiki

1SQ1k

cj

SQjkj

1SP荷載準(zhǔn)永久組合：S

SGiki

1

qj

SQjkj

1i

1SP荷載頻遇組合：S

SGik

f1SQ1k

qj

SQjkj

1鋼筋混凝土構(gòu)件正常使用與耐久性極限狀態(tài)驗算與設(shè)計第8章

鋼筋混凝土構(gòu)件正常使用與耐久性極限狀態(tài)驗算與設(shè)計第8章

鋼筋混凝土構(gòu)件正常使用與耐久性極限狀態(tài)驗算與設(shè)計§8.1 裂縫寬度驗算 一、裂縫的成因和對策拉應(yīng)變超過混凝土的極限拉應(yīng)變 裂縫僅受彎矩、軸拉、偏拉（壓）作用溫度變化（熱脹冷縮）混凝土收縮 基礎(chǔ)不均勻沉降 冰凍鋼筋銹蝕 ………. 開裂同時還受剪力或扭矩作用§8.1 裂縫寬度驗算一般總是與主拉應(yīng)力方向大致垂直，最先發(fā)生在荷載效應(yīng)較大和混凝土抗拉能力最薄弱處。荷載原因非荷載原

因垂直裂縫（正截面裂縫）斜裂縫通過裂縫寬度計算及適當(dāng)配筋等構(gòu)造措施控制裂縫寬度。我國規(guī)范所謂的裂縫寬度計算是指計算垂直裂縫（正截面裂縫）。第8章

鋼筋混凝土構(gòu)件正常使用與耐久性極限狀態(tài)驗算與設(shè)計裂縫控制等級二級裂縫控制等級一級二、裂縫控制等級根據(jù)結(jié)構(gòu)的使用功能要求不同，正常使用階段對裂縫的要求也不同。規(guī)范將鋼筋混凝土構(gòu)件的裂縫控制等級分為三級。嚴(yán)格要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件按荷載標(biāo)準(zhǔn)組合計算時，構(gòu)件受拉邊緣混凝土不應(yīng)產(chǎn)生拉應(yīng)力。一般要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件按荷載標(biāo)準(zhǔn)組合計算時，構(gòu)件受拉邊緣混凝土拉應(yīng)力不應(yīng)大于混凝土抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值。裂縫控制等級三級允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件按荷載準(zhǔn)永久組合并考慮長期作用影響計算時，構(gòu)件的最大裂縫寬度不超過規(guī)范規(guī)定的最大裂縫寬度限值?！?.1 裂縫寬度驗算第8章

鋼筋混凝土構(gòu)件正常使用與耐久性極限狀態(tài)驗算與設(shè)計裂縫控制等級一級嚴(yán)格要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件裂縫控制等級二級 一般要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件裂縫控制等級為一級和二級的結(jié)構(gòu)一般為壓力容器、水池、管道、核工作室等。裂縫控制等級三級允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件一般鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件通常都帶裂縫工作，都屬于裂縫控制等級為三級的構(gòu)件。所以應(yīng)控制裂縫寬度，使其在規(guī)范允許的范圍內(nèi)。wmax

wlim第8章

鋼筋混凝土構(gòu)件正常使用與耐久性極限狀態(tài)驗算與設(shè)計普通構(gòu)件無法實現(xiàn)裂縫控制等級為一級。裂縫控制等級為二級（不允許混凝土拉應(yīng)力超過其抗拉強度）時，若用普通構(gòu)件，截面尺寸必須做得很大，且受壓區(qū)混凝土遠(yuǎn)遠(yuǎn)達不到充分利用。因此，用普通構(gòu)件也難以實現(xiàn)裂縫控制等級為二級。實際工程中采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)?！?.1 裂縫寬度驗算各國規(guī)范裂縫寬度控制（驗算）的方法給出裂縫寬度計算公式和裂縫寬度限值、給出控制裂縫的構(gòu)造要求。無計算公式、無裂縫寬度限值，僅規(guī)定以限制裂縫為目的的構(gòu)造要求。限制鋼筋應(yīng)力等。裂縫寬度計算的理論（方法）1.粘結(jié)滑移理論 2.無粘結(jié)滑移理論 3.綜合理論我國規(guī)范中裂縫寬度計算采用以粘結(jié)滑移理論為基礎(chǔ)的綜合理論。我國規(guī)范（綜合理論）最大裂縫寬度計算步驟平均裂縫間距平均裂縫寬度最大裂縫寬度裂縫寬度計算公式的類型第8章

鋼筋混凝土構(gòu)件正常使用與耐久性極限狀態(tài)驗算與設(shè)計1.半理論半經(jīng)驗公式 2.數(shù)理統(tǒng)計公式§8.1 裂縫寬度驗算平均裂縫間距我國規(guī)范定義的裂縫開展寬度是指受拉鋼筋重心水平處構(gòu)件側(cè)表面混凝土的裂縫寬度。裂縫間距小、裂縫寬度就小，即裂縫密而細(xì)。平均裂縫間距范圍內(nèi)的鋼筋伸長量大于混凝土伸長量平均裂縫寬度=平均裂縫間距范圍內(nèi)的鋼筋伸長量—混凝土伸長量平均裂縫間距平均裂縫寬度最大裂縫寬度由于材料不均勻及截面尺寸偏差等，裂縫分布和寬度是不均勻的；在荷載長期作用下，由于徐變等，使裂縫寬度進一步加大。鋼筋和混凝土粘結(jié)滑移產(chǎn)生裂縫第8章

鋼筋混凝土構(gòu)件正常使用與耐久性極限狀態(tài)驗算與設(shè)計§8.1 裂縫寬度驗算MM三、裂縫的出現(xiàn)、分布和開展正截面受彎試驗中，當(dāng)達到混凝土的抗拉極限時，達到將裂未裂的第一階段末。在混凝土最薄弱截面處出現(xiàn)第一批、一條或幾條裂縫。m m裂縫穩(wěn)定后，裂縫的平均間距l(xiāng) 在l和2l之間，即l≤l ≤2l。m取l =1.5l。albl≤lm≤2ll：粘結(jié)應(yīng)力作用長度、傳遞長度。裂縫處混凝土退出工作，鋼筋應(yīng)力驟增。裂縫處原來張緊的混凝土向兩側(cè)回縮，產(chǎn)生裂縫。混凝土回縮受到了鋼筋的約束，兩者之間產(chǎn)生相對滑移，產(chǎn)生粘結(jié)應(yīng)力，直到共同變形。回縮長度l范圍內(nèi)，通過粘結(jié)應(yīng)力作用，混凝土又逐漸承受拉力，拉力從0到最大。超過l后，混凝土又達到受拉極限，又可能產(chǎn)生新的裂縫?；炷力襝t鋼筋σs1.5l第8章

鋼筋混凝土構(gòu)件正常使用與耐久性極限狀態(tài)驗算與設(shè)計§8.1 裂縫寬度驗算四、平均裂縫間距l(xiāng)m=1.5lAte：有效受拉混凝土截面面積對軸心受拉構(gòu)件，取全截面面積對受彎、偏拉（壓）構(gòu)件，取中和軸以下截面面積。即：Ate=0.5bh+(bf-b)hf

（圖8-5）teA

As

：有效配筋率te

ls1 s

As2 sAftk

s1

As

s2

As

ftk

Atels1As

s2 s

A

m

s1

As

s2

As

mul

mul

ftk

Atem tem8

ftkdl

1.5l

3te第8章

鋼筋混凝土構(gòu)件正常使用與耐久性極限狀態(tài)驗算與設(shè)計m 1

dl

k§8.1 裂縫寬度驗算β：系數(shù)。受彎、偏心受壓、偏心受拉構(gòu)件取1.0軸心受拉構(gòu)件取1.1cs：最外層縱筋外邊緣至受拉區(qū)底邊的距離。20mm≤cs≤65mmdeq：縱向受拉鋼筋的等效直徑。ν：縱向受拉鋼筋的相對粘結(jié)特征系數(shù)。對變形鋼筋取1.0。對光面鋼筋取0.7。ρte： 有效配筋率，ρte≥0.01Ate：有效受拉混凝土截面面積。根據(jù)試驗結(jié)果，對理論表達式進行修正。得出半理論半經(jīng)驗的平均裂縫間距表達式。tem 1

dl

km s第8章

鋼筋混凝土構(gòu)件正常使用與耐久性極限狀態(tài)驗算與設(shè)計te

l

(1.9c

0.08

deq)§8.1 裂縫寬度驗算mwmwm ctm

ml

llm

smlm五、平均裂縫寬度wm)smctmsm

m

wm

smlm

tmc lm

l (1

平均裂縫寬度=鋼筋平均伸長-混凝土平均伸長

sm

sqΨ：鋼筋應(yīng)變不均勻系數(shù)0≤Ψ≤1Ψ越大，鋼筋受力越均勻，混凝土參與受拉作用越小隨著荷載增大，Ψ值越來越大

1.1

0.65

ftk

0.2

1.0

te

sqσsq：裂縫處鋼筋的應(yīng)力ssmE

smm：l

范圍內(nèi)鋼筋的平均應(yīng)變

sm

：lm范圍內(nèi)鋼筋的平均應(yīng)力

ctm

：lm范圍內(nèi)混凝土平均拉應(yīng)變

c

：裂縫間混凝土自身伸長對裂縫寬度的影響系數(shù)

csm

1

ctmssqssmEE

sm

tem s

l

(1.9c

0.08

deq

)deq

c

E

(1.9cs

0.08

)mste第8章

鋼筋混凝土構(gòu)件正常使用與耐久性極限狀態(tài)驗算與設(shè)計w

sq§8.1 裂縫寬度驗算軸心受拉構(gòu)件

Nq

sq As受彎構(gòu)件

M

q

M

q

sq

h

A 0.87h

A0 s 0 s偏心受拉

Nqe

sq A(h

a

')s 0 s偏心受壓

Nq(e

z)sq A

zsz

[0.87

0.12(1

'

)(

h0

)2

]hf e 0e

se0

ys

1

1 (l0

)2s 4000e

/

h h0 0裂縫截面處鋼筋應(yīng)力σsq§8.1 裂縫寬度驗算mwmwm ctm

ml

llm

smlm五、平均裂縫寬度wmm sm

m ctm

m)smctmsm

m

w

l

l

l

(1

平均裂縫寬度=鋼筋平均伸長-混凝土平均伸長

sm

c1

ctmssqs

sm

sm

E

Eeq

)

tedlm

(1.9cs

0.08deq

c

E

(1.9cs

0.08

)mste第8章

鋼筋混凝土構(gòu)件正常使用與耐久性極限狀態(tài)驗算與設(shè)計w

sqmaxsl s cdeqE

sqw

(1.9c

0.08

)六、最大裂縫寬度wmax最大裂縫寬度wmax=平均裂縫寬度wm×擴大系數(shù)τ裂縫的離散性：短期效應(yīng)擴大系數(shù)τs荷載長期作用等：長期效應(yīng)擴大系數(shù)τl

s軸拉、偏拉構(gòu)件，取τs=1.9受彎、偏壓構(gòu)件，取τs=1.66取

cr

s

l

c

，max第8章

鋼筋混凝土構(gòu)件正常使用與耐久性極限狀態(tài)驗算與設(shè)計cr ssteteeq

)dE

s

w

sq

(1.9c

0.082.長期效應(yīng)下的最大裂縫寬度考慮混凝土收縮、徐變等因素，荷載長期作用下，裂縫寬度進一步變大，取

l

1.51.短期效應(yīng)下的最大裂縫寬度ws,max

s

wmwmax

l

s

wm§8.1 裂縫寬度驗算maxcr ssteeq

)dE

w

sq

(1.9c

0.08

1.1

0.65

ftk 0.2

1.0

te

sqσsq：裂縫處鋼筋的應(yīng)力c

：最外層縱筋外邊緣至受拉區(qū)底邊的距離。s20mm≤cs≤65mmAte：有效受拉混凝土截面面積。Αcr：軸拉2.7，偏拉2.4，受彎和偏壓1.9控制及減小裂縫寬度的措施：合理布置鋼筋：相同面積情況下，盡量采用小直徑、多根數(shù)的配筋方式；適當(dāng)增加鋼筋面積；采用帶肋鋼筋等；eqi

i

i

n

d

nd

2d ：縱向受拉鋼筋的等效直徑。deq

i i te有效配筋率，ρ

≥0.01te第8章

鋼筋混凝土構(gòu)件正常使用與耐久性極限狀態(tài)驗算與設(shè)計teA

As

施加預(yù)應(yīng)力。§8.1 裂縫寬度驗算某鋼筋混凝土簡支梁，計算跨度l0=6m，承受恒載標(biāo)準(zhǔn)值gk=9.1kN/m，活荷載標(biāo)準(zhǔn)值qk=12.3kN/m，截面尺寸b×h=

200mm×500mm，已配有3根直徑20mm的HRB400級受力鋼筋，As=942mm2，箍筋直徑8mm?；炷翉姸鹊燃墳镃30，保護層厚度c=25mm，h0=457mm，樓面活荷載的組合值系數(shù)ψc=0.7，準(zhǔn)永久值系數(shù)ψq=0.4。ωlim=0.3mm。試驗算最大裂縫寬度是否滿足要求。tesssqcrmax

E(1.9c

0.08

deq)

0 sqsq0.87h

AM

受彎構(gòu)件

te

sq

1.1

0.65

ftk0.2

1.0αcr：軸拉2.7，偏拉2.4，受彎和偏壓1.9teρ

≥0.01te第8章

鋼筋混凝土構(gòu)件正常使用與耐久性極限狀態(tài)驗算與設(shè)計teA

As

ni

i

diν：變形鋼筋取1.0，光面鋼筋取0.7

n

d

2deq

i i §8.1 裂縫寬度驗算第8章

鋼筋混凝土構(gòu)件正常使用與耐久性極限狀態(tài)驗算與設(shè)計第8章

鋼筋混凝土構(gòu)件正常使用與耐久性極限狀態(tài)驗算與設(shè)計§8.2 受彎構(gòu)件的變形驗算

fmax5ql

4

0 384EI鋼筋混凝土受彎構(gòu)件撓度fmax計算鋼筋混凝土受彎構(gòu)件截面彎曲剛度B計算§8.2 受彎構(gòu)件的變形驗算勻質(zhì)彈性材料梁

fmaxE：材料彈性模量I：截面慣性矩一、概述ql0對于勻質(zhì)彈性材料梁，抗彎剛度B=EI是一個常數(shù)，M（q）-f成正比。Mf對于鋼筋混凝土材料梁，仍可用該公式計算撓度，但彎曲剛度B=EI不再是常量。0EI：截面彎曲剛度B（抗彎剛度），反應(yīng)截面抵抗變形的能力，使截面產(chǎn)生單位曲率需要施加的彎矩值。EI

=

M

，

為截面曲率第8章

鋼筋混凝土構(gòu)件正常使用與耐久性極限狀態(tài)驗算與設(shè)計B隨彎矩（荷載）增大如何變化？2.長期荷載下，由徐變、粘結(jié)滑移、裂縫不斷發(fā)展等原因，構(gòu)件撓度隨時間進一步加大。B隨時間增長如何變化？二、鋼筋混凝土受彎構(gòu)件截面彎曲剛度B的特點1.對于正截面試驗的受彎構(gòu)件，其M-f圖為：第8章

鋼筋混凝土構(gòu)件正常使用與耐久性極限狀態(tài)驗算與設(shè)計§8.2 受彎構(gòu)件的變形驗算1.鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的彎曲剛度B=EI隨彎矩M增大而減小。故構(gòu)件不同截面其抗彎剛度B是不同的，彎矩最大的地方彎曲剛度B最小。（即使在彎矩相同的純彎段，抗彎剛度B也不同，裂縫截面處小些，裂縫間截面大些。）2.由于混凝土徐變等因素影響，長期荷載下構(gòu)件變形會不斷增大，彎曲剛度B隨時間增長而減小。所以既要考慮荷載短期效應(yīng)，還要考慮荷載長期效應(yīng)，其抗彎剛度分別用短期剛度Bs和長期剛度B來表示。鋼筋混凝土梁彎曲剛度B=EI的特點第8章

鋼筋混凝土構(gòu)件正常使用與耐久性極限狀態(tài)驗算與設(shè)計短期剛度Bs長期剛度B§8.2 受彎構(gòu)件的變形驗算三、受彎構(gòu)件彎曲剛度的確定截面彎矩越大，彎曲剛度越小。梁各截面彎矩不同，彎曲剛度也不同，應(yīng)取何截面的抗彎剛度計算撓度？對試驗梁，支座處的彎矩小，彎曲剛度大；純彎段彎矩最大，彎曲剛度最小。若用純彎段最大彎矩處的的最小彎曲剛度計算撓度，會使撓度計算值偏大？除彎矩外，剪切變形、斜裂縫等都會使梁的撓度增加，這些因素在計算中無法考慮。為了簡化計算，近似用彎矩最大處的最小截面彎曲剛度計算撓度，即“最小剛度原則”

?！?.2 受彎構(gòu)件的變形驗算第8章

鋼筋混凝土構(gòu)件正常使用與耐久性極限狀態(tài)驗算與設(shè)計最小剛度原則5 Ml

2 0

48 EIfmax

45ql0

384EI均載作用下簡支梁

fmax在梁全長范圍內(nèi)，可按照彎矩最大處的“最小截面彎曲剛度”，用材料力學(xué)方法中不考慮剪切變形影響的公式來計算撓度，如果構(gòu)件上存在正負(fù)彎矩時，可分別取同號彎矩段|Mmax

|處截面的最小剛度計算撓度。ql

2第8章

鋼筋混凝土構(gòu)件正常使用與耐久性極限狀態(tài)驗算與設(shè)計最大彎矩M

0 8maxMl

2

S

0

EI鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的撓度

fS：與荷載形式、支承條件有關(guān)的參數(shù)。如均載作用下簡支梁S=5/48。M：構(gòu)件截面的最大彎矩?！?.2 受彎構(gòu)件的變形驗算四、截面的短期剛度Bs截面未裂時，壓區(qū)混凝土基本處于彈性狀態(tài)；拉區(qū)出現(xiàn)塑性，彈性模量E有所降低。截面并未削弱?？蓪摻蠲娣e換算成混凝土面積，將換算截面的混凝土的彈性模量適當(dāng)降低即可。csEEAs

Ac

E

AsA0

Ac

裂縫出現(xiàn)后，受壓混凝土壓應(yīng)變和受拉鋼筋拉應(yīng)變沿構(gòu)件長度方向的分布并不均勻，曲率分布也不均勻。為簡化計算，截面上的應(yīng)變、中和軸位置、曲率等都用平均值。開裂前換算截面開裂后Bs

0.85Ec

I01 M Mr EI Bs第8章

鋼筋混凝土構(gòu)件正常使用與耐久性極限狀態(tài)驗算與設(shè)計截面曲率

=

裂縫截面混凝土退出工作，截面彎曲剛度進一步明顯下降。彎曲剛度為使截面產(chǎn)生單位曲率需要施加的彎矩值?！?.2 受彎構(gòu)件的變形驗算鋼筋伸長

s

smlm混凝土縮短

c

cmlm由三角形相似：lmr

s

c

smlm

cmlm

(

sm

cm

)lmrΔcΔslmh020 ccmM

q

bh

E

h0h0 h0 h0

sm

cm截面曲率：

1

M

qr Bs0 s sqsmM

hA

E

（同裂縫寬度計算）其中：

確定受壓邊緣混凝土平均應(yīng)變的抵抗矩系數(shù)，綜合反映受壓區(qū)混凝土塑性、應(yīng)力圖形完整性、內(nèi)力臂系數(shù)及裂縫間混凝土應(yīng)變不均勻性等因素，又稱綜合系數(shù)。彎曲剛度：sM

q

h0B

sm

mc§8.2 受彎構(gòu)件的變形驗算第8章

鋼筋混凝土構(gòu)件正常使用與耐久性極限狀態(tài)驗算與設(shè)計20 ccm

bh

E

M

q

c：混凝土應(yīng)變不均勻系數(shù)00bhhbh

0

x0

(bf'

b)hf

'(bf'

b)hf'

bx0

混凝土受壓區(qū)面積：

(

f'

0)bh0

f

'：受壓翼緣的加強系數(shù)

0

：裂縫截面處受壓區(qū)高度系數(shù)將曲線分布的混凝土壓應(yīng)力轉(zhuǎn)換為均布，平均壓應(yīng)力大小為：

cq

：壓應(yīng)力圖形完整系數(shù)ccccm

c

cqE

' c

E

cq

cq

混凝土平均壓應(yīng)變：

cq

cq

h0

sAsC

h0sq

s

AMq§8.2 受彎構(gòu)件的變形驗算第8章

鋼筋混凝土構(gòu)件正常使用與耐久性極限狀態(tài)驗算與設(shè)計

20 0fcq合力矩平衡：Mq

cq

(

f'

0)bh0

h0M

(

'

)bh

q 混凝土平均壓應(yīng)變：2ccm

f 0 0 c

c

M

qc

E

(

'

)bh

E

cqc

(

'

)

令：

f 0 20 cqM

bh

E

得：

cm20 ccm

bh

E

M

q

cq

cq

h0

sAsC

h0sq

s

AMq§8.2 受彎構(gòu)件的變形驗算

第8章

鋼筋混凝土構(gòu)件正常使用與耐久性極限狀態(tài)驗算與設(shè)計確定受壓邊緣混凝土平均應(yīng)變的抵抗矩系數(shù)，綜合反映受壓區(qū)混凝土塑性、應(yīng)力圖形完整性、內(nèi)力臂系數(shù)及裂縫間混凝土應(yīng)變不均勻性等因素，又稱綜合系數(shù)。cEE

Es

bh0

As20 ccmM

q

bh

E

0 s ssm

hA

E

M

q

6

E

1

3.5

f'

E

0.2

0.87q 0sM hB

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h0M

M

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E

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EB

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q s

E EAh

2

B

s s 0

s s 0sEAh

26

B

1.15

0.2

E1

3.5

f

§8.2 受彎構(gòu)件的變形驗算第8章

鋼筋混凝土構(gòu)件正常使用與耐久性極限狀態(tài)驗算與設(shè)計四、截面的長期剛度B構(gòu)件在長期持續(xù)荷載作用下：受壓混凝土的徐變，受壓區(qū)混凝土塑性發(fā)展受拉區(qū)鋼筋和混凝土間的粘結(jié)滑移裂縫的不斷發(fā)展長期荷載作用下受彎構(gòu)件撓度的增大，用考慮荷載長期作用對撓度增大的影響系數(shù)θ來反映。對矩形、T形、倒T形、工形截面受彎構(gòu)件的長期剛度B：彎曲剛度進一步降低，撓度進一步增長。

2.0

0.4

'/

，其中

'

為受壓鋼筋配筋率受壓鋼筋對混凝土受壓徐變和收縮起到一定約束作用，能夠減少構(gòu)件在長期荷載作用下的變形。對翼緣位于受拉區(qū)的倒T形截面，θ應(yīng)增加20％。

B

Bs§8.2 受彎構(gòu)件的變形驗算第8章

鋼筋混凝土構(gòu)件正常使用與耐久性極限狀態(tài)驗算與設(shè)計te sqtk

0.65

f

1.1

0.2

1.0Es

：鋼筋彈性模量As

：受拉鋼筋截面面積h0：截面有效高度

：鋼筋應(yīng)變不均勻系數(shù)f

tk ：混凝土抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值σsq：裂縫處鋼筋的應(yīng)力0 sqsq0.87h

AM

五、受彎構(gòu)件撓度的計算受彎構(gòu)件長期荷載下?lián)隙扔嬎悖河行浣盥?/p>

ρte≥0.01teteA

As

sEAh

26

B

s s 0 1.15

0.2

E1

3.5

f

B

BsM l

2q

0Bf

S§8.2 受彎構(gòu)件的變形驗算第8章

鋼筋混凝土構(gòu)件正常使用與耐久性極限狀態(tài)驗算與設(shè)計E

：鋼筋彈性模量與混凝土彈性模量的比值cEE

Es

：縱向受拉鋼筋配筋率0bh

As

'f

：受壓翼緣的加強系數(shù)（受壓翼緣面積與腹板有效面積之比）0fbh(bf'

b)hf

'

'

：考慮長期作用對撓度增大的影響系數(shù)

2.0

0.4

0bh

'

As

'θ在1.6和2.0之間取值。sEAh

26

B

s s 0 1.15

0.2

E 1

3.5

f

B

BsM l

2q

0Bf

S§8.2 受彎構(gòu)件的變形驗算五、受彎構(gòu)件撓度的計算受彎構(gòu)件長期荷載下?lián)隙扔嬎悖旱?章

鋼筋混凝土構(gòu)件正常使用與耐久性極限狀態(tài)驗算與設(shè)計影響抗彎剛度的因素：截面高度（影響最顯著）彎矩M（M對Bs如何影響）配筋率（ρ大，Bs也略有增大）截面形狀（有受壓翼緣，

Bs

略大）s混凝土等級（提高等級對提高B

影響不大）受壓鋼筋（提高長期剛度）sEAh

26

B

s s 0 1.15

0.2

E 1

3.5

f

B

Bs

M l

2q

0Bf

S§8.2 受彎構(gòu)件的變形驗算五、受彎構(gòu)件撓度的計算受彎構(gòu)件長期荷載下?lián)隙扔嬎悖旱?章

鋼筋混凝土構(gòu)件正常使用與耐久性極限狀態(tài)驗算與設(shè)計如果最大撓度超過規(guī)范的限值，則可采?。涸黾咏孛娓叨龋ㄗ钣行В┰黾涌v向鋼筋的面積（效果有限）提高混凝土強度等級（效果有限）配置一定受壓鋼筋選用合理截面（T、工形）等施加預(yù)應(yīng)力sEAh

26

B

s s 0 1.15

0.2

E1

3.5

f

B

Bs

M l

2q

0Bf

S五、受彎構(gòu)件撓度的計算受彎構(gòu)件長期荷載下?lián)隙扔嬎悖旱?章

鋼筋混凝土構(gòu)件正常使用與耐久性極限狀態(tài)驗算與設(shè)計§8.2 受彎構(gòu)件的變形驗算均載下的某簡支梁截面尺寸為200mm×550mm，混凝土為C30級，配置4 18縱筋，混凝土保護層厚度c=20mm，h0=515mm，跨中彎矩標(biāo)準(zhǔn)組合Mk=75kN·m

，準(zhǔn)永久組合Mq=65kN·m

，梁的計算跨度l0=6m，撓度允許值為l0/250。驗算撓度是否符合要求。M

lM

l2q

02q

0548

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E

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解:20 ssq

142.65N

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105

0.01850.5

200

550AteA 1017

te

s

s

E 3

1041017第8章

鋼筋混凝土構(gòu)件正常使用與耐久性極限狀態(tài)驗算與設(shè)計

0.01bh0 200

515A

s

§8.2 受彎構(gòu)件的變形驗算1.15

0.605

0.2

6

6.67

0.012

105

1017

5152

1

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f'6

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1.15

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225 M

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11.66mm48 B 48 2.09

1013f

11.66mm

l0/250

6000/250

24mm§8.2 受彎構(gòu)件的變形驗算均載下的某簡支梁截面尺寸為200mm×550mm，混凝土為C30級，配置4 18縱筋，混凝土保護層厚度c=20mm，h0=515mm，跨中彎矩標(biāo)準(zhǔn)組合Mk=75kN·m

，準(zhǔn)永久組合Mq=65kN·m

，梁的計算跨度l0=6m，撓度允許值為l0/250。驗算撓度是否符合要求。M

lM

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E

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第8章

鋼筋混凝土構(gòu)件正常使用與耐久性極限狀態(tài)驗算與設(shè)計第8章

鋼筋混凝土構(gòu)件正常使用與耐久性極限狀態(tài)驗算與設(shè)計第8章

鋼筋混凝土構(gòu)件正常使用與耐久性極限狀態(tài)驗算與設(shè)計§8.3 混凝土結(jié)構(gòu)耐久性極限狀態(tài)設(shè)計一、耐久性的概念混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性是指結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在設(shè)計使用年限（一般建筑結(jié)構(gòu)為50年，紀(jì)念性建筑和特別重要的建筑結(jié)構(gòu)為100年）內(nèi)，在正常維護條件下，不需要進行大修就可滿足正常使用和安全功能要求的能力。二、影響耐久性的因素內(nèi)

因外

因混凝土強度、密實性、水泥用量、水灰比、氯離子含量、堿含量、外加劑用量、保護層厚度等2溫度、濕度、CO

含量、侵蝕性介質(zhì)等耐久性問題一般是內(nèi)因和外因的綜合作用。耐久性問題主要有混凝土碳化、鋼筋銹蝕、混凝土凍融破壞、堿骨料反應(yīng)等。其中，混凝土碳化、鋼筋銹蝕是影響耐久性的最主要的因素。第8章

鋼筋混凝土構(gòu)件正常使用與耐久性極限狀態(tài)驗算與設(shè)計

§8.3 混凝土結(jié)構(gòu)耐久性極限狀態(tài)設(shè)計

三、混凝土的碳化碳化碳化是指大氣中的CO2不斷向混凝土內(nèi)部擴散，并與混凝土中的堿性物質(zhì)Ca

(OH)2發(fā)生中和反應(yīng)，使混凝土的堿性下降（PH值降低）的現(xiàn)象。碳化是混凝土的中性化。危

害混凝土呈堿性，在鋼筋表面生成致密的氧化膜，保護鋼筋不銹蝕。當(dāng)碳化至鋼筋表面第8章

鋼筋混凝土構(gòu)件正常使用與耐久性極限狀態(tài)驗算與設(shè)計時，將會破壞氧化膜，使鋼筋有銹蝕的危險。此外，碳化會加劇混凝土收縮，導(dǎo)致其開裂，使鋼筋容易銹蝕。環(huán)境因素：CO2的濃度、濕度、溫度等自身因素：CaO含量、強度等級、內(nèi)部密實度、孔隙率、孔徑、水灰比、保護層厚度等影響因素減小碳化的措施合理確定配合比，規(guī)定水泥用量的低限值和水灰比的高限值，合理采用摻合料提高混凝土的密實性、抗?jié)B性規(guī)定保護層的最小厚度采用覆蓋面層（水泥砂漿或涂料）碳酸試液測定碳化深度與時間相關(guān)表達式，可預(yù)測碳化深度碳化深度測定

§8.3 混凝土結(jié)構(gòu)耐久性極限狀態(tài)設(shè)計

四、鋼筋的銹蝕銹蝕第8章

鋼筋混凝土構(gòu)件正常使用與耐久性極限狀態(tài)驗算與設(shè)計銹蝕是影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的關(guān)鍵問題之一。鋼筋表面氧化膜被破壞形成鋼筋銹蝕的必要條件，含氧水份侵入是鋼筋銹蝕的充分條件。銹蝕機理是電化學(xué)腐蝕。過程：“坑蝕”、“環(huán)蝕”形成銹蝕面、“暴筋”。危

害鋼筋銹蝕，體積膨脹，導(dǎo)致沿鋼筋長度出現(xiàn)縱向裂縫，使保護層剝落，使鋼筋截面削弱，承載力降低，最終使結(jié)構(gòu)破壞或失效。環(huán)境因素：周圍環(huán)境腐蝕性成分的含量自身因素：密實度、保護層厚度、氯離子含量等影響因素防止鋼筋銹蝕措施降低水灰比，增加水泥用量，提高混凝土的密實度要有足夠的混凝土保護層厚度嚴(yán)格控制氯離子含量采用覆蓋層，防止CO2、O2、CL－的滲入。其他技術(shù)措施，如果鋼筋阻銹劑、鋼筋環(huán)氧涂層等

§8.3 混凝土結(jié)構(gòu)耐久性極限狀態(tài)設(shè)計

五、耐久性設(shè)計耐久性設(shè)計的必要性“五倍定律”：設(shè)計時對鋼筋防護少花1元錢，出現(xiàn)問題時就需要花5元錢補救。1998年美國土木工程學(xué)會的一份材料估計，他們需要1.3萬億美元來處理國內(nèi)基礎(chǔ)設(shè)施工程存在的問題，僅維修與更換橋面板就需800億美元；加拿大蒙特利爾一座水電站由于耐久性問題需15億加元修補維修；湛江港建成后不到20年就由于鋼筋銹蝕全面進行大修；1980年建成的寧波北侖港10萬噸級礦石碼頭，使用不到10年上部結(jié)構(gòu)就因鋼筋嚴(yán)重銹蝕而破損；我國第一座城市大型立交橋北京西直門立交橋1980年建成，19年后拆除重建；濟南黃河公路大橋1990年建成，10年后因吊桿損壞發(fā)生局部橋面坍塌；大量的工程實踐表明，耐久性問題不容忽視，否則后患無窮。第8章

鋼筋混凝土構(gòu)件正常使用與耐久性極限狀態(tài)驗算