3.3鋼筋混凝土受彎構(gòu)件短暫狀況的應(yīng)力計(jì)算29課件講解

3.3鋼筋混凝土受彎構(gòu)件短暫狀況的應(yīng)力計(jì)算><目錄01概述02換算截面03短暫狀況的應(yīng)力計(jì)算概述01一、正常使用極限狀態(tài)計(jì)算與承載能力極限狀態(tài)計(jì)算的區(qū)別

安全性——結(jié)構(gòu)應(yīng)能承受在正常施工和正常使用期間可能出現(xiàn)的各種荷載、外加變形、約束變形等的作用。

適用性——結(jié)構(gòu)在正常使用條件下具有良好的工作性能。例如，不發(fā)生影響正常使用的過(guò)大變形或局部損壞。

耐久性——結(jié)構(gòu)在正常使用和正常維護(hù)的條件下，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，具有足夠的耐久性。例如，不發(fā)生開(kāi)展過(guò)大的裂縫寬度，不發(fā)生由于混凝土保護(hù)層碳化導(dǎo)致鋼筋的銹蝕。正常使用極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)1.結(jié)構(gòu)的功能要求一、正常使用極限狀態(tài)計(jì)算與承載能力極限狀態(tài)計(jì)算的區(qū)別

討論構(gòu)件在各種不同受力狀態(tài)下的承載力計(jì)算，承載力計(jì)算是保證結(jié)構(gòu)安全的首要條件，由此決定了構(gòu)件的尺寸、材料、配筋及構(gòu)造。鋼筋混凝土構(gòu)件除了可能由于強(qiáng)度破壞或失穩(wěn)等原因達(dá)到承載能力極限狀態(tài)以外，還可能由于構(gòu)件變形或裂縫過(guò)大等影響構(gòu)件的適用性及耐久性，而達(dá)不到結(jié)構(gòu)正常使用要求。因此，對(duì)于所有的鋼筋混凝土構(gòu)件都要求進(jìn)行承載力計(jì)算，而對(duì)某些構(gòu)件，還要根據(jù)使用條件進(jìn)行正常使用極限狀態(tài)的驗(yàn)算，以保證在正常使用情況下的應(yīng)力、裂縫和變形小于正常使用極限狀態(tài)的限值。2.承載能力極限狀態(tài)計(jì)算3.正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算二、正常使用階段的特點(diǎn)

承載能力極限狀態(tài)是以破壞階段（Ⅲa）的狀態(tài)作為建立計(jì)算圖式的基礎(chǔ)；而使用階段一般是指第Ⅱ階段，即梁帶裂縫工作階段。1.計(jì)算依據(jù)不同二、正常使用階段的特點(diǎn)與承載能力極限狀態(tài)相比，超過(guò)正常使用極限狀態(tài)所造成的后果（如人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失）的危害性和嚴(yán)重性相對(duì)要小一些、輕一些，因而可適當(dāng)放寬對(duì)其可靠性保證率的要求。承載能力極限狀態(tài)（包括截面設(shè)計(jì)和截面復(fù)核）其計(jì)算決定了構(gòu)件設(shè)計(jì)尺寸、材料、配筋數(shù)量及鋼筋布置，以保證：γ0Md≤Mu。正常使用階段驗(yàn)算正常使用情況下裂縫寬度和變形小于規(guī)范規(guī)定的各項(xiàng)限值。2.影響程度不同3.計(jì)算內(nèi)容不同二、正常使用階段的特點(diǎn)

承載能力極限狀態(tài)汽車(chē)荷載應(yīng)計(jì)入沖擊系數(shù)，作用效應(yīng)及抗力均應(yīng)采用考慮了分項(xiàng)系數(shù)的設(shè)計(jì)值；將多種作用效應(yīng)設(shè)計(jì)值進(jìn)行最不利組合，取用不同的效應(yīng)組合系數(shù)。正常使用極限狀態(tài)汽車(chē)荷載可不計(jì)沖擊系數(shù)，作用效應(yīng)取短期效應(yīng)和長(zhǎng)期效應(yīng)的一種或幾種組合。

短期效應(yīng)組合：永久作用標(biāo)準(zhǔn)值+可變作用頻遇值；

長(zhǎng)期效應(yīng)組合：永久作用標(biāo)準(zhǔn)值+可變作用準(zhǔn)永久值4.荷載效應(yīng)及抗力的取值不同換算截面02

一、受彎構(gòu)件進(jìn)入第Ⅱ工作階段的受力特征1.彎曲豎向裂縫已形成并開(kāi)展，截面中和軸以下大部分混凝土已退出工。2.截面開(kāi)裂區(qū)縱向受力鋼筋承受的拉應(yīng)力σs

還遠(yuǎn)低于其屈服強(qiáng)度，受壓區(qū)混凝土的壓應(yīng)力圖形大致是拋物線形。3.受彎構(gòu)件的荷載-撓度（跨中）關(guān)系曲線是一條接近于直線的曲線。鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的第II工作階段可稱為開(kāi)裂后彈性階段。二、基本假定

認(rèn)為梁的各截面在梁受力并發(fā)生彎曲變形以后，仍保持為平面。根據(jù)平截面假定，平行于梁中和軸的各縱向纖維的應(yīng)變與其到中和軸的距離成正比。同時(shí)，由于鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)力，鋼筋與其同一水平線的混凝土應(yīng)變相等。即：鋼筋混凝土受彎構(gòu)件在進(jìn)行帶裂縫工作時(shí)，混凝土受壓區(qū)的應(yīng)力分布圖形近似地看作直線分布，即受壓區(qū)混凝土的應(yīng)力與平均應(yīng)變成正比；同時(shí)，假定在受拉鋼筋水平位置處混凝土的平均拉應(yīng)變與應(yīng)力成正比。1.平截面假定2.彈性體假定二、基本假定3.受拉區(qū)混凝土完全不能承受拉應(yīng)力受拉區(qū)混凝土完全不能承受拉應(yīng)力，拉應(yīng)力完全由鋼筋承受。三、截面換算系數(shù)受彎構(gòu)件的開(kāi)裂截面圖a)開(kāi)裂截面；b)應(yīng)力分布；c)開(kāi)裂截面的計(jì)算圖式13αEs稱為鋼筋混凝土構(gòu)件截面的換算系數(shù)，等于鋼筋彈性模量與混凝土彈性模量的比值，αEs=Es/Ec。四、截面截面14

將鋼筋和混凝土兩種材料組成的實(shí)際截面換算成為一種拉壓性能相同的假想材料組成的勻質(zhì)截面即為換算截面。概念換算成同一種材料（鋼筋→混凝土）。作用符合材料力學(xué)單一材料的要求，求截面特性、應(yīng)力。1.換算截面的定義四、截面截面15

將鋼筋面積As換算成混凝土面積Asc，換算前后合力的大小和作用點(diǎn)的位置不變。2.換算原則五、開(kāi)裂截面換算截面幾何特性計(jì)算表達(dá)式1.單筋矩形截面換算截面面積：換算截面對(duì)中和軸的靜矩：

受壓區(qū)：

受拉區(qū)：

受彎構(gòu)件開(kāi)裂截面的中和軸通過(guò)其換算截面的形心軸，可得到：

換算截面的受壓區(qū)高度為：開(kāi)裂截面換算截面對(duì)中和軸的慣性矩：五、開(kāi)裂截面換算截面幾何特性計(jì)算表達(dá)式2.受壓區(qū)高度x≤受壓翼板高度h'f的T形截面為第一類T形截面，可按寬度為b'f的矩形截面來(lái)計(jì)算開(kāi)裂截面的換算截面幾何特性。換算截面慣性矩：五、開(kāi)裂截面換算截面幾何特性計(jì)算表達(dá)式3.受壓區(qū)高度x>受壓翼板高度h'f的T形截面表明中和軸位于T形截面肋部，為第二類T形截面，換算截面的受壓區(qū)高度x計(jì)算式為：開(kāi)裂截面的換算截面對(duì)其中和軸的慣性矩Icr為：①換算截面面積：

②受壓區(qū)高度：

③換算截面對(duì)中和軸的慣性矩：六、全截面換算截面幾何特性計(jì)算表達(dá)式1.單筋矩形截面a)原截面；b)換算截面五、全截面換算截面幾何特性計(jì)算表達(dá)式2.T形截面換算截面積：受壓區(qū)高度：

換算截面對(duì)中和軸的慣性矩：

五、全截面換算截面幾何特性計(jì)算表達(dá)式短暫狀況的應(yīng)力計(jì)算03鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的設(shè)計(jì)應(yīng)進(jìn)行施工階段的應(yīng)力計(jì)算，即短暫荷載狀況的應(yīng)力驗(yàn)算?！豆窐蛞?guī)》（JTG3362—2018）對(duì)施工階段驗(yàn)算規(guī)定：施工荷載除有特別規(guī)定外均采用標(biāo)準(zhǔn)值，當(dāng)有荷載組合時(shí)不考慮作用組合系數(shù)。

當(dāng)用吊機(jī)(吊車(chē))行駛于橋梁進(jìn)行安裝時(shí)，應(yīng)對(duì)已安裝的構(gòu)件進(jìn)行驗(yàn)算，吊機(jī)（車(chē)）應(yīng)乘以1.15的荷載系數(shù)，但吊機(jī)（車(chē)）產(chǎn)生的效應(yīng)設(shè)計(jì)值小于按持久狀況承載能力極限狀態(tài)計(jì)算的荷載效應(yīng)設(shè)計(jì)值時(shí)，則可不必驗(yàn)算。當(dāng)進(jìn)行構(gòu)件運(yùn)輸和安裝計(jì)算時(shí)，構(gòu)件自重應(yīng)乘以動(dòng)力系數(shù)，動(dòng)力系數(shù)應(yīng)按《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTGD60—2015）的規(guī)定采用。鋼筋混凝土受彎構(gòu)件施工階段的應(yīng)力計(jì)算，可按第II工作階段進(jìn)行?！豆窐蛞?guī)》規(guī)定受彎構(gòu)件正截面應(yīng)力應(yīng)符合：受壓區(qū)混凝土邊緣壓應(yīng)力：受拉鋼筋應(yīng)力：

一、正截面應(yīng)力計(jì)算公式在鋼筋混凝土梁中性軸處及整個(gè)受拉區(qū)主拉應(yīng)力達(dá)到最大值，主拉應(yīng)力在數(shù)值上等于主壓應(yīng)力，且等于最大剪應(yīng)力，其方向與梁軸線呈45°交角。即：三、斜截面的應(yīng)力計(jì)算鋼筋混凝土受彎構(gòu)件按短暫狀況計(jì)算時(shí)，中性軸處的主拉應(yīng)力應(yīng)符合下列規(guī)定：三、斜截面的應(yīng)力計(jì)算對(duì)于某些需要按短暫狀況計(jì)算荷載或其他需按彈性分析允許應(yīng)力法進(jìn)行抗剪配筋設(shè)計(jì)的情況，應(yīng)按下列方法處理。鋼筋混凝土受彎構(gòu)件中性軸處的主拉應(yīng)力，若符合下列條件：

該區(qū)段的主拉應(yīng)力全部由混凝土承受，此時(shí)抗剪鋼筋按構(gòu)造要求配置。中性軸處的主拉應(yīng)力不滿足上式的區(qū)段，則主拉應(yīng)力全部由箍筋和彎起鋼筋承受。箍筋、彎起鋼筋可按剪應(yīng)力圖配置，如右所示，并按下列公式計(jì)算：三、斜截面的應(yīng)力計(jì)算箍筋：彎起鋼筋：3.4鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的裂縫和變形計(jì)算><目錄01鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的裂縫寬度計(jì)算02鋼筋混凝土受彎構(gòu)件變形（撓度）計(jì)算鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的裂縫寬度計(jì)算01一、裂縫的類型

按裂縫產(chǎn)生的原因分：裂縫正常裂縫非正常裂縫由外加變形或約束變形引起的裂縫鋼筋銹蝕裂縫基礎(chǔ)不均勻沉降混凝土的收縮溫度變化等混凝土中摻氯鹽混凝土碳化等由荷載引起的裂縫(1)鋼筋應(yīng)力σss：是影響裂縫開(kāi)展寬度的最主要因素。最大裂縫寬度與σss呈線性關(guān)系。

(2)鋼筋直徑d：在ρ與鋼筋應(yīng)力大致相的情況下，Wfmax隨d的增加而增加。(3)配筋率ρ：當(dāng)d相同，鋼筋應(yīng)力大致相同的情況下，Wfmax隨ρ的增加而減小，當(dāng)ρ接近某一數(shù)值，Wfmax接近不變。(4)保護(hù)層厚度c：c越大，Wfmax越大，但鋼筋銹蝕可能性越小，兩種作用相互抵消。

(5)鋼筋外形：引入系數(shù)C1來(lái)考慮鋼筋外形的影響。

(6)荷載作用性質(zhì)的影響：長(zhǎng)期、重復(fù)作用，引入系數(shù)C2。

(7)構(gòu)件形式的影響：引入系數(shù)C3。二、影響裂縫寬度的主要因素三、裂縫的處理措施1.單筋矩形截面由作用效應(yīng)（彎矩、剪力、扭矩以及拉力等）引起的裂縫，主要通過(guò)設(shè)計(jì)計(jì)算進(jìn)行驗(yàn)算和構(gòu)造措施加以控制。各種內(nèi)力產(chǎn)生的裂縫寬度圖Ns

Ns

Ns

Ns

Ns

Ns

e0

e0

Ts

T

(a)(b)(c)(d)

(e)三、裂縫的處理措施2.由外加變形或約束變形引起的裂縫由外加變形或約束變形引起的裂縫，例如地基不均勻沉降、砼的收縮以及溫度差等引起的裂縫。主要通過(guò)采用構(gòu)造措施和施工工藝加以控制。

三、裂縫的處理措施3.鋼筋銹蝕裂縫由于保護(hù)層混凝土碳化，冬季施工時(shí)摻氯鹽過(guò)多導(dǎo)致鋼筋銹蝕所至。采取構(gòu)造措施（足夠厚度的混凝土保護(hù)層和保證混凝土的密實(shí)性，嚴(yán)格控制早凝劑的摻入量)予以防治?；炷灵_(kāi)裂水、CO2侵入開(kāi)始銹蝕鋼筋體積膨脹三、裂縫的處理措施梁底鋼筋銹蝕頂裂混凝土保護(hù)層鋼筋銹蝕產(chǎn)生體積膨脹可達(dá)原體積的數(shù)倍，使鋼筋位置處的混凝土受到內(nèi)壓力而產(chǎn)生裂縫，并隨之剝落。三、最大裂縫計(jì)算公式及裂縫限值

《公路橋規(guī)》規(guī)定：矩形、T形和工字形截面的鋼筋混凝土構(gòu)件，其最大裂縫寬度計(jì)算式：

鋼筋表面形狀系數(shù)，對(duì)于光面鋼筋，c1=1.4；對(duì)于帶肋鋼筋，c1=1.0；c2，作用（或荷載）長(zhǎng)期效應(yīng)影響系數(shù)，

，其中Nl和Ns分別為按作用準(zhǔn)永久組合和作用頻遇組合計(jì)算的設(shè)計(jì)值（彎矩或軸力）。與構(gòu)件受力性質(zhì)有關(guān)的系數(shù)，當(dāng)為鋼筋混凝土板式受彎構(gòu)件時(shí)，c3=1.15；當(dāng)為其他受彎構(gòu)件時(shí)，c3=1.0。鋼筋彈性模量（MPa）

最外排縱向受拉鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度（mm）,當(dāng)c＞50mm時(shí)取50mm。三、最大裂縫計(jì)算公式及裂縫限值

縱向受拉鋼筋的有效配筋率。對(duì)鋼筋混凝土構(gòu)件，當(dāng)ρte＞0.1時(shí)，取ρte=0.1；當(dāng)ρte<0.01時(shí)，取ρte=0.01。由作用（或荷載）頻遇組合引起的開(kāi)裂截面縱向受拉鋼筋在使用荷載作用下的應(yīng)力（MPa）。對(duì)于鋼筋混凝土受彎構(gòu)件，

；其他受力性質(zhì)構(gòu)件的計(jì)算式參見(jiàn)《公路橋規(guī)》；縱向受拉鋼筋的直徑（mm），當(dāng)用不同直徑鋼筋時(shí)，改用換算直徑de，

，對(duì)鋼筋混凝土構(gòu)件，ni為受拉區(qū)第i種普通鋼筋的根數(shù)，di為受拉區(qū)第i種普通鋼筋公稱直徑；對(duì)于焊接鋼筋骨架，式中的d或de應(yīng)乘以1.3的系數(shù)；三、最大裂縫計(jì)算公式及裂縫限值

1.裂縫出現(xiàn)后距鋼筋較遠(yuǎn)的混凝土受到鋼筋的約束影響很小，只有鋼筋周?chē)邢薹秶鷥?nèi)的混凝土受到鋼筋的約束并且參與共同作用，把縱向受拉鋼筋周?chē)邢薹秶鷥?nèi)的這部分混凝土面積就稱為有效受拉混凝土截面積。關(guān)于有效受拉混凝土截面面積Ate三、最大裂縫計(jì)算公式及裂縫限值

2.《公路橋規(guī)》規(guī)定對(duì)受彎構(gòu)件截面的

Ate=2asb。

as為受拉鋼筋重心至受拉邊緣的距離。

對(duì)矩形截面，b為截面寬度，對(duì)有受拉翼緣的倒T形、工字形截面，b為受拉區(qū)有效翼緣寬度。關(guān)于有效受拉混凝土截面面積Ate三、最大裂縫計(jì)算公式及裂縫限值

（1）Ⅰ類（一般環(huán)境）、Ⅱ類（凍融環(huán)境）和Ⅶ類（磨蝕環(huán)境）環(huán)境：最大裂縫寬度不應(yīng)超過(guò)0.2mm。（2）Ⅲ類（海洋氯化物環(huán)境）和Ⅳ類（除冰鹽等其他氯化物環(huán)境）環(huán)境：最大裂縫寬度不應(yīng)超過(guò)0.15mm。（3）Ⅴ類（鹽結(jié)晶環(huán)境）和Ⅵ類（化學(xué)腐蝕環(huán)境）環(huán)境：最大裂縫寬度不應(yīng)超過(guò)0.1mm?！豆窐蛞?guī)》規(guī)定：鋼筋混凝土受彎構(gòu)件變形（撓度）計(jì)算02

均布荷載作用下，簡(jiǎn)支梁最大撓度是：

集中荷載作用在簡(jiǎn)支梁跨中時(shí)，梁的最大撓度是：一、力學(xué)中撓度的計(jì)算對(duì)鋼筋混凝土受彎構(gòu)件，《公路橋規(guī)》規(guī)定計(jì)算變形時(shí)的抗彎剛度為：

（9-27）開(kāi)裂構(gòu)件等效截面的抗彎剛度全截面的抗彎剛度按作用頻遇組合計(jì)算的彎矩值開(kāi)裂彎矩ftk—混凝土軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值；γ—構(gòu)件受拉區(qū)混凝土塑性影響系數(shù),γ=2S0/W0；S0—全截面換算截面重心軸以上（或以下）部分面積對(duì)重心軸的面積矩；W0—全截面換算截面抗裂驗(yàn)算邊緣的彈性抵抗矩；二、受彎構(gòu)件的剛度計(jì)算（1）受彎構(gòu)件在使用階段的撓度應(yīng)考慮作用（或荷載）長(zhǎng)期效應(yīng)的影響，即按作用（或荷載）頻遇組合和給定的剛度計(jì)算的撓度再乘以撓度長(zhǎng)期增長(zhǎng)系數(shù)ηθ。撓度長(zhǎng)期增長(zhǎng)系數(shù)取用規(guī)定是：當(dāng)采用C40以下混凝土?xí)r，ηθ=1.60；當(dāng)采用C40～C80混凝土?xí)r，ηθ=1.45～1.35，中間強(qiáng)度等級(jí)的可按直線內(nèi)插取用。（2）鋼筋混凝土受彎構(gòu)件按規(guī)定方法計(jì)算的長(zhǎng)期撓度值，由汽車(chē)荷載（不計(jì)沖擊力）和人群荷載頻遇組合產(chǎn)生的最大撓度不應(yīng)超過(guò)以下規(guī)定的限值：梁式橋主梁的最大撓度處l/600，l為受彎構(gòu)件的計(jì)算跨徑;梁式橋主梁的懸臂端l1/300，l1為懸臂長(zhǎng)度。三、受彎構(gòu)件在使用階段的長(zhǎng)期撓度及撓度限值

對(duì)于鋼筋混凝土梁式橋，梁的變形是由結(jié)構(gòu)重力（恒載）和可變荷載兩部分荷載作用產(chǎn)生的。《公路橋規(guī)》對(duì)受彎構(gòu)件主要計(jì)算汽車(chē)荷載（不計(jì)沖擊力）和人群荷載頻遇組合并考慮長(zhǎng)期效應(yīng)影響的撓度值并滿足限值。對(duì)結(jié)構(gòu)重力引起的變形，采用設(shè)置預(yù)拱度來(lái)加以消除。鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的預(yù)拱度可按下列規(guī)定設(shè)置：（1）當(dāng)由作用（或荷載）頻遇組合并考慮作用（或荷載）長(zhǎng)期效應(yīng)影響產(chǎn)生的長(zhǎng)期撓度不超過(guò)l/1600（l為計(jì)算跨徑）時(shí)，可不設(shè)預(yù)拱度；（2）當(dāng)不符合上述規(guī)定時(shí)應(yīng)設(shè)置預(yù)拱度，其值應(yīng)按結(jié)構(gòu)自重和可變作用頻遇值計(jì)算的長(zhǎng)期撓度值之和采用。四、受彎構(gòu)件的預(yù)拱度3.5混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性><目錄01混凝土結(jié)構(gòu)耐久性損傷

02混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)混凝土結(jié)構(gòu)耐久性損傷01

從工程角度來(lái)看，混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性是指混凝土結(jié)構(gòu)和構(gòu)件在自然環(huán)境、使用環(huán)境及材料內(nèi)部因素的作用下，長(zhǎng)期保持材料性能以及安全使用和結(jié)構(gòu)外觀要求的能力。自然環(huán)境的作用，例如溫度和濕度及其變化（干濕交替、凍融循環(huán)等），環(huán)境中水、汽、鹽、酸等介質(zhì)作用會(huì)通過(guò)混凝土的孔隙、微裂縫等，以及混凝土結(jié)構(gòu)表面裂縫和其他質(zhì)量缺陷進(jìn)入混凝土，與水泥石發(fā)生化學(xué)作用或者物理作用，造成混凝土材料劣變或整體性受損，稱之為混凝土結(jié)構(gòu)耐久性損傷。隨著時(shí)間推移，結(jié)構(gòu)耐久性損傷的積累與發(fā)展導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)耐久性下降，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的安全性降低，甚至破壞。一、混凝土結(jié)構(gòu)耐久性損傷的概念二、混凝土結(jié)構(gòu)耐久性損傷現(xiàn)象

埋置在混凝土中的鋼筋表面出現(xiàn)均勻銹蝕（銹蝕分布于鋼筋整個(gè)表面且以相同速率使鋼筋截面減小的現(xiàn)象）和局部銹蝕（鋼筋表面上各處銹蝕程度不同，即一小部分表面銹蝕速率和銹蝕梯度遠(yuǎn)大于整個(gè)表面銹蝕平均值的現(xiàn)象）并出現(xiàn)褐紅銹皮現(xiàn)象?；炷潦且环N強(qiáng)堿性材料，新澆筑混凝土的PH值一般在12~13之間，在這樣強(qiáng)堿性環(huán)境中，埋置在其中的鋼筋表面會(huì)生成一層鈍化膜，這層鈍化膜對(duì)鋼筋有良好保護(hù)作用。一旦這層鈍化膜受到破壞，鋼筋的銹蝕就會(huì)發(fā)生。1.鋼筋銹蝕鋼筋銹蝕產(chǎn)物的體積比被銹蝕鋼筋相應(yīng)部分的體積要大（2~3）倍，以致能產(chǎn)生足夠膨脹擠壓力使混凝土開(kāi)裂，即鋼筋所在位置的混凝土表面出現(xiàn)沿鋼筋方向的裂縫，這是鋼筋嚴(yán)重銹蝕最早可看見(jiàn)的外觀征兆。a）鋼筋銹蝕產(chǎn)生的有害裂縫；

b）混凝土剝離二、混凝土結(jié)構(gòu)耐久性損傷現(xiàn)象

鋼筋銹蝕是一種隨時(shí)間而發(fā)展的漸進(jìn)性病害，它造成了混凝土結(jié)構(gòu)耐久性損傷和結(jié)構(gòu)破壞：（1）鋼筋銹蝕使混凝土和鋼筋之間的粘結(jié)性能退化和下降；（2）鋼筋銹蝕造成鋼筋截面減少；（3）鋼筋混凝土構(gòu)件的承載力受到影響，已有研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)縱向受拉鋼筋的銹蝕率超過(guò)1.5%時(shí)，鋼筋混凝土梁的承載力下降約12%。二、混凝土結(jié)構(gòu)耐久性損傷現(xiàn)象

混凝土劣化是指結(jié)構(gòu)混凝土材料物理力學(xué)性能變差、混凝土整體性削弱、甚至混凝土破碎的現(xiàn)象。混凝土強(qiáng)度和彈性模量降低；混凝土分層變色；混凝土剝落（結(jié)構(gòu)或構(gòu)件混凝土表面水泥漿流失、骨料外露的現(xiàn)象）；混凝土剝離；混凝土表面磨損（局部混凝土表面的粗細(xì)骨料以及水泥漿都被均勻磨掉的現(xiàn)象）；混凝土破碎及超過(guò)寬度限值且仍在發(fā)展的混凝土裂縫。二、混凝土結(jié)構(gòu)耐久性損傷現(xiàn)象

2.混凝土劣化

橋梁處于Ⅱ類環(huán)境條件下，潮濕或水飽和的混凝土結(jié)構(gòu)在凍融循環(huán)的反復(fù)作用下產(chǎn)生的混凝土凍害，稱為混凝土凍融破壞。二、混凝土結(jié)構(gòu)耐久性損傷現(xiàn)象

3.混凝土凍融破壞a）混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖b）凍融作用

混凝土結(jié)構(gòu)所處的土壤及水中富含硫酸鈉、硫酸鈣和硫酸鎂等硫酸鹽，通過(guò)混凝土表面裂縫和孔隙進(jìn)入混凝土內(nèi)部而產(chǎn)生的物理、化學(xué)破壞作用。水泥或混凝土中的堿與某些骨料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，引起混凝土的內(nèi)部膨脹開(kāi)裂，甚至破壞。遭受風(fēng)或流水中夾雜物的摩擦、切削、沖擊等作用，或因高速水流速度和方向變化產(chǎn)生的壓力差形成的氣蝕導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)物表面的磨損。二、混凝土結(jié)構(gòu)耐久性損傷現(xiàn)象

4.硫酸鹽侵蝕5.混凝土堿—骨料反應(yīng)6.磨損破壞混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)02一、混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)內(nèi)容公路混凝土橋涵耐久性設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)其設(shè)計(jì)使用年限，環(huán)境類別及其作用等級(jí)進(jìn)行，確定材料耐久性指標(biāo)、減輕環(huán)境作用效應(yīng)的結(jié)構(gòu)構(gòu)造措施、防腐蝕附加措施等?；炷两Y(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)包含下列內(nèi)容：（1）確定結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的設(shè)計(jì)使用年限；（2）確定結(jié)構(gòu)和構(gòu)件所處的環(huán)境類別及其作用等級(jí)；（3）提出原材料、混凝土和水泥基灌漿材料的性能和耐久性控制指標(biāo)；（4）采用有利于減輕環(huán)境作用的結(jié)構(gòu)形式、布置和構(gòu)造措施；（5）)對(duì)于嚴(yán)重腐蝕環(huán)境條件下的混凝土結(jié)構(gòu)，除了對(duì)混凝土本身提出相關(guān)的耐久性要求外，還應(yīng)進(jìn)一步采取必要的防腐蝕附加措施。（6）采取適當(dāng)?shù)氖┕ず宛B(yǎng)護(hù)措施，滿足耐久性所需的施工和養(yǎng)護(hù)的基本要求。①應(yīng)根據(jù)公路工程混凝土結(jié)構(gòu)物的性能與特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)物所處環(huán)境及施工條件，選擇合適的水泥品種；水泥強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)與混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)相適應(yīng)。②對(duì)環(huán)境作用等級(jí)為D級(jí)及以上的混凝土結(jié)構(gòu)，宜增加礦物摻合料用量。③硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥的細(xì)度不宜超過(guò)350m2/kg；水泥中鋁酸三鈣（C3A）含量不宜超過(guò)8%（海水中不宜超過(guò)5%）。大體積混凝土宜采用硅酸二鈣（C2S）含量相對(duì)較高的水泥。④應(yīng)選用質(zhì)量穩(wěn)定、低水化熱和堿含量偏低的水泥。水泥的堿含量（按Na2O量計(jì)）不宜超過(guò)0.6%。二、原材料要求1.對(duì)水泥的要求①宜選用質(zhì)地堅(jiān)硬、級(jí)配良好、粒徑合格、吸水率低、顆粒潔凈、有害雜質(zhì)含量少、無(wú)堿活性的粗、細(xì)集料，基本技術(shù)指標(biāo)應(yīng)按現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/T3650-2020）的相關(guān)要求執(zhí)行。②主體結(jié)構(gòu)應(yīng)使用無(wú)堿活性反應(yīng)的集料，非主體結(jié)構(gòu)宜避免采用有堿活性反應(yīng)的集料，或采取必要的控制措施。應(yīng)對(duì)粗、細(xì)集料進(jìn)行堿活性檢驗(yàn)，具體試驗(yàn)方法應(yīng)符合現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程》（JTGE42）的規(guī)定。③對(duì)處于環(huán)境作用等級(jí)為D級(jí)及以上的近?；蚝Ｑ舐然锃h(huán)境、除冰鹽等其他氯化物環(huán)境中的公路工程混凝土結(jié)構(gòu)，宜采用抗?jié)B透性較好的巖石作為粗、細(xì)集料。④粗集料的最大公稱粒徑不應(yīng)超過(guò)結(jié)構(gòu)最小邊尺寸的1/4和鋼筋最小凈距的3/4；在兩層或多層密布鋼筋結(jié)構(gòu)中，不應(yīng)超過(guò)鋼筋最小凈距的1/2。二、原材料要求2.對(duì)粗、細(xì)集料的要求

①宜綜合考慮環(huán)境、施工等情況，使用優(yōu)質(zhì)粉煤灰、磨細(xì)礦渣、硅灰等礦物摻合料或復(fù)合礦物摻合料。②礦物摻合料中的堿含量應(yīng)以其中的可溶性堿計(jì)算，按試樣中堿的溶出量試驗(yàn)確定；當(dāng)無(wú)檢測(cè)條件時(shí)，對(duì)于粉煤灰，應(yīng)以其總堿量的1/6計(jì)算粉煤灰中的可溶性堿，對(duì)于礦渣，以總堿量的1/2計(jì)算。③公路工程混凝土結(jié)構(gòu)宜采用F類Ⅰ級(jí)或Ⅱ級(jí)粉煤灰。對(duì)普通鋼筋混凝土，粉煤灰燒失量不宜大于8%；需水量比不宜大于105%；Ⅰ級(jí)粉煤灰的45μm方孔篩篩余不宜大于12%，Ⅱ級(jí)粉煤灰的篩余量不宜大于20%。粉煤灰其他相關(guān)技術(shù)指標(biāo)應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB/T1596-2017）的規(guī)定。二、原材料要求3.對(duì)礦物摻合料的要求④磨細(xì)高爐礦渣的比表面積宜為350～450m2/kg，需水量比不宜大于100%，燒失量不應(yīng)大于3％，此外氯離子含量不應(yīng)大于0.02％。其他相關(guān)技術(shù)指標(biāo)應(yīng)按現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/T3650-2020）的相關(guān)要求執(zhí)行。⑤硅灰中的二氧化硅含量不宜小于85％，比表面積宜大于18000m2/kg。其他相關(guān)技術(shù)指標(biāo)應(yīng)按現(xiàn)行《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/T3650-2020）的相關(guān)要求執(zhí)行。硅灰宜與其他礦物摻合料復(fù)合使用，摻量不超過(guò)膠凝材料總量的10%。二、原材料要求結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限是結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)的依據(jù)，公路橋涵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限一般可參照表2.1或表2.2的規(guī)定選用。設(shè)計(jì)使用年限應(yīng)由業(yè)主或用戶與設(shè)計(jì)人員共同確定，并滿足有關(guān)法規(guī)的最低要求。對(duì)于有特殊要求結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限，可在表2.1或表2.2的基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證后調(diào)整。同一座公路橋梁中，不同構(gòu)件的設(shè)計(jì)使用年限也可以不同，例如，橋梁主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件和護(hù)欄、橋面鋪裝等可有不同的設(shè)計(jì)使用年限。三、設(shè)計(jì)使用年限的選用橋梁結(jié)構(gòu)的環(huán)境類別環(huán)境類別條件Ⅰ類-一般環(huán)境僅受混凝土碳化影響的環(huán)境Ⅱ類-凍融環(huán)境受反復(fù)凍融影響到環(huán)境Ⅲ類-近?；蚝Ｑ舐然锃h(huán)境受海洋環(huán)境下氯鹽影響的環(huán)境Ⅳ類-除冰鹽等其他氯化物環(huán)境受除冰鹽等氯鹽影響的環(huán)境Ⅴ類-鹽結(jié)晶環(huán)境受混凝土孔隙中硫酸鹽結(jié)晶膨脹影響的環(huán)境Ⅵ類-化學(xué)腐蝕環(huán)境受酸堿性較強(qiáng)的化學(xué)物質(zhì)侵蝕的環(huán)境Ⅶ類-磨蝕環(huán)境受風(fēng)、水流或水中夾雜物的摩擦、切削、沖擊等作用的環(huán)境四、橋