水工钢筋混凝土结构分析ppt课件

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1、第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.1 概 述 第八章第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 概概 述述在概述中将阐明下面在概述中将阐明下面5个问题：个问题：正常运用极限形状重要性正常运用极限形状重要性构造的极限形状分类构造的极限形状分类 正常运用极限形状可靠度小于承载才干极限形状正常运用极限形状可靠度小于承载才干极限形状抗裂验算与裂痕宽度验算之间的关系抗裂验算与裂痕宽度验算之间的关系要求抗裂的构件绝大多数构件带裂痕任务要求抗裂的构件绝大多数构件带裂痕任务第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.1 概 述1 1、正常运用极限形状重要性、

2、正常运用极限形状重要性: :从从钢筋混凝土筋混凝土设计实际看正常运用极限形状重要性。看正常运用极限形状重要性。钢筋混凝土筋混凝土设计实际阅历了三个了三个阶段：段：允允许应力法力法破破损阶段法段法极限形状法极限形状法第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.1 概 述v允许应力法的缺陷允许应力法的缺陷v假定混凝土为线性资料不符合实践。假定混凝土为线性资料不符合实践。v允许应力取值依托阅历，曾多次提高。允许应力取值依托阅历，曾多次提高。v无法用实验验证设计能否可靠。无法用实验验证设计能否可靠。v无法得到总的可靠度概念。无法得到总的可靠度概念。v无法得到正常运用时的形状，如裂痕宽度与变形。无法

3、得到正常运用时的形状，如裂痕宽度与变形。v破损阶段法的缺陷破损阶段法的缺陷v无法了解正常运用阶段能否满足要求，裂痕与变形。无法了解正常运用阶段能否满足要求，裂痕与变形。vv极限形状法：极限形状法：v 分承载才干与正常运用二种极限形状：分承载才干与正常运用二种极限形状：v承载才干极限形状破损阶段法承载才干极限形状破损阶段法v正常运用极限形状抗裂与裂痕宽度、变形正常运用极限形状抗裂与裂痕宽度、变形第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.1 概 述从从设计的控制条件看正常运用极限形状重要性。的控制条件看正常运用极限形状重要性。普通，先普通，先进展承展承载才干极限形状的才干极限形状的计算，确定

4、算，确定钢筋用筋用量；然后量；然后进展正常运用极限形状展正常运用极限形状验算。算。 以受弯构件以受弯构件为例：例：承承载才干：正截面抗弯：才干：正截面抗弯：纵向受力向受力钢筋筋 斜截面抗剪：箍筋、弯起斜截面抗剪：箍筋、弯起钢筋筋 斜截面抗弯：有弯起斜截面抗弯：有弯起钢筋筋时，抵抗弯矩，抵抗弯矩图正常运用：抗裂正常运用：抗裂设计：抗裂：抗裂验算算 限裂限裂设计：裂痕：裂痕宽度度 抗裂或限裂抗裂或限裂设计：变形形验算算 8.1 概 述第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算但对水工混凝土构造，正常运用极限形状往往是控制但对水工混凝土构造，正常运用极限形状往往是控制形状。举例：形状。举例：第八章

5、钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.1 概 述第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.1 概 述第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.1 概 述第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.1 概 述第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.1 概 述底块与中间块：底块与中间块：双面双向双面双向25200；上块：上块：竖向：竖向：20200程度：程度：15200但对水工混凝土构造，正常运用极限形状往往是控制但对水工混凝土构造，正常运用极限形状往往是控制形状。举例：形状。举例：引水隧洞衬砌：在岩石上开挖，衬砌是防止渗漏，减小引水隧洞衬砌：在岩石上开挖，衬砌是防止渗漏

6、，减小水阻力。水阻力。第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.1 概 述第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.1 概 述2 2、构造的极限形状分为两类：、构造的极限形状分为两类：承载才干极限形状：承载才干极限形状：构造或构件到达最大承载力或不顺应承载的过大变形。构造或构件到达最大承载力或不顺应承载的过大变形。超越该极限形状，构培育不能满足预定的平安性要求。超越该极限形状，构培育不能满足预定的平安性要求。对各种构造构件都应进展该极限形状设计。对各种构造构件都应进展该极限形状设计。采用荷载设计值及资料强度设计值。采用荷载设计值及资料强度设计值。荷载效应采用根本组合及偶尔组合。荷载

7、效应采用根本组合及偶尔组合。第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.1 概 述v正常运用极限形状：正常运用极限形状：v构造构件到达影响正常运用或耐久性能的某项规定限值。构造构件到达影响正常运用或耐久性能的某项规定限值。v采用荷载规范值及资料强度规范值。采用荷载规范值及资料强度规范值。v荷载效应采用规范组合。荷载效应采用规范组合。v普通只对耐久情况进展验算。普通只对耐久情况进展验算。v验算内容：抗裂验算、裂痕宽度验算及变形验算。验算内容：抗裂验算、裂痕宽度验算及变形验算。第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.1 概 述v抗裂验算范围：抗裂验算范围：v接受水压的轴拉、小偏拉构件接

8、受水压的轴拉、小偏拉构件v发生裂痕后引起严重渗漏构件。发生裂痕后引起严重渗漏构件。v裂痕宽度验算范围：裂痕宽度验算范围：v 普通钢筋混凝土构件。绝大多数构件是带裂痕任务的。普通钢筋混凝土构件。绝大多数构件是带裂痕任务的。v变形验算范围：变形验算范围：v严厉限制变形的构件。如：严厉限制变形的构件。如：v吊车梁，挠度过大时会妨碍吊车正常行驶；吊车梁，挠度过大时会妨碍吊车正常行驶；v闸门顶梁，变形过大时会使闸门顶梁与胸墙底梁之间止闸门顶梁，变形过大时会使闸门顶梁与胸墙底梁之间止水失效。水失效。 第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.1 概 述v裂痕宽度验算的目的：裂痕宽度验算的目的：v普通

9、的钢筋混凝土构件总是带裂痕任务的。但过宽的普通的钢筋混凝土构件总是带裂痕任务的。但过宽的裂痕会产生以下不利影响：裂痕会产生以下不利影响： v心思：过宽的裂痕影响外观，并使人心思上产生不平安心思：过宽的裂痕影响外观，并使人心思上产生不平安感；感；v耐久性：在裂痕处，缩短了混凝土碳化到达钢筋外表的耐久性：在裂痕处，缩短了混凝土碳化到达钢筋外表的时间，导致钢筋提早锈蚀，影响构造的耐久性；时间，导致钢筋提早锈蚀，影响构造的耐久性；v裂痕面水压：当水头较大时，渗入裂痕的水压会使裂痕裂痕面水压：当水头较大时，渗入裂痕的水压会使裂痕进一步扩展。进一步扩展。 v因此，而裂痕宽度验算，根据运用要求使裂痕宽度小因

10、此，而裂痕宽度验算，根据运用要求使裂痕宽度小于相应的限值。于相应的限值。 第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.1 概 述v裂痕宽度限值确实定：裂痕宽度限值确实定：v裂痕宽度限值理应根据以下要素取值：裂痕宽度限值理应根据以下要素取值：v构造的功能要求构造的功能要求v 环境条件对钢筋的腐蚀影响环境条件对钢筋的腐蚀影响v 钢筋种类对腐蚀的敏感性钢筋种类对腐蚀的敏感性v 荷载作用时间荷载作用时间v 目前，混凝土规范规范思索裂痕宽度限值的影响要素各目前，混凝土规范规范思索裂痕宽度限值的影响要素各有偏重，详细规定并不完全一致。有偏重，详细规定并不完全一致。v DL/T5057-2021、SL1

11、91-2021根据环境类别，规定了最根据环境类别，规定了最大裂痕宽度限值，如附录五表大裂痕宽度限值，如附录五表1所列。所列。3 3、正常运用极限形状可靠度小于承载才干极限形状、正常运用极限形状可靠度小于承载才干极限形状承载才干极限形状：计算承载才干极限形状：计算正常运用极限形状：验算正常运用极限形状：验算缘由是：缘由是：正常运用极限形状是在承载才干得到保证前提的验正常运用极限形状是在承载才干得到保证前提的验算。正常运用极限形状不满足所呵斥的危害小于承载才算。正常运用极限形状不满足所呵斥的危害小于承载才干极限形状。干极限形状。第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.1 概 述v表如今：表

12、如今：v 承载才干承载才干 正常运用正常运用v荷载：设计值规范值荷载：设计值规范值 v强度：设计值规范值强度：设计值规范值v构造系数：构造系数：1.2 无无 DLv设计情况系数：设计情况系数： 1.0、0.95 无无 DLv重要性系数：重要性系数： 1.1、1.0、0.90 一样一样 DLv 平安系数：平安系数： 1.35、1.20、1.15 无无 SL第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.1 概 述4 4、抗裂、抗裂验算与裂痕算与裂痕宽度度验算之算之间的关系的关系抗裂公式与裂痕抗裂公式与裂痕宽度公式并不配套。度公式并不配套。 一个构件能一个构件能满足抗裂足抗裂验算，但裂痕算，但裂痕

13、宽度度计算算值也也许会会很大。很大。对普通的抗裂构件，普通的抗裂构件，满足抗裂足抗裂验算后，不用算后，不用进展裂痕展裂痕宽度度验算。算。对特特别重要的抗裂构件，重要的抗裂构件，满足抗裂痕足抗裂痕验算后，算后，还须进展展裂痕裂痕宽度度验算。所算。所谓“双控。双控。第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.1 概 述第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.2 抗裂验算 8.1 8.1 抗裂验算抗裂验算8.1.1 8.1.1 轴心受拉构件轴心受拉构件即将开裂时即将开裂时: : c=ft c=ft ； s=s= sEs =sEs = cEs = cEs = cEcEs / Ec cEcE

14、s / Ec = = E ftE ft第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.2 抗裂验算 为满足目的可靠目的要求，引足目的可靠目的要求，引进拉拉应力限制系数力限制系数ct， ft 改用改用 ftk : Nk由荷由荷载规范范值计算得到的算得到的轴向力；向力； ftk混凝土混凝土轴心抗拉心抗拉强度度规范范值；ct混凝土拉混凝土拉应力限制系数，力限制系数，对荷荷载效效应规范范组 组合，合，ct=0.85；Ao换算截面面算截面面积，Ao=Ac + EAs， E= Es /Ec；第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.2 抗裂验算v混混凝凝土土即即将将开开裂裂时时钢钢筋筋的的拉拉应应力

15、力2030N/mm2，可可见见此此时时的的钢钢筋筋应应力力是是很很低低的的。用用添添加加钢钢筋筋面面积积的的方方法法来来提高构件的抗裂才干是极不合理的。提高构件的抗裂才干是极不合理的。v提高构件抗裂才干的措施主要有：提高构件抗裂才干的措施主要有：v加大构件截面尺寸加大构件截面尺寸v提高混凝土抗拉强度提高混凝土抗拉强度v在部分混凝土中掺入钢纤维在部分混凝土中掺入钢纤维v最根本的方法那么是采用预应力混凝土构件最根本的方法那么是采用预应力混凝土构件 第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.2 抗裂验算8.1.2 8.1.2 受弯构件受弯构件 受弯构件正截面即将开裂时，应力处于第受弯构件正截面

16、即将开裂时，应力处于第I阶段末。阶段末。 受拉区近似假定为梯形，塑化区占受拉区高度的一半。受拉区近似假定为梯形，塑化区占受拉区高度的一半。 利用平截面假定，根据力和力矩的平衡，求出利用平截面假定，根据力和力矩的平衡，求出Mcr。 实践的应力与应变图形实践的应力与应变图形 假定的应力图形假定的应力图形 第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.2 抗裂验算 更方便的是在坚持更方便的是在坚持Mcr相等的条件下，将受拉区梯相等的条件下，将受拉区梯形应力图折换成直线分布应力图。换算后可直接用弹形应力图折换成直线分布应力图。换算后可直接用弹性体的资料力学公式进展计算。性体的资料力学公式进展计算。

17、受弯构件抗裂受弯构件抗裂验算方法算方法运用运用资料力学公式料力学公式材力公式适用于均材力公式适用于均质、线性性资料。料。为能利用材力公能利用材力公式先式先进展二方面任展二方面任务：将将钢筋与混凝土二种筋与混凝土二种资料的构件料的构件转化成均化成均质资料。将料。将钢筋筋转化成位置上化成位置上E 倍的混凝土。倍的混凝土。第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.2 抗裂验算根据开裂弯矩不变的原那么，引入塑性影响系数，将根据开裂弯矩不变的原那么，引入塑性影响系数，将非线性应力图形简化成线性应力图形。非线性应力图形简化成线性应力图形。 8.2 抗裂验算第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算根

18、据平衡，得极限方程：根据平衡，得极限方程：第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.2 抗裂验算将抗拉将抗拉强度采用度采用规范范值，引入拉，引入拉应力限制系数，来思力限制系数，来思索可靠度。索可靠度。 Mk按荷按荷载规范范值计算得到的弯矩算得到的弯矩值。 第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.2 抗裂验算 m值与与假假定定的的受受拉拉区区应力力图形形有有关关，各各种种截截面面的的m值见附附录五表五表4。 m值还与截面高度与截面高度h有关。有关。根根据据h值的的不不同同，对m值进展展修修正正，乘乘以以思思索索截截面面高度影响的修正系数，其高度影响的修正系数，其值不大于不大于1.1

19、。式中：式中：h以以mm计，当计，当h3000mm，取，取h=3000mm。第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.2 抗裂验算v工字形换算截面特征值工字形换算截面特征值第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.2 抗裂验算v单筋工字形换算截面特征值也可按下式计算：单筋工字形换算截面特征值也可按下式计算：第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.2 抗裂验算8.1.3 8.1.3 偏心受拉构件偏心受拉构件把钢筋换算为混凝土截面面积，引入偏心受拉把钢筋换算为混凝土截面面积，引入偏心受拉构件的截面抵抗矩塑性系数，用资料力学公式进构件的截面抵抗矩塑性系数，用资料力学公式进展计算展

20、计算 ： Mk按荷按荷载规范范值计算得到的弯矩算得到的弯矩值； Nk按荷按荷载规范范值计算得到的弯矩算得到的弯矩值。关键：关键：第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.2 抗裂验算应变梯度定梯度定义：应变随截面高度的随截面高度的变化率。化率。轴拉拉构构件件应变梯梯度度为零零，轴拉拉1 1，而而受受弯弯构构件件m1m1。阐明随明随应变梯度加大，塑性影响系数加大。梯度加大，塑性影响系数加大。应变梯度：梯度：轴拉构件偏拉构件受弯构件拉构件偏拉构件受弯构件塑性影响系数：塑性影响系数：1 1 轴拉拉 m m第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.2 抗裂验算假定：假定：偏偏拉拉随随截截面

21、面平平均均拉拉应力力的的大大小小，按按线性性规律律在在1 1与与mm之之间变化。化。 =0=0时受受弯弯，偏偏拉拉=m=m；=ft=ft时轴拉拉，偏偏拉拉=1=1。用。用设计表达式表达相当于表达式表达相当于ct ft ct ft 第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.2 抗裂验算，e0轴向拉力的偏心距。向拉力的偏心距。取：取：那么：那么：第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.2 抗裂验算8.1.4 8.1.4 偏心受压构件偏心受压构件关键：关键：第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.2 抗裂验算偏偏压大于大于m，为简化化计算并偏于平安取算并偏于平安取偏偏压m。第八

22、章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.2 抗裂验算v SL191-2021规规范范与与DL/T5057-2021规规范范的的抗抗裂裂验验算算公公式式方式一样。方式一样。v荷载效应荷载效应 Mk 、Mk 计算方法不同的计算方法不同的 。 v在在SL191-2021规规范范的的正正常常运运用用极极限限形形状状设设计计表表达达式式中中，不不思思索索构构造造重重要要性性系系数数。 Mk 、Mk 就就是是荷荷载载规规范范值值产生的内力总和。产生的内力总和。v DL/T5057-2021规规范范的的正正常常运运用用极极限限形形状状设设计计表表达达式式中中，思思索索了了构构造造重重要要性性系系数数 。

23、 Mk 、Mk 就就是是荷荷载载规规范值产生的内力总和与构造重要性系数的乘积。范值产生的内力总和与构造重要性系数的乘积。 第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.2 抗裂验算v因此，两本规范所得结论会有所差别。因此，两本规范所得结论会有所差别。v从从概概念念上上讲讲，将将具具有有不不同同重重要要性性的的构构造造对对正正常常运运用用限限值要求的不同，放在荷载效应中来表达不尽合理。值要求的不同，放在荷载效应中来表达不尽合理。 v如如能能放放在在限限值值上上如如拉拉应应力力限限制制系系数数的的大大小小、裂裂痕痕宽度限值的大小与挠度的大小来表达更为合理。宽度限值的大小与挠度的大小来表达更为合理

24、。第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.2 抗裂验算例例题：某某压力力水水管管系系4级水水工工建建筑筑物物，其其内内半半径径r=500mm，管管壁壁厚厚100mm，采采用用C25混混凝凝土土和和HRB335钢筋筋；水水管管内内水水压力力规范范值pk= 0.4kN/mm2，试配配置置受受力力钢筋筋并并进展展抗抗裂裂验算。算。该压力力水水管管自自重重所所引引起起的的环向向内内力力可可忽忽略略不不计，由由附附录二表二表2、表、表3、表、表5、表、表6查得：得：Ec=2.8104N/mm2 fy= 300N/mm2Es=2.0105N/mm2 ftk=1.78N/mm2。第八章 钢筋混凝土构

25、件正常运用极限形状验算 8.2 抗裂验算v按按SL191-2021规范规范v配筋计算配筋计算v4级水工建筑物级水工建筑物 ，K=1.15。v压压力力水水管管接接受受内内水水压压力力时时为为轴轴心心受受拉拉构构件件，单单位位长长度度1.0m上的轴力设计值：上的轴力设计值：管壁内、外管壁内、外层层各配各配10/12200，As=958mm2。图图8-7 管壁配筋图管壁配筋图第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.2 抗裂验算第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.2 抗裂验算v按按SL191-2021规范规范v抗裂验算抗裂验算 不满足抗裂要求，但差额仅不满足抗裂要求，但差额仅4%，

26、工程上也可以以为满足要求。工程上也可以以为满足要求。 第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.2 抗裂验算v按按DL/T5057-2021规范范 v配筋配筋计算算v4级水工建筑物水工建筑物 ，0=0.9。d1.20、Q 1.20。v单位位长度度1.0m上的上的轴力力设计值：管壁内、外管壁内、外层层各配各配10/12200，As=958mm2。第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.2 抗裂验算v按按DL/T5057-2021规范规范 v抗裂验算抗裂验算 满足抗裂要求满足抗裂要求 第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.2 抗裂验算v正常运用极限形状能否思索构造重要性系数

27、，工程界正常运用极限形状能否思索构造重要性系数，工程界有争论。有争论。v有人以为：抗裂或裂痕宽度验算主要与所处的环境条有人以为：抗裂或裂痕宽度验算主要与所处的环境条件有关，挠度变形只与人的觉得和机器运用要求有关，件有关，挠度变形只与人的觉得和机器运用要求有关，与构造的平安级别无关。与构造的平安级别无关。v 在国际主流混凝土构造设计规范及我国国标在国际主流混凝土构造设计规范及我国国标GB50010-2002中，在正常运用极限中，在正常运用极限形状验算时，都不思索构造重要性系数形状验算时，都不思索构造重要性系数 。第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.2 抗裂验算v荷荷载规范范值是是设计

28、基准期内能基准期内能够遇到的最大遇到的最大值，在，在DL/T5057-2021规范中，范中，对级平安平安级别的构件在正常的构件在正常运用极限形状运用极限形状验算算时将荷将荷载效效应乘了乘了0.9，就相当，就相当实践接践接受荷受荷载小于小于规范范值。 有人以有人以为是不适宜的，保是不适宜的，保证率率过低。低。第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.3 裂痕开展宽度的验算8.2 8.2 裂痕开展宽度的验算裂痕开展宽度的验算8.2.1 裂痕的成因及对策混凝土构造中存在拉应力是产生裂痕的必要条件。主拉应力到达混凝土抗拉强度时，不立刻产生裂痕；当拉应变到达极限拉应变时才出现裂痕。裂痕分荷载和非荷

29、载要素引起的两类。非荷载要素如温度变化、混凝土收缩、根底不均匀沉降、塑性坍落、冰冻、钢筋锈蚀及碱一骨料化学反响等都能引起裂痕。水工混凝土构造中，大部分裂痕由非荷载要素引起。 第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.3 裂痕开展宽度的验算v能用公式计算的裂痕宽度仅于：能用公式计算的裂痕宽度仅于：v荷载作用引起的裂痕；荷载作用引起的裂痕；v杆系构造；杆系构造；v弯矩、轴心拉力、偏心拉压力等引起的垂直裂痕弯矩、轴心拉力、偏心拉压力等引起的垂直裂痕正截面裂痕。正截面裂痕。v以下情况的裂痕的宽度是无法计算的：以下情况的裂痕的宽度是无法计算的：v非荷载作用引起的裂痕；非荷载作用引起的裂痕；v非杆系

30、构造；非杆系构造；v剪力或扭矩引起的斜裂痕。剪力或扭矩引起的斜裂痕。第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.3 裂痕开展宽度的验算 一、荷载作用引起的裂痕对策：合理配筋，控制钢筋应力不过高，钢筋直径不过粗，裂痕宽度不致过宽。第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.3 裂痕开展宽度的验算 二、非荷载要素引起的裂痕 1温度变化引起的裂痕温度变化产生变形，即热胀冷缩。变形遭到约束，就产生裂痕。大体积混凝土，内部温度大，外周温度低，内外温差大，引起温度裂痕。第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.3 裂痕开展宽度的验算对策：对策：对对框框架架构构造造，设设伸伸缩缩缝缝，减减小小

31、约束，允许自在变形。约束，允许自在变形。对非杆系构造对非杆系构造减减小小温温度度差差：分分层层分分块块浇浇筑筑，采采用用低低热热水水泥泥，埋埋置置块块石石，预预冷冷骨料，预埋冷却水管等。骨料，预埋冷却水管等。尽量选用线胀系数小的骨料尽量选用线胀系数小的骨料混凝土的线胀系数取决骨料的种类，不同骨料的混凝土的线胀系数取决骨料的种类，不同骨料的混凝土的线胀系数相差很大。混凝土的线胀系数相差很大。 石英岩混凝土石英岩混凝土 11*10-6 砂岩混凝土砂岩混凝土 10*10-6 花岗岩混凝土花岗岩混凝土 9*10-6 石灰岩混凝土石灰岩混凝土 7*10-6 第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8

32、.3 裂痕开展宽度的验算尽量降低约束系数尽量降低约束系数R控制上下层混凝土浇筑间隙。当间隙过大时，下层混控制上下层混凝土浇筑间隙。当间隙过大时，下层混凝土结硬，对上层混凝土约束增大，将加大上层混凝土的凝土结硬，对上层混凝土约束增大，将加大上层混凝土的温度应力。温度应力。适当分块浇筑。适当分块浇筑。第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.3 裂痕开展宽度的验算采用低采用低热膨膨胀型水泥型水泥膨膨胀型水泥的本身体型水泥的本身体积变形是膨形是膨胀的，可抵消混凝的，可抵消混凝土降温土降温时的收的收缩变形。形。g 的曲的曲线应是是单调膨膨胀型，最好在型，最好在龄期期360天左右天左右才才稳定。定

33、。第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.3 裂痕开展宽度的验算第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.3 裂痕开展宽度的验算2 2混凝土收缩引起的裂痕混凝土收缩引起的裂痕混凝土在空气中结硬产生收缩变形，产生收缩裂痕。混凝土在空气中结硬产生收缩变形，产生收缩裂痕。对策：对策：设伸缩缝；设伸缩缝；降低水灰比；降低水灰比；配筋率不过高；配筋率不过高；设置构造钢筋使收缩裂痕分布均匀；设置构造钢筋使收缩裂痕分布均匀；加强潮湿养护。加强潮湿养护。3 3根底不均匀沉降引起的裂痕根底不均匀沉降引起的裂痕对策：构造措施及设沉降缝等。对策：构造措施及设沉降缝等。第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限

34、形状验算 8.3 裂痕开展宽度的验算4 4混凝土塑性坍落引起的裂痕混凝土塑性坍落引起的裂痕对策：对策：采用适量减水剂、控制水灰比；采用适量减水剂、控制水灰比；不不漏漏振振，不不过过振振，防防止止泌泌水水景景象象，在在混混凝凝土土终终凝凝前抹面压光。前抹面压光。5 5冰冻引起的裂痕冰冻引起的裂痕水在结冰时体积添加，孔道中水结冰会使混凝土胀裂。水在结冰时体积添加，孔道中水结冰会使混凝土胀裂。第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.3 裂痕开展宽度的验算6 6钢筋锈蚀引起的裂痕钢筋锈蚀引起的裂痕钢钢筋筋锈锈蚀蚀是是电电化化学学反反响响，钢钢筋筋生生锈锈体体积积膨膨胀胀，产产生生顺顺筋筋裂痕，

35、导致混凝土维护层剥落，影响构造耐久性。裂痕，导致混凝土维护层剥落，影响构造耐久性。对策：对策：提高混凝土的密实度和抗渗性；提高混凝土的密实度和抗渗性；适当地加大维护层厚度。适当地加大维护层厚度。第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.3 裂痕开展宽度的验算(a) 混凝土开裂混凝土开裂(b) 水、水、CO2侵入侵入钢筋锈蚀过程钢筋锈蚀过程第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.3 裂痕开展宽度的验算(c) 开场锈蚀开场锈蚀(d) 钢筋体积膨胀钢筋体积膨胀钢筋锈蚀过程钢筋锈蚀过程第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.3 裂痕开展宽度的验算7 7碱一骨料化学反响引起的裂痕碱

36、一骨料化学反响引起的裂痕混混凝凝土土孔孔隙隙中中水水泥泥的的碱碱性性溶溶液液与与活活性性骨骨料料( (含含活活性性SiO2)SiO2)化学反响生成碱一硅酸凝胶，遇水膨胀，使混凝土胀裂。化学反响生成碱一硅酸凝胶，遇水膨胀，使混凝土胀裂。对策：对策：选择低含碱量的水泥；选择低含碱量的水泥；构造的水下部分不宜或不应采用活性骨料构造的水下部分不宜或不应采用活性骨料 ；提高混凝土的密实度；提高混凝土的密实度；采用较低的水灰比采用较低的水灰比 。8.2.2 8.2.2 裂痕宽度控制验算方法的分类裂痕宽度控制验算方法的分类 1 1、只列出裂痕宽度计算公式、只列出裂痕宽度计算公式设设计计规规范范中中列列出出了

37、了裂裂痕痕宽宽度度计计算算公公式式和和裂裂痕痕宽宽度度限限值值，要要求求裂裂痕痕宽宽度度计计算算值值不不得得大大于于所所规规定的限值。定的限值。在在过过去去较较长长时时间间内内，大大部部分分设设计计规规范范都都采采用用这这种种方方法法。我我国国的的混混凝凝土土构构造造设设计计规规范范、19951995年年的的ACIACI规规范范、日日本本20022002年年规规范范和和前前苏苏联联19871987年的规范都属于这一类。年的规范都属于这一类。 8.3 裂痕开展宽度的验算第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算2 2、只列出构造要求、只列出构造要求无裂痕宽度计算公式与限值，只规定了以限裂为目的无

38、裂痕宽度计算公式与限值，只规定了以限裂为目的的构造要求；的构造要求；缘由：裂痕是温度、收缩和外力荷载综协作用下产生缘由：裂痕是温度、收缩和外力荷载综协作用下产生的，计算得到的裂痕宽度并不符合工程实践。的，计算得到的裂痕宽度并不符合工程实践。趋势：目前对于裂痕控制的趋势是主要着眼于配筋构趋势：目前对于裂痕控制的趋势是主要着眼于配筋构造要求，而不是过分看重公式计算。造要求，而不是过分看重公式计算。 8.3 裂痕开展宽度的验算第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算以限裂为目的的配筋构造要求包括：以限裂为目的的配筋构造要求包括：钢筋间距要求钢筋间距要求受拉钢筋最小配筋率受拉钢筋最小配筋率限制高强钢

39、筋运用等限制高强钢筋运用等处于普通环境条件下的构件，只需满足了这些构处于普通环境条件下的构件，只需满足了这些构造要求，裂痕宽度就自然满足了正常运用的要求。造要求，裂痕宽度就自然满足了正常运用的要求。但对处于高侵蚀性环境或需求防止渗水，对限裂但对处于高侵蚀性环境或需求防止渗水，对限裂有更高要求的构造构件，这类规范仍规定裂痕控制要有更高要求的构造构件，这类规范仍规定裂痕控制要做专门研讨。做专门研讨。美国美国2002年的年的ACI规范、美国规范、美国2003年的水工混凝年的水工混凝土构造规范和英国土构造规范和英国1997年的规范属于这一类。年的规范属于这一类。 8.3 裂痕开展宽度的验算第八章 钢筋

40、混凝土构件正常运用极限形状验算3 3、同时列出裂痕宽度公式与构造要求、同时列出裂痕宽度公式与构造要求规范既给出了裂痕宽度计算公式，又规定了以限裂为规范既给出了裂痕宽度计算公式，又规定了以限裂为目的的构造要求。目的的构造要求。如如20022002年的欧洲规范，它一方面给出了裂痕宽度计算年的欧洲规范，它一方面给出了裂痕宽度计算公式和裂痕宽度限值，另一方面规定在某些情况下可公式和裂痕宽度限值，另一方面规定在某些情况下可不作裂痕宽度验算。不作裂痕宽度验算。如接受弯矩的薄板，在满足最小配筋率、钢筋直径如接受弯矩的薄板，在满足最小配筋率、钢筋直径和间距等规定后就可不进展裂痕宽度计算。和间距等规定后就可不进

41、展裂痕宽度计算。 8.3 裂痕开展宽度的验算第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算4 4、同时列出裂痕宽度公式和钢筋应力计算方法、同时列出裂痕宽度公式和钢筋应力计算方法 如：现行水工混凝土构造设计规范如：现行水工混凝土构造设计规范对普通构件给出了外力荷载作用下的裂痕宽度计算公式，对普通构件给出了外力荷载作用下的裂痕宽度计算公式，要求裂痕宽度计算值不得大于所规定的裂痕宽度限值；要求裂痕宽度计算值不得大于所规定的裂痕宽度限值；对无法求得裂痕宽度的非杆件体系构造，除建议按钢筋对无法求得裂痕宽度的非杆件体系构造，除建议按钢筋混凝土有限单元法计算裂痕开展宽度外，同时给出了钢混凝土有限单元法计算裂痕开

42、展宽度外，同时给出了钢筋应力的计算方法，要求钢筋应力计算值不得大于所规筋应力的计算方法，要求钢筋应力计算值不得大于所规定的钢筋应力限值，用来间接控制裂痕宽度。定的钢筋应力限值，用来间接控制裂痕宽度。 8.3 裂痕开展宽度的验算第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算8.2.3 8.2.3 裂痕宽度计算实际概述裂痕宽度计算实际概述数理统计的阅历公式数理统计的阅历公式经经过过对对大大量量实实验验资资料料的的分分析析，选选出出影影响响裂裂痕宽度的主要参数，进展数理统计后得出。痕宽度的主要参数，进展数理统计后得出。半实际半阅历公式半实际半阅历公式为为我我国国 采采用用，从从力力学学模模型型出出发发推

43、推导导出出实实际际计计算算公公式式，用用实实验验资资料料确确定定公公式式中中系系数数。实际又可分为三类：实际又可分为三类：粘结滑移实际粘结滑移实际无滑移实际无滑移实际综合实际综合实际 8.3 裂痕开展宽度的验算第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.3 裂痕开展宽度的验算v粘粘结滑移滑移实际v裂裂痕痕开开展展是是由由于于钢筋筋和和混混凝凝土土之之间不不再再坚持持变形形协调而出而出现相相对滑移呵斥的。滑移呵斥的。v在在一一个个裂裂痕痕区区段段裂裂痕痕间距距lcr内内，钢筋筋与与混混凝凝土土伸伸长之之差差是是裂裂痕痕开开展展宽度度，lcr越越大大，

44、越大。越大。vlcr取取决决于于钢筋筋与与混混凝凝土土之之间的的粘粘结力力大大小小及及分布。分布。 8.3 裂痕开展宽度的验算v粘粘结滑移滑移实际v影影响响裂裂痕痕宽度度的的要要素素除除钢筋筋应力力s外外，主主要要是是钢筋直径筋直径 d 与配筋率与配筋率的比的比值。v混混凝凝土土外外表表的的裂裂痕痕宽度度与与内内部部钢筋筋外外表表处是是一一样的。的。第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.3 裂痕开展宽度的验算v无粘结滑移实际无粘结滑移实际v假假定定裂裂痕痕开开展展后后，混混凝凝土土截截面面在在部部分分范范围围内内不不再再坚坚持持为为平平面面，钢钢筋筋与与混混凝凝土土之之间间的的粘粘结

45、结力力不不破破坏坏，相相对对滑滑移移忽忽略不计。略不计。v外外表表裂裂痕痕宽宽度度是是受受从从钢钢筋筋到到构构件件外外表表的的应应变变梯梯度度控控制制的，与维护层厚度的，与维护层厚度c c 大小有关。大小有关。第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.3 裂痕开展宽度的验算v综合实际综合实际v建建立立在在前前两两种种实实际际根根底底上上，既既思思索索维维护护层层厚厚度度c c的影响，也思索钢筋能够出现的滑移。的影响，也思索钢筋能够出现的滑移。第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.3 裂痕开展宽度的验算裂裂痕痕出出现现前前，拉拉区区钢钢筋筋与与混混凝凝土土共共同同受受力力。沿沿构

46、构件件长长度度方方向向，各各截截面受力一样。面受力一样。8.2.4 8.2.4 裂痕开展机理及计算实际简介裂痕开展机理及计算实际简介一、裂痕开展前后的应力形状一、裂痕开展前后的应力形状根据粘结滑移实际对纯弯区段的裂痕加以根据粘结滑移实际对纯弯区段的裂痕加以讨论。讨论。第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.3 裂痕开展宽度的验算混混凝凝土土拉拉应应力力到到达达抗抗拉拉强强度度时时，最最弱弱截截面面出出现第一条裂痕。现第一条裂痕。裂裂痕痕截截面面混混凝凝土土不不再再接接受受拉拉力力，转转由由钢钢筋筋承承当当，裂裂痕痕截截面面钢钢筋筋应应力力突增。突增。第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形

47、状验算 8.3 裂痕开展宽度的验算距距裂裂痕痕截截面面有有足足够够的的长长度度时时，混混凝凝土土拉拉应应力力增增大大到到 ftft，将将出出现现新新的的裂痕。裂痕。荷荷载载添添加加，应应力力大大于于混混凝凝土土实实践践抗抗拉拉强强度度的的地方又出现第二条裂痕。地方又出现第二条裂痕。受粘结作用影响，混凝土不能自在回缩到无应力形受粘结作用影响，混凝土不能自在回缩到无应力形状。距裂痕越远，混凝土承当的拉应力越大，钢筋拉状。距裂痕越远，混凝土承当的拉应力越大，钢筋拉应力越小。应力越小。第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.3 裂痕开展宽度的验算裂裂痕痕出出现现后后，沿沿构构件件长长度度方方向

48、向，钢钢筋筋与与混混凝凝土土的的应应力随裂痕位置变化，中和轴随裂痕位置呈波浪形起伏。力随裂痕位置变化，中和轴随裂痕位置呈波浪形起伏。第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.3 裂痕开展宽度的验算由于混凝土质量不均，裂痕间距有疏有密。由于混凝土质量不均，裂痕间距有疏有密。最大间距可为平均间距的最大间距可为平均间距的1.31.32 2倍。倍。荷荷载载超超越越开开裂裂荷荷载载5050以以上上时时，裂裂痕痕间间距距才才趋趋于于稳稳定。定。裂裂痕痕开开展展宽宽度度有有大大有有小小，实实践践设设计计思思索索的的是是最最大大宽宽度。度。 第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.3 裂痕开展宽

49、度的验算二、平均裂痕二、平均裂痕宽度度m 荷荷载到达抗裂弯矩到达抗裂弯矩Mcr时，出，出现第一条裂痕。第一条裂痕。裂痕截面混凝土拉裂痕截面混凝土拉应力力为零，零，钢筋筋应力突增。力突增。应力到达力到达 ft 处，发生第二条裂痕。生第二条裂痕。把把问题理想化，理想化，资料料强度是均匀的，那么：度是均匀的，那么：裂痕是等裂痕是等间距的，同距的，同时发生的；生的；荷荷载添加只加大裂痕添加只加大裂痕宽度，不度，不产生新的裂痕；生新的裂痕；各条裂痕各条裂痕宽度，在同一荷度，在同一荷载下相等。下相等。第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.3 裂痕开展宽度的验算钢筋筋重重心心处裂裂痕痕宽度度mm等

50、等于于两两条条相相邻裂裂痕痕之之间钢筋筋与与混混凝土伸凝土伸长之差：之差：sm、cm分分别为裂痕裂痕间钢筋及混凝土的平均筋及混凝土的平均应变； lcr裂痕裂痕间距。距。混凝土的拉伸混凝土的拉伸变形极小，略去不形极小，略去不计：v平均裂痕宽度的计算：平均裂痕宽度的计算：第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.3 裂痕开展宽度的验算 裂裂痕痕截截面面钢筋筋应变s最最大大，非非裂裂痕痕截截面面钢筋筋应变减减小，小，钢筋的平均筋的平均应变sm比裂痕截面比裂痕截面钢筋筋应变s小。小。 用用受受拉拉钢筋筋应变不不均均匀匀系系数数表表示示裂裂痕痕间因因混混凝凝土土接受拉力接受拉力对钢筋筋应变的影响，

51、的影响，=sm/s。裂痕裂痕宽度主要取决于裂痕截面度主要取决于裂痕截面钢筋筋应力力s，裂痕，裂痕间距距 lcr 和和钢筋筋应变不均匀系数不均匀系数也是两个重要的参数。也是两个重要的参数。那么：那么：第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.3 裂痕开展宽度的验算1 s值：v以轴拉构件为例来阐明：以轴拉构件为例来阐明：第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.3 裂痕开展宽度的验算2 lcr 值：值：Ate有有效效受受拉拉混混凝凝土土截截面面面面积。两端钢筋的拉力差由混凝土所受的拉力平衡：两端钢筋的拉力差由混凝土所受的拉力平衡：两端钢筋的拉力差由粘结力平衡：两端钢筋的拉力差由粘结力平

52、衡：那么：那么：第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.3 裂痕开展宽度的验算mlcr范范围内内纵向向受受拉拉钢筋筋与与混混凝凝土土的的平平均均粘粘结应力；力； u纵向向受受拉拉钢筋筋截截面面总周周长，u=nd，n和和d为钢筋的根数和直径。筋的根数和直径。当混凝土抗拉当混凝土抗拉强度增大度增大时，钢筋和混凝土之筋和混凝土之间的粘的粘结强度也随之添加，因此可近似以度也随之添加，因此可近似以为m/ft 为常数。常数。 将将teAsAte等代入：等代入：那么：那么：第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.3 裂痕开展宽度的验算v 即：即：v粘粘结滑移滑移实际推求出的推求出的 lcr

53、与与钢筋直径筋直径 d 及有效及有效配筋率配筋率teAsAte有关。有关。v 第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.3 裂痕开展宽度的验算v 无滑移实际以为维护层厚度无滑移实际以为维护层厚度 c 是影响构件外表裂痕是影响构件外表裂痕宽度的主要要素。宽度的主要要素。v现实上：现实上：v混凝土维护层厚度越大，外外表混凝土到达抗拉强混凝土维护层厚度越大，外外表混凝土到达抗拉强度的位置分开已有裂痕的间隔也越大，即裂痕间距将度的位置分开已有裂痕的间隔也越大，即裂痕间距将增大。增大。v实验证明，当维护层厚度从实验证明，当维护层厚度从15mm添加到添加到30mm时，时，平均裂痕间距添加平均裂痕间距

54、添加40%。 第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.3 裂痕开展宽度的验算v 综合合实际既思索既思索 c 的影响，也思索的影响，也思索 d 及及te的影响。的影响。第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.3 裂痕开展宽度的验算3值 =sm/s，反映裂痕，反映裂痕间受拉混凝土参与任受拉混凝土参与任务的程度。的程度。 1。 越小，混凝土参与接受拉力的程度越大；越小，混凝土参与接受拉力的程度越大； 越大，混凝土接受拉力的程度越小，越大，混凝土接受拉力的程度越小， 1， 混凝土脱离任混凝土脱离任务。第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.3 裂痕开展宽度的验算3值 影响影响的

55、要素除的要素除钢筋筋应力外，力外，还与混凝土抗拉与混凝土抗拉强度、配度、配筋率、筋率、钢筋与混凝土的粘筋与混凝土的粘结性能、荷性能、荷载作用的作用的时间和性和性质等有关。等有关。 准确准确计算非常复算非常复杂，根据，根据实验资料料给出半出半实际半半阅历计算公式算公式:实验常数。常数。第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.3 裂痕开展宽度的验算三、最大裂痕三、最大裂痕宽度度max混凝土混凝土质量不均匀，裂痕量不均匀，裂痕间距有疏有密，距有疏有密，宽度度有大有小；有大有小；运用最大运用最大宽度来衡量能否超越允度来衡量能否超越允许值；荷荷载长期作用下裂痕期作用下裂痕宽度有所增度有所增长；最

56、大裂痕最大裂痕宽度度值可由平均裂痕可由平均裂痕宽度乘以一个度乘以一个扩展系数得到，展系数得到，扩展系数思索了：展系数思索了：裂痕裂痕宽度的随机性；即：度的随机性；即：荷荷载的的长期作用；期作用；钢筋种筋种类；构件受力特征等。构件受力特征等。 第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.3 裂痕开展宽度的验算8.2.5 8.2.5 水工混凝土构造水工混凝土构造设计规范裂痕范裂痕宽度控制度控制验算方法算方法 一、一、设计计算原那么算原那么 杆系构件：按荷杆系构件：按荷载效效应规范范组合合计算得到的构件正截算得到的构件正截面最大裂痕面最大裂痕宽度度 max max 应小于限小于限值 lin li

57、n 。非杆系构造：可非杆系构造：可经过控制控制钢筋筋应力力s s 的方法的方法间接控接控制裂痕制裂痕宽度，按荷度，按荷载效效应规范范组合合计算得到的算得到的钢筋筋应力力sksk宜不大于相宜不大于相应限限值。重要的非杆系构造：采用重要的非杆系构造：采用钢筋混凝土非筋混凝土非线性有限性有限单元元法。法。 第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.3 裂痕开展宽度的验算当当钢钢筋筋混混凝凝土土构构造造构构件件已已满满足足抗抗裂裂验验算算要要求求时时，可可不不再进展裂痕宽度验算。再进展裂痕宽度验算。已已满满足足抗抗裂裂验验算算的的构构件件，裂裂痕痕宽宽度度计计算算值值仍仍会会大大于于裂裂痕痕宽宽

58、度度限限值值。这这个个矛矛盾盾是是由由于于抗抗裂裂计计算算公公式式与与裂裂痕痕宽宽度度计计算算公公式式是是由由两两个个不不同同设设计计概概念念、不不同同力力学学模模型型建建立立的的，两两个公式之间并不衔接个公式之间并不衔接 。第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.3 裂痕开展宽度的验算l有有主主张张对对一一些些重重要要构构造造，即即使使已已满满足足抗抗裂裂要要求求，还还需需同时提出限制裂痕宽度的要求。同时提出限制裂痕宽度的要求。l有有主主张张以以为为对对重重要要构构造造，假假设设思思索索到到抗抗裂裂可可靠靠性性不不高高，妥善的方法是在计算中降低混凝土拉应力限制系数。妥善的方法是在计算

59、中降低混凝土拉应力限制系数。l在在抗抗裂裂条条件件下下，裂裂痕痕宽宽度度计计算算公公式式已已不不再再适适用用，由由于于裂裂痕痕宽宽度度计计算算公公式式是是在在荷荷载载作作用用下下构构件件必必然然开开裂裂的的前前提提条条件下导出的。件下导出的。l第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.3 裂痕开展宽度的验算l作作为折衷，折衷，SL191-2021规范范规定：定：l 对于于重重要要的的钢筋筋混混凝凝土土构构造造构构件件，经论证确确有有必必要要时，还应进展裂痕展裂痕宽度控制度控制验算；算；l但但当当取取ct=0.55进展展抗抗裂裂验算算并并能能满足足抗抗裂裂验算算要要求求时，那么可不再，那么

60、可不再进展裂痕展裂痕宽度度验算。算。l DL5057-2021也有同也有同样的的规定。定。第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.3 裂痕开展宽度的验算思索构件受力特征和荷思索构件受力特征和荷载长期作用的期作用的综合影响系数。合影响系数。受弯构件和偏心受受弯构件和偏心受压构件：构件： =2.1；偏心受拉构件：偏心受拉构件： =2.4； 轴心受拉构件：心受拉构件： =2.7。 二、构件最大裂痕宽度计算公式二、构件最大裂痕宽度计算公式1 1、SL191-2021SL191-2021规范规范第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.3 裂痕开展宽度的验算 c 最外最外层纵向受拉向受拉钢

61、筋外筋外边缘至受拉区至受拉区边缘的的间隔隔mm，假，假设c65mm ，取，取c = 65mm。 d 受拉受拉钢筋直径筋直径(mm)。用不同直径。用不同直径时，改，改用用换算直径算直径4Asu, u为钢筋筋总周周长。 te纵向受拉向受拉钢筋的有效配筋率筋的有效配筋率 ,teAsAte ； Ate有效受拉混凝土截面面有效受拉混凝土截面面积； sk 按荷按荷载规范范值计算的构件算的构件纵向受拉向受拉钢筋筋应力力 N/mm2 第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.3 裂痕开展宽度的验算 Ate有效受拉混凝土截面面有效受拉混凝土截面面积；受弯、偏拉及大偏受弯、偏拉及大偏压构件：构件：Ate 2

62、ab，a为As重心至截面受拉重心至截面受拉边缘的的间隔，隔，b为矩形截面的矩形截面的宽度。度。有受拉翼有受拉翼缘的倒的倒T形及工形截面，形及工形截面，b为受拉翼受拉翼缘宽度。度。l全截面受拉的偏拉构件：全截面受拉的偏拉构件：l取拉应力较大一侧钢筋的取拉应力较大一侧钢筋的相应有效受拉混凝土截面面积。相应有效受拉混凝土截面面积。l轴拉构件：轴拉构件：l取取2als，ls为沿截面周边配置为沿截面周边配置的受拉钢筋重心连线的总长度。的受拉钢筋重心连线的总长度。 第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.3 裂痕开展宽度的验算AsAs拉区拉区纵向向钢筋截面面筋截面面积。受弯、偏拉及大偏受弯、偏拉及

63、大偏压构件：构件：取拉区取拉区纵筋面筋面积。全截面受拉的偏拉构件：全截面受拉的偏拉构件：取拉取拉应力大一力大一侧的的钢筋面筋面积。轴拉构件：拉构件：取全部取全部纵筋面筋面积。第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.3 裂痕开展宽度的验算sk sk 纵向受拉向受拉钢筋筋应力力轴拉构件构件拉构件构件Nk按荷按荷载规范范值计算得到算得到轴向拉力向拉力值。 第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.3 裂痕开展宽度的验算Mk按荷按荷载规范范值计算得到的弯矩算得到的弯矩值。 l受弯构件构件受弯构件构件l假定裂痕截面的受压区混假定裂痕截面的受压区混凝土处于弹性阶段，应力图形凝土处于弹性阶段，

64、应力图形为三角形分布，受拉区混凝土为三角形分布，受拉区混凝土作用忽略不计。作用忽略不计。l取取z=0.87h0。第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.3 裂痕开展宽度的验算v运用裂痕宽度公式应留意以下几个问题：运用裂痕宽度公式应留意以下几个问题：v只能用于常见的梁、柱一类构件，用于厚板巳不太只能用于常见的梁、柱一类构件，用于厚板巳不太适宜，更不能用于非杆件体系的块体构造。适宜，更不能用于非杆件体系的块体构造。v该公式只适用于外力荷载不随构造变形而改动其数该公式只适用于外力荷载不随构造变形而改动其数值的情况，不适用于弹性地基上的梁、板以及围岩中的值的情况，不适用于弹性地基上的梁、板以及

65、围岩中的隧洞衬砌构造。为什么？隧洞衬砌构造。为什么？v只能用于配置带肋钢筋的构件。只能用于配置带肋钢筋的构件。v思索到钢筋外表外形对裂痕宽度的影响，并结合思索到钢筋外表外形对裂痕宽度的影响，并结合我国钢材消费现状和开展趋势，我国钢材消费现状和开展趋势，SL191-2021规范明确规规范明确规定，需控制裂痕宽度的构造构件不应采用光圆钢筋。定，需控制裂痕宽度的构造构件不应采用光圆钢筋。 第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.3 裂痕开展宽度的验算v运用裂痕运用裂痕宽度公式度公式应留意以下几个留意以下几个问题：v裂痕裂痕宽度度验算算时，荷，荷载效效应是取用荷是取用荷载的的规范范值最大最大值

66、计算得到的。算得到的。 v对于按照不于按照不经常出常出现的荷的荷载规范范值计算的各种构算的各种构件，件， 可乘可乘0.85。v不能用减薄不能用减薄维护层厚度的方法来厚度的方法来满足裂痕足裂痕宽度的度的验算要求。算要求。v耐久性要求。混凝土耐久性要求。混凝土维护层厚度必需保厚度必需保证不小于不小于规定的最小厚度。定的最小厚度。v偏偏压构件当构件当e0h00.55时，裂痕，裂痕宽度小，不用度小，不用验算。算。 第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.3 裂痕开展宽度的验算2、DL/T5057-2021规范：规范：与与SL191-2021规范方式上有所不同，保管规范方式上有所不同，保管了受拉

67、钢筋应变不均匀系数、裂痕间距用公式了受拉钢筋应变不均匀系数、裂痕间距用公式分段表示。分段表示。 第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.3 裂痕开展宽度的验算cr思索构件受力特征的系数。思索构件受力特征的系数。受弯构件和偏心受受弯构件和偏心受压构件：构件： cr =1.9；偏心受拉构件：偏心受拉构件： cr =2.15； 轴心受拉构件：心受拉构件： cr =2.45。 0钢筋的初始筋的初始应力力 。长期期处于水下的构造，允于水下的构造，允许采用采用020N/mm2 ；枯燥枯燥环境中的构造境中的构造 ， 00。 第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.3 裂痕开展宽度的验算 裂痕

68、裂痕间纵向受拉向受拉钢筋筋应变不均匀系数。不均匀系数。 假假设 0.2，取，取 =0.2；直接接受反复荷直接接受反复荷载的构件：取的构件：取 =1.0 。sk计计算公式也与算公式也与SL191-2021规规范一范一样样 。第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.3 裂痕开展宽度的验算 思索思索钢钢筋外表外形的系数筋外表外形的系数 。带带肋肋钢钢筋：筋： =1.0 =1.0；光光圆钢圆钢筋：筋： =1.4 =1.4。c 最外最外层纵向受拉向受拉钢筋外筋外边缘至受拉区至受拉区边缘的的间隔隔mm。假假设c20mm ，取，取c=20mm；假假设c150mm ，取，取c=150mm。第八章 钢筋

69、混凝土构件正常运用极限形状验算 8.3 裂痕开展宽度的验算留意：留意：裂痕宽度计算，两本规范除公式不同外，荷载效应裂痕宽度计算，两本规范除公式不同外，荷载效应的计算方法也是不同的。的计算方法也是不同的。第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.3 裂痕开展宽度的验算三、非杆件体系钢筋混凝土构造的裂痕宽度验算方法三、非杆件体系钢筋混凝土构造的裂痕宽度验算方法 对非杆件体系构造，规范规定可经过限制钢筋应力的对非杆件体系构造，规范规定可经过限制钢筋应力的方法来间接控制构造的裂痕宽度。方法来间接控制构造的裂痕宽度。 1 1、SL191-2021SL191-2021规范规范普通情况下：普通情况下：

70、 s思索思索环环境影响和荷境影响和荷载长载长期作用的期作用的综综合影响系数合影响系数; s=0.50.7，对对一一类环类环境取大境取大值值， 对对四四类环类环境取小境取小值值。第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.3 裂痕开展宽度的验算重要构造：重要构造：宜采用非线性钢筋混凝土有限元方法直接求得裂痕宜采用非线性钢筋混凝土有限元方法直接求得裂痕宽度与配筋的关系，以确定适宜的配筋方案。宽度与配筋的关系，以确定适宜的配筋方案。第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.3 裂痕开展宽度的验算2 2、DL/T5057-2021DL/T5057-2021规范规范 与与SL191-2021S

71、L191-2021规范区别在于：规范区别在于：规定特别重要的非杆件体系构造的裂痕控制分规定特别重要的非杆件体系构造的裂痕控制分为按耐久性防渗等要求控制和按构造内部整为按耐久性防渗等要求控制和按构造内部整体性要求控制两种。体性要求控制两种。前一种只需进展外表裂痕宽度的验算；前一种只需进展外表裂痕宽度的验算；后一种那么还需进展构造内部裂痕宽度及裂痕后一种那么还需进展构造内部裂痕宽度及裂痕延伸范围的验算。延伸范围的验算。 其它与其它与SL191-2021SL191-2021规范类似。规范类似。第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.3 裂痕开展宽度的验算四、裂痕控制措施四、裂痕控制措施 现有

72、的裂痕宽度计算公式有很大的局限性：现有的裂痕宽度计算公式有很大的局限性：现有裂痕宽度公式仅适用于：现有裂痕宽度公式仅适用于：外荷载产生外荷载产生梁、柱类构件梁、柱类构件正截面裂痕正截面裂痕纵向受力钢筋侧外表的裂痕宽度纵向受力钢筋侧外表的裂痕宽度裂痕宽度计算方式的不一致，使得不同规范裂痕宽度计算方式的不一致，使得不同规范的裂痕宽度计算值有较大的差别。的裂痕宽度计算值有较大的差别。第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.3 裂痕开展宽度的验算裂痕宽度公式不能反映工程构造实践的裂痕开展性裂痕宽度公式不能反映工程构造实践的裂痕开展性态。限制钢筋应力的验算那么更是一种比较粗略的设计态。限制钢筋应

73、力的验算那么更是一种比较粗略的设计方法。方法。水工混凝土构造的正常运用极限形状的设计方法尚水工混凝土构造的正常运用极限形状的设计方法尚没有完美处理。没有完美处理。目前裂痕宽度的验算有淡化计算公式，偏重配筋构目前裂痕宽度的验算有淡化计算公式，偏重配筋构造措施的趋势。造措施的趋势。 第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算v当不满足上述要求？当不满足上述要求？ v影响裂痕宽度的主要要素是钢筋应力，可采取：影响裂痕宽度的主要要素是钢筋应力，可采取：v可改用较小直径的带肋钢筋；可改用较小直径的带肋钢筋；v减小钢筋间距；减小钢筋间距；v适当添加受拉区纵向钢筋截面面积等。适当添加受拉区纵向钢筋截面面积等

74、。v混凝土强度对裂痕宽度无显著影响。混凝土强度对裂痕宽度无显著影响。v普通钢筋混凝土构造中，不宜采用高强钢筋。普通钢筋混凝土构造中，不宜采用高强钢筋。v混凝土维护层越厚，裂痕宽度越大，钢筋不易锈蚀。混凝土维护层越厚，裂痕宽度越大，钢筋不易锈蚀。v处理荷载裂痕问题的最有效方法是采用预应力钢筋混凝土。处理荷载裂痕问题的最有效方法是采用预应力钢筋混凝土。 8.3 裂痕开展宽度的验算设计时要求：设计时要求：第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算砌浇筑前计算网格砌浇筑前计算网格 浇筑后计算网格浇筑后计算网格 衬砌网格衬砌网格 整体式方案剖面尺寸整体式方案剖面尺寸 根底宽度为根底宽度为45m，分块施工

75、，分块施工为衔接底板钢为衔接底板钢筋，在拉应力较筋，在拉应力较小处设置宽槽，小处设置宽槽，宽槽宽度取为宽槽宽度取为1.5m。右墙后。右墙后填土。填土。4.2 4.2 计算模型计算模型模拟了施工的过程，分二个模型计算：模拟了施工的过程，分二个模型计算：底底板板宽宽槽槽未未回回填填 4.2 4.2 计算模型计算模型模拟了施工的过程，分二个模型计算：模拟了施工的过程，分二个模型计算：底底板板宽宽槽槽回回填填 201m201m时主廊道右主廊道右上角开裂；上角开裂；203m203m水位水位时底板底板左左侧与与贴角交界角交界处开开裂裂207m207m水位水位时主廊主廊道左下角出道左下角出现裂痕裂痕 209

76、m209m水位水位时裂痕裂痕贯穿。穿。215m水位水位时裂痕分布裂痕分布外表最大裂痕外表最大裂痕0.33mm，大于裂，大于裂痕宽度限值。痕宽度限值。未布置钢筋部位裂痕很宽，最大未布置钢筋部位裂痕很宽，最大到达到达0.57mm。裂痕延伸很长，最长的裂痕长度裂痕延伸很长，最长的裂痕长度到达到达8.7m。因此因此N4-3-1配筋不能满足要求。配筋不能满足要求。 8.4 变 形 验 算8.3 8.3 变变 形形 验验 算算8.3.1 8.3.1 钢筋混凝土受弯构件的挠度实验钢筋混凝土受弯构件的挠度实验 匀质弹性资料梁，挠度计算公式：匀质弹性资料梁，挠度计算公式：l0、EI梁的梁的计算跨度和截面抗弯算跨

77、度和截面抗弯刚度。度。第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.4 变 形 验 算v抗弯刚度抗弯刚度EI 表达了截面抵抗弯曲变形的才干，匀质弹表达了截面抵抗弯曲变形的才干，匀质弹性资料性资料EI为常数，为常数，M- f 关系为直线。关系为直线。v 由于混凝土开裂、弹塑性应力由于混凝土开裂、弹塑性应力-应变关系和钢筋屈服等影应变关系和钢筋屈服等影响，钢筋混凝土适筋梁的响，钢筋混凝土适筋梁的M- f 关系不再是直线。关系不再是直线。第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.4 变 形 验 算裂痕出裂痕出现前，前， M- f接接近直近直线。出出现裂痕后，出裂痕后，出现转机点机点A。 混凝

78、土塑性开展，混凝土塑性开展，变形模量降低；截面开裂，形模量降低；截面开裂，抗弯抗弯刚度降低。度降低。钢筋屈服，出筋屈服，出现第二第二个个转机点机点C，截面，截面刚度急度急剧降低。降低。第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.4 变 形 验 算 钢筋混凝土梁，用抗弯刚度钢筋混凝土梁，用抗弯刚度 B 替代替代 EI ，B 随随 M 增大而增大而减小。减小。 刚度刚度 B 确定后可用资料力学公式计算梁的挠度。这样确定后可用资料力学公式计算梁的挠度。这样求挠度的问题就变成了求刚度的问题了。求挠度的问题就变成了求刚度的问题了。 第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.4 变 形 验 算8

79、.3.2 8.3.2 受弯构件的短期抗弯刚度受弯构件的短期抗弯刚度BsBs 1 1、不出现裂痕的构件、不出现裂痕的构件 实践挠度比按弹性体算得的数值大。实践挠度比按弹性体算得的数值大。 混凝土受拉发生塑性，实践弹模降低，截面未混凝土受拉发生塑性，实践弹模降低，截面未减弱，减弱，I I值不受影响。值不受影响。 将刚度将刚度EIEI修正可反映不出现裂痕的钢筋混凝土修正可反映不出现裂痕的钢筋混凝土梁任务情况。梁任务情况。第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.4 变 形 验 算刚度刚度 EI 用用 Bs 值替代：值替代：Bs不出不出现裂痕的裂痕的钢筋混凝土受弯构件的短期筋混凝土受弯构件的短期

80、刚度；度；Ec混凝土的混凝土的弹模；模； I0换算截面算截面对其重心其重心轴的的惯性矩；性矩；0.85思索混凝土出思索混凝土出现塑性塑性时弹模降低的系数。模降低的系数。第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.4 变 形 验 算2 2、出、出现裂痕的构件裂痕的构件先根据大量先根据大量实测挠度的度的实验数据，由数据，由资料力学中料力学中梁的梁的挠度度计算公式反算出构件的算公式反算出构件的实践抗弯践抗弯刚度，再度，再以以EE为主要参数主要参数进展回展回归分析分析 ，BsBs与与EE为线性关系。性关系。矩形、矩形、T T形及工形截面构件的短期形及工形截面构件的短期刚度：度：纵向拉筋的配筋率；向

81、拉筋的配筋率；f受受压翼翼缘面面积与腹板有效面与腹板有效面积的比的比值；f受拉翼受拉翼缘面面积与腹板有效面与腹板有效面积的比的比值。第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.4 变 形 验 算8.3.3 8.3.3 受弯构件的抗弯刚度受弯构件的抗弯刚度B B 长期荷载下，压区混凝土徐变使挠度随时间增长期荷载下，压区混凝土徐变使挠度随时间增大。大。混凝土收缩引起挠度增大。如图：混凝土收缩引起挠度增大。如图：受压区未配钢筋，混凝土可以较自在地收缩，即受压区未配钢筋，混凝土可以较自在地收缩，即梁的上部缩短。梁的上部缩短。受拉区混凝土的收缩遭到钢筋的约束，使混凝土受拉区混凝土的收缩遭到钢筋的约束

82、，使混凝土受拉，甚至能够出现裂痕。受拉，甚至能够出现裂痕。 第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.4 变 形 验 算v思索荷思索荷载长期作用期作用对梁梁挠度影响的方法度影响的方法:v 思索混凝土徐思索混凝土徐变及收及收缩的影响的影响计算算长期期刚度，或度，或直接直接计算荷算荷载长期作用期作用产生的生的挠度增度增长和由收和由收缩引起的引起的翘曲；曲；v 实验结果确定荷果确定荷载长期作用的期作用的挠度增大系数度增大系数，采，采用用值计算算长期期刚度。度。第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.4 变 形 验 算规范采用第范采用第种方法。种方法。值按下式按下式计算算、为受受压筋和受

83、拉筋的配筋率。筋和受拉筋的配筋率。 (As/bho，As/bho) 0，=2.0；，1.6； 为中中间值，按直按直线内插。内插。翼翼缘位于拉区的倒位于拉区的倒T形截面，形截面，挠度增大系数度增大系数乘以乘以1.2。第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.4 变 形 验 算 Bs短期短期刚度；度； Mk、Ml分分别为由荷由荷载效效应规范范组合及合及长期期组合合计算的算的 弯矩弯矩值 ； 思索荷思索荷载长期作用期作用对挠度增大的影响系数。度增大的影响系数。v荷载效应规范组合并思索部分荷载长期作用影响的矩荷载效应规范组合并思索部分荷载长期作用影响的矩形、形、T形及形及I形截面受弯构件抗弯刚度

84、形截面受弯构件抗弯刚度 B： 普通情况下：普通情况下： 参考参考JTG D62-2004的规定，取：的规定，取： 第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.4 变 形 验 算8.3.4 8.3.4 受弯构件的挠度计算受弯构件的挠度计算 将将B B替代替代EIEI，挠度值按资料力学公式求得。挠，挠度值按资料力学公式求得。挠度计算值不应超越附录五表度计算值不应超越附录五表3 3规定的允许值。规定的允许值。f 按荷按荷载效效应规范范组合合对应的的刚度度B进展展计算求得的算求得的 挠度度值 。第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.4 变 形 验 算v挠度允度允许值 flim 确确实定：

85、定：v主要从以下几个方面思索：主要从以下几个方面思索：v保保证构造的运用功能要求。构造的运用功能要求。过大的大的变形将影响甚至形将影响甚至丧失失构造构件运用功能，如支承精构造构件运用功能，如支承精细仪器器设备的梁板构造的梁板构造挠度度过大，大，难以使以使仪器器坚持程度；屋面构造持程度；屋面构造挠度度过大会呵大会呵斥斥积水水产生渗漏；吊生渗漏；吊车梁和梁和桥梁的梁的过大大变形会妨碍吊形会妨碍吊车和和车辆的正常运的正常运转等。等。v防止防止对构造构件构造构件产生不良影响。支承在生不良影响。支承在砖墙上的梁端上的梁端产生生过大大转角，使支承面角，使支承面积减小、支承反力偏心增大，引减小、支承反力偏心

86、增大，引起起墙体开裂。体开裂。第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.4 变 形 验 算防止防止对非构造构件非构造构件产生不良影响。构造生不良影响。构造变形形过大会使大会使门窗等不能正常开关，窗等不能正常开关，导致隔致隔墙、天花板的开裂或、天花板的开裂或损坏。坏。保保证运用者的运用者的觉得在可接受的程度之内。得在可接受的程度之内。过大振大振动、变形会引起运用者的不适或不平安感。形会引起运用者的不适或不平安感。第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算vv 挠挠度度度度计计算算算算时刚时刚度确度确度确度确实实定：定：定：定：vv 由于弯矩沿梁由于弯矩沿梁由于弯矩沿梁由于弯矩沿梁长长是是是

87、是变变化的，化的，化的，化的，抗弯抗弯抗弯抗弯刚刚度沿梁度沿梁度沿梁度沿梁长长也是也是也是也是变变化化化化的。但按的。但按的。但按的。但按变刚变刚度梁来度梁来度梁来度梁来计计算算算算挠挠度度度度变变形很形很形很形很费费事。事。事。事。vv 为简为简化起化起化起化起见见，取同，取同，取同，取同号弯矩区段的最大弯矩截号弯矩区段的最大弯矩截号弯矩区段的最大弯矩截号弯矩区段的最大弯矩截面面面面处处的最小的最小的最小的最小刚刚度度度度BminBmin，按，按，按，按等等等等刚刚度梁来度梁来度梁来度梁来计计算。算。算。算。“最小最小刚度度刚度原那么度原那么 8.4 变 形 验 算第八章 钢筋混凝土构件正常

88、运用极限形状验算l简支梁取跨中截面的支梁取跨中截面的刚度，即度，即按跨中截面取；按跨中截面取；l悬臂梁按支座截面取；臂梁按支座截面取；l等截面延等截面延续构件，取跨中和支座截面构件，取跨中和支座截面刚度的平均度的平均值。 8.4 变 形 验 算 一端简支一端固定梁成为变刚度一端简支一端固定梁成为变刚度Bs1和和Bs2的梁，需确定反弯点的位的梁，需确定反弯点的位置，采用分段积分的方法求该梁的置，采用分段积分的方法求该梁的挠度，计算复杂。挠度，计算复杂。 为方便计算，取跨中和支座截面为方便计算，取跨中和支座截面刚度的均值作为该梁的刚度，视为刚度的均值作为该梁的刚度，视为等刚度梁，用资料力学公式求出

89、梁等刚度梁，用资料力学公式求出梁的挠度。的挠度。第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.4 变 形 验 算v 挠度不满足，那么：挠度不满足，那么：v添加截面尺寸添加截面尺寸v提高混凝土强度等级提高混凝土强度等级v添加配筋量添加配筋量v选用合理的截面如选用合理的截面如T形或工形等形或工形等v都可提高构件的刚度。都可提高构件的刚度。v 合理有效的措施是增大截面的高度。合理有效的措施是增大截面的高度。第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算三峡升船机构造布置三峡升船机构造布置三峡升船机主体建筑平面布置图 8.4 耐 久性要求8.4 8.4 混凝土构造的耐久性要求混凝土构造的耐久性要求 8.

90、4.1 8.4.1 混凝土构造耐久性的概念混凝土构造耐久性的概念 耐久性是指构造在指定的任务环境中，正常耐久性是指构造在指定的任务环境中，正常运用和维护条件下，随时间变化而仍能满足预定运用和维护条件下，随时间变化而仍能满足预定功能要求的才干。功能要求的才干。 正常维护：正常维护：是指构造在运用过程中仅需普通维护包括构件外是指构造在运用过程中仅需普通维护包括构件外表涂刷等而不进展破费过高的大修；表涂刷等而不进展破费过高的大修；指定的任务环境：指定的任务环境：是指建筑物所在地域的自然环境及工业消费构成的是指建筑物所在地域的自然环境及工业消费构成的环境。环境。 第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状

91、验算v导致水工混凝土构造耐久性失效的缘由主要有：导致水工混凝土构造耐久性失效的缘由主要有：v混凝土的低强度风化；混凝土的低强度风化；v碱骨料反映；碱骨料反映；v渗漏溶蚀；渗漏溶蚀；v冻融破坏；冻融破坏；v水质侵蚀；水质侵蚀；v冲刷磨损和空蚀；冲刷磨损和空蚀；v混凝土的碳化与钢筋锈蚀；混凝土的碳化与钢筋锈蚀；v由荷载、温度、收缩等缘由产生的过大的裂痕；由荷载、温度、收缩等缘由产生的过大的裂痕；v止水失效等引起渗漏病害的加剧等。止水失效等引起渗漏病害的加剧等。第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.4 耐 久性要求v保证耐久性的措施有：保证耐久性的措施有：v根据环境条件，控制构造的裂痕宽度

92、；根据环境条件，控制构造的裂痕宽度；v混凝土维护层最小厚度；混凝土维护层最小厚度；v混凝土最低抗渗、抗冻、强度等级；混凝土最低抗渗、抗冻、强度等级；v最小水泥用量；最小水泥用量；v最大水灰比；最大水灰比；v最大氯离子含量；最大氯离子含量；v最大碱含量；最大碱含量；v构外型式；构外型式；v专门的防护措施。专门的防护措施。 第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.4 耐 久性要求8.4.2 8.4.2 混凝土构造的耐久性要求混凝土构造的耐久性要求 耐久性设计的根本原那么是：耐久性设计的根本原那么是：根据构造或构件所处的环境及腐蚀程度，选择根据构造或构件所处的环境及腐蚀程度，选择相应技术措施

93、和构造要求，保证构造或构件到达相应技术措施和构造要求，保证构造或构件到达预期的运用寿命。预期的运用寿命。1 1、混凝土构造所处的环境类别、混凝土构造所处的环境类别 规范根据室内室外、水下地下、淡水海水等不规范根据室内室外、水下地下、淡水海水等不同将环境条件划分为五个环境类别。同将环境条件划分为五个环境类别。永久性构造：普通情况下是根据环境类别提出永久性构造：普通情况下是根据环境类别提出相应的耐久性要求，也可根据构造表层维护措施相应的耐久性要求，也可根据构造表层维护措施及预期的施工质量，将环境类别适当提高或降低。及预期的施工质量，将环境类别适当提高或降低。暂时建筑及大体积构造的内部可不提出耐久性

94、暂时建筑及大体积构造的内部可不提出耐久性要求。要求。 第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.4 耐 久性要求2 2、保证耐久性的技术措施及构造要求、保证耐久性的技术措施及构造要求1 1混凝土原资料的选择和施工质量控制混凝土原资料的选择和施工质量控制 例如：例如：环境水对混凝土有硫酸盐侵蚀性时，应优先选用抗硫酸环境水对混凝土有硫酸盐侵蚀性时，应优先选用抗硫酸盐水泥；盐水泥；有抗冻要求时，应优先选用大坝水泥及硅酸盐水泥并掺有抗冻要求时，应优先选用大坝水泥及硅酸盐水泥并掺用引气剂；用引气剂；水下混凝土，应防止含有活性氧化硅以致会引起碱水下混凝土，应防止含有活性氧化硅以致会引起碱- -集集料

95、反响的骨料。料反响的骨料。 第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.4 耐 久性要求2 2混凝土耐久性的根本要求混凝土耐久性的根本要求 碳化与钢筋生锈是影响耐久性的主要要素。碳化与钢筋生锈是影响耐久性的主要要素。当碳化深度到达钢筋表层时，钢筋外表的钝化膜就遭到当碳化深度到达钢筋表层时，钢筋外表的钝化膜就遭到破坏，在有氧气和水分的条件下，钢筋就开场生锈。破坏，在有氧气和水分的条件下，钢筋就开场生锈。钢筋的锈蚀会引起锈胀，导致混凝土沿钢筋出现顺筋裂钢筋的锈蚀会引起锈胀，导致混凝土沿钢筋出现顺筋裂痕，混凝土维护层剥落，承载力降低。痕，混凝土维护层剥落，承载力降低。 碳化还会引起混凝土收缩，使

96、混凝土外表产生微细裂痕，碳化还会引起混凝土收缩，使混凝土外表产生微细裂痕，使混凝土表层强度降低。使混凝土表层强度降低。水泥用量越多，混凝土碱性就越高，抗碳化才干就越强。水泥用量越多，混凝土碱性就越高，抗碳化才干就越强。氯离子含量越低，混凝土就不易碳化。氯离子含量越低，混凝土就不易碳化。 第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.4 耐 久性要求v水泥浆体和骨料之间界面存在微裂痕。微裂痕越多，水泥浆体和骨料之间界面存在微裂痕。微裂痕越多，混凝土就越不密实。混凝土密实性越差，混凝土内部越容混凝土就越不密实。混凝土密实性越差，混凝土内部越容易受外界环境的影响。易受外界环境的影响。v混凝土密实性

97、越好，碳化所需时间越长。混凝土密实性越好，碳化所需时间越长。v混凝土强度等级越高、水泥用量越多，微裂痕就不容混凝土强度等级越高、水泥用量越多，微裂痕就不容易出现，混凝土密实性就越好。易出现，混凝土密实性就越好。v水灰比越大，水分蒸发构成的毛细孔和水隙就越多，水灰比越大，水分蒸发构成的毛细孔和水隙就越多，实验证明，当水灰比小于实验证明，当水灰比小于0.3时，钢筋就不会锈蚀。时，钢筋就不会锈蚀。v混凝土强度等级越高，抗风化才干越强。混凝土强度等级越高，抗风化才干越强。v碱骨料反响生成的碱活性物质在吸水后体积膨胀，碱骨料反响生成的碱活性物质在吸水后体积膨胀，会引起混凝土胀裂、强度降低，甚至导致构造破

98、坏。会引起混凝土胀裂、强度降低，甚至导致构造破坏。第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.4 耐 久性要求v因此，对混凝土最低强度等级、最小水泥用量、最大因此，对混凝土最低强度等级、最小水泥用量、最大水灰比、最大氯离子含量、最大碱含量等应给予规定。水灰比、最大氯离子含量、最大碱含量等应给予规定。 v 规定分：设计运用年限为规定分：设计运用年限为 50年与年与100年两种。年两种。v设计运用年限为设计运用年限为 50年的规定见表年的规定见表8-1。第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.4 耐 久性要求3 3钢筋的混凝土维护层厚度钢筋的混凝土维护层厚度 耐久性主要决议于钢筋能否锈

99、蚀耐久性主要决议于钢筋能否锈蚀 。钢筋锈蚀的条件，首先决议于混凝土碳化到达钢筋外表钢筋锈蚀的条件，首先决议于混凝土碳化到达钢筋外表的时间。的时间。 混凝土维护层的厚度越大，碳化时间越长。混凝土维护层的厚度越大，碳化时间越长。 混凝土维护层不仅要有一定的厚度，更重要的是必需浇混凝土维护层不仅要有一定的厚度，更重要的是必需浇筑振捣密实。筑振捣密实。规范规定了最小维护层厚度。规范规定了最小维护层厚度。 第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.4 耐 久性要求4 4混凝土的抗渗等级混凝土的抗渗等级 混凝土越密实，水灰比越小，其抗渗性能越好。混凝土越密实，水灰比越小，其抗渗性能越好。 水工混凝土

100、抗渗等级分为：水工混凝土抗渗等级分为：W2W2、W4W4、W6W6、W8W8、W10W10、W12W12六级，普通按六级，普通按28d28d龄期的规范试件测定，也可根据建筑物龄期的规范试件测定，也可根据建筑物开场接受水压力的时间，利用开场接受水压力的时间，利用60d60d或或90d90d龄期的试件测定抗龄期的试件测定抗渗等级。渗等级。 掺用加气剂、减水剂可显著提高混凝土的抗渗性能。掺用加气剂、减水剂可显著提高混凝土的抗渗性能。 规范规定了混凝土抗渗等级的最小允许值。规范规定了混凝土抗渗等级的最小允许值。第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.4 耐 久性要求5 5混凝土的抗冻等级混凝土

101、的抗冻等级 处于冻融交替环境中时，渗入混凝土内部空隙中的水分处于冻融交替环境中时，渗入混凝土内部空隙中的水分结冰后体积膨胀，使混凝土产生胀裂，经多次冻融循环后结冰后体积膨胀，使混凝土产生胀裂，经多次冻融循环后将导致混凝土疏松剥落，引起破坏。将导致混凝土疏松剥落，引起破坏。 即使在气候温暖的地域，如抗冻性缺乏，混凝土也会发即使在气候温暖的地域，如抗冻性缺乏，混凝土也会发生冻融破坏以致剥蚀露筋。生冻融破坏以致剥蚀露筋。抗冻性用抗冻等级来表示，可按抗冻性用抗冻等级来表示，可按28d28d龄期的试件用快冻龄期的试件用快冻实验方法测定，分为实验方法测定，分为F400F400、F300F300、F250F

102、250、F200F200、F150F150、F100F100、F50F50七级。也可用七级。也可用60d60d或或90d90d龄期的试件测定。龄期的试件测定。 规范规定了混凝土所需的抗冻等级规范规定了混凝土所需的抗冻等级 。第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.4 耐 久性要求6 6混凝土的抗化学侵蚀要求混凝土的抗化学侵蚀要求 侵蚀性介质的渗入，呵斥混凝土中的一些成分被溶解、侵蚀性介质的渗入，呵斥混凝土中的一些成分被溶解、流失，引起混凝土发生孔隙和裂痕，甚至松散破碎。流失，引起混凝土发生孔隙和裂痕，甚至松散破碎。 有的侵蚀性介质的与混凝土中的一些成分反响后的生成有的侵蚀性介质的与混凝

103、土中的一些成分反响后的生成物体积膨胀，引起混凝土构造胀裂破坏。物体积膨胀，引起混凝土构造胀裂破坏。 对于能够蒙受高浓度除冰盐和氯盐严重侵蚀的配筋混凝对于能够蒙受高浓度除冰盐和氯盐严重侵蚀的配筋混凝土外表和部位：土外表和部位：宜浸涂或覆盖防腐资料；宜浸涂或覆盖防腐资料；参与阻锈剂；参与阻锈剂；采用环氧树脂涂层带肋钢筋；采用环氧树脂涂层带肋钢筋；对预应力筋、锚具及衔接器应采取专门的防护措施。对预应力筋、锚具及衔接器应采取专门的防护措施。第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.4 耐 久性要求7 7构外型式与配筋构外型式与配筋 当不能保证构造一切构件均能到达与构造设计运用年限当不能保证构造一

104、切构件均能到达与构造设计运用年限一样的耐久性时，应规定这些构件在设计运用年限内需求一样的耐久性时，应规定这些构件在设计运用年限内需求进展大修或改换的次数。进展大修或改换的次数。凡列为需求大修或改换的构件，在设计时应思索其能具凡列为需求大修或改换的构件，在设计时应思索其能具有修补或改换的施工操作条件。有修补或改换的施工操作条件。不具备单独修补或改换条件的构造构件，其设计运用年不具备单独修补或改换条件的构造构件，其设计运用年限应与构造的整体设计运用年限一样。限应与构造的整体设计运用年限一样。当环境类别为三、四、五类时，构造的外形应力求规整，当环境类别为三、四、五类时，构造的外形应力求规整，应尽量防止采用薄壁、薄腹及多棱角的构外型式。应尽量防止采用薄壁、薄腹及多棱角的构外型式。 第八章 钢筋混凝土构件正常运用极限形状验算 8.4 耐 久性要求