第9章钢筋砼受弯构件的应力裂缝及变形验算

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：)(12lkl0minjQjkQjcQQGikGiodSSSS（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njQjkjmiGiksdSSS111（2）作用长期效应组合njQjkjmiGikldSSS121§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12330()0.2810ssfksdWCCCE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de§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。Ⅰ类和Ⅱ类环境条件下容许裂缝宽度0.2mm；Ⅲ类和Ⅳ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crscrscrBBMMMMBB0220)(1)(刚度B：挠度计算式：LX0MMwdxB§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：lsww当采用C40以下砼时当采用C40～C80以下砼时1.01.451.35§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L1/300§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。12GQww§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、CO2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）9-59-6