簡介:,學習目標▲掌握混凝土構件第Ⅱ階段的基本特性,包括截面應力分布、裂縫開展的機理等以及影響這些特性的主要因素;,第九章混凝土構件的變形、裂縫寬度驗算與耐久性設計,▲掌握裂縫寬度、截面受彎剛度的定義及其裂縫寬度與構件撓度的驗算方法;▲熟悉混凝土結構耐久性的意義、主要影響因素、混凝土的碳化、鋼筋的銹蝕以及耐久性設計的一般概念。,,教學提示▲本章應對裂縫的發(fā)展機理予以重點闡述。▲應講清短期剛度和長期剛度的區(qū)別以及撓度計算的最小剛度原則。,▲應明確混凝土結構的耐久性應根據環(huán)境類別和設計使用年限進行設計?!菊碌碾y點是裂縫出現及發(fā)展的過程、裂縫的隨機性以及影響裂縫寬度的主要因素。,第九章裂縫寬度和變形的驗算,,▲概述,,,,,,,二、驗算的目的,保證適用性和耐久性。,一、正常使用極限狀態(tài)驗算的內容,主要是裂縫寬度、受彎構件的撓度。,三、正常使用極限狀態(tài)的可靠指標宜取015,為何低一些如何低一些,一是荷載采用標準值、準永久值;二是材料強度采用標準值。,S?C,四、正常使用極限狀態(tài)設計表達式,2、S正常使用極限狀態(tài)的荷載效應組合值,1、C變形、裂縫寬度的限值。,(1)標準組合,(2)準永久組合,,第九章裂縫寬度和變形的驗算,第九章裂縫寬度和變形的驗算,,二、控制撓度的目的1、保證建筑使用功能的要求。2、防止對結構構件產生不良影響。3、防止對非結構構件產生不良影響。4、保證使用者的感覺在可接受的程度之內。,91受彎構件撓度的驗算,一、撓度應滿足的條件,▲概述,,,,第九章裂縫寬度和變形的驗算,,,,第九章裂縫寬度和變形的驗算,1、勻質彈性材料梁的跨中撓度,911截面彎曲剛度的概念,均布,集中,,,2、截面彎曲剛度的概念,,第九章裂縫寬度和變形的驗算,3、鋼筋混凝土梁截面抗彎剛度(B)的特點,,第九章裂縫寬度和變形的驗算,912短期剛度BS,(在荷載效應標準組合作用下的剛度稱短期剛度BS),1、BS的計算公式,2、BS計算公式的由來,(1)BS與曲率?的理論關系,,,,第九章裂縫寬度和變形的驗算,(2)曲率?,LM?CMLM,LM?SMLM,LM?CM?SM,,第九章裂縫寬度和變形的驗算,,第九章裂縫寬度和變形的驗算,將ESM、ECM代入公式后得,,,1、H開裂截面的內力臂系數試驗表明,當MK(0507)MU時,內力臂的變化也不大,H值在083093之間波動。規(guī)范取H087。,第九章裂縫寬度和變形的驗算,913參數H、Z和Y,,2、鋼筋應變不均勻系數Y,Y反映了裂縫間混凝土參與受拉工作的程度。,(2)Y的物理意義,第九章裂縫寬度和變形的驗算,(1)Y的定義,,,,(3)Y的計算,▲由Y的定義可知,第九章裂縫寬度和變形的驗算,,,▲Y與MCR/MQ關系的試驗結果,第九章裂縫寬度和變形的驗算,,▲MCR、MK的計算公式,第九章裂縫寬度和變形的驗算,,及MCR、MQ代入,▲規(guī)范Y的計算公式,并近似取HC/H067,H/H011后得,第九章裂縫寬度和變形的驗算,,將,,▲有效受拉混凝土截面面積ATE,第九章裂縫寬度和變形的驗算,其中,▲RTE為以有效受拉砼截面面積ATE計算的受拉鋼筋配筋率,,3、Z受壓區(qū)邊緣混凝土平均應變綜合系數試驗表明,當MK(0507)MU時,系數Z的變化很小,規(guī)范取,?’F受壓翼緣加強系數,第九章裂縫寬度和變形的驗算,,,第九章裂縫寬度和變形的驗算,4、BS的計算公式,將參數H、Z代入后得,1)鋼筋混凝土受彎構件,2)預應力混凝土受彎構件,要求不允許出現裂縫的構件,,受壓區(qū)混凝土的徐變;受拉區(qū)混凝土的應力松弛;鋼筋與混凝土間粘結滑移徐變;混凝土收縮等會導致梁的剛度減小、撓度增大。,第九章裂縫寬度和變形的驗算,914受彎構件的剛度B,按荷載效應標準組合并考慮荷載長期作用影響的剛度。,1、B的概念,2、荷載長期作用下剛度降低的原因,,第九章裂縫寬度和變形的驗算,3、B的計算公式,式中?考慮荷載長期作用對撓度增大的影響系數。,對翼緣位于受拉區(qū)的倒T形截面,?應增加20。,1采用荷載效應標準組合時,2采用荷載效應準永久組合時,,第九章裂縫寬度和變形的驗算,915最小剛度原則與撓度計算,(1)直接應用公式,1、撓度計算的方法,用結構力學的方法。,(2)虛功原理法(單位力法)等,可知求F的關鍵是B,,第九章裂縫寬度和變形的驗算,2、基本假定,(2)最小剛度原則,(1)忽略剪切變形,只考慮彎曲變形。,,在等截面構件中,假定同號彎矩區(qū)段的剛度相等,并取用該彎矩區(qū)段內最大彎矩處的剛度。,,第九章裂縫寬度和變形的驗算,3、提高B的措施,(1)增大截面尺寸;(2)施加預應力;(3)改變截面形狀,如增加受壓翼緣;(4)增加配筋量和提高混凝土強度等級對提高B的效果不明顯。其中增大截面高度和施加預應力為最有效的措施。,▲道橋規(guī)范的撓度計算方法,視帶裂縫的受彎構件為等剛度的構件,用結構力學方法計算短期撓度FS。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,MS,MS,,,,,,MS,MS,,,,,MS,MS,,第九章裂縫寬度和變形的驗算,,,,,,第九章裂縫寬度和變形的驗算,,第九章裂縫寬度和變形的驗算,S0全截面換算截面中重心軸以上或以下的部分面積對重心軸的面積矩I0全截面換算截面對重心軸的慣性矩W0全截面換算截面對抗拉邊緣的彈性抵抗矩ICR開裂截面換算截面對重心軸的慣性矩,,,,AS,,,,,,,,,,,,X,全截面換算截面,,,,,,,,,X,開裂截面換算截面,,,,,,,,,說明橋規(guī)的長期撓度FLΗΘFSC40以下混凝土時ΗΘ16C40~C80混凝土時ΗΘ145135,撓度限值消除結構自重產生的長期撓度后的限值為,梁式橋主梁的最大撓度≤L/600梁式橋主梁的懸臂端的撓度≤L/300,,第九章裂縫寬度和變形的驗算,橋規(guī)的撓度驗算方法,,第九章裂縫寬度和變形的驗算,預拱度的設置規(guī)定,當FL≤L/1600時,可不設預拱度;當FLL/1600時,應設置預拱度。,預拱度為,
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