钢筋混凝土正常使用极限状态验算.pptx

结构构件达到影响正常使用或耐久性能的某项规定限值，超过该极限状态，结构就不满足预定的适用性或耐久性要求。正常使用极限状态的验算内容：裂缝控制等级一、轴心受拉构件为满足目标可靠指标要求，引进拉应力限制系数αct，ft改用ftk:二、受弯构件更方便的是在保持Mcr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。受拉边缘应力为γmft。γm为截面抵抗矩的塑性系数。换算后可直接用弹性体的材料力学公式进行计算。A0=Ac+EAs+EAs’γm是受拉区为梯形的应力图形，按抗裂弯矩相等的原则，折算成直线应力图形时，相应受拉边缘应力比值。γm值与截面形状有关；γm值与假定的受拉区应力图形有关；各种截面的γm值见附录5表4。γm值还与截面高度h,γm值随h值的增大而减小。乘以考虑截面高度影响的修正系数，其值不大于1.1。h以mm计，当h>3000mm，取h=3000mm。三、偏心受拉构件轴拉构件应变梯度为零，γ轴拉＝1随应变梯度加大，塑性影响系数加大。近似：γ偏拉随平均拉应力σ=Nk/A0的大小，按线性规律在1与γm之间变化：σ=0时（受弯）,γ偏拉＝γm;σ=αctftk时（轴拉）,γ偏拉＝1偏心受拉构件抗裂验算公式：四、偏心受压构件1、由荷载引起的裂缝2、由非荷载因素引起的裂缝2）砼收缩引起的裂缝砼在空气中结硬产生收缩变形，产生收缩裂缝。对策：设伸缩缝，降低水灰比，配筋率不过高，设置构造钢筋使收缩裂缝分布均匀，加强潮湿养护。5）冰冻引起的裂缝水在结冰时体积增加，孔道中水结冰会使砼胀裂。6）钢筋锈蚀引起的裂缝钢筋锈蚀是电化学反应，钢筋生锈体积膨胀，产生顺筋裂缝，导致砼保护层剥落，影响结构耐久性。对策：提高砼密实度和抗渗性，适当加大保护层厚度。7）碱-骨料化学反应引起的裂缝砼孔隙中水泥的碱性溶液与活性骨料(含活性SiO2)化学反应生成碱-硅酸凝胶，遇水膨胀，使砼胀裂。对策：选择低含碱量的水泥，限制活性骨料含量，高砼的密实度和采用较低的水灰比。二、裂缝宽度计算理论概述粘结滑移理论裂缝开展是由于钢筋和砼之间不再保持变形协调而出现相对滑移造成的。在一个裂缝区段(裂缝间距lcr)内，钢筋与砼伸长之差是裂缝开展宽度ω，lcr越大，ω越大。无粘结滑移理论假定裂缝开展后，砼截面在局部范围内不再保持为平面，钢筋与砼之间的粘结力不破坏，相对滑移忽略不计表面裂缝宽度是受从钢筋到构件表面的应变梯度控制的，与保护层厚度c大小有关。综合理论建立在前两种理论基础上，既考虑保护层厚度c的影响，也考虑钢筋可能出现的滑移。三、裂缝开展机理及计算理论裂缝出现后，沿构件长度方向，钢筋与砼的应力随裂缝位置变化，中和轴随裂缝位置呈波浪形起伏。由于砼质量不均，裂缝间距有疏有密。最大间距可为平均间距的1.3～2倍。裂缝出现有先有后，荷载超过开裂荷载50％以上时，裂缝间距才趋于稳定。裂缝开展宽度有大有小，实际设计应考虑最大裂缝宽度。2、平均裂缝宽度ωm2、平均裂缝宽度ωm裂缝截面钢筋应变εs最大，非裂缝截面钢筋应变减小，钢筋的平均应变εsm比裂缝截面钢筋应变εs小。用受拉钢筋应变不均匀系数ψ表示裂缝间因砼承受拉力对钢筋应变的影响，ψ=εsm/εs。对轴拉构件：粘结滑移理论推求出的lcr与钢筋直径d及有效配筋率ρte＝As／Ate有关。无滑移理论认为保护层厚度c是影响构件表面裂缝宽度的主要因素。综合理论既考虑c的影响，也考虑d及ρte的影响。（3）Ψ值3、最大裂缝宽度ωmaxc——最外排纵向受拉筋外缘至拉区底边的距离(mm)，c﹥65mm时，取c＝65mm；d——受拉钢筋直径(mm)，用不同直径时，改用换算直径4As/u,u为钢筋总周长；ρte——纵向受拉钢筋的有效配筋率，ρte＝As/Ate，ρte<0.03时，取ρte=0.03；As——受拉区纵向钢筋截面面积；受弯、偏拉及大偏压：取拉区纵筋面积，全截面受拉的偏拉：取拉应力大一侧的钢筋面积，轴拉：取全部纵筋面积Ate——有效受拉砼截面面积；σsk——按荷载标准值计算的纵向受拉筋应力。Ate的取值钢筋应力σsk使用裂缝宽度公式时应注意的问题：四、裂缝控制措施一、截面抗弯刚度及特点钢筋混凝土梁抗弯刚度B=EI的特点二、受弯构件的短期刚度Bs出现裂缝的构件三、受弯构件的抗弯刚度B我国水工规范采用第二种方法。根据对受弯构件长期挠度观测结果四、受弯构件的挠度验算增加截面高度增加纵向钢筋的面积选用合理的截面（如T形或工形等）配置一定受压钢筋提高混凝土强度等级525354555657（2）保证耐久性的技术措施及构造要求6）混凝土的抗化学侵蚀要求