《混凝土结构设计原理》教学课件 08-混凝土结构设计原理-裂缝及变形的验算.pdf

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1、第九章裂缝及变形的验算第九章裂缝及变形验算9.1产生裂缝的原因在混凝土结构中，裂缝通常是由拉应力引起的。严格地说，只有当混凝土的拉伸应变et达到某处混凝土的极限拉应变etu时才会出现裂缝。裂缝和变形验算属于正常使用极限状态，通常在承载力计算后进行。其可靠度也相对低一些，应采用荷载及强度的标准值（准永久值）进行验算。引起裂缝的原因很多，主要有：1.混凝土收缩或温度变形受到约束；2.施工措施不当；3.基础不均匀沉降；4.钢筋锈蚀；5.荷载作用；第九章裂缝及变形的验算1.混凝土收缩或温度变形受到约束产生的裂缝大体积混凝土水化过程中发热量很大，内部温度较混凝土收缩或温度变高，混凝土体积膨胀，内

2、外化时，体积会发生变化，温差很大，内部混凝土膨胀若能自由变形则不会产生受到外部已硬化混凝土的约裂缝；但若变形受到约束，束，使构件表面混凝土受拉则会在混凝土中产生拉应产生裂缝。对于杆件系统，力，从而引起裂缝。这种裂缝通常与构件纵向正交。第九章裂缝及变形的验算2.施工措施不当产生的裂缝混凝土在浇筑、硬化过程中会产生下沉和泌水，当下沉受到阻挡时会产生内部的泌水，干燥后就会成为裂缝。第九章裂缝及变形的验算模板下沉产生的裂缝第九章裂缝及变形的验算3.基础不均匀沉降产生的裂缝基础不均匀沉降时会迫使墙体一起变形，在主拉应力作用下混凝土墙体也会开裂。基础下沉第九章裂缝及变形的验算4.钢筋锈蚀产生的裂缝

3、锈蚀是一个电化学过程：混凝土中的钢筋处在电介质中，在水、氧气和电子作用下就会形成电池，电子从阳极不断流向阴极，在阳极附近形成铁锈。只要不断有水和氧气供应，就会越锈越严重。第九章裂缝及变形的验算(b)水、O2、CO2侵入（d）保护层劈裂钢筋锈蚀后体积会膨胀3～4倍！钢筋锈蚀是一使混凝土保个电化学过程护层劈裂。第九章裂缝及变形的验算钢筋锈蚀引起的劈裂裂缝从钢筋截面上看是径向劈裂，但从混凝土表面看是沿钢筋的纵向裂缝，这种纵向裂缝会大大削弱混凝土和钢筋间的粘着力。当钢筋间距较小时，钢筋间的径向劈裂裂缝会惯通，从而使保护层成片剥落，这将大大削弱钢筋和混凝土间的粘结力，后果将十分严重。表面纵向裂缝

4、劈裂裂缝惯通剥落第九章裂缝及变形的验算5.荷载产生的裂缝我国《规范》将裂缝控制等级分为三级一级：严格要求不出现裂缝的构件。按荷载效应标准组合进行验算时，构件受拉边缘混凝土不应产生拉应力；0ck二级：一般要求不出现裂缝的构件。按荷载效应标准组合验算时，构件受拉边缘混凝土拉应力不应大于轴心抗拉强度标准值f；tkfcktk三级：允许出现裂缝的构件。按荷载效应准永久组合并考虑荷载长期作用影响验算时，构件的最大裂缝宽度w不应超过最max大裂缝宽度限值w，即：w≤wlimmaxlim◎2010新规范将第三级裂缝等级的荷载效应标准组合改为准永久组合！第九章裂缝及变形的验算9.2关于裂缝的三种

5、基本理论认为钢筋与混凝土之间有粘结，但可以滑移；粘结—滑移理论裂缝宽度是裂缝间距范围内钢筋与混凝土的变形差。可见，裂缝间距越大裂缝宽度也越大。认为开裂后钢筋与混凝土仍保持可靠粘结，无相对滑动；沿裂缝深度存在应变梯度，表面裂无滑移理论缝宽度与混凝土表面离钢筋的距离成正比。可见，保护层越厚表面裂缝越宽。它综合了上述两种理论中影响裂缝宽度的主要因素，并在统计回归的基础上建立了实用的计裂缝综合理论算公式。裂缝综合理论也许称不上“理论”，实际上只是一种实用的计算方法。第九章裂缝及变形的验算裂缝的出现、分布与开展1.裂缝出现前，混凝土和钢筋的应变沿构件的长度基本上是均匀分布的；2.当构件最薄弱截面

6、混凝土的拉应变达到极限拉应变时，会出现第一条裂缝；第九章裂缝及变形的验算裂缝的出现、分布与开展3.裂缝出现后，裂缝截面的混凝土立即退出受拉工作，拉应力为0；裂缝两侧混凝土迅速回缩(粘结滑移理论)，使得裂缝一出现就有一定的宽度；4.开裂后裂缝截面受拉混凝土退出工作，钢筋拉应力突增，但钢筋与混凝土之间存在粘结，在裂缝两侧一定范围内就会产生粘结应力，混凝土中又重新建立起拉应力，而裂缝截面突增的钢筋拉应力也逐渐恢复正常；第九章裂缝及变形的验算粘结应力的传递以轴心受拉构件为例AAfAs1ss2stcAAuls1ss2smulfAmtc粘结应力分布fAfA1fdtct

7、ctlud4mmm如果粘结应力传递长度不够，则混凝土达不到轴心抗拉强度。第九章裂缝及变形的验算裂缝的出现、分布与开展5.当混凝土中拉应力增大到f时，tt下一个最薄弱截面将可能出现新的裂缝；6.当钢筋接近屈服时，钢筋与混凝土之间会产生较大滑移，粘结应力基本丧失，裂缝间混凝土退出受拉工作，钢筋应力渐趋相等。图中l为粘结应力传递长度，在裂缝两侧l范围内，混凝土的拉应力总是小于ft所以不可能再产生新的裂缝。，第九章裂缝及变形的验