【正文】 第 9章 鋼筋混凝土構(gòu)件的變形、裂縫及混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性 第一節(jié)：概述 第二節(jié)： 鋼筋混凝土構(gòu)件裂縫寬度驗(yàn)算 第三節(jié)： 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的撓度驗(yàn)算 第四節(jié)：混凝土結(jié)構(gòu)的 耐久性 167。 9． 1 概述 安全性 適用性 耐久性 結(jié)構(gòu)功能 承載力 極限狀態(tài) 正常使用 極限狀態(tài) 本章主要講述的是正常使用極限狀態(tài) 安全性 是結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)使用期限內(nèi) ， 應(yīng)能承受正常施工 、 正常使用時(shí)可能出現(xiàn)的各種作用 。 在作用 （ 如地震 ） 或偶然事件 （ 如爆炸 ） 發(fā)生時(shí)及發(fā)生后 ， 結(jié)構(gòu)能保持整體穩(wěn)定 ， 不致發(fā)生連續(xù)倒塌 。 安全性是通過(guò) 承載力的計(jì)算 和 構(gòu)造措施 來(lái)保證的 ， 前面幾章對(duì)拉 、 壓 、 彎 、 剪 、 扭及其復(fù)合受力狀態(tài) 的承載力計(jì)算公式和相應(yīng)的構(gòu)造措施做了系統(tǒng)介紹 。 拉 彎 壓 剪 扭 簡(jiǎn)單受 力狀態(tài) 偏心受拉 偏心受壓 復(fù)合受 力狀態(tài) 剪扭 彎扭 彎剪扭 壓彎剪扭 適用性 結(jié)構(gòu)的適用性是通過(guò) 正常使用極限狀態(tài) 的驗(yàn)算來(lái)滿足的 ， 包括 裂縫和變形的驗(yàn)算 。 通過(guò)計(jì)算使裂縫寬度和變形不超過(guò)規(guī)范規(guī)定的限值 。 是結(jié)構(gòu)在正常使用荷載作用下具有良好的工作性能 ， 如不產(chǎn)生影響使用的過(guò)大撓度或振幅 ， 不產(chǎn)生讓使用者感到不安的裂縫等 。 結(jié)構(gòu)構(gòu)件不滿足正常使用極限狀態(tài)的危害性要小 ， 其相應(yīng)的 可靠指標(biāo) β 值相對(duì)要求較小 ， 故裂縫寬度及變形的計(jì)算時(shí)采用 荷載標(biāo)準(zhǔn)值和 材料強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值 。 為了方便 ， 驗(yàn)算裂縫寬度及變形時(shí) ， 只按 荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合并考慮長(zhǎng)期作用的影響 進(jìn)行計(jì)算 。 構(gòu)件的變形及裂縫寬度都隨時(shí)間而增大 ， 對(duì)于正常使用極限狀態(tài) ，應(yīng)按荷載效應(yīng)的 標(biāo)準(zhǔn)組合 及 準(zhǔn)永久組合 分別加以驗(yàn)算 。 耐久性 結(jié)構(gòu)在所處的工作環(huán)境中 ， 在設(shè)計(jì)使用年限內(nèi) ， 在正常維護(hù)條件下不需要進(jìn)行大修就能完成預(yù)定功能的能力 。 如混凝土不發(fā)生嚴(yán)重風(fēng)化 、腐蝕 、 脫落 ， 鋼筋不發(fā)生銹蝕等 。 耐久性是通過(guò)滿足 耐久性規(guī)定與規(guī)范限值 (如混凝土保護(hù)層最小厚度 、 最低混凝土強(qiáng)度等級(jí)等 )實(shí)現(xiàn)的 。 混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù) 使用環(huán)境類別和 設(shè)計(jì)使用年限 進(jìn)行耐久性設(shè)計(jì) 。 167。 9． 2 鋼筋混凝土構(gòu)件裂縫寬度驗(yàn)算 裂縫 裂縫 微觀裂縫 宏觀裂縫 變形引起的裂縫 荷載引起的裂縫 裂縫寬度驗(yàn)算主要指的是荷載引起的裂縫 裂縫寬度 是指 受拉鋼筋重心水平處構(gòu)件側(cè)表面上的混凝土的裂縫寬度 。 試驗(yàn)量測(cè)表明 ， 沿裂縫深度 ， 裂縫寬度是不相等的 ， 由于受到鋼筋的約束 ， 近鋼筋處回縮變形小 ， 構(gòu)件表面處回縮大 裂縫特點(diǎn) 1在使用荷載作用下 ， 對(duì)于工作在正常使用階段的受彎構(gòu)件來(lái)講 ， 處于受彎全過(guò)程的第 Ⅱ 階段 ， 此時(shí) : ① 裂縫基本 “ 出齊 ” ， 即裂縫的分布處于 穩(wěn)定狀態(tài) 。 ② 由于材料的不均勻性以及截面尺寸的偏差等因素的影響 ， 裂縫的出現(xiàn)具有某種程度的 偶然性 ， 因而裂縫出現(xiàn)的間距和寬度是不均勻的 。 ③ 平均裂縫間距和平均裂縫寬度是有規(guī)律性的 ， 平均裂縫寬度與最大裂縫寬度之間也具有一定的 規(guī)律性 。 2當(dāng)荷載長(zhǎng)期作用 ① 由于混凝土的滑移徐變和拉應(yīng)力的松馳 ， 將導(dǎo)致裂縫間受拉混凝土不斷退出工作 ， 使裂縫開展 寬度增大 ； ② 混凝土的收縮使裂縫間混凝土的長(zhǎng)度縮短 ， 這也會(huì)引起裂縫的進(jìn)一步開展 。 裂縫控制等級(jí) 結(jié)構(gòu)構(gòu)件正截面的裂縫控制分為 三級(jí) 。 裂縫控制等級(jí)的劃分應(yīng)符合下列規(guī)定： 一級(jí) — 嚴(yán)格要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件 ， 按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算時(shí) ，構(gòu)件受拉邊緣混凝土不應(yīng)產(chǎn)生拉應(yīng)力； 二級(jí) — 一般要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件 ， 按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算時(shí) ，構(gòu)件受拉邊緣混凝土拉應(yīng)力不應(yīng)大于混凝土抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值；而按荷載效應(yīng)準(zhǔn)永久組合計(jì)算時(shí) ， 構(gòu)件受拉邊緣混凝土不宜產(chǎn)生拉應(yīng)力； 三級(jí) — 允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件 ， 按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合并考慮長(zhǎng)期作用影響計(jì)算時(shí) ， 構(gòu)件的最大裂縫寬度不應(yīng)超過(guò)表 43規(guī)定的最大裂縫寬度限值 。 對(duì)于預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件 ， 處于一類環(huán)境時(shí) ， 可允許開裂 ，應(yīng)進(jìn)行最大裂縫寬度的驗(yàn)算；處于二 、 三類環(huán)境時(shí) ， 不允許出現(xiàn)裂縫 ，應(yīng)分別以二級(jí)及一級(jí)裂縫控制等級(jí)驗(yàn)算； 鋼筋混凝土構(gòu)件的裂縫控制等級(jí) 均為三級(jí) ， 即鋼筋混凝土構(gòu)件均需進(jìn)行裂縫寬度驗(yàn)算予以保證 。 平均裂縫間距 裂縫出現(xiàn)后 ， 開裂截面混凝土向裂縫兩側(cè)回縮 ， 在回縮的那一段長(zhǎng)度 l中 ， 混凝土與鋼筋之間有相對(duì)滑移 ， 產(chǎn)生粘結(jié)應(yīng)力τ 。 通過(guò)粘結(jié)應(yīng)力的作用 ， 隨著離裂縫截面距離的增大 ， 鋼筋拉應(yīng)力逐漸減小；混凝土拉應(yīng)力由零逐漸增大 ， 距離裂縫 l處 ， 粘結(jié)應(yīng)力消失圖 (92(c))， 混凝土和鋼筋又具有相同的拉伸應(yīng)變 ， 各自的應(yīng)力又趨于均勻分布 。 平均裂縫間距 tetssss AfAA ?? 21 ??ulA mss ??? ?? 2s1uAflmtet??dAddndnus4442???? ??testete dAdAuA?44 ??temtdfl??4?teste AA??令 乘以 temtmdfl??? 83 混凝土和鋼筋間的 τ u、 τ cr、 τ ，均與混凝土抗拉強(qiáng)度基本成正比例關(guān)系，故可取 ft/ τ m為常數(shù)。 temdkl?? 1 平均裂縫間距與混凝土保護(hù)層有一定關(guān)系。應(yīng)適當(dāng)考慮混凝土保護(hù)層厚度的影響。 鋼筋表面特征同樣影響平均裂縫間距，對(duì)此可用鋼筋的等效直徑 deq代替 d。 teeqmdkckl??? 12 當(dāng)混凝土保護(hù)層厚度 c不大于 65mm時(shí)，對(duì)配置帶肋鋼筋混凝土構(gòu)件的平均裂縫間距可按下列公式計(jì)算 )( teeqmdcl?? ??平均裂縫寬度 裂縫寬度為裂縫出現(xiàn)后鋼筋與外圍混凝土在 裂縫間距 之間的 相對(duì)滑移總和 。故 wm等于 平均裂縫間距 內(nèi)鋼筋與相應(yīng)水平處構(gòu)件側(cè)表面混凝土伸長(zhǎng)的差值 msmcmsmmcmmsmm lllw )1( ????? ???? 設(shè)裂縫間縱向受拉鋼筋的拉應(yīng)變不均勻系數(shù)為 ψ ，在荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合下，鋼筋并未達(dá)到屈服，采用其 彈性模量 。 ssksm E??? ψψsk ??msmcmsmmcmmsmm lllw )1(????? ????ssksm E??? ψψsk ??smcmc ??? /1 ??令 msskmcm lElEw??? ψψssk ?? 分析表明， α c與配筋率 ρ te、混凝土保護(hù)層厚度 c等有關(guān)，但變化幅度不大。為簡(jiǎn)化計(jì)算，對(duì)軸心受拉、受彎及偏心受力構(gòu)件，可統(tǒng)一取α c=。 裂縫處的鋼筋應(yīng)力 ⑴ 軸心受拉構(gòu)件 sksk AN??⑵ 矩形 、 T形 、 倒 T形和 I形截面偏心受拉構(gòu)件 sahh ??? 00?)( 0