1、鋼筋混凝土結構的裂縫、變形和耐久性分析引言結構構件的可靠性本章的主要內容具有足夠的承載力和變形能力安全性適用性耐久性在使用荷載下不產生過大的裂縫和變形在一定時期內維持其安全性和適用性的能力一、裂縫的分類及其產生的原因施工期間產生的裂縫和使用期間產生的裂縫按裂縫的產生時間龜裂、橫向裂縫（與構件軸線垂直）、縱向裂縫、斜裂縫、八字裂縫、X形交叉裂縫等按裂縫的產生原因非受力因素產生的裂縫和受力因素產生的裂縫按裂縫的形態8.1 裂縫產生的原因與計算要求1.裂縫的分類2.裂縫的成因因施工程序不當而造成的受力裂縫施工中的受力裂縫（1）施工期間的裂縫樓板裂縫固體下沉，表面泌水而引起的。大風、高溫使水分從混凝土

2、表面快速蒸發引起的（龜裂）。塑性裂縫混凝土的收縮受到約束后產生的裂縫溫度裂縫大體積混凝土中由于混凝土水化作用產生的水化熱使內外混凝土產生溫度差。約束收縮裂縫（1）施工期間的裂縫(非受力裂縫）（2）使用期間的裂縫-鋼筋銹蝕引起的裂縫2.裂縫的成因（2）使用期間的裂縫-溫度（氣溫）變化引起的裂縫溫度區段氣溫升高時T2.裂縫的成因（2）使用期間的裂縫-地基不均勻沉降引起的裂縫2.裂縫的成因（2）使用期間的裂縫-外部環境引起的裂縫凍融循環作用堿骨料反應鹽類腐蝕外部環境酸類腐蝕2.裂縫的成因2. 裂縫的成因（2）使用期間的裂縫-荷載引起的裂縫斜裂縫！垂直裂縫！縱向裂縫！拉、彎、剪、扭、粘結等引起的裂縫目

3、前，只有在拉、彎狀態下混凝土橫向裂縫寬度的計算理論比較成熟。這也是下面所要介紹的主要內容二、構件裂縫的計算要求1.嚴格要求不出現裂縫（一級）荷載效應標準組合下（短期效應）混凝土中不產生拉應力正截面抗裂度驗算- 以混凝土結構設計規范GB50010-2010為例2.一般要求不出現裂縫（二級）荷載效應標準（短期）組合下混凝土中可有拉力但應小于混凝土抗拉強度標準值3.允許出現裂縫（三級）允許出現裂縫，但應限制其寬度，見教材（附表16）鋼筋混凝土構件的最大裂縫寬度可按荷載準永久組合并考慮長期作用影響的效應計算；預應力混凝土構件的最大裂縫寬度可按荷載標準組合并考慮長期作用影響的效應計算；對環境類別為二a

4、類的預應力混凝土構件，在荷載準永久組合下，受拉邊緣應力尚應符合下列規定：注意的問題1.粘結滑移理論以軸心受拉為例C*基本假定就是：開裂后，裂縫處混凝土退出工作，鋼筋和混凝土之間發生滑移，混凝土回縮至圖中虛線的位置*裂縫寬度=裂縫間鋼筋和混凝土之間的變形差值先求出裂縫間距8.2 鋼筋混凝土構件裂縫寬度驗算裂縫的平均間距s （ s ）smc（ c ）cmAs粘結應力的傳遞長度裂縫數量增加至一定數量時不再增加，但寬度不斷變化ll裂縫的平均間距l（s+ s）AssAsc=ftl（s+ s）AssAsmsmcmll s (s)c(c)裂縫的平均間距smcmll s (s)c(c)l（s+ s）AssAs

5、c=ftl（s+ s）AssAsm裂縫的平均間距裂縫的平均間距bhbfbfbh0.5hhfhf為了和受彎構件相統一，定義：有效配筋率有效受拉面積于是，對軸拉和受彎構件，平均裂縫間距的公式可統一寫成：裂縫的平均寬度裂縫處鋼筋的應變C設 稱為裂縫間鋼筋應力不均勻系數，則有裂縫處鋼筋的應力構件受力特征系數2. 無滑移理論認為混凝土開裂后，混凝土與鋼筋之間無相對滑移，裂縫的發展寬度與裂縫量測點距最近一根鋼筋表面的距離cs直接相關。*Broms（美）Base（英）等人通過試驗得出：C1. 粘接滑移與無滑移理論的結合上述兩種理論和實際情況均有一定的差距，為此將二者結合起來，按下述公式進行計算分析：C各系數

6、由試驗分析確定二、裂縫寬度的實用計算方法混凝土結構設計規范（GB50010）水工鋼筋混凝土結構設計規范所采用的方法2. 半理論半經驗的方法（1）平均裂縫間距te時，取tecs65時，取cs=65根據國內統計資料一般取：kl；光圓，取；變形，取（2）平均裂縫寬度（3）最大裂縫寬度1.受彎構件：2.軸心受拉構件：3.偏心受拉構件：4.偏心受壓構件：最外側受拉鋼筋外邊緣至受拉區底邊的距離三、裂縫寬度的控制C由不同的規范根據具體的情況確定1.裂縫的控制要求選直徑小的變形鋼筋2.減小裂縫寬度的措施：加大截面尺寸或提高混凝土強度等級的效果非常有限。增加配筋；習題一矩形截面簡支梁，截面尺寸作用于截面上按荷載

7、效應準永久標準組合計算的彎矩值是混凝土強度等級C20，鋼筋用HRB335級，共2B20+2B16該梁時允許出現裂縫的構件，裂縫寬度限制試驗算最大裂縫寬度8.3 鋼筋混凝土構件的變形計算鋼筋混凝土純彎段截面抗彎剛度的特點 ：M012IIIIII*隨著彎矩增大B不斷降低*短期荷載效應時的撓度對應短期剛度Bs*長期荷載效應時的撓度對應長期剛度Bl(徐變、裂縫的不斷發展等等)恒+活恒+活載中的恒載部分與荷載形式、支承條件有關的系數1.截面抗彎剛度的特點2.短期剛度Bs解析剛度法MkMklm-cm lmlm+sm lmrlm( cm +sm)lmMkMkh0就平均應變而言符合平截面假定短期荷載效應解析剛度法裂