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1、第九章 变形和裂缝宽度的计算Deformation and Crack Width of RC Beam,9.1 概 述,外观感觉,耐久性,心理承受：不安全感，振动噪声,对非结构构件的影响：门窗开关，隔墙开裂等,振动、变形过大,对其它结构构件的影响,适用性,承载能力极限状态,结构的功能,结构的极限状态:承载能力极限状态:安全性 正常使用极限状态:使用性和耐久性对于结构的正常使用极限状态，应当使用荷载的标准值和准永久值，材料强度采用标准值。正常使用极限状态主要验算构件的裂缝宽度以及变形（刚度）。验算时应当考虑短期效应组合以及长期效应组合两种情况。,产生裂缝的原因 除荷载作用外，结构的不均匀沉降、
2、收缩、温度变化，以及在混凝土凝结、硬化阶段等都会引起拉应力，从而产生裂缝。结构中主拉应力达到混凝土（当时）的抗拉强度时，并不立即产生裂缝，而是当拉应变达到极限拉应变etu时才出现裂缝。硬化后的混凝土极限拉应变etu约为15010-6，即10m长的构件，产生1.5mm的很小受拉变形即会产生裂缝。由于混凝土材料的不均匀性，裂缝首先在强度最小的位置发生。裂缝发生前瞬间的应变分布会产生应变集中。不同龄期的混凝土，其裂缝断面状况有较大差别。龄期很短的混凝土，裂缝断面较为光滑，两裂缝不能完全闭合。而充分硬化后的混凝土，裂缝断面则呈不规则较为锋锐状态，两断面可以闭合。,9.2 裂缝宽度计算,一、材料原因,水
3、泥异常凝结引起的裂缝,受风化的水泥，其品质很不安定。混凝土浇筑后达到一定强度前，在凝结硬化阶段会产生如图所示的短小的不规则裂缝。随着水泥品质的改善，这种裂缝目前较少见到。,1、水泥方面,水泥水化热,水泥用量在300kg/m3左右时，温度上升为3040左右。,在实际结构中，内部因水化热产生蓄热的同时，构件表面还产生放热，使得构件温度经上升后再下降。,构件的最小尺寸大于800mm时，通常可认为是大体积混凝土。对于大体积混凝土，内部温度较大，构件外周温度较低，内外温差很大，引起内外混凝土膨胀变形差异。内部混凝土膨胀受到外部混凝土的变形约束，而使构件表面产生裂缝。这种裂缝在构件表面通常呈直交状况，,大
4、型构件与小尺寸构件共同组成的结构（如基础梁与薄墙板、大尺寸梁与薄楼板等），以及梁柱框架结构中均可能因温差的影响产生裂缝。,2、骨料方面,混凝土下沉和泌水,混凝土浇筑后，在凝结过程中会产生下沉和泌水，下沉量约为浇筑高度的1%。当下沉受到钢筋或周围混凝土的约束也会产生裂缝。,二、施工原因,(a)材料混合不均匀,(b)长时间搅拌,(c)快速浇筑,(d)先后浇筑时差过长,混合材料不均匀：由于搅拌不均匀，材料的膨胀性和收缩的差异，引起局部的一些裂缝。长时间搅拌：混凝土运输时间过长，长时间搅拌突然停止后很快硬化产生的异常凝结，引起网状裂缝。,(a)材料混合不均匀,(b)长时间搅拌,(c)快速浇筑,(d)先
5、后浇筑时差过长,浇筑速度过快：当构件高度较大，如一次快速浇筑混凝土，因下部混凝土尚未充分硬化，产生下沉，引起裂缝。交接缝：浇筑先后时差过长，先浇筑的混凝土已硬化，导致交接缝混凝土不连续，这是结构产生裂缝的起始位置，将成为结构承载力和耐久性的缺陷。,(e)模板变形,(f)支撑下沉,(g)支撑下沉,三、荷载产生的裂缝,四、收缩裂缝,五、温度裂缝,六、不均匀沉降产生裂缝,七、钢筋锈蚀产生的裂缝,七、钢筋锈蚀产生的裂缝,七、钢筋锈蚀产生的裂缝,七、钢筋锈蚀产生的裂缝,使钢筋产生锈蚀的原因有：骨料中含氯化盐；外部进入氯化盐；混凝土碳化；保护层不足；过大的裂缝宽度。,钢筋锈蚀产生体积膨胀可达原体积的数倍，
6、使钢筋位置处的混凝土受到内压力而产生裂缝，并随之剥落。这种裂缝沿钢筋方向发展，且随着锈蚀的发展混凝土剥离产生空隙，这可从敲击产生的空洞声得到判别。,碳化引起的锈蚀,氯离子引起的锈蚀,钢筋阻锈剂形成保护膜,在阳极，保护膜阻止铁离子的流失在阴极，保护膜形成对氧的屏障,八、冻结溶解产生的裂缝,青海铁路桥基座冻融破坏,吉林省某热电厂滚水坝混凝土88年使用96年冻融破坏情况,面板混凝土冻胀破坏细部情况,吉林省基础结冰冻胀，面板剪坏，目前未蓄水,荷载引起的裂缝宽度计算一、裂缝控制的目的与要求,确定最大裂缝宽度限值,主要考虑两个方面的原因:一是外观要求；二是耐久性要求。规范对混凝土构件规定的最大裂缝宽度限值
7、见附表16,未开裂前的受力分析由于混凝土为非匀质材料,沿构件的纵向各截面,混凝土的实际抗拉强度是变化的。假定其中a-a截面处的抗拉强度最小,即为最弱的截面。随着构件所受的拉力逐渐增加,混凝土进入弹塑性阶段,拉应力逐渐接近抗拉强度,当a-a截面处混凝土拉应力超过其抗拉强度时,首先在此处出现第一条裂缝。,在开裂前混凝土有一定弹性,开裂后受拉张紧的混凝土向裂缝截面两边回缩,混凝土和钢筋有产生相对滑移的趋势。由于钢筋与混凝土之间存在粘结作用,混凝土的回缩受到钢筋的约束。随着离裂缝截面距离的加大,回缩逐渐减小,亦即混凝土仍处在一定的张紧状态,当达到某一距离处,混凝土和钢筋的拉应变相同,两者的应力又恢复到
8、未裂前状态。,钢筋和混凝土所受到的拉应力将发生突然变化。开裂的混凝土不再承受拉力,拉应力降低到零。,当拉力稍增加时,在混凝土拉应力大于抗拉强度的截面又将出现第二条裂缝。第二条裂缝总在离首批裂缝截面外一定距离的截面出现,这是因为靠近裂缝两边混凝土的拉应力较小,总小于混凝土的抗拉强度,故靠近裂缝两边的混凝土不会开裂。第二条裂缝以及后续裂缝相继出现后的应力分布,钢筋和混凝和应力是随着裂缝位置而变化,至波浪形起伏。各裂缝之间的间距大体相等,各裂缝先后出现,最后趋于稳定,不再出现新裂缝。,三、平均裂缝间距,取第一条裂缝出现以后而第二条裂缝即将出现时的一段构件为研究对象,在截面aa/处,拉力Ncr全部由钢
9、筋承担：,在截面bb/处,拉力Ncr由钢筋和混凝土共同承担：,考虑到混凝土塑性变形的发展,弹性模量取用Ec/=0.5Ec,由平衡条件有：,以有效受拉混凝土面积计算的纵筋率。,由于b-b/截面尚未开裂，钢筋应力总小于a-a/截面的钢筋应力，所以为了保持作用在这一段钢筋上的力的平衡，在钢筋与混凝土的接触面上必须存在粘结力，即平行于并作用于钢筋表面的剪应力。,设平均剪应力为：,粘结应力图形丰满系数,由平衡条件得：,lcr裂缝的间距 u钢筋截面的周长,钢筋直径为d,则：,由试验证明,混凝土的粘结强度大致与其抗拉强度成正比。,为一常数。,上式表明：裂缝间距与 成正比。这与试验结果不能很好地符合,因此,对
10、上式必须予以修正。,在假设即将出现裂缝的截面处,整个截面中拉应力是均匀分布的。而实际的拉应力分布可能并不均匀。裂缝间距与混凝土保护层厚度有一定的关系,在确定平均裂缝间距时,应适当考虑混凝土保护层厚度的影响。,经验系数。,受弯、偏心受拉和偏心受压构件根据试验资料的分析,并考虑纵向受拉钢筋表面形状的影响,平均裂缝间距的计算公式为：,四、平均裂缝宽度,裂缝宽度：指受拉钢筋截面重心水平处构件侧表面的裂缝宽度。试验表明：裂缝宽度的离散程度比裂缝间距更大些。因此,平均裂缝宽度的确定,必须以平均裂缝间距为基础。,(l)平均裂缝宽度计算式,与纵向受拉钢筋相同水平处侧表面混凝土的平均拉应变,为裂缝间纵向受拉钢筋
11、应变不均匀系数,受拉钢筋的平均拉应变,令,称为裂缝间混凝土自身伸长对裂缝宽度的影响系数,则：,为简化计算，对受弯、轴心受拉、偏心受力构件，均可近似取,（2）裂缝截面处的钢筋应力,对于受弯、轴心受拉、偏心受拉以及偏心受压构件,均可按裂缝截面处力的平衡条件求得。,1）受弯构件,2）轴心受拉构件,3）偏心受拉构件,4）偏心受压构件,按荷载短期效应组合计算的轴向压力值；,z纵向受拉钢筋合力点至受压区合力点的距离,且不大于0.87h0,受压翼缘面积与腹板有效面积的比值,e=se0+ys Nk至受拉钢筋合力点的距离，ys为截面重心至纵向受拉钢筋合力点的距离.s是指使用阶段的周向压力偏心距增大系数，当l0/
12、h14时，取s=1.0，当l0/h14时，可近似地取:,(3)裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数 物理意义：反映裂缝间受拉混凝土对纵向受拉钢筋应变的影响程度。大小与以有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率te有关。,混凝土截面的抗裂弯矩,可根据裂缝即将出现时的截面应力图形求得。,荷载短期效应组合下的弯矩。,经整理后得到：,当y 1.0时，取y=1.0；对直接承受重复荷载作用的构件，取y=1.0。,五、最大裂缝宽度,实测表明，裂缝宽度具有很大的离散性。验算宽度是否超过允许值,应以最大裂缝宽度为准。在计算中,荷载短期效应组合下的最大裂缝宽度可由平均裂缝宽度乘以一个扩大系数求得;当考虑荷载长期
13、效应影响时,可再乘以考虑荷载长期作用影响的扩大系数;对矩形、T形、倒T形和I形截面的钢筋混凝土轴心受拉、受弯、偏心受拉和偏心受压构件,将裂缝宽度计算公式综合如下：,cr,对于常用的只配一种同直径、同种类钢筋的构件,v钢筋的相对粘结特性系数,规范规定:对直接承受轻、中级吊车的受弯构件,可将计算求得的最大裂缝宽度乘以系数0.85。对e0/h00.55的偏心受压构件，可不验算裂缝宽度。,验算最大裂缝宽度的步骤按荷载效应标准组合计算弯矩Mk.计算纵向受拉钢筋应力；计算有效配筋率；计算受拉钢筋的应力不均匀系数；计算最大裂缝宽度，并验算：,减小裂缝宽度的措施,优先选择带肋钢筋；,选择直径较小的钢筋；,增加
14、钢筋用量。,当计算裂缝宽度超过裂缝宽度的限值时，从最大裂缝计算公式可知，常见的减小裂缝宽度的措施有：,例题分析（自学10分钟：例题9.1；9.2）,9.3 变形验算一、变形控制的目的和要求(自学5分钟)1、保证结构的使用功能要求。结构构件产生过大的变形将影响甚至丧失其使用功能，如支承精密仪器设备的梁板结构挠度过大，将难以使仪器保持水平；屋面结构挠度过大会造成积水而产生渗漏；吊车梁和桥梁的过大变形会妨碍吊车和车辆的正常运行等。2、防止对结构构件产生不良影响。如支承在砖墙上的梁端产生过大转角，将使支承面积减小、支承反力偏心增大，并会引起墙体开裂。3、防止对非结构构件产生不良影响。结构变形过大会使门
15、窗等不能正常开关，也会导致隔墙、天花板的开裂或损坏。4、保证使用者的感觉在可接受的程度之内。过大振动、变形会引起使用者的不适或不安全感。,二、截面抗弯刚度的特点,B梁截面的抗弯刚度。截面抗弯刚度B体现了截面抵抗弯曲变形的能力，同时也反映了截面弯矩与曲率之间的物理关系。对于弹性均质材料截面，B为常数，M-f 关系为直线。,由于混凝土开裂、弹塑性应力-应变关系和钢筋屈服等影响，钢筋混凝土适筋梁的M-f 关系不再是直线，而是随弯矩增大，截面曲率呈曲线变化。,混凝土受弯构件的截面抗弯刚度不为常数而是变化的,其主要特点如下(自学5分钟)(l)随荷载的增加而减小(2)随配筋率的降低而减小,(3)沿构件跨度
16、,截面抗弯刚度是变化的裂缝截面处的小些；裂缝间截面的大些。所以：验算其变形时采用平均截面刚度。,(4)随加载时间的增长而减小所以：在变形验算中，除了要考虑荷载的短期效应组合外，还应该考虑荷载的长期效应的组合。,三、短期刚度公式的建立对于钢筋混凝土梁根据平均应变符合平截面的假定,可得,根据材料力学有：,(2)平均应变,(1)平均曲率,受拉钢筋平均应变 将=0.87代入上式，考虑到钢筋的应变不均匀系数，得,按照荷载短期效应组合计算的弯矩值,受压混凝土平均应变,受压区边缘混凝土平均应变综合系数,采用一个平均应变综合系数以代替一系列系数,主要是容易通过试验资料直接得出,避免了一系列系数的繁琐计算和误差
17、积累。,得,代入,裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数E钢筋弹性模量与混凝土弹性模量比值纵向受拉钢筋配筋率,在刚度计算公式中出现的是E/，而不是单个的系数，因此,为了设计计算方便起见，宜加以简化。根据试验资料统计,E/为 E的线性函数：,取,代 入,四、长期刚度在荷载长期作用下,构件截面抗弯刚度将会降低,致使构件的挠度增大。(1)荷载长期作用下刚度降低的原因（自学5分钟）,在荷载长期作用下,受压混凝土将发生徐变,即荷载不增加而变形却随时间增长。在配筋率不高的梁中,由于裂缝间受拉混凝土的应力松弛以及钢筋的滑移等因素,使受拉混凝土不断退出工作,因而受拉钢筋平均应变和平均应力亦将随时间而增大。同时,由于
18、裂缝不断向上发展,使其上部原来受拉的混凝土退出工作,以及由于受压混凝土的塑性发展,使内力臂减小,也将引起钢筋应变和应力的某些增大。由于受拉区与受压区混凝土的收缩不一致,使梁发生翘曲,亦会导致曲率的增大和刚度的降低。凡是影响混凝土徐变和收缩的因素都将影响刚度的降低,使构件挠度增大。,(2)长期刚度B对于受弯构件,规范要求按荷载标准组合并考虑荷载长期效应影响的刚度B进行计算,并建议用荷载准永久组合对挠度增大的影响系数来考虑荷载长期效应对刚度的影响。,Mk按荷载标准组合计算的弯矩；Mq按荷载准永久组合计算的弯矩；荷载准永久组合对挠度大的影响系数按下列规定取用：当/=0时，=2.0/受压区钢筋配筋率当
19、/=时，=1.6其间按线性插值计算。对于翼缘位于受拉区的T型截面，应增加20%。,五、受弯构件的挠度变形验算 由于弯矩沿梁长的变化的，抗弯刚度沿梁长也是变化的。但按变刚度梁来计算挠度变形很麻烦。规范为简化起见，取同号弯矩区段的最大弯矩截面处的最小刚度Bmin，按等刚度梁来计算 这样挠度的简化计算结果比按变刚度梁的理论值略偏大。但靠近支座处的曲率误差对梁的最大挠度影响很小，且挠度计算仅考虑弯曲变形的影响，实际上还存在一些剪切变形，因此按最小刚度Bmin计算的结果与实测结果的误差很小。,“最小刚度刚度原则”,规范规定:在等截面构件中,可假定各同号弯矩区段内的刚度相等,并取用该区段内最大弯矩处的刚度
20、。当计算跨度内的支座截面刚度不大于跨中截面刚度的两倍或不小跨中截面刚度的1/2时,该跨也可按等刚度构件进行计算,其构件刚度可取跨中最大弯矩截面的刚度。,最小刚度原则,受弯构件在正常使用状态下，沿长度方向的刚度是变化的。,取同一弯矩符号区段内的最小刚度作为等刚度，按材料力学的方法计算。,验算挠度的步骤按受弯构件荷载效应的标准组合并考虑荷载长期作用影响计算弯矩值Mk，Mq。计算受拉钢筋应变不均匀系数；计算构件的短期刚度：计算构件刚度：计算构件挠度，并验算：,9.4 混凝土结构的耐久混凝土结构耐久性的概念所谓混凝土的耐久性是指结构在要求的目标使用期限内，不需要花费大量资金加固处理而能保证其安全性和适
21、用性的能力。或者说是结构在化学侵蚀、生物的或其他不利因素的作用下，在预定时间内，其材料性能的恶化不致导致结构出现不可接受的失效概率。通俗来讲，也就是建(构)筑物的使用年限。近几十年来由于混凝土耐久性不足引起工程结构过早破坏拆除或失效不得不进行维护与加固，造成了巨大的经济损失，这是各国普遍存在的现象，因而引起学术界、工程界、设计以及政府职能部门的高度重视和共鸣。,对混凝土耐久性的认识经历了一个曲折复杂的过程，这是因为对混凝土耐久性的实际工程验证需要有很长的年限。混凝土刚出现时，人们以为混凝土是坚不可摧的，直到20世纪70年代末期，人们才觉悟到混凝土并不像原来设想的那样耐久。随着现代科学技术的发展
22、，对其耐久性的研究已取得了丰硕的成果，但是，由于混凝土材料和耐久性影响因素的复杂性以及它们之间的相互交叉作用，使得混凝土耐久性破坏至今仍困扰着人们。因此，认识、了解、检测、控制并最终消除混凝土耐久性破坏，一直是混凝土科学工作者的一项重任。,影响混凝土结构耐久性的因素影响混凝土构筑物的耐久性主要有内部因素、外部因素。内部因素主要是水泥、掺和料、外加剂、水、骨料质量等。例如水泥中的CaO游离、MgO、SO3、碱、活性骨料含量等。外部因素主要由温度、湿度、污染的气体、水和地下水、化学侵蚀、物理侵蚀、生物侵蚀等。当混凝土构筑物存在表面缺陷、混凝土内部裂缝、剥落、钢筋锈蚀时，混凝土的耐久性损伤加剧。,影
23、响混凝土结构耐久性的因素1.混凝土保护层的碳化混凝土的碳化是伴随着CO2向混凝土内部扩散，溶解于混凝土孔隙中的水，再与Ca(OH)2等产物发生的复杂的物理化学过程。影响混凝土碳化速度的因素有混凝土的密实性、水化物中Ca(OH)2的含量等内部因素。混凝土的碳化一般是不可避免的，但是采取适当措施可以延缓碳化速度。2.侵蚀性介质的腐蚀混凝土在环境介质的作用下，例如，酸性地下水、工业废气、工业废水、天然酸性水、海水等，有害物质通过混凝土的孔隙吸附于混凝土表面或向其内部渗透，到达钢筋表面时引起钢筋锈蚀。,影响混凝土结构耐久性的因素3.冻融循环破坏混凝土发生冻融破坏与混凝土内部孔隙密切相关，一般认为，混凝
24、土中水泥浆体中的水是以碱溶液的形式存在，因此，混凝土溶液结冰的冰点比普通水的冰点低，混凝土内部孔隙中的水在低于零度的情况下才能结冰，体积膨胀约9%，对毛细孔臂约束形成膨胀压力，使内部结构疏松，毛细孔径愈小，孔隙中水的冰点愈低。当混凝土处于饱水状态时，毛细孔中的水结冰，胶凝孔中的水处于过冷状态，这样使得胶凝孔中的水向毛细孔中冰的界面处渗透，于是在毛细孔中又产生一种渗透压力。由此可见，处于饱水状态的混凝土受冻时，其毛细孔臂同时承受膨胀和渗透两种压力。当这两种压力共同作用结果超过混凝土的抗拉强度时，混凝土就会开裂。在反复冻融循环作用下，混凝土中的裂缝会贯通，其强度也会降低。,影响混凝土结构耐久性的因
25、素4.碱-骨料反应水泥中的碱和骨料中的活性氧化硅发生化学反应，生成碱-硅酸凝胶并吸水产生膨胀压力，致使混凝土开裂的现象称为碱-骨料反应。混凝土中碱-骨料反应分3种情况：碱-硅反应，碱-碳酸盐反应，碱-硅酸盐反应。碱-骨料反应通常进行得很慢，因此，由碱-骨料反应引起的破坏往往要经过若干年后才会出现。但是，一旦由于碱-骨料膨胀反应破坏的混凝土将是无法修复的。,影响混凝土结构耐久性的因素5.钢筋锈蚀在水泥水化过程中生成大量的Ca(OH)2，使混凝土孔隙中充满饱和的Ca(OH)2溶液，其pH值大于12。钢筋在碱性介质中，表面能生成一层稳定致密的氧化物钝化膜，使钢筋难以锈蚀。但是，碳化会降低混凝土的碱度
26、，当pH值小于10时，钢筋表面的钝化膜就开始破坏而失去保护作用，并促进锈蚀过程。钢筋的锈蚀分两类：一是裂缝处锈蚀。构件混凝土表面可能由于荷载作用产生裂缝，或因干缩等非荷载裂缝。当环境中的水、氧、沿裂缝侵入时，造成裂缝处钢筋锈蚀。二是普遍锈蚀。当混凝土碳化至钢筋表面时，一旦存在水、氧、时，锈蚀沿钢筋方向延伸，造成沿钢筋方向的裂缝，钢筋与混凝土的黏结力下降与丧失。,提高混凝土耐久性的措施1.规定混凝土保护层最小厚度混凝土碳化对混凝土结构耐久性影响主要使混凝土碱度降低，最终造成钢筋锈蚀，因此，必须减小、延缓混凝土的碳化，足够的混凝土保护层厚度是最简单有效的方法。规范对受力钢筋的混凝土保护层厚度规定最
27、小值。对于耐久性要求较高的重要结构构件以及受沿海环境侵蚀的承重，当处于露天或室内高温环境时，混凝土最小保护层厚度应比表10中数值增加5mm10mm。此外，提高混凝土密实度、增强抗渗性、对混凝土采用覆盖面层等措施可减缓或隔离CO2向混凝土内部渗透，大大提高混凝土抗碳化能力。,提高混凝土耐久性的措施2.裂缝控制裂缝过宽易造成钢筋锈蚀，对于由荷载作用引起的裂缝，规定最大裂缝宽度限值，并进行裂缝宽度验算。最大裂缝宽度限值见附表，这是指荷载作用下产生的横向裂缝宽度而言。对于不是由荷载作用而是由其他原因产生的裂缝，应针对不同情况采取相应措施。例如，嵌固于墙内的钢筋混凝土板，在沿墙周边及角部的板面设置构造钢
28、筋；必要时在施工阶段设置“混凝土后浇带”，或直接设置温度伸缩缝与沉降缝。,提高混凝土耐久性的措施3.抑制碱-骨料反应预防碱-骨料膨胀反应的必要条件是：选择非活性骨料；控制水泥含碱量(包括外加剂和掺合料引入的碱)；防止外界水分渗入混凝土。4.防治发生冻融破坏在混凝土中掺加优质引气型高效减水剂，既能获得大量均匀分布的微小气泡，显著提高抗冻性，又能大幅度减小/。向混凝土内掺引气剂已成为提高耐久性的基本措施。这是因为，在混凝土受冻时，气泡能够容纳水而使冰冻产生的压力得以释放；气泡还能容纳混凝土内部的有害应力并使之缓解等。不同国家对抗冻混凝土的最低含气量提出不同要求。,耐久性设计目的和基本原则混凝土结构
29、耐久性的设计是一个十分重要的问题，我国的混凝土结构普遍存在着耐久性不足的问题，有的混凝土结构使用不到二十年就开始出现钢筋锈蚀、混凝土破损等现象，提高混凝土结构的耐久性和耐久性设计问题日益受到重视。耐久性设计目的在于配制服役中耐久可靠的混凝土构筑物。发达国家已编制并执行混凝土耐久性指南或标准，其中详尽说明了混凝土劣化的各种环境因素，并对各种混凝土侵蚀因素划分成不同的腐蚀等级；对混凝土的化学钢筋锈蚀、机械磨损、化学侵蚀、冻融给出了弱、中、强等级之分；进而给出不同环境条件时、不同侵蚀等级下的混凝土组成和性能的限制值。我国2003年由陈肇远院士等人编制出混凝土耐久性设计指南。是在借鉴欧美发达国家现有的
30、文献基础上，同时结合我国的具体情况和研究成果，经国内著名学者编制而成。,耐久性设计目的和基本原则1.混凝土结构的设计寿命确定使用寿命，就是确定耐久性设计目标。混凝土结构的设计使用寿命应综合考虑结构的重要性、安全性、工作环境的侵蚀性和使用要求等因素后确定。2.混凝土结构的耐久性极限状态混凝土结构的耐久性极限状态，是指整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的耐久性要求，此特定状态称为耐久性极限状态。一般认为，当混凝土结构因耐久性不满足设计要求而使维修费用过大，严重超出正常维修的允许范围时，结构的使用寿命也就结束了。因此，混凝土结构不满足设计规定的耐久性要求，即为一种失效状态。,思
31、考题1.试说明建立受弯构件刚度计算公式的基本思路和方法，公式在哪些方面反映了钢筋混凝土的特点？2.说明参数、及的物理意义及其影响因素。3.简述裂缝的出现、分布和展开的过程和机理。4.最大裂缝宽度计算公式是怎样建立起来的？5.减小钢筋混凝土构件裂缝宽度的有效措施有哪些？6.简述配筋率对受弯构件正截面承载力、挠度和裂缝宽度的影响？7.什么是混凝土结构的耐久性？其主要影响因素有哪些？,公路桥涵裂缝宽度验算,钢筋混凝土构件在正常使用极限状态下的裂缝宽度，应按作用短期效应组合并考虑长期效应影响进行验算。钢筋混凝土构件的最大裂缝宽度限制：（1）类和类环境：0.20mm（2）类和类环境：0.15mm,矩形、
32、T形和I形截面的钢筋混凝土构件其裂缝宽度按下列公式计算：,C1钢筋表面形状系数，对光面钢筋，C1=1.4；对带肋钢筋，C1=1.0；,C2作用长期效应影响系数，C2=1+0.5Nl/Ns，其中Nl和Ns分别为按作用长期效应组合和 短期效应组合计算的弯矩值或轴力值；,C3与构件形式有关的系数，当为钢筋混凝土板式受弯构件时，C3=1.15，当为其他受弯构件 时，C3=1.0；轴心受拉构件为C3=1.2，偏心受拉构件C3=1.1，偏心受压构件C3=0.9。,偏心受压构件,轴心受拉构件,受弯构件,偏心受拉构件,钢筋应力。,ss,圆形截面的钢筋混凝土偏心受压构件其裂缝宽度按下列公式计算：,公路桥涵变形验
33、算,公路桥涵钢筋混凝土受弯构件,在正常使用状态下的挠度,可根据给定的构件用结构力学的方法计算。,受弯构件的刚度可按下式计算：,B 开裂构件等效截面的抗弯刚度；,构件受拉区混凝土塑性影响系数，=2S0/W0；,式中：,B0 全截面的抗弯刚度，B0=0.85 EcI0；,Bcr 开裂截面的抗弯刚度，Bcr=EcIcr；,Mcr 开裂弯矩；,S0 全截面换算截面重心轴以上（或以下）部分 对面积重心轴的面积矩；,W0 换算截面抗裂验算边缘的弹性抵抗矩；,I0 全截面换算截面惯性矩；,Icr 开裂截面换算截面惯性矩。,受弯构件在使用阶段的挠度应考虑荷载的长期效应的影响，即按荷载短期效应组合和本规范规定的刚度计算的挠度值，乘以挠度长期增长系数。挠度长期增长系数按下列规定取值：当采用C40以下的混凝土时，=1.60；当采用C40C80混凝土时，；其间按线性插值法计算。钢筋混凝土和预应力混凝土受弯构件按上述计算的长期挠度值，在消除结构自重产生的长期挠度后梁式桥主梁的最大挠度不应超过计算跨径的1/600；梁式桥主梁的悬臂断不应超过悬臂长度的1/300。,
