第八章鋼筋混凝土構(gòu)件正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算

8.1概述

8.2抗裂驗(yàn)算8.2.1軸心受拉構(gòu)件

為滿足目標(biāo)可靠指標(biāo)要求，引進(jìn)拉應(yīng)力限制系數(shù)αct，ft

改用ftk:

8.2.2受彎構(gòu)件

8.2.3偏心受拉構(gòu)件8.2.4偏心受壓構(gòu)件8.3裂縫開展寬度的驗(yàn)算8.3.1裂縫的成因

混凝土結(jié)構(gòu)中存在拉應(yīng)力是產(chǎn)生裂縫的必要條件。主拉應(yīng)力達(dá)到混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)，不立即產(chǎn)生裂縫；當(dāng)拉應(yīng)變達(dá)到極限拉應(yīng)變時(shí)才出現(xiàn)裂縫。裂縫分荷載和非荷載因素引起的兩類。裂縫出現(xiàn)前，拉區(qū)鋼筋與混凝土共同受力。沿構(gòu)件長度方向，各截面受力相同?；炷晾瓚?yīng)力達(dá)到抗拉強(qiáng)度時(shí)，最弱截面出現(xiàn)第一條裂縫。裂縫截面混凝土不再承受拉力，轉(zhuǎn)由鋼筋承擔(dān)，裂縫截面鋼筋應(yīng)力突增。

8.3.2裂縫開展機(jī)理及計(jì)算理論簡介一、裂縫開展前后的應(yīng)力狀態(tài)根據(jù)粘結(jié)滑移理論對純彎區(qū)段的裂縫加以討論。距裂縫截面有足夠的長度時(shí)，混凝土拉應(yīng)力增大到ft，將出現(xiàn)新的裂縫。荷載增加，應(yīng)力大于混凝土實(shí)際抗拉強(qiáng)度的地方又出現(xiàn)第二條裂縫。受粘結(jié)作用影響，混凝土不能自由回縮到無應(yīng)力狀態(tài)。距裂縫越遠(yuǎn)，混凝土承擔(dān)的拉應(yīng)力越大，鋼筋拉應(yīng)力越小。

裂縫出現(xiàn)后，沿構(gòu)件長度方向，鋼筋與混凝土的應(yīng)力隨裂縫位置變化，中和軸隨裂縫位置呈波浪形起伏。cf8.3.2.2平均裂縫寬度ωm

式中對于軸心受拉構(gòu)件τm——lcr范圍內(nèi)縱向受拉鋼筋與混凝土的平均粘結(jié)應(yīng)力；

u——縱向受拉鋼筋截面總周長，u=nπd，n和d為鋼筋的根數(shù)和直徑。當(dāng)混凝土抗拉強(qiáng)度增大時(shí)，鋼筋和混凝土之間的粘結(jié)強(qiáng)度也隨之增加，因而可近似認(rèn)為τm/ft為常數(shù)。將ρte＝As／Ate等代入：則：2．

lcr

值：8.3.2.3最大裂縫寬度ωmax最大裂縫寬度值可由平均裂縫寬度乘以一個(gè)擴(kuò)大系數(shù)得到，8.3.3水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范裂縫寬度控制驗(yàn)算方法

8.3.3.1設(shè)計(jì)計(jì)算原則

桿系構(gòu)件：按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算得到的構(gòu)件正截面最大裂縫寬度ωmax應(yīng)小于限值ωlin。非桿系結(jié)構(gòu)：按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算得到的鋼筋應(yīng)力σsk宜不大于相應(yīng)限值。重要的非桿系結(jié)構(gòu)：采用鋼筋混凝土非線性有限單元法。當(dāng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件已滿足抗裂驗(yàn)算要求時(shí)，可不再進(jìn)行裂縫寬度驗(yàn)算。8.3.3.2構(gòu)件最大裂縫寬度計(jì)算公式ψ——裂縫間縱向受拉鋼筋應(yīng)變不均勻系數(shù)。σsk——計(jì)算公式也與SL191-2008規(guī)范相同。αcr——考慮構(gòu)件受力特征的系數(shù)。σ0——鋼筋的初始應(yīng)力。ν——考慮鋼筋表面形狀的系數(shù)。c——最外層縱向受拉鋼筋外邊緣至受拉區(qū)邊緣的距離（mm）。

d——受拉鋼筋直徑(mm)。用不同直徑時(shí)，改用換算直徑4As／u,

u為鋼筋總周長。ρte——縱向受拉鋼筋的有效配筋率,ρte＝As／Ate；

Ate——有效受拉混凝土截面面積；σsk

——按荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算的構(gòu)件縱向受拉鋼筋應(yīng)力（N/mm2）As——拉區(qū)縱向鋼筋截面面積。

σsk

——縱向受拉鋼筋應(yīng)力軸拉構(gòu)件構(gòu)件Nk——按荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算得到軸向拉力值。Mk——按荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算得到的彎矩值。受彎構(gòu)件構(gòu)件假定裂縫截面的受壓區(qū)混凝土處于彈性階段，應(yīng)力圖形為三角形分布，受拉區(qū)混凝土作用忽略不計(jì)。取z=0.87h0。

應(yīng)用裂縫寬度公式應(yīng)注意下列幾個(gè)問題：只能用于常見的梁、柱一類構(gòu)件。該公式只適用于外力荷載不隨結(jié)構(gòu)變形而改變其數(shù)值的情況。裂縫寬度驗(yàn)算時(shí)，荷載效應(yīng)是取用荷載的標(biāo)準(zhǔn)值（最大值）計(jì)算得到的。不能用減薄保護(hù)層厚度的辦法來滿足裂縫寬度的驗(yàn)算要求。偏壓構(gòu)件當(dāng)e0／h0≤0.55時(shí)，裂縫寬度小，不必驗(yàn)算。

當(dāng)不滿足上述要求影響裂縫寬度的主要因素是鋼筋應(yīng)力，可采?。?/p>

可改用較小直徑的帶肋鋼筋；減小鋼筋間距；適當(dāng)增加受拉區(qū)縱向鋼筋截面面積等。解決荷載裂縫問題的最有效方法是采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土。8.3.3.3裂縫控制措施

8.4變形驗(yàn)算8.4.1鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的撓度試驗(yàn)

《材料力學(xué)》勻質(zhì)彈性材料梁，撓度計(jì)算公式：l0、EI——梁的計(jì)算跨度和截面抗彎剛度。8.4.2受彎構(gòu)件的短期抗彎剛度Bs

8.4.2.1不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件Bs——不出現(xiàn)裂縫的鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的短期剛度；Ec——混凝土的彈模；

I0——換算截面對其重心軸的慣性矩；0.85——考慮混凝土出現(xiàn)塑性時(shí)彈模降低的系數(shù)。8.4.2.2出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件矩形、T形及工形截面構(gòu)件的短期剛度：ρ——縱向拉筋的配筋率；γf′——受壓翼緣面積與腹板有效面積的比值；γf——受拉翼緣面積與腹板有效面積的比值。8.4.3受彎構(gòu)件的抗彎剛度B

長期荷載下，壓區(qū)混凝土徐變使撓度隨時(shí)間增大?；炷潦湛s引起撓度增大。荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合并考慮部分荷載長期作用影響的矩形、T形及I形截面受彎構(gòu)件抗彎剛度B：

8.4.4受彎構(gòu)件的撓度計(jì)算最小剛度原則在實(shí)用計(jì)算中，考慮到支座附近彎矩較小的區(qū)段雖然抗彎剛度較大，但對全梁的變形的影響不大，故取同號彎矩區(qū)段內(nèi)彎矩最大截面的抗彎剛度作為該區(qū)段的剛度。將B代替EI，撓度值按材料力學(xué)公式求得。撓度計(jì)算值不應(yīng)超過附錄五表3規(guī)定的允許值。f

——按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合對應(yīng)的剛度B進(jìn)行計(jì)算求得的撓度值。撓度允許值flim的確定：主要從以下幾個(gè)方面考慮：保證結(jié)構(gòu)的使用功能要求。防止對結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生不