水工鋼筋混凝土結構分析-資料下載頁

　　

【正文】 scB E I?第八章 鋼筋混凝土構件正常使用極限狀態驗算 變 形 驗 算 出現裂縫的構件 ? 先根據大量實測撓度的試驗數據 ， 由材料力學中梁的撓度計算公式反算出構件的實際抗彎剛度 ， 再以 αEρ為主要參數進行回歸分析 ， Bs與 αEρ為線性關系 。 ? 矩形 、 T形及工形截面構件的短期剛度： 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。 30(0 . 0 2 5 0 . 2 8 ) ( 1 0 . 5 5 0 . 1 2 )s E f f cB E b h? ? ? ???? ? ?第八章 鋼筋混凝土構件正常使用極限狀態驗算 變 形 驗 算 受彎構件的抗彎剛度 B ? 長期荷載下，壓區混凝土徐變使撓度隨時間增大。 ? 混凝土收縮引起撓度增大。如圖： ? 受壓區未配鋼筋，混凝土可以較自由地收縮，即梁的上部縮短。 ? 受拉區混凝土的收縮受到鋼筋的約束，使混凝土受拉，甚至可能出現裂縫。 第八章 鋼筋混凝土構件正常使用極限狀態驗算 變 形 驗 算 ? 考慮荷載長期作用對梁撓度影響的方法 : ① 考慮混凝土徐變及收縮的影響計算長期剛度，或直接計算荷載長期作用產生的撓度增長和由收縮引起的翹曲； ②試驗結果確定荷載長期作用的撓度增大系數 θ， 采用 θ值計算長期剛度。 第八章 鋼筋混凝土構件正常使用極限狀態驗算 變 形 驗 算 規范采用第②種方法。 θ值按下式計算 ??? ??? ρ′、 ρ—— 為受壓筋和受拉筋的配筋率。 (ρ′＝ As′/bho， ρ＝ As/bho) ρ′＝ 0， θ=； ρ′＝ ρ， θ＝ ； ρ′ 為中間值， θ按直線內插。 翼緣位于拉區的倒 T形截面，撓度增大系數 θ乘以 。 第八章 鋼筋混凝土構件正常使用極限狀態驗算 變 形 驗 算 Bs—— 短期剛度； Mk、 Ml—— 分別為由荷載效應標準組合及長期組合計算的 彎矩值 ； θ—— 考慮荷載長期作用對撓度增大的影響系數 。 ? 荷載效應標準組合 并考慮部分荷載長期作用影響 的矩形、 T形及 I形截面受彎構件抗彎剛度 B： ( 1 )kslkMBBMM?? ?一般情況下： s)~( BB ?參考 JTG D622022的規定，取： 0 .6 5 sBB?第八章 鋼筋混凝土構件正常使用極限狀態驗算 變 形 驗 算 受彎構件的撓度計算 ? 將 B代替 EI， 撓度值按材料力學公式求得 。 撓度計算值不應超過附錄五表 3規定的允許值 。 f —— 按荷載效應標準組合對應的剛度 B進行計算求得的 撓度值 。 limff?第八章 鋼筋混凝土構件正常使用極限狀態驗算 變 形 驗 算 ? 撓度允許值 flim 的確定： 主要從以下幾個方面考慮： ? 保證結構的使用功能要求。 過大的變形將影響甚至喪失結構構件使用功能，如支承精密儀器設備的梁板結構撓度過大，難以使儀器保持水平；屋面結構撓度過大會造成積水產生滲漏；吊車梁和橋梁的過大變形會妨礙吊車和車輛的正常運行等。 ? 防止對結構構件產生不良影響。 支承在磚墻上的梁端產生過大轉角，使支承面積減小、支承反力偏心增大，引起墻體開裂。 第八章 鋼筋混凝土構件正常使用極限狀態驗算 變 形 驗 算 ? 防止對非結構構件產生不良影響。 結構變形過大會使門窗等不能正常開關，導致隔墻、天花板的開裂或損壞。 ? 保證使用者的感覺在可接受的程度之內。 過大振動、變形會引起使用者的不適或不安全感。 第八章 鋼筋混凝土構件正常使用極限狀態驗算 ? 撓度計算時剛度的確定： ? 由于彎矩沿梁長是變化的，抗彎剛度沿梁長也是變化的。但按變剛度梁來計算撓度變形很麻煩。 ? 《 規范 》 為簡化起見，取同號彎矩區段的最大彎矩截面處的 最小剛度 Bmin，按等剛度梁來計算 。 “最小剛度剛度原則” 變 形 驗 算 第八章 鋼筋混凝土構件正常使用極限狀態驗算 ? 簡支梁取跨中截面的剛度，即 ρ按跨中截面取； ? 懸臂梁按支座截面取； ? 等截面連續構件，取跨中和支座截面剛度的平均值。 變 形 驗 算 一端簡支一端固定梁成為變剛度Bs1和 Bs2的梁，需確定反彎點的位置，采用分段積分的方法求該梁的撓度，計算復雜。 為方便計算，取跨中和支座截面剛度的均值作為該梁的剛度，視為等剛度梁，用材料力學公式求出梁的撓度。 第八章 鋼筋混凝土構件正常使用極限狀態驗算 變 形 驗 算 ? 撓度不滿足，則： ? 增加截面尺寸 ? 提高混凝土強度等級 ? 增加配筋量 ? 選用合理的截面（如 T形或工形等） 都可提高構件的剛度。 合理有效的措施是增大截面的高度。 第八章 鋼筋混凝土構件正常使用極限狀態驗算 三峽升船機結構布置 三峽升船機主體建筑平面布置圖 齒條 螺母柱 耐 久 性 要 求 混凝土結構的耐久性要求 混凝土結構耐久性的概念 ? 耐久性是指結構在指定的工作環境中，正常使用和維護條件下，隨時間變化而仍能滿足預定功能要求的能力。 ? 正常 維護： 是指結構在使用過程中僅需一般維護（包括構件表面涂刷等）而不進行花費過高的大修； ? 指定的 工作環境： 是指建筑物所在地區的自然環境及工業生產形成的環境。 第八章 鋼筋混凝土構件正常使用極限狀態驗算 ? 導致水工混凝土結構耐久性失效的原因主要有： ? 混凝土的低強度風化； ? 堿－骨料反映； ? 滲漏溶蝕； ? 凍融破壞； ? 水質侵蝕； ? 沖刷磨損和空蝕； ? 混凝土的碳化與鋼筋銹蝕； ? 由荷載、溫度、收縮等原因產生的 過大的裂縫 ； ? 止水失效等引起滲漏病害的加劇等。 第八章 鋼筋混凝土構件正常使用極限狀態驗算 耐 久 性 要 求 ? 保證耐久性的措施有： ? 根據環境條件，控制結構的裂縫寬度； ? 混凝土保護層最小厚度； ? 混凝土最低抗滲、抗凍、強度等級； ? 最小水泥用量； ? 最大水灰比； ? 最大氯離子含量； ? 最大堿含量； ? 結構型式； ? 專門的防護措施。 第八章 鋼筋混凝土構件正常使用極限狀態驗算 耐 久 性 要 求 混凝土結構的耐久性要求 ? 耐久性設計的基本原則是 ： 根據結構或構件 所處的環境及腐蝕程度 ，選擇 相應技術措施和構造要求 ，保證結構或構件達到預期的使用壽命。 混凝土結構所處的環境類別 ? 規范根據室內室外、水下地下、淡水海水等不同將環境條件劃分為五個環境類別。 ? 永久性結構 ： 一般情況下 是 根據環境類別提出相應的耐久性要求，也可根據結構表層保護措施及預期的施工質量，將環境類別適當提高或降低。 ? 臨時建筑及大體積結構的內部可不提出耐久性要求。 第八章 鋼筋混凝土構件正常使用極限狀態驗算 耐 久 性 要 求 保證耐久性的技術措施及構造要求 1）混凝土原材料的選擇和施工質量控制 例如： ? 環境水對混凝土有硫酸鹽侵蝕性時，應優先選用抗硫酸鹽水泥； ? 有抗凍要求時，應優先選用大壩水泥及硅酸鹽水泥并摻用引氣劑； ? 水下混凝土，應避免含有活性氧化硅以致會引起堿 集料反應的骨料。 第八章 鋼筋混凝土構件正常使用極限狀態驗算 耐 久 性 要 求 2） 混凝土耐久性的基本要求 ? 碳化與鋼筋生銹是影響耐久性的主要因素。 ? 當碳化深度達到鋼筋表層時，鋼筋表面的鈍化膜就遭到破壞，在有氧氣和水分的條件下，鋼筋就開始生銹。 ? 鋼筋的銹蝕會引起銹脹，導致混凝土沿鋼筋出現順筋裂縫，混凝土保護層剝落，承載力降低。 ? 碳化還會引起混凝土收縮，使混凝土表面產生微細裂縫，使混凝土表層強度降低。 ? 水泥用量越多，混凝土堿性就越高，抗碳化能力就越強。 ? 氯離子含量越低，混凝土就不易碳化。 第八章 鋼筋混凝土構件正常使用極限狀態驗算 耐 久 性 要 求 ? 水泥漿體和骨料之間界面存在微裂縫。微裂縫越多，混凝土就越不密實。 混凝土密實性越差，混凝土內部越容易受外界環境的影響。 ? 混凝土密實性越好，碳化所需時間越長。 ? 混凝土強度等級越高、水泥用量越多，微裂縫就不容易出現，混凝土密實性就越好。 ? 水灰比越大，水分蒸發形成的毛細孔和水隙就越多，試驗證明，當水灰比小于 ，鋼筋就不會銹蝕。 ? 混凝土強度等級越高，抗風化能力越強。 ? 堿－骨料反應生成的堿活性物質在吸水后體積膨脹，會引起混凝土脹裂、強度降低，甚至導致結構破壞。 第八章 鋼筋混凝土構件正常使用極限狀態驗算 耐 久 性 要 求 ? 因此，對混凝土最低強度等級、最小水泥用量、最大水灰比、最大氯離子含量、最大堿含量等應給予規定。 規定分： 設計使用年限為 50年與 100年兩種。 設計使用年限為 50年的規定見 表 81。 第八章 鋼筋混凝土構件正常使用極限狀態驗算 耐 久 性 要 求 3） 鋼筋的混凝土保護層厚度 ? 耐久性主要決定于鋼筋是否銹蝕 。 ? 鋼筋銹蝕的條件，首先決定于混凝土碳化達到鋼筋表面的時間。 ? 混凝土保護層的厚度越大，碳化時間越長。 ? 混凝土保護層不僅要有一定的厚度，更重要的是必須澆筑振搗密實。 ? 規范規定了最小保護層厚度。 第八章 鋼筋混凝土構件正常使用極限狀態驗算 耐 久 性 要 求 4） 混凝土的抗滲等級 ? 混凝土越密實，水灰比越小，其抗滲性能越好。 ? 水工混凝土抗滲等級分為： W W W WW W12六級，一般按 28d齡期的標準試件測定，也可根據建筑物開始承受水壓力的時間，利用 60d或 90d齡期的試件測定抗滲等級。 ? 摻用加氣劑、減水劑可顯著提高混凝土的抗滲性能。 ? 規范規定了混凝土抗滲等級的最小允許值。 第八章 鋼筋混凝土構件正常使用極限狀態驗算 耐 久 性 要 求 5） 混凝土的抗凍等級 ? 處于凍融交替環境中時，滲入混凝土內部空隙中的水分結冰后體積膨脹，使混凝土產生脹裂，經多次凍融循環后將導致混凝土疏松剝落，引起破壞。 ? 即使在氣候溫和的地區，如抗凍性不足，混凝土也會發生凍融破壞以致剝蝕露筋。 ? 抗凍性用 抗凍等級 來表示，可按 28d齡期的試件用快凍試驗方法測定，分為 F400、 F300、 F250、 F200、 F150、F100、 F50七級。也可用 60d或 90d齡期的試件測定。 ? 規范規定了混凝土所需的抗凍等級 。 第八章 鋼筋混凝土構件正常使用極限狀態驗算 耐 久 性 要 求 6） 混凝土的抗化學侵蝕要求 ? 侵蝕性介質的滲入，造成混凝土中的一些成分被溶解、流失，引起混凝土發生孔隙和裂縫，甚至松散破碎。 ? 有的侵蝕性介質的與混凝土中的一些成分反應后的生成物體積膨脹，引起混凝土結構脹裂破壞。 ? 對于可能遭受 高濃度除冰鹽和氯鹽嚴重侵蝕 的配筋混凝土表面和部位： ? 宜浸涂或覆蓋防腐材料； ? 加入阻銹劑； ? 采用環氧樹脂涂層帶肋鋼筋； ? 對預應力筋、錨具及連接器應采取專門的防護措施。 第八章 鋼筋混凝土構件正常使用極限狀態驗算 耐 久 性 要 求 7） 結構型式與配筋 ? 當不能保證結構所有構件均能達到與結構設計使用年限相同的耐久性時，應規定這些構件在 設計使用年限內需要進行大修或更換的次數。 ? 凡列為需要大修或更換的構件，在設計時應考慮其能具有修補或更換的施工操作條件。 ? 不具備單獨修補或更換條件的結構構件，其設計使用年限應與結構的整體設計使用年限相同。 ? 當環境類別為三、四、五類時，結構的外形應力求規整，應盡量避免采用薄壁、薄腹及多棱角的結構型式。 第八章 鋼筋混凝土構件正常使用極限狀態驗算 耐 久 性 要 求