第九章 混凝土構(gòu)件的變形及裂縫寬度驗算問答題問答題 計算題計算題目錄目錄1.1.何謂構(gòu)件截面的彎曲剛度何謂構(gòu)件截面的彎曲剛度?它與材料力它與材料力學(xué)中的剛度相比有何區(qū)別和特點學(xué)中的剛度相比有何區(qū)別和特點?怎樣建怎樣建立受彎構(gòu)件剛度計算公式立受彎構(gòu)件剛度計算公式?2.2.何謂何謂“最小剛度原則最小剛度原則”?試分析應(yīng)用該試分析應(yīng)用該原則的合理性。原則的合理性。3.3.簡述參數(shù)簡述參數(shù)te、的物理意義。的物理意義。4.4.簡述裂縫寬度驗算的目的和要求簡述裂縫寬度驗算的目的和要求。答案答案答案答案答案答案答案答案答案答案答案答案目錄目錄5.5.最大裂縫寬度計算公式是怎樣建立起來最大裂縫寬度計算公式是怎樣建立起來的的?6.6.何謂混凝土構(gòu)件的延性？其主要的表達何謂混凝土構(gòu)件的延性？其主要的表達方式及延性因素是什么？方式及延性因素是什么？7.7.影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的 主要因素是哪主要因素是哪些？些？答案答案答案答案答案答案答案答案答案目錄目錄8.8.為什么說保護層厚度是影響構(gòu)件表面裂為什么說保護層厚度是影響構(gòu)件表面裂縫寬度的一項主要因素？縫寬度的一項主要因素？9.試述耐久性設(shè)計的目的及基本原則。試述耐久性設(shè)計的目的及基本原則。10.試述保證耐久性的措施。試述保證耐久性的措施。答案答案答案答案答案答案答案答案答案目錄目錄何謂構(gòu)件截面的彎曲剛度何謂構(gòu)件截面的彎曲剛度?它與材料力學(xué)中的它與材料力學(xué)中的剛度相比有何區(qū)別和特點剛度相比有何區(qū)別和特點?怎樣建立受彎構(gòu)件剛怎樣建立受彎構(gòu)件剛度計算公式度計算公式?答答：從理論上講，混凝土受彎構(gòu)件的截面彎曲剛度應(yīng)取為M-曲線上相應(yīng)點處切線的斜率dM/d。當(dāng)梁的截面形狀、尺寸和材料已知時，梁的截面彎曲剛度EI 是一個常數(shù)。對混凝土受彎構(gòu)件，截面彎曲剛度不是常數(shù)而是變化的。在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計中，用到截面彎曲剛度的有兩種情況，可分別采用簡化方法：1、對要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件，可近似的把混凝土開裂前的M-曲線視為直線，它的斜率就是截面彎曲剛度，取為0.85 EcI 0；2、驗算正常使用階段構(gòu)件撓度時，由于鋼筋混凝土受彎構(gòu)件正常使用時是帶裂縫工作的，因此，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范定義在M-曲線上0.5Mu00.7Mu0區(qū)段內(nèi)，任一點與坐標(biāo)原點O相連的割線斜率tg為截面彎曲剛度，記為B。返回返回返回何謂何謂“最小剛度原則最小剛度原則”?試分析應(yīng)用該原則的試分析應(yīng)用該原則的合理性。合理性。答答：最小剛度原則：在同號彎矩區(qū)段采用最大彎矩處的截面彎曲剛度（即最小剛度）作為該區(qū)段的截面彎曲剛度；對不同號的彎矩區(qū)段，分別取最大正彎矩和最大負彎矩處的截面彎曲剛度作為正負彎矩區(qū)段的截面彎曲剛度。理論上講，按“最小剛度原則”計算會使撓度值偏大，但實際情況并不是這樣。因為在剪跨區(qū)段還存在著剪切變形，甚至出現(xiàn)斜裂縫，它們都會使梁的撓度增大，而這是在計算中沒有考慮到的，這兩方面的影響大致可以抵消，亦即在梁的撓度計算中除了彎曲變形的影響外，還包含了剪切變形的影響。返回返回返回簡述參數(shù)簡述參數(shù)te、的物理意義。的物理意義。答答：參數(shù)te的物理意義是以有效受拉混凝土截面面積計算、且考慮鋼筋粘結(jié)性能差異后的有效縱向受拉鋼筋的配筋率；參數(shù)為鋼筋平均應(yīng)變與開裂截面鋼筋應(yīng)變的比值，稱為受拉鋼筋應(yīng)變不均勻系數(shù)。參數(shù)的物理意義就是反映裂縫間受拉混凝土對縱向受拉鋼筋應(yīng)變的影響程度。返回返回返回簡述簡述裂縫寬度驗算的目的和要求裂縫寬度驗算的目的和要求。答答：構(gòu)件裂縫控制等級共分為三級：一級為嚴格要求不出現(xiàn)裂縫，二級為一般要求不出現(xiàn)裂縫，三級為允許出現(xiàn)裂縫。一級和二級抗裂要求的構(gòu)件，一般要采用預(yù)應(yīng)力；而普通的鋼筋混凝土構(gòu)件抗裂要求為三級，階段都是帶裂縫工作的。當(dāng)裂縫寬度較大時，一是會引起鋼筋銹蝕，二是使結(jié)構(gòu)剛度減少、變形增加，在使用從而影響結(jié)構(gòu)的耐久性和正常使用，同時給人不安全感。因此，對允許出現(xiàn)裂縫的鋼筋混凝土構(gòu)件，裂縫寬度必須加以限制，要求使用階段最大裂縫寬度小于允許裂縫寬度。即 maxmaxWW 需要進行裂縫寬度驗算的構(gòu)件包括：受彎構(gòu)件、軸心受拉構(gòu)件、偏心受拉構(gòu)件、e00.55h0的大偏心受壓構(gòu)件。返回返回返回最大裂縫寬度計算公式是怎樣建立起來的最大裂縫寬度計算公式是怎樣建立起來的?答答：規(guī)范采用了一個半理論半經(jīng)驗的方法，即根據(jù)裂縫出現(xiàn)和開展的機理，先確定具有一定規(guī)律性的平均裂縫間距和平均裂縫寬度，然后對平均裂縫寬度乘以根據(jù)統(tǒng)計求得的擴大系數(shù)來確定最大裂縫寬度Wmax。對“擴大系數(shù)”，主要考慮兩種情況，一是荷載短期效應(yīng)組合下裂縫寬度的不均勻性；二是荷載長期效應(yīng)組合的影響下，最大裂縫寬度會進一步加大。規(guī)范要求計算的Wmax具有95的保證率。tessscrdCEW1.07.2max 各種構(gòu)件正截面最大裂縫寬度計算公式為:返回返回返回何謂混凝土構(gòu)件的延性？其主要的表達方式及何謂混凝土構(gòu)件的延性？其主要的表達方式及延性因素是什么？延性因素是什么？答答：結(jié)構(gòu)、構(gòu)件或截面延性是指從屈服開始到達到最大承載力或達到以后而承載力還沒有顯著下降期間的變形能力。即延性是反映構(gòu)件的后期變形能力。延性通常是用延性系數(shù)來表達。影響因素主要包括：縱向鋼筋配筋率、混凝土極限壓應(yīng)變、鋼筋屈服強度及混凝土強度等。即極限壓應(yīng)變 cu以及受壓區(qū)高度 kh0 和xa兩個綜合因素。返回返回返回影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的主要因素是哪些？影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的主要因素是哪些？答答：影響因素：I.內(nèi)部因素：混凝土強度、滲透性、保護層厚度、水泥品種、標(biāo)號和用量、外加濟等；II.外部因素：環(huán)境溫度、濕度、CO2含量、侵蝕性介質(zhì)等返回返回返回為什么說保護層厚度是影響構(gòu)件表面裂縫寬度為什么說保護層厚度是影響構(gòu)件表面裂縫寬度的一項主要因素？的一項主要因素？答答：試驗測量表明，裂縫出現(xiàn)以后，裂縫處混凝土并不是均勻地回縮，近鋼筋處由于鋼筋的約束作用，混凝土回縮很小，表面處回縮大，因此形成了喇叭口狀裂縫剖面。裂縫寬度的變化說明構(gòu)件表面裂縫寬度主要是由開裂截面混凝土的應(yīng)變梯度所控制。大量對比試驗表明，當(dāng)其他條件相同時，保護層厚度越大，構(gòu)件表面裂縫寬度也越大。鋼筋與混凝土在接觸面上的滑移很小，對構(gòu)件表面裂縫的開展部其主要作用。保護層厚度是影響構(gòu)件表面裂縫寬度的主要因素。返回返回返回試述耐久性設(shè)計的目的及基本原則。試述耐久性設(shè)計的目的及基本原則。答答：耐久性概念設(shè)計的目的是指在規(guī)定的設(shè)計使用年限內(nèi)，在正常維護下，必須保持適合于使用，滿足既定功能的要求。耐久性概念設(shè)計的基本原則是根據(jù)結(jié)構(gòu)的環(huán)境類別和設(shè)計使用年限進行設(shè)計。返回返回返回試述保證耐久性的措施。試述保證耐久性的措施。答答：保證耐久性的措施有：a.規(guī)定最小保護層厚度；b.滿足混凝土的基本要求；控制最大水灰比、最小水泥用量、最低強度等級、最大氯離子含量以及最大堿含量。c.裂縫控制：一級：嚴格要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件；二級：一般要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件；三級：允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件。d.其他措施 對環(huán)境較差的構(gòu)件，宜采用可更換或易更換的構(gòu)件；對于暴露在侵蝕性環(huán)境中的結(jié)構(gòu)和構(gòu)件，宜采用帶肋環(huán)氧涂層鋼筋，預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)有防護措施。采用有利提高耐久性的高強混凝土。返回返回返回【9-1】某門廳入口懸挑板如圖所示。板上均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值：可變荷載pk0.5kNmm2（準(zhǔn)永久值系數(shù)為1.0），永久荷載gk82kNmm2，配置直徑為16mm的級縱向受拉鋼筋（Es2105MPa），間距為200mm，混凝土為C30（ftk2.01MPa，Ec 3104MPa），試驗算板的最大撓度是否滿足規(guī)范允許撓度值l0/100的要求?！窘狻咳?m板寬作為計算單元。（1）求彎矩標(biāo)準(zhǔn)值220118 0.5338.25kN m22skkMgpl荷載短期效應(yīng)組合彎矩:220118 1.0 0.5338.25kN m22lkqkMgp l荷載長期效應(yīng)組合彎矩:目錄目錄（2）求受拉鋼筋應(yīng)變不均勻系數(shù)201005mm,1000mm,200 15 8 117mm10050.010050.50.5 1000 200stebhAbh s由題知A6038.25 10247.16MPa0.870.87 177 10050.650.65 2.011.11.10.01005 247.16sskstkteskMA hf 0.574（3）求短期剛度Bs542 106.673 10sEcEE目錄目錄010050.005681000 117sAbh20521221.150.2 62 10 1005 1775.79 10 N mm1.15 0.574 0.2 6 6.67 0.00568sssEEAhB （4）求長期剛度Bl61266122(1)38.25 10 5.79 1038.25 102 138.25 102.9 10 N mmslslsMBBMM目錄目錄（5）求跨中最大撓度f262001238.25 10300029.7mm30mm44 2.9 10100slMllfB滿足要求。討論：討論：受彎構(gòu)件變形驗算的關(guān)鍵在于求長期剛度受彎構(gòu)件變形驗算的關(guān)鍵在于求長期剛度Bl，然后以，然后以Bl代替材料力學(xué)撓度公式中的代替材料力學(xué)撓度公式中的EI，計，計算出構(gòu)件的變形即可。算出構(gòu)件的變形即可。目錄目錄【9-2】試驗算【9-1】中挑板的最大裂縫寬度。【解】由上例可知：max5lim(1.90.08)247.16162.1 0.574(1.9 20 0.08)2 100.010050.246mm0.3mm eqskcrstedcE 滿足要求。0.01005te247.16,skMPa0.574,d=16mm,c=20mm,Es2105MPa,1.2cr目錄目錄