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如何计算混凝土结构中的裂缝宽度?

更新时间:2025-01-10 工作计划 版权反馈
【摘要】:受拉钢筋应力是影响裂缝开展宽度的最主要因素,在使用荷载作用下,裂缝最大宽度与受拉钢筋应力呈线性关系。保护层厚度对裂缝间距和裂缝宽度均有影响,保护层越厚,裂缝宽度越宽。故在裂缝宽度计算公式中,暂时也不考虑保护层厚度的影响。应该强调的是,规定的裂缝宽度限值,是指在作用(或荷载)短期效应组合并考虑长期效应组合影响下构件的垂直裂缝,不包括施工中混凝土收缩、养护不当等引起的其他非受力裂缝。

1.影响裂缝宽度的因素

根据试验研究结果分析,影响裂缝宽度的主要因素有:钢筋应力、钢筋直径、配筋率、保护层厚度、钢筋外形、作用性质(短期、长期、重复作用)构件的受力性质(受弯、受拉、偏心受拉等)等。

(1)受拉钢筋应力。

受拉钢筋应力是影响裂缝开展宽度的最主要因素,在使用荷载作用下,裂缝最大宽度与受拉钢筋应力呈线性关系。

(2)受拉钢筋直径。

试验表明,在受拉钢筋配筋率和钢筋应力大致相同的情况下,裂缝宽度随钢筋直径的增大而增大。

(3)受拉钢筋配筋率。

试验表明,当钢筋直径相同、钢筋应力大致相同的情况下,裂鏠宽度随着钢筋配筋率的增加而减小,当配筋率接近某一数值时,裂缝宽度接近不变。

(4)混凝土保护层厚度。

保护层厚度对裂缝间距和裂缝宽度均有影响,保护层越厚,裂缝宽度越宽。但是,从另一方面讲,保护层越厚,钢筋锈蚀的可能性就越小。因此,保护层对裂缝宽度的正负影响可大致抵消。故在裂缝宽度计算公式中,暂时也不考虑保护层厚度的影响。

(5)受拉钢筋的外形影响。

受拉钢筋表面形状对钢筋与混凝土之间的黏结力影响颇大,而黏结力又对裂缝开展存在一定影响。

(6)荷载作用性质的影响。

既有试验结果表明,构件的平均及最大裂缝宽度会随承受作用时间的延续,以逐渐减低的比率增加。

(7)构件形式的影响。

实践证明,具有腹板的受弯构件抗裂性能比板式受弯构件稍好。

2.裂缝宽度的计算公式

矩形、T 形和Ⅰ形截面钢筋混凝土构件,其特征裂缝宽度 ωf可按下列公式计算:

式中 K1—— 钢筋表面形状影响系数,光面钢筋取1.0;带肋钢筋取0.72;

K2—— 荷载特征影响系数;(www.xing528.com)

α —— 系数,光面钢筋取0.5;带肋钢筋取0.3;

M1—— 活载作用下的弯矩(MN ∙ m);

M2—— 恒载作用下的弯矩(MN ∙ m);

M —— 全部计算荷载作用下的弯矩,当主力作用时为恒载弯矩与活载弯矩之和,主力加附加力作用时为恒载弯矩、活载弯矩及附加力弯矩之和(MN ∙ m);

γ —— 中性轴至受拉边缘的距离与中性轴至受拉钢筋重心的距离之比,对梁和板,γ 和分别取1.1 和1.2;

σs—— 受拉钢筋重心处的钢筋应力(MPa);

Es—— 钢筋的弹性模量(MPa);

d —— 受拉钢筋直径(mm);

μz—— 受拉钢筋的有效配筋率;

n1,n 2,n3—— 分别为单根、两根一束、三根一束的受拉钢筋根数;

β1,β 2,β3—— 考虑成束的钢筋系数,单根钢筋 β 1取1.0,两根一束 β 2取0.85,三根一束 β 3取0.7;

Asl—— 单根钢筋的截面积(mm2);

Acl—— 与受拉钢筋相互作用的受拉混凝土面积,取为与受拉钢筋重心相重的混凝土的面积(m2)。

3.裂缝宽度的限值

钢筋混凝土构件,其计算的特征裂缝宽度不应超过下列规定的限值:

Ⅰ类和Ⅱ类环境:0.20 mm。

Ⅲ类和Ⅳ类环境:0.15 mm。

应该强调的是,规定的裂缝宽度限值,是指在作用(或荷载)短期效应组合并考虑长期效应组合影响下构件的垂直裂缝,不包括施工中混凝土收缩、养护不当等引起的其他非受力裂缝。

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