试验表明,在长期荷载作用下,钢筋混凝土受弯构件的刚度随时间而降低,挠度随时间而增长。在前6个月挠度增长较快,以后逐渐减慢,一年后趋于收敛,但即使在5~6年后仍在不断变动,不过变化很小。因此,对一般尺寸的构件可取3年或1000d的挠度值作为最终挠度。
在长期荷载作用下,受弯构件挠度不断增长的原因有如下几方面:
(1)受压混凝土发生徐变,使受压应变随时间而增长。同时,由于受压混凝土塑性发展,应力图形变曲,使内力臂减小,从而引起受拉钢筋应力的某些增加。
(2)受拉混凝土和受拉钢筋间的粘结滑移徐变、受拉混凝土的应力松弛以及裂缝的向上发展,导致受拉混凝土不断退出工作,从而使受拉钢筋平均应变随时间增大。
(3)混凝土的收缩。
在上述因素中,受压区混凝土的徐变是最重要的因素。影响混凝土徐变的因素,主要有受压钢筋的配筋量、加荷龄期和使用环境的温湿度等,这些因素都对长期荷载作用下挠度的增长有影响。
在长期荷载作用下受弯构件挠度的增长可用挠度增大系数θ来反映。挠度增大系数θ为长期荷载作用下的挠度fl与短期荷载作用的挠度fs的比值,即θ=fl/fs。
当全部荷载仅有部分为长期作用时,可近似认为,在全部荷载作用下构件总挠度是由短期荷载作用下的短期挠度与长期荷载作用下的长期挠度之和组成。按规范规定,全部荷载应按荷载的标准组合值确定,长期荷载应按荷载的准永久组合值确定,则短期荷载即为荷载的标准组合值与荷载的准永久组合值之差。若短期荷载和长期荷载的分布形式相同,且对照式(9-35),则有
式中 Mk——按荷载的标准组合计算的弯矩值;
Mq——按荷载的准永久组合计算的弯矩值;(www.xing528.com)
B——按荷载的标准组合,并考虑荷载长期作用影响的刚度;
α——挠度系数。
由式(9-54)可得长期荷载作用下按荷载效应标准组合并考虑荷载长期作用影响的钢筋混凝土受弯构件刚度公式:
式(9-55a)适用于预应力混凝土结构构件。对于钢筋混凝土结构构件,由于采用荷载准永久组合,所以应采用式(9-55b)计算
关于挠度增大系数θ的取值,由长期荷载试验表明,在一般情况下,对单筋矩形、T形和I形截面梁,可取θ=2.0。
对于双筋梁,由于受压钢筋对混凝土的徐变起着约束作用,因此,将减少长期荷载作用下挠度的增长。减少的程度与受压钢筋和受拉钢筋的相对数量有关。根据试验结果,θ可按下列公式计算:
当ρ′≥ρ时,取ρ′=ρ。
新规范建议:当ρ′=0时,θ=2.0;当ρ′=ρ时,取θ=1.6;当ρ′为中间数值时,θ按线性内插法取用。
截面形式对长期荷载作用下的挠度也有影响。对于翼缘在受拉区的倒T形截面,由于在短期荷载作用下受拉混凝土参加工作较多,因此,在长期荷载作用下受拉混凝土退出工作的影响也较大,从而使挠度增大较多。所以规范规定,对翼缘在受拉区的倒T形截面,θ值应增大20%,即乘以1.2的系数。但是,当按这样计算的长期挠度大于按相应矩形截面(即不考虑受拉翼缘)计算的长期挠度时,长期挠度值应按后者采用。
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