海上测风塔采用桩基承台基础型式时涉及承台混凝土裂缝验算,当桩基采用灌注桩时应进行钢筋混凝土桩的裂缝验算。海上测风塔工程中最大裂缝的宽度限值如表5-9所示,承台位于大气区,裂缝宽度不应超过0.20mm;灌注桩处于大气区至泥下区范围内,灌注桩的裂缝宽度限值由上往下在大气区和浪溅区不应超过0.2mm,在水位变动区不应超过0.25mm,水下区不应超过0.30mm。承台截面多为矩形,而灌注桩截面多为圆形,鉴于截面形式的差异下面分别给出两者的裂缝宽度计算方法。
1.承台裂缝计算
测风塔承台裂缝计算时采用准永久组合计算承台内力。对于矩形截面的承台基础,截面受弯作用下的最大裂缝宽度为
式中 Wmax——最大裂缝跨度,mm;
α1——构件受力特征系数,受弯构件取1.0;
α2——考虑钢筋表面性状的影响系数,光面钢筋取1.4,带肋钢筋取1.0;
α3——考虑作用的准永久组合或重复荷载影响的系数,取1.5;
σs——钢筋混凝土构件纵向受拉钢筋的应力,N/mm2;
Es——钢筋的弹性模量,N/mm2;
c——最外排纵向受拉钢筋的保护层厚度,mm,当c>50mm时取50mm;
d——钢筋直径,mm,当采用不同直径时取其加权平均的换算直径;
ρte——纵向受拉钢筋的有效配筋率。
矩形截面受弯状态下,承台纵向受拉钢筋应力σs计算为
式中 Mq——按作用的准永久组合计算的弯矩值,N·mm;
As——受拉区纵向钢筋截面面积,mm2,受弯构件取受拉区纵向钢筋截面面积;
h0——截面有效高度,mm。
矩形截面纵向受拉钢筋的有效配筋率为
式中 Ate——有效受拉混凝土截面面积,mm2,受弯构件取2asb,as为受拉钢筋重心至受拉区边缘的距离,b为截面宽度。(www.xing528.com)
2.钢筋混凝土桩裂缝计算
灌注桩为圆形截面,海上测风塔的受力特性使得桩基处于拉弯或压弯受力状态,相比于压弯状态而言,拉弯状态下对裂缝的开展更为不利,故以拉弯状态作为桩基裂缝计算的工况。
钢筋混凝土桩的裂缝宽度计算仍按照式(7-103)来计算。桩基受力可能处于小偏心受拉状态或大偏心受拉状态,因此在计算纵向受拉钢筋应力时应区别对待。当处于小偏心受拉状态时,圆形截面的纵向受拉钢筋应力σs为
式中 e0——轴向拉力作用点至截面中心的距离,mm;
r——圆形截面的半径,mm;
Nq——按作用的准永久组合计算的轴向力,N。
当处于大偏心受拉状态时,圆形截面的纵向受拉钢筋应力σs为
式中 rs——纵向普通钢筋重心所在圆周的半径,mm。
圆形截面纵向受拉钢筋的有效配筋率为
式中 β——构件受拉纵向钢筋对最大裂缝开展贡献的系数;
r1——圆形截面半径与钢筋中心到构件边缘2倍距离的差值,mm;
as——钢筋中心到构件边缘的距离,mm。
采用式(7-108)计算的有效配筋率小于0.01时,应取0.01;当大于0.1时,应取0.1。
对于小偏心受拉构件,圆形截面构件受拉纵向钢筋对最大裂缝开展贡献系数确定为
式中 e0——构件初始偏心距,mm。
对于大偏心构件,圆形截面构件受拉纵向钢筋对最大裂缝开展贡献系数β=0.45。
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