在长期荷载作用下,钢筋混凝土受弯构件的刚度随时间增长而降低,挠度随时间增长而增大。在前6个月挠度增大较快,以后逐渐减缓,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1000天的挠度值作为最终挠度值。
在长期荷载作用下,受弯构件挠度不断增大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大。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,受压混凝土的徐变是最主要的因素。影响混凝土徐变和收缩的因素,如受压钢筋的配筋量、加荷龄期和使用环境的温湿度等,都对长期荷载作用下挠度的增大有影响。
在长期荷载作用下受弯构件挠度的增大可用挠度增大系数θ来反映。挠度增大系数θ为长期荷载作用下的挠度Δl与短期荷载作用下的挠度Δs的比值,即θ=Δl/Δs。
东南大学(原南京工学院)和天津大学的长期荷载试验表明,在一般情况下,对单筋矩形、T 形和I形截面梁,可取θ=2.0。(www.xing528.com)
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大。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:
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,在长期荷载作用下退出工作的影响就较大,从而使挠度增大较多。《规范》规定,对翼缘在受拉区的倒T 形截面,θ应增大20%。必须指出,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。
按《规范》规定,对于矩形、T 形、倒T 形和I形截面受弯构件的刚度B,应按荷载的准永久组合,并考虑荷载长期作用影响进行计算,则由公式(9-49)、公式(9-33)等可得:
式中 B——按荷载的准永久组合,并考虑荷载长期作用影响的刚度;
θ——考虑荷载长期作用对挠度增大的影响系数,按公式(9-50)计算;
Bs——荷载的准永久组合作用下受弯构件的短期刚度。
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