2020岩土结构-基础正式课及公开课讲义第四课-正常使用极限状态设计、构造设计及预应力混凝土.pdf

W 换算截面A.对受拉边缘的弹性抵抗短；

把钢筋换算为混凝土截面面积，将应力折换成直线分布， 引入偏拉，采用迭加原理，用材料力学公式进行计算：

抗震标准规范范本M N k W t f 0

裂缝宽度验算主要针对由弯矩、轴向拉力、偏心拉压应力引起的垂直 弯矩，由于剪力或扭矩引起的弯矩，目前研究还不够充分。另外由于荷载 外因素引起的裂缝主要依靠构造措施减少或避免发生或发展。

前两种理论结合，我国规范采用

裂缝出现前，拉区钢筋与混凝土共同受力。沿构件长度方向，各截面受力相同。

由于混凝土质量不均，裂缝间 距有疏有密。最大间距可为平均间 距的1.3～2倍。 荷载超过开裂荷载50%以上时， 裂缝间距才趋于稳定。 裂缝开展宽度有大有小，实际设 计考虑的是最大宽度。

m8.m 分别为裂缝间钢筋及混凝土的平均应变；

钢筋应变不均匀系数出表示裂缝间因混凝土承受拉力对钢筋应变的影

7.1.2在矩形、T形、倒T形和I形截面的钢筋混凝土受拉、 受弯和偏心受压构件及预应力混凝土轴心受拉和受弯构件中，按 荷载标准组合或准永久组合并考虑长期作用影响的最大裂缝宽度 可按下列公式计算：

纵向受拉钢筋应力：轴拉构件、受弯构件、偏心受拉构件、偏心受压构件

2、裂缝宽度计算理论 裂缝控制措施 影响裂缝宽度的主要因素是钢筋应力 钢筋的直径、外形、混凝土保护层厚度及 配筋率也是较重要的因素。混凝土混凝土 强度对裂缝宽度无显著影响

混凝土保护层越厚，表面裂缝 宽度越大，钢筋不易锈蚀。不宜 采用减小保护层厚度的方法。受拉 区混凝土设置钢筋网和掺加钢纤维 采用合理的结构外形。

5 ql4 5 MI? 均布： 384 EI 48 EI MI? P[3 f=s 1 MI? EI 集中： 48 EI 12 EI

在荷载长期作用下，受压混凝土将发生徐变，即荷载不增加而变形却随 时间增长。在配筋率不高的梁中，由于裂缝间受拉混凝土的应力松弛以及混 疑土和钢筋的徐变滑移，使受拉混凝土不断退出工作，因而受拉钢筋平均应 变和平均应力亦将随时间而增大。影响混凝土徐变和收缩的因素都将导致刚 度的降低，使构件挠度增大。

变形验算需考虑长期刚度：

.2.5考虑荷载长期作用对挠度增大的影响系数6可接下列规 定取用： 1钢筋混凝土受弯构件 当p=0时，取6=2.0；当=p时，取61.6；当p为中间 数值时，θ按线性内插法取用。此处，β=A/（bho），β=As/ bho)。 对翼缘位于受拉区的倒T形截面，6应增加20%。 2预应力混凝土受弯构件，取6=2.0

《规范》为简化起见，假定同号弯短矩区段内 的刚度相等，并取该区段内最大弯矩截面处刚 度B，按等刚度梁来计算。 ◆当计算跨度内的支座截面刚度不大于跨中截 面刚度的2倍或不小于跨中截面刚度的1/2时，该 跨中也可按等刚度构件进行计算，其构件刚度 可取跨中最大弯矩截面的刚度。

变形验算 弯构件的挠度要求 f≤fim 挠度不满足，增加截面尺寸、提高混凝土强度等级、增加配筋量及选用 合理的截面(如T形或工形等)都可提高构件的刚度。合理有效的措施是增大截 面的高度。

表3.4.3受弯构件的度限值

5、混凝土结构的耐久性

混凝土结构的耐久性是指结构或构件在设计使用年限内，在正常维护条 件下，不需要进行大修就可满足正常使用和安全功能要求的能力，临时性混 凝土结构，可不考虑耐久性要求。

混凝土的碳化：大气环境中的CO2引起混凝土中性化的过程称

混凝土的碳化：大气环境中的CO2引起混凝土中性化的过程 为混凝土的碳化。

碳化会破坏钢筋表面的氧化膜，为钢筋锈蚀创造了前提条件；同时碳化会加 剧混凝土的收缩，可导致混凝土开裂，使钢筋容易锈蚀。

5、混凝土结构的耐久性

混凝土材料自身的影响不可忽视。混凝土强度等级愈高，内部结构 愈密实，孔隙率愈低，孔径也愈小，碳化速度愈慢；水灰比大也会加速 碳化反应。

5、混凝土结构的耐久性

(b)水、CO2侵入

5、混凝土结构的耐久性

防止钢筋锈蚀的主要措施有

防止钢筋锈蚀的主要措施有

5、混凝土结构的耐久性

《混凝土结构设计规范》规定了混凝土结构耐久性设计的基本内容如

5、混凝土结构的耐久性

注：1.氯离子含量系指其占胶凝材料总量的百分比： 2.预应力构件混凝土中的最大氯离子含量为0.06%；其最低混凝土强度等级宜按表中的规定提 高两个等级： 3.素混凝土构件的水胶比及最低强度等级的要求可适当放松： 4.有可靠工程经验时，二类环境中的最低混凝土强度等级可降低一个等级： 5.处于严寒和寒冷地区二b、三a类环境中的混凝王应使用引气剂，并可采用括号中的有关 参数； 6.当使用非碱活性骨料时，对混凝土中的碱含量可不作限制

预应力混凝土构件：在外荷载作用之前，先人为给施加压力，在混凝土 中形成预压应力的构件。

加压的目的：是根据“正负相消”的原理，在使用前先给构件施 加压力，外荷载作用后产生的拉应力，首先要抵消预压应力以后，混 凝土才开始受拉。相当于间接地提高了混凝土的抗拉能力。

加压的目的：是根据“正负相消”的原理，在使用前先给构件施 加压力，外荷载作用后产生的拉应力，首先要抵消预压应力以后，混 凝土才开始受拉。相当于间接地提高了混凝土的抗拉能力。

加压的目的：是根据“正负相消“的原理，在使用前先给构件施 加压力，外荷载作用后产生的拉应力，首先要抵消预压应力以后，混 凝土才开始受拉。相当于间接地提高了混凝土的抗拉能力。

在构件上建立预压应力，一般是通过 张拉钢筋的方法来实现的。

先张法一一先张拉预应力钢筋，后浇筑混凝土的施工方法。 需要台座和张拉设备（见下图）。

张法施工工艺过程： ①）将预应力钢筋的一端，用夹具固定 在台座的钢梁上，钢筋的另一端则通过 张拉夹具、测力器与张拉机械相连 2②用设备张拉预应力钢筋，将钢筋张 拉到规定应力 ③浇筑混凝土，并进行养护 ④待混凝土应力达到规定的强度时， 即可将预应力钢筋切断。通过预应力钢 筋的弹性回缩挤压混凝土，使构件的混 凝土产生预压应力

后张法一先浇筑混凝土构件，后张拉预应力钢筋的施工方法。 后张法的张拉工艺设备示意图

灌注桩标准规范范本后张法的施工工艺过程 ：

①浇筑混凝土构件，并在构件中 预留预应力钢筋的孔道。 ②养护混凝土构件，当混凝土达 到规定强度后，将预应力钢筋穿入孔 道，并在锚固端用锚具将预应力钢筋 锚固在构件的端部。 ③在构件的另一端，用张拉机具 张拉预应力钢筋。在张拉钢筋的同时 构件的混凝土也受到压力。当张拉到 预应力钢筋的控制应力时，用锚具将 钢筋锚固在构件上，并拆除张拉机其

通过张拉，使预应力钢筋达到控制应力，但在构 件制造和使用过程中，钢筋的应力会由于各种原因而 减小，减小的这部分预应力，称为预应力损失

少预应力损失的措施： 1.减少张拉端锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失 a.选择锚具变形和钢筋内缩值较小的锚具； b.减少垫板数量，对先张法，增加台座长度。 2.减少预应力钢筋与孔道壁之间的摩擦引起的预应力损失 a.两端张拉; b.超张拉。 3.减少预应力钢筋与台座之间温差引起的预应力损失 a.采用二次升温养护; b.采用整体式刚模板

减少预应力损失的措施：

减少预应力损失的措施：

5.减少混凝土的收缩和徐变引起的预应力损失

a.注意使混凝土预压应力不要过高，一般要求pc<0.5Jcu b.采用高强度等级的水泥，以减少水泥用量，使水泥胶体所占的体积相对 值减小； C.采用级配良好的骨料、减小水灰比、加强振捣以提高混凝土的密实度； d.加强养护（最好采用蒸汽养护），防止水分过多散失，使水泥水化作用 充分。

预应力混凝土构件的缺点是构造、施 工和计算均较钢筋混凝土构件复杂 照明标准，且延 性也差些。