混凝土结构基本原理课件：第11章 混凝土结构的使用性能
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混凝土基本力学性能PPT精选文档
54
2、Shear Strength
p 0.39fc0u.57
55
3、Shear Deformation and Shear Modulus
1p (156.9033.28p)106 3p (19.9050.28p)106 p (176.8083.56p)106
56
Shear Stress—Shear Strain Curve
Gt0 1.9Gsp
59
60
按照弹性力学的方法和原则，可推导得
G
EtEc
Et EccEt tEc
G G 接近
t0
t0
G G 远远大于 sp
sp
61
结构工程专业硕士研究生课程
高等钢筋混凝土理论
1
（本科）钢筋混凝土结构—— 钢筋混凝土的特点和设计方法
（研究生）钢筋混凝土结构—— 钢筋混凝土结构的主要理论基础和试
验依据
2
钢筋混凝土结构研究方法
从工程中提出问题 试验研究、调查统计、理论分析、计算对比
揭示作用机理，总结一般规律
建立数学模型，确定计算方法和构造措施 工程验证 形成规范
11
1.2 Compressive Strength
f 1、Standard Cube Compressive Strength c u Standard Specimen (Side Length is 150mm) Standard Maintenance (Temperature 20±3°C、 Humidity >90%, 28 days) Standard Loading (Loading Velocity f 0.3~0.5N/mm2 Per Second) c u is a strength index to calibrate the grade of concrete.
2、Shear Strength
p 0.39fc0u.57
55
3、Shear Deformation and Shear Modulus
1p (156.9033.28p)106 3p (19.9050.28p)106 p (176.8083.56p)106
56
Shear Stress—Shear Strain Curve
Gt0 1.9Gsp
59
60
按照弹性力学的方法和原则，可推导得
G
EtEc
Et EccEt tEc
G G 接近
t0
t0
G G 远远大于 sp
sp
61
结构工程专业硕士研究生课程
高等钢筋混凝土理论
1
（本科）钢筋混凝土结构—— 钢筋混凝土的特点和设计方法
（研究生）钢筋混凝土结构—— 钢筋混凝土结构的主要理论基础和试
验依据
2
钢筋混凝土结构研究方法
从工程中提出问题 试验研究、调查统计、理论分析、计算对比
揭示作用机理，总结一般规律
建立数学模型，确定计算方法和构造措施 工程验证 形成规范
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1.2 Compressive Strength
f 1、Standard Cube Compressive Strength c u Standard Specimen (Side Length is 150mm) Standard Maintenance (Temperature 20±3°C、 Humidity >90%, 28 days) Standard Loading (Loading Velocity f 0.3~0.5N/mm2 Per Second) c u is a strength index to calibrate the grade of concrete.
混凝土结构的使用性能
桥梁和隧道
混凝土结构在桥梁和隧道中 承载大荷载和提供长期使用 的可靠性。
混凝土结构的优势
1 强度和稳定性
混凝土结构具有出色的抗 压强度和稳定性，适用于 各种气候条件和环境。
2 耐久性
混凝土结构能够承受长期 使用和外部自然因素的侵 蚀，保持建筑物的稳定性 和功能。
3 隔音和隔热
混凝土结构具有良好的隔 音和隔热性能，能够提供 舒适的室内环境。
混凝土结构的性能指标
指标 强度 耐久性 隔音效果
描述 混凝土结构的抗压和抗拉强度。 混凝土结构的抵抗风化、侵蚀和受力的能力。 混凝土结构的隔音性能，衡量建筑内外声音的传 递。
混凝土结构的材料特性
水泥
作为混凝土的主要成 分之一，水泥负责混 凝土的硬化和固化过 程。
骨料
骨料是混凝土的骨架 部分，提供强度和稳 定性。
掺合料
掺合料可以改善混凝 土的性能，如增加耐 久性和减少热裂缝。
水
水是混凝土成型过程 中的活性剂，使混凝 土形成可塑性。
混凝土结构的维护和保护
1
定期检查
定期检查混凝土结构的表面和内部，发现并修复可能的损坏。
2
防水处理
对混凝土结构进行防水处理，防止水分渗透导致结构损坏。
3
保养措施
采取常规清洁和保养措施，延长混凝土结构的寿命。
混凝土结构的未来发展趋势
可持续性
智能化
混凝土结构将更加注重可持续性 开发，减少资源消耗和环境影响。
混凝土结构将与智பைடு நூலகம்技术结合， 实现智能建筑和城市的发展。
创新建筑
混凝土结构将不断创新，推动建 筑设计和施工技术的发展。
混凝土结构的使用性能
混凝土结构是一种广泛应用于建筑领域的结构形式，具有优异的使用性能和 多样化的应用场景。
混凝土结构设计原理课件(共11)4
第四章受弯构件的正截面受弯承载力✓构件的构造✓试验研究的主要结论✓基本假定✓矩形、T形截面承载力计算4.1受弯构件的一般构造4.1.1受弯构件的一般构造与构件的计算轴线相垂直的截面称为正截面。
结构和构件要满足承载能力极限状态和正常使用极限状态的要求。
梁、板正截面受弯承载力计算就是从满足承载能力极限状态出发的，即要求满足M≤Mu (4—1)式中的M是受弯构件正截面的弯矩设计值，它是由结构上的作用所产生的内力设计值；Mu 是受弯构件正截面受弯承载力的设计值，它是由正截面上材料所产生的抗力。
（1）截面形状梁、板常用矩形、T形、I字形、槽形、空心板和倒L形梁等对称和不对称截面(2) 梁、板的截面尺寸1)矩形截面梁的高宽比h/b一般取2.0～3.5；T形截面梁的h/b一般取2.5～4.0(此处b为梁肋宽)。
矩形截面的宽度或T形截面的肋宽b一般取为100、120、150、(180)、200、(220)、250和300mm，300mm以下的级差为50mm；括号中的数值仅用于木模。
2)梁的高度采用h＝250、300、350、750、800、900、1000mm等尺寸。
800mm以下的级差为50mm，以上的为l00mm。
3)现浇板的宽度一般较大，设计时可取单位宽度(b=1000mm)进行计算。
（3）材料选择1）混凝土强度等级，梁、板常用的混凝土强度等级是C20、C30、C40。
2）钢筋强度等级及常用直径，梁中纵向受力钢筋宜采用HRB400级或RRB400级(Ⅲ级)和HRB335级(Ⅱ级)，常用直径为12mm、14mm、16mm、18mm、20mm、22mm和25mm。
根数最好不少于3(或4)根。
3）梁的箍筋宜采用HPB235级(Ⅰ级)、HRB335(Ⅱ级)和HRB400(Ⅲ级钢筋)级的钢筋，常用直径是6mm、8mm和10mm。
4）板的分布钢筋，当按单向板设计时，除沿受力方向布置受力钢筋外，还应在垂直受力方向布置分布钢筋。
混凝土基本性能 ppt课件
30s～21s
V2
20s～11s
V3
10s～5s
ppt课件
39
混凝土施工时坍落度的选择
混凝土拌合物坍落度的选择，应根据施 工条件、构件截面尺寸、配筋情况、施工方法 等来确定。 见下表。
结构种类
基础或地面等的垫层，无配筋的大体 积结构（挡土墙、基础等）或配筋稀 疏的结构
板、梁和大型及中型截面的柱子等
ppt课件
36
二、维勃稠度法
适用范围
• 粗骨料最大粒径不大于 40mm；
• 坍落度小于10mm，维勃 稠度在5s～30s之间的干 硬性混凝土。
ppt课件
37
维勃稠度试验示意图
ppt课件
38
混凝土拌合物按流动性的分类
按《混凝土质量控制标准》（GB50164）的规定，塑性混凝 土、干硬性混凝土分别按坍落度 、维勃稠度分为四级。见下表。
ppt课件
12
(一)、骨料最大粒径(Dmax)
1.定义: 粗骨料公称粒级的上限称为该粒级的最大立径
2.最大粒级径的大小表示骨料的粗细程度,粗骨 料粒径增大时,骨料的总表面积件小,因而可使 水泥浆用量减小,这不仅能节约水泥,而且有助 于提高混凝土的密实度,件小发热量及混凝土 的收缩,因此在条件允许的情况下,当配置中等 强度等级以下的混凝土时,应尽量采用最大粒 径大粗骨料.
（广义上：流动性是固、液体混合物，即分散系统 中克服内阻力而产生变形的性能，其大小取决于 固、液相的比例）。
流动性的大小，反映混凝土拌和物的稀稠，直接影 响着浇捣施工的难易和混凝土的质量。
ppt课件
19
(三).保 水 性
保水性——是指混凝土拌和物具有一定的保持内部 水份的能力，在施工过程中不致产生严重的泌水 现象.
混凝土的组成、结构和性能的关系PPT课件
混凝土的组成、结构 和性能的关系
精选ppt课件2021
1
正确认识和科学理解混凝土
1、按照材料科学的观点正确 认识混凝土：
材料科学的观点认为： 材料的组成 决定其结构和性能，改变其组成和结构， 可以随之改变其性能。
精选ppt课件2021
2
2、按照混凝土的生命周期规律 科学理解混凝土：
根据混凝土的制备工艺、 早期养护过程、 性能成熟过程、 工作环境、 性能衰退过程， 这一混凝土的生命周期规律理解混凝土。
精选ppt课件2021
15
• 磨细矿渣：
矿渣具有组成优势和结构优势。矿 渣的潜在活性较高，粉磨到一定细度后， 水化活性较高，对水泥强度贡献大；自 分散性能好，在混凝土中有物理减水作 用；在较大的掺量范围内都有较稳定的 性能。
矿渣的弱势是难磨，将其磨到比表 面积380m2/kg以上非常困难，电耗较高， 须选择有效的助磨剂 。
精选ppt课件2021
5
硬化混凝土的相组成
• 硬化后的混凝土可以分为： • 水泥基相（水泥水化产物） • 分散粒子（集料、未水化部分） • 界面过渡层 • 这是组成混凝土结构的三要素。
精选ppt课件2021
6
胶凝材料
胶凝材料是制备混凝土的根本材料，
胶凝材料 的特点是对砂、石等集料有较
强的粘结能力。
根据工程性质的不同要求，还有一 系列特性水泥：如快硬水泥、抗硫酸盐 水泥、大坝水泥等在一些特殊工程中应 用。
精选ppt课件2021
8
集料
•
按集料形成的条件分为：天然和人造
•
按集料容重分为：超轻质（保温隔热材
料如球型珍珠岩）、轻质、结构用轻质、正
常重、特重（防辐射 重晶石）
精选ppt课件2021
1
正确认识和科学理解混凝土
1、按照材料科学的观点正确 认识混凝土：
材料科学的观点认为： 材料的组成 决定其结构和性能，改变其组成和结构， 可以随之改变其性能。
精选ppt课件2021
2
2、按照混凝土的生命周期规律 科学理解混凝土：
根据混凝土的制备工艺、 早期养护过程、 性能成熟过程、 工作环境、 性能衰退过程， 这一混凝土的生命周期规律理解混凝土。
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15
• 磨细矿渣：
矿渣具有组成优势和结构优势。矿 渣的潜在活性较高，粉磨到一定细度后， 水化活性较高，对水泥强度贡献大；自 分散性能好，在混凝土中有物理减水作 用；在较大的掺量范围内都有较稳定的 性能。
矿渣的弱势是难磨，将其磨到比表 面积380m2/kg以上非常困难，电耗较高， 须选择有效的助磨剂 。
精选ppt课件2021
5
硬化混凝土的相组成
• 硬化后的混凝土可以分为： • 水泥基相（水泥水化产物） • 分散粒子（集料、未水化部分） • 界面过渡层 • 这是组成混凝土结构的三要素。
精选ppt课件2021
6
胶凝材料
胶凝材料是制备混凝土的根本材料，
胶凝材料 的特点是对砂、石等集料有较
强的粘结能力。
根据工程性质的不同要求，还有一 系列特性水泥：如快硬水泥、抗硫酸盐 水泥、大坝水泥等在一些特殊工程中应 用。
精选ppt课件2021
8
集料
•
按集料形成的条件分为：天然和人造
•
按集料容重分为：超轻质（保温隔热材
料如球型珍珠岩）、轻质、结构用轻质、正
常重、特重（防辐射 重晶石）
混凝土力学性能PPT课件
1 混凝土力学性能
（1）(集料）骨料 分为细骨料、粗骨料
细骨料：天然砂和人工砂，颗粒粒径 9.5mm 粗骨料：卵石或碎石。粒径1.18~150mm 之间。常
用粗骨料最大粒径是19~25mm （2）水泥浆： 胶凝材料——水泥、化学外加剂、
辅助胶凝材料如粉煤硅灰、石膏等 水 残留的空第1气页/共或48有页 意引入的气泡组成。
第4页/共48页
1 混凝土力学性能
水泥种类对混凝土强度增长影响很大，但对后期强度影响不大 （2）温度
第5页/共48页
1 混凝土力学性能
（3）蒸汽养护 ① 可使砼早期强度增长快，但后期硬化却很小。因此，相同配合 比时，蒸汽养护的砼试块的后期强度比正常硬化试块后期强度低 10%。 ② 构件在高蒸汽压力下养护很快就硬化，并可提高后期强度。 （4）再捣实 在第一次捣实后大约15~45min,用外部振捣器再捣实可明显提高 砼强度。
4.13
直线
0.5
7.01
-8.85
0
0
1
f
/ c
0.10.6 2
7.86(
f
/ c
)
8.46(
f
/ c
)2
2
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1 混凝土力学性能
五、抗剪强度—纯剪下强度及变形
1、试验方法 （1）矩形短梁直剪
第42页/共48页
1 混凝土力学性能
（2）z型单剪面试件 See“ Shear transfer in reinforced concrete"
第13页/共48页
1 混凝土力学性能
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1 混凝土力学性能
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1 混凝土力学性能
（1）(集料）骨料 分为细骨料、粗骨料
细骨料：天然砂和人工砂，颗粒粒径 9.5mm 粗骨料：卵石或碎石。粒径1.18~150mm 之间。常
用粗骨料最大粒径是19~25mm （2）水泥浆： 胶凝材料——水泥、化学外加剂、
辅助胶凝材料如粉煤硅灰、石膏等 水 残留的空第1气页/共或48有页 意引入的气泡组成。
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1 混凝土力学性能
水泥种类对混凝土强度增长影响很大，但对后期强度影响不大 （2）温度
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1 混凝土力学性能
（3）蒸汽养护 ① 可使砼早期强度增长快，但后期硬化却很小。因此，相同配合 比时，蒸汽养护的砼试块的后期强度比正常硬化试块后期强度低 10%。 ② 构件在高蒸汽压力下养护很快就硬化，并可提高后期强度。 （4）再捣实 在第一次捣实后大约15~45min,用外部振捣器再捣实可明显提高 砼强度。
4.13
直线
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8.46(
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1 混凝土力学性能
五、抗剪强度—纯剪下强度及变形
1、试验方法 （1）矩形短梁直剪
第42页/共48页
1 混凝土力学性能
（2）z型单剪面试件 See“ Shear transfer in reinforced concrete"
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1 混凝土力学性能
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1 混凝土力学性能
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1 混凝土力学性能
混凝土培训ppt课件
状态。
避免常见问题及处理方法
01
02
03
蜂窝麻面
严格控制混凝土配合比和 坍落度；加强模板清理和 脱模剂涂刷；提高振捣质 量，确保混凝土密实。
露筋
加强钢筋保护层控制；避 免踩踏钢筋；提高模板支 撑刚度，防止变形。
裂缝
控制混凝土内外温差；加 强养护措施；合理设置后 浇带和施工缝；采取必要 的加强韧性
显著提高混凝土的抗裂性能，减少裂 缝的产生和扩展。
提高耐久性
增强混凝土的耐久性，延长使用寿命 。
改善施工性能
提高混凝土的流动性和粘聚性，降低 施工难度。
应用领域
抗震结构、防爆结构、海洋工程、道 路修复等。
再生骨料混凝土环保意义和推广价值
环保意义
利用废弃混凝土破碎加工成再生骨料，减少天然资源的消 耗和废弃物的排放，降低对环境的破坏。
介绍了纤维增强混凝土的基本原理、性能优势以及在结构加固、耐久性
提升等方面的应用案例。
03
3D打印混凝土技术的创新与实践
展示了3D打印混凝土技术的最新研究成果，包括打印设备、材料研发
、建筑设计等方面的创新与实践。
学员心得体会交流环节
学习过程中的收获与感悟
学员们分享了自己在培训过程中学到的知识、技能以及对于混凝土领域的认识和理解。
修补材料选择和施工方法
修补材料
水泥基修补材料、聚合物修补材料、纤维增强修 补材料等
施工方法
表面处理、注浆处理、喷涂处理等
注意事项
修补前应对缺陷进行彻底清理，确保修补材料与 基体良好粘结，修补后应及时进行养护
质量检查和验收标准
质量检查
外观检查、敲击检查、超声检测等
验收标准
符合设计要求及相关规范标准，如《混凝土结构工程施工质量验收规范》等。对于重要结构或特殊要求的工程， 还需进行更严格的检测和验收，如钻芯取样等破坏性检测方法。
避免常见问题及处理方法
01
02
03
蜂窝麻面
严格控制混凝土配合比和 坍落度；加强模板清理和 脱模剂涂刷；提高振捣质 量，确保混凝土密实。
露筋
加强钢筋保护层控制；避 免踩踏钢筋；提高模板支 撑刚度，防止变形。
裂缝
控制混凝土内外温差；加 强养护措施；合理设置后 浇带和施工缝；采取必要 的加强韧性
显著提高混凝土的抗裂性能，减少裂 缝的产生和扩展。
提高耐久性
增强混凝土的耐久性，延长使用寿命 。
改善施工性能
提高混凝土的流动性和粘聚性，降低 施工难度。
应用领域
抗震结构、防爆结构、海洋工程、道 路修复等。
再生骨料混凝土环保意义和推广价值
环保意义
利用废弃混凝土破碎加工成再生骨料，减少天然资源的消 耗和废弃物的排放，降低对环境的破坏。
介绍了纤维增强混凝土的基本原理、性能优势以及在结构加固、耐久性
提升等方面的应用案例。
03
3D打印混凝土技术的创新与实践
展示了3D打印混凝土技术的最新研究成果，包括打印设备、材料研发
、建筑设计等方面的创新与实践。
学员心得体会交流环节
学习过程中的收获与感悟
学员们分享了自己在培训过程中学到的知识、技能以及对于混凝土领域的认识和理解。
修补材料选择和施工方法
修补材料
水泥基修补材料、聚合物修补材料、纤维增强修 补材料等
施工方法
表面处理、注浆处理、喷涂处理等
注意事项
修补前应对缺陷进行彻底清理，确保修补材料与 基体良好粘结，修补后应及时进行养护
质量检查和验收标准
质量检查
外观检查、敲击检查、超声检测等
验收标准
符合设计要求及相关规范标准，如《混凝土结构工程施工质量验收规范》等。对于重要结构或特殊要求的工程， 还需进行更严格的检测和验收，如钻芯取样等破坏性检测方法。
混凝土结构设计完整的ppt课件
要一个方向受力的板。 重要概念：荷载按构件刚度分配,按短跨方向传递。
《规范》规定：混凝土板应按下列原则进行计算：
1．两对边支承的板和单边嵌固的悬臂板，应按单向板计算；
2．四边支承的板（或邻边支承或三边支承）应按下列规定计 算：
（1）当长边与短边长度之比大于或等于3时，可按沿短边方向受 力的单向板计算；
（梁净长）1/3
(梁净长)1/4
（梁净长）1/3 (梁净长)1/4
6900 6 22 2/4
250 6 22 4/2
1800 150 150 6 22 4/2
2 20
250 6 22 4/2
内力重分布的过程
三个阶段： （1）弹性体系； （2）支座和跨中截面先后出现裂缝； （3）支座塑性铰形成。
超静定钢筋砼结构内力重分布的两个过程： 第一：受拉砼开裂至第一个塑性铰形成； 第二：第一个塑性铰形成直到结构破坏。
连续梁的设计弯矩按弹性计算，截面配筋按极限状态计算， 两者不一致？
超静定结构塑性内力重分布的概念
3.跨中弹性最不利弯矩和
M 跨中
1.02M0
1 2
(M
l
M
r
)
4.调幅后支座和跨中截面弯矩均不小于1/3Mo；
5.各控制截面的剪力设计值按荷载最不利布置和调 幅后支座弯矩由静力平衡条件计算确定。
例：按弯矩调幅法计算如图所示双 跨连续梁的支座及跨中弯矩。（图 中给出的是用线弹性方法计算出的 最不利支座及跨中弯矩，调幅系数 β=0.2，F=100kN,l=6m）
结构； （2）处于严重侵蚀性环境中的混凝土结构； （3）直接承受动力和重复荷载的混凝土结构 （4）要求有较高承载力储备的混凝土结构； （5）配置延性较差的受力钢筋的混凝土结构。
《规范》规定：混凝土板应按下列原则进行计算：
1．两对边支承的板和单边嵌固的悬臂板，应按单向板计算；
2．四边支承的板（或邻边支承或三边支承）应按下列规定计 算：
（1）当长边与短边长度之比大于或等于3时，可按沿短边方向受 力的单向板计算；
（梁净长）1/3
(梁净长)1/4
（梁净长）1/3 (梁净长)1/4
6900 6 22 2/4
250 6 22 4/2
1800 150 150 6 22 4/2
2 20
250 6 22 4/2
内力重分布的过程
三个阶段： （1）弹性体系； （2）支座和跨中截面先后出现裂缝； （3）支座塑性铰形成。
超静定钢筋砼结构内力重分布的两个过程： 第一：受拉砼开裂至第一个塑性铰形成； 第二：第一个塑性铰形成直到结构破坏。
连续梁的设计弯矩按弹性计算，截面配筋按极限状态计算， 两者不一致？
超静定结构塑性内力重分布的概念
3.跨中弹性最不利弯矩和
M 跨中
1.02M0
1 2
(M
l
M
r
)
4.调幅后支座和跨中截面弯矩均不小于1/3Mo；
5.各控制截面的剪力设计值按荷载最不利布置和调 幅后支座弯矩由静力平衡条件计算确定。
例：按弯矩调幅法计算如图所示双 跨连续梁的支座及跨中弯矩。（图 中给出的是用线弹性方法计算出的 最不利支座及跨中弯矩，调幅系数 β=0.2，F=100kN,l=6m）
结构； （2）处于严重侵蚀性环境中的混凝土结构； （3）直接承受动力和重复荷载的混凝土结构 （4）要求有较高承载力储备的混凝土结构； （5）配置延性较差的受力钢筋的混凝土结构。
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15
二、构件的裂缝控制
4. 受弯构件斜截面抗裂度验算（以GB50010为例）
混凝土的主拉应力
一级
σtp≤0.85ftk
二级
σtp≤0.95ftk
16
二、构件的裂缝控制
4. 受弯构件斜截面抗裂度验算（以GB50010为例）
d
te
)
各系数由试验分析确定
C 26
四、裂缝宽度的实用计算方法
1. 半理论半经验的方法
《混凝土结构设计规范》（GB50010） 《水工钢筋混凝土结构设计规范》
所采用的方法
27
四、裂缝宽度的实用计算方法
1. 半理论半经验的方法
平均裂缝间距
轴拉kl=1.1；其
deg
ni di2
nii di
它kl=1.0
混凝土的主压应力
一级 二级
σcp≤0.60fck
17
二、构件的裂缝控制
4. 受弯构件斜截面抗裂度验算（以GB50010为例）
先张法应考虑 传递长度内的 实际应力分布
pe
ltr
ltr
18
三、横向受力裂缝宽度的计算
1. 粘结滑移理论
以轴心受拉为例
*基本假定就是：开裂后，裂缝处混凝 土退出工作，钢筋和混凝土之间发生 滑移，混凝土回缩至图中虚线的位置
严格要求不出现裂缝（一级） n S SGk SQ1k S ci Qik i2
荷载效应标准组合下（短期效应）混凝土中不产生拉应力
ck pcII 0
ck
Nk A0
, ck
Mk W0
11
二、构件的裂缝控制
3. 正截面抗裂度验算（以GB50010为例）
一般要求不出现裂缝（二级）
荷载效应标准（短期）组合下混凝土中可有拉力但应小于混凝土抗拉 强度
2.0 0.4' /
43
六、受弯构件的变形与刚度
3. 荷载长期作用下的刚度
变形系数法
《混凝土结构设计规范》（GB50010）采用的即是变 形系数法，并规定：钢筋混凝土受弯构件的最大挠度 按荷载的准永久组合，预应力混凝土受弯构件的最大 挠度按荷载的标准组合，并均考虑荷载的长期作用的 影响进行计算。
lm
kl
(1.9c
0.08
deq
te
)
光圆，取0.7；变 形，取1.0
te<0.01时，取te=0.01
c<20时，取c=20；c>65时，取c=65
28
四、裂缝宽度的实用计算方法
1. 半理论半经验的方法
平均裂缝宽度
按荷载准永久组合计算的钢 筋混凝土构件纵向受拉钢筋 应力或按荷载标准组合计算 的预应力混凝土构件纵向受 拉钢筋应力
混凝土结构基本原理
第十一章 混凝土结构的使用性能
一、引言
结构构件 的可靠性
安全性 适用性 耐久性
具有足够的承载力和变形 能力
在使用荷载下不产生过大 的裂缝和变形
在一定时期内维持其安全 性和适用性的能力
本章的主要内容
2
二、构件的裂缝控制
1. 裂缝的分类
按裂缝的产生时间 按裂缝的产生原因 按裂缝的形态
数为1.5
wmax
cr
s
Es
(1.9c
0.08
deq
te
)
轴拉：cr 1.51.9 0.851.1 2.7
偏心受拉：cr 1.51.9 0.851.0 2.4
受弯：cr 1.51.66 0.851.0 2.1
偏心受压：cr 1.51.66 0.77 1.0 1.9
35
四、裂缝宽度的实用计算方法
N p0 ( con lI lII ) Ap l5 As
N p0 ( con lI lII ) Ap
Np0
c=0
非预应力钢筋的截面积
31
四、裂缝宽度的实用计算方法
1. 半理论半经验的方法
预应力轴拉构件裂缝处钢筋的应力
N p0 ( con lI lII E pcII ) Ap
2. 以数理统计分析为基础的计算方法
《公路钢筋混凝土及预应力桥涵设计规范》采用的方法
钢筋的直径，采用不同直径的钢筋时
取换算直径：d 4As
wm a x
C1C2C3
s
Es
( 30 d
0.28 10
)
(mm)
受拉钢筋的总周长
As
bh0 (bf b)hf
0.02时，取 0.02 0.006时，取 0.006
Mk 39
六、受弯构件的变形与刚度
2. 短期刚度Bs
解析刚度法
c
裂缝截面处的应力和应变
0h0
Mk
1c
sh0 h0
c
s Ec
As Ass
s
s Es
s
Mk As sh0
c
Mk 10 sbh02
平均应变
cm
sm
s
s
Es
Mk
As sh0 Es
cc
c
s Ec
c
Mk
10 sbh02Ec
Mk
bh02 Ec
酸类腐蚀
9
二、构件的裂缝控制
2. 裂缝的成因
斜裂缝！！
使用期间的裂缝----荷载引起的裂缝
拉、弯、剪、扭、粘结等引起的裂缝
垂直裂缝！ 纵向裂缝！！！
目前，只有在拉、弯(偏拉、偏压)状态下 混凝土横向裂缝宽度的计算理论比较成熟。 这也是下面所要介绍的主要内容
10
二、构件的裂缝控制
3. 正截面抗裂度验算（以GB50010为例）
44
六、受弯构件的变形与刚度
4. 受弯构件的挠度计算
最小刚度原则
P
P
l0
h
f
s M kl02 Bl
flim
由不同的《规范》根据 具体的情况确定
M
Bs
45
六、受弯构件的变形与刚度
5. 基于计算弹性刚度的简化计算
参见教材中的相关内容！
46
六、受弯构件的变形与刚度
6. 预应力受弯构件的变形验算
参见教材中的相关内容！
P
考虑自重的反拱值
不考虑损失 的反拱值
不考虑自重有 效预应力引起 的反拱值
34
四、裂缝宽度的实用计算方法
1. 半理论半经验的方法
裂缝的最大宽度
由裂缝的统计特性，按95%的保证率
wmax 1.66wm，（弯、偏心受压，正态分布） wmax 1.9wm，（轴拉、偏心受拉，偏态分布）
考虑到长期荷载下，混凝土徐变影响导致裂缝继续扩大，取扩大系
偏心受拉： s
Nqe ' As (h0 as
')
偏心受压： s
Nq (e As z
z) ;z
0.87 0.12(1
f
')( h0 e
)
h0
30
四、裂缝宽度的实用计算方法
1. 半理论半经验的方法
预应力轴拉构件裂缝处钢筋的应力
和普通混凝土构件的方法基本相同，但应注意开裂荷载的计算方法
使混凝土中预应力为0时的拉力 先张法
wm
kwkl
s
Es
(1.9c
0.08
deq
te
)
轴拉、偏心受 拉kw=0.85；受 弯偏心受压
kw=0.77
1.1 0.65
ft
te s
,
1.0,取 0.2,取
1.0 0.2
29
四、裂缝宽度的实用计算方法
1. 半理论半经验的方法
钢筋混凝土构件
轴拉： s
Nq As
受弯： s
Mq 0.87 Ash0
裂缝的间距
s As ft A s (s)
c(c)
s As mld
l
ft A
md
ft
m
1
d 2
d 4
1 ft
4 m
d
4A
l
l
m
sm
cm c=ft
（s+ s）As
sAs
l
（s+ s）As
m
l
sAs 21
三、横向受力裂缝宽度的计算
1. 粘结滑移理论
裂缝的间距
l
裂缝的平
裂缝的最小间距 l 均间距
36
五、裂缝宽度的控制
wmax wlim
由不同的《规范》根据 具体的情况确定
C 37
六、受弯构件的变形与刚度
1. 截面抗弯刚度的特点
与荷载形式、支承条件有关的系数
f
s Ml02 EI
sM B
l02
M EIy'' EI
B EI M
钢筋混凝土纯弯段截面抗弯刚度的特点 ： M
III
*随着弯矩增大B不断降低
使混凝土中预应力为0时的拉力
Np0
后张法
N p0 ( con lI lII E pcII ) Ap l5 As
非预应力钢筋的截面积
32
四、裂缝宽度的实用计算方法
1. 半理论半经验的方法
预应力轴拉构件裂缝处钢筋的应力N
预应力混凝土构件 （使用荷载下不带裂缝）
钢筋的应力
在Ns-Np0的拉力作用下混凝土中产生裂 Np0 缝
3. 荷载长期作用下的刚度
基本概念
+
恒+活中 “恒” 活中“活”
42
六、受弯构件的变形与刚度
3. 荷载长期作用下的刚度