给水排水工程中钢筋混凝土结构裂缝宽度计算模式的

给水排水工程中钢筋混凝土结构裂缝宽度计算模式的探讨摘要：本文从钢筋混凝土裂缝宽度计算基本理论人手，通过对《混凝土结构设计规范》(gbs0010--2002)和《给排水工程构筑物结构设计规范》(gb50069—2002)中混凝土结构裂缝宽度计算方法的比较，阐述了上述规范在进行裂缝宽度的异同之处，并结合工程算例，对计算结果进行分析比较，来探讨给水排水工程中钢筋混凝土结构裂缝宽度计算模式。

关键词：钢筋混凝土结构；裂缝宽度；计算
abstract: this article from the reinforced concrete crack width, the calculation with the basic theory, based on the concrete structure design rules “(gbs0010-2002) and the water supply and drainage engineering structures structure design rules” (gb50069-2002) concrete crack width in the comparison of the calculation method, this paper explains the above standard in the place of the similarities and differences of crack width, and combined with engineering example, the results calculated the analysis and comparison, water and wastewater engineering to explore the reinforced concrete structure crack width, the calculation model.
keywords: reinforced concrete structure;crack width; calculation
中图分类号：tu37文献标识码：a 文章编号：
给水排水工程中的各种构筑物，使用时主要处于盛水或潮湿的环境下，因此在结构设计过程中防渗、防漏和耐久性是必须考虑的重要因素。

为了确保结构具备良好的防渗、防漏性能，满足设计要求的耐久性，《给水排水工程构筑物结构设计规范》对在正常使用极限状态下钢筋混凝土构筑物构件的最大裂缝宽度限值做了严格的规定。

最大裂缝宽度的计算就成为给水排水构筑物结构设计中十分重要的一个内容。

随着新修订的《混凝土结构设计规范》(gb50010—2002)和《给水排水工程构筑物结构设计规范》(gb50069—2002)的颁布实施，两规范均对钢筋混凝土构件最大裂缝宽度计算模式进行了修订，本文将从钢筋混凝土裂缝宽度计算基本理论人手，对两种规范裂缝宽度验算模式进行比较，并结合具体的工程算例对计算结果进行比较分析，来探讨给水排水工程中钢筋混凝土结构裂缝宽度计算模式。

1裂缝宽度计算理论
1．1裂缝开展机制
由于混凝土抗拉强度很低，受拉性能较差，所以在荷载作用下极易开裂。

由于受弯构件下部受拉钢筋与周围混凝土的受力情况类同轴心受拉构件，现以轴心受拉构件为例来研究裂缝开展机制。

最初混凝土受拉后，裂缝的形成是随机的。

构件受力后，混凝土中拉应力超过几处薄弱截面混凝土的抗拉强度后就开裂，于是在裂缝处混凝土和钢筋之间产生滑移，混凝土应力为零，全部外力均由钢筋承受。

在裂缝之间的混凝土仍能承受拉应力。

这些拉应力是
通过混凝土的黏结力从裂缝截面处的钢筋传递过去的。

裂缝间的黏结应力分布情况及其大小就决定了裂缝之间钢筋和混凝土拉应力的分布。

当外荷载继续增大时，在初始裂缝之间还可能形成新的裂缝，但裂缝间距只能缩短到一定限度为止。

1．2平均裂缝宽度计算
裂缝宽度是裂缝出现后，在两条裂缝之间受拉钢筋与相同水平处受拉混凝土伸长值的差值。

因此，平均裂缝宽度即为该裂缝间钢筋平均伸长值与混凝土平均伸长值的差值，即
（1）
式中——平均裂缝宽度；
——纵向受拉钢筋截面重心水平处钢筋平均应变，；
——裂缝处钢筋的应变；
——裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数；
纵向受拉钢筋截面重心水平处混凝土平均应变；
——裂缝处受拉钢筋的应力；
——钢筋的弹性模量；
——混凝土自身伸长对裂缝宽度的影响系数，。

短期荷载作用下的最大裂缝宽度可由平均裂缝宽度乘以扩大系数求得，即
（2）
当考虑长期影响时，可再乘以长期影响扩大系数，即
（3）
1．3平均裂缝间距计算
假定两条初始裂缝位于截面a及c处，间距为，沿ab长度如能通过黏结力从钢筋中传递足够拉力到混凝土，使b处混凝土拉应力超过抗拉强度，则新裂缝在b处形成。

可用下式表示
(4)
——有效受拉混凝土截面面积；
——混凝土开裂强度实测值；
——最小裂缝间距；
s——受拉钢筋横截面总周长；
——平均黏结应力。

从式(4)可知，当≥时，在b处会形成新裂缝，反之在b处不会形成新裂缝，说明裂缝间距在及之间变动，平均间距约为。

如果钢筋直径相同，，式中as是钢筋面积，d是钢筋直径，再用按混凝土受拉有效面积计算的配筋率代入（4），可得
（5）
试验表明，混凝土黏结强度大致与混凝土抗拉强度成正比。

因此可取宁为常数，于是可得
(6)
式中是——经验系数。

在推导式(6)时，假定在即将出现裂缝的截面处，受拉区混凝土的拉应力是均匀的，然而实际的拉应力分布并不均匀。

由于混凝土
和钢筋的握裹，钢筋对受拉张紧的混凝土的回缩起着约束作用，离钢筋越远约束作用越小。

因此，随着保护层厚度的增大，外表混凝土较靠近钢筋内芯混凝土所受的约束作用将越小。

当出现第一条裂缝后，只有离开该裂缝较远处的外表混凝土拉应力才能增大到混凝土的抗拉强度，这时才可能出现第二条裂缝，亦即裂缝的间距和混凝土保护层的厚度有关。

因此，在确定平均裂缝宽度时，必须考虑保护层厚度的影响。

如果再计及钢筋表面特征因素u后，式(6)可变为
（7）
式中c——混凝土净保护层厚度；
k2——经验系数；
——与纵向钢筋表面特征有关的系数。

2两种规范裂缝宽度计算公式的比较
2.1《混凝土结构设计规范》(gb50010—2002)的算法
钢筋混凝土受拉、受压、受弯构件，按荷载效应的标准组合并考虑长期作用影响的最大裂缝宽度按下式计算：
（8）
（9）
（10）
2．2《给水排水工程构筑物结构设计规范》(gb50069—2002)的算法
受弯、大偏心受拉或受压构件的最大裂缝宽度，按下式计算：
（11）
（12）
2．3两种规范计算方法的比较
从式(8)～(12)可以看出，两种规范所采用的裂缝宽度计算理论是相同的，都是基于第一节推导的理论，它们的区别在于确定具体计算模式时，根据不同的试验结果，在具体参数的确定和公式表达上有所区别。