钢筋混凝土构件耐久性计算
钢筋混凝土结构耐久性评估方法
钢筋混凝土结构耐久性评估方法随着社会的发展和建筑技术的不断进步，钢筋混凝土结构在现代建筑中得到了广泛应用。
然而，随着时间的推移，钢筋混凝土结构的耐久性会受到一系列因素的影响，如环境条件、施工质量等。
为了确保钢筋混凝土结构的长期稳定性和安全性，需要对其耐久性进行评估。
本文将介绍一种常用的钢筋混凝土结构耐久性评估方法。
一、背景介绍钢筋混凝土结构是由混凝土和钢筋组成的复合材料，具有良好的抗压和抗拉性能。
然而，随着时间的推移，混凝土内部可能会发生腐蚀、龟裂等问题，从而影响结构的整体稳定性和耐久性。
二、耐久性评估方法钢筋混凝土结构的耐久性评估主要包括以下几个方面：1. 环境评估环境评估是耐久性评估的基础，主要是评估结构所处环境的气候、腐蚀性物质等因素对结构的影响程度。
通过分析环境条件，可以判断结构受到的腐蚀和侵蚀程度，进而制定相应的防护措施。
2. 结构检测结构检测是对钢筋混凝土结构进行全面的检测和评估，包括外观检查、理化性质测试、力学性能测试等。
通过这些检测手段，可以了解结构的受力情况、质量状况和腐蚀程度，从而判断结构的耐久性。
钢筋混凝土结构的损伤评估是针对已经存在的损伤进行定性和定量的评估。
通过损伤评估，可以了解结构的剩余寿命和安全状况，为结构的维护和修复提供依据。
4. 寿命周期评估寿命周期评估是对钢筋混凝土结构在整个使用寿命内的性能进行评估。
通过考虑结构的设计、使用环境和维护等因素，可以预测结构在未来的使用寿命内可能出现的问题，并采取相应的措施来提高结构的耐久性。
三、方法应用举例以一个桥梁工程为例，介绍具体的耐久性评估方法应用：1. 环境评估对该桥梁所处的环境条件进行调查和分析，包括气候、水质、空气污染等因素。
通过检测水质中的腐蚀性物质浓度和大气中的污染物浓度，评估结构可能受到的环境腐蚀程度。
2. 结构检测对桥梁的外观进行检查，观察是否存在裂缝、污渍等问题。
同时，采集混凝土样品进行强度测试，了解混凝土的质量状况。
钢筋混凝土构件的变形、裂缝及混凝土结构的耐久性
在试验中量测这些值，就可求出η。
Ate—有效受拉面积，图9-6。
3. ζ——受压边缘混凝土平均应变综合系数
为了简化计算，直接给出：
（9－15）
最后的Bs的计算公式：
（9－16）
纯弯段内平均截面弯曲刚度
9.1.4 受弯构件的截面刚度B——考虑荷载长期作用的影响
考虑荷载长期作用的影响 后，截面弯曲刚度将降低，构件挠度将增大。
得：
解：（1）本题的关键：将多孔板截面换算成工字形截面。 换算条件：ⅰ. 形心位置不变； ⅱ. 面积不变； ⅲ. 对形心轴的惯性矩不变。
解出bh，hh
本题：
9.2 钢筋混凝土构件裂缝宽度验算 9.2.1 裂缝的出现、分布和开展 以轴心受拉构件为例 由此看来： 首批裂缝在混凝土抗拉强度较薄弱的截面产生，其次的裂缝将在裂缝间距≥2L的区段上产生，哪里最薄弱，哪里先出现裂缝。 但裂缝间距不会小于L，即稳定后的裂缝间距为：L～2L。
实际工程中：0.5～0.7Mu。
9.1.2 短期刚度Bs
（1）不考虑徐变影响 短期刚度
（2）引用平截面假定 指平均应变
而
∴有
计算短期刚度的思路：
由定义知：
由平截面假定知：
∴
（9－3）
∴ 导出εcm、εsm的计算公式，即可获得Bs的计算公式。
影响因素及其讨论：
（1） 为什么？
（2） 为什么？
【例题9-5】。。。。。。
【例题9-6】。。。。。。
9.3 钢筋混凝土截面延性
9.3.1 延性的概念
材料与截面
受拉
受压
脆性的
有延性的
构件截面
受弯正截面
第8章 钢筋混凝土构件的裂缝、变形和耐久性
裂缝的控制等级分为三级： 正常使用阶段严格要求不出现裂缝的构件，裂缝控制 等级属一级； 正常使用阶段一般要求不出现裂缝的构件，裂缝控制 等级属二级； 正常使用阶段允许出现裂缝的构件，裂缝控制等级属 三级。 钢筋混凝土结构构件由于混凝土的抗拉强度低，在正 常使用阶段常带裂缝工作，因此，其裂缝控制等级属于三 级。若要使结构构件的裂缝达到一级或二级要求，必须对 其施加预应力，将结构构件做成预应力混凝土结构构件。 试验和工程实践表明，在一般环境情况下，只要将钢 筋混凝土结构构件的裂缝宽度限制在一定的范围以内，结 构构件内的钢筋并不会锈蚀，对结构构件的耐久性也不会 构成威胁。因此，裂缝宽度的验算可以按下面的公式进行
宽度还需乘以荷载长期效应裂缝扩大系数τ l。对各种受力
构件，《规范》均取τ l=0.9×1.66≈1.5.这样，最大裂缝宽 度为
ω max = τ sτ lω m
安全、适用和耐久，是结构可靠的标志，总称为结构 的可靠性。 对于使用上需要控制变形和裂缝的结构构件，除了要 进行临近破坏阶段的承载力计算以外，还要进行正常使用 情况下的变形和裂缝验算。 因为，过大的变形会造成房屋内粉刷层剥落、填充墙 和隔断墙开裂及屋面积水等后果；在多层精密仪表车间 中，过大的楼面变形可能会影响到产品的质量；水池、油 罐等结构开裂会引起渗漏现象；过大的裂缝会影响到结构 的耐久性；过大的变形和裂缝也将使用户在心理上产生不 安全感。 此外，混凝土结构是由多种材料组成的复合人工材 料，由于结构本身组成成分及承载受力特点，在周围环境
Ψ＝ 1.1- 0.65ftk/(ρteσ sk)
(8-11)
式中ftk——混凝土抗拉强度标准值，按附表1-1采用。
为避免过高估计混凝土协助钢筋抗拉的作用，当按式 (8-11)算得的Ψ＜时，取Ψ=0.2；当Ψ=1.0时，取Ψ=1.0.对直 接承受重复荷载的构件，Ψ=1.0。 (2)最大裂缝宽度ωmax 由于混凝土的非匀质性及其随机性，裂缝并非均匀分 布，具有较大的离散性。因此，在荷载短期效应组合作用 下，其短期最大裂缝宽度应等于平均裂缝宽度ω m乘以荷载 短期效应裂缝扩大系数τ s。根据可靠概率为95％的要求， 该系数可由实测裂缝宽度分布直方图的统计分析求得：对 于轴心受拉和偏心受拉构件，τ s=1.9；对于受弯和偏心受 压构件已τ s=1.66。此外，最大裂缝宽度ω max尚应考虑在 荷载长期效应组合作用下，由于受拉区混凝土应力松弛和 滑移徐变裂缝间受拉钢筋平均应变还将继续增长；同时混 凝土收缩，也使裂缝宽度有所增大。因此，短期最大裂缝
第八章-钢筋混凝土构件的变形、裂缝及混凝土结构的耐久性
1.混凝土收缩或温度变形受到约束； 2. 施工措施不当； 3. 基础不均匀沉降； 4. 钢筋锈蚀；
5.荷载作用；
1. 混凝土收缩或温度变形受到约束产生的裂缝
大体积混凝土水化过程 中发热量很大，内部温度较 高，混混凝凝土土体收积缩膨或胀温，度内变外 温化差时很，大体，积内会部发混生凝变土化膨，胀 受若到能外自部由已变硬形化则混不凝会土产的生约 束裂，缝使；构但件若表变面形混受凝到土约受束拉， 产则生会裂在缝混。凝对土于中杆产件生系拉统应，
无滑移理论
认为开裂后钢筋与混凝土之间仍保持可靠 粘结，无相对滑动；沿裂缝深度存在应变梯度 ，表面裂缝宽度与混凝土表面离钢筋的距离成 正比。可见，保护层越厚表面裂缝越宽。
裂缝综合理论
它综合了上述两种理论中影响裂缝宽度的
主要因素，并在统计回归的基础上建立了实用 的计算公式。裂缝综合理论也许称不上“理论 ”，实际上只是一种实用的计算方法。
5.荷载 产生的 裂缝
拉、弯、剪、扭、粘结等引起的裂缝
目前，只有在拉、弯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
我国《规范》将裂缝控制等级分为三级
一级：严格要求不出现裂缝的构件。按荷载效应标准组合进行验算 时，构件受拉边缘混凝土不应产生拉应力；
二级：一般要求不出现裂缝的构件。按荷载效应标准组合验算时， 构件受拉边缘混凝土拉应力不应大于轴心抗拉强度标准 值 ft k ；而按荷载效应准永久值组合验算时，构件受拉边
3. 跨高比
f S M kl02 B
l0越大，f越大。因此，我们可以做到在承载力计算前选定足够 的截面高度或较小的跨高比l0/h，配筋率又限制在一定范围内，
如果满足了承载力要求，计算挠度也必然满足
钢筋混凝土构件变形、裂缝和耐久性
，此处 为换算截面对其重心轴的惯性矩， 为混
凝土的弹性模量。
图9.2 适筋梁
图9.3 抗弯刚度沿构件 跨度的变化
关系曲线图 9.2 变 形 验 算
9.2 变 形 验 算
裂缝出现以后(第Ⅱ阶段)：
裂缝出现以后，
曲线发生了明显的转折，出现了第一个转折点
()
。配筋率
越低的构件，其转折越明显。试验表明，尺寸和材料
202X
钢筋混凝土构件变形、 裂缝和耐久性
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教学提示：本章介绍钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算的主要内容。构件 的最大挠度根据截面抗弯刚度，用结构力学的方法计算；钢筋混凝土受弯构件 截面的抗弯刚度不为常数，考虑到荷载作用时间的影响，有短期刚度Bs和长期 刚度B的区别，且二者随弯矩的增加、配筋率的降低而减小。最大裂缝宽度的 计算公式是在平均裂缝间距和平均裂缝宽度理论计算值的基础上，根据试验资 料统计求得并乘以“扩大系数”后加以确定；该式为半经验性理论公式。混凝 土结构的耐久性应根据环境类别和设计使用年限进行设计。
Mk
Mkh0式中
sm cm
1
○ 9.2 变 形 验 算
根据材料力学中刚 度的计算公式和式 (9-3)，有 ○ ——荷按载效应标 准组合计算的弯矩 值。
2
裂缝截面处的应变 和 在荷载效应的标准组合下，裂 缝截面处纵向受拉钢筋重心处 拉应变 和受压区边缘混凝土的压应变 按下式计算：
9.2 变 形 验 算
04.
03.
——受压翼缘的加强 系数，。
——裂缝截面处受压 区高度系数；
——裂缝截面处内力 臂长度系数；
——压应力图形丰满 程度系数；
9.2 变 形 验 算
3) 平均应变 s m 和c m
钢筋混凝土构件的耐久性分析
钢筋混凝土构件的耐久性分析一、前言随着建筑结构工程的不断发展，钢筋混凝土构件作为建筑结构中最为重要的一部分，其耐久性成为了工程师们所关注的焦点。
本文旨在通过对钢筋混凝土构件耐久性的分析，为工程师们提供一些参考资料，帮助他们更好地设计、建造和维护钢筋混凝土构件。
二、钢筋混凝土构件的耐久性钢筋混凝土构件在使用过程中，其耐久性是一个十分重要的指标，因为过早的失效可能会对建筑结构安全带来巨大的威胁。
钢筋混凝土构件的耐久性可以从以下几个方面进行分析。
1. 水泥的性质钢筋混凝土中的水泥是起到粘结作用的重要材料，其水化反应是建筑材料中最为复杂的反应之一。
水泥的成分、质量和加工工艺等因素都对其性质有着重要的影响，这将直接影响到钢筋混凝土结构在使用过程中的耐久性。
2. 钢筋的腐蚀钢筋在钢筋混凝土构件中起到了加强钢筋混凝土的作用，但因为其自身的材料特性，具有易腐蚀性。
当钢筋表面的被腐蚀物质产生后，钢筋表面的保护层就很容易被破坏，这将导致钢筋丧失了防腐蚀的功能。
随着时间的推移，钢筋表面的腐蚀越来越严重，其强度也逐渐下降，从而使钢筋混凝土构件的耐久性得到了影响。
3. 冻融循环当钢筋混凝土构件遭遇到高温干燥、低温冻结等环境的逆境时，水分的体积性膨胀与收缩会直接影响到其耐久性。
在钢筋混凝土材料中，水的体积变化会导致混凝土表面开裂、破碎等现象，这将导致钢筋混凝土工件的强度和耐久性大大降低。
4. 剪切和冲击钢筋混凝土构件在使用过程中，往往会受到剪力及冲击力的作用，这将对钢筋混凝土构件的力学特性和耐久性造成不同程度上的影响。
比如，在剪切作用的下，钢筋混凝土工件会产生一些不可逆的塑性变形，这将导致其强度和可靠性逐渐下降，从而影响其耐久性。
三、提高钢筋混凝土构件的耐久性当我们认识了钢筋混凝土结构中耐久性所涉及的不同方面的因素时，我们便可以像工程师那样，从各个方面提高钢筋混凝土构件的耐久性。
1. 选用高质量的材料钢筋混凝土结构中，选用高质量的材料是保证其强度和耐久性的关键，因为材料的性质直接决定了钢筋混凝土结构的最终性能。
第三章 混凝土结构的耐久性设计
二,混凝土结构耐久性设计原则
混凝土桥梁结构的耐久性取决于混凝土材料的自身特性和结 构的使用环境,与结构设计,施工及养护管理密切相关.综 合国内外研究成果和工程经验,一般是从以下三个方面解决 混凝土桥梁结构的耐久性: (1)采用高耐久性混凝土,增强混凝土的密实度,提高混 凝土自身抗破损能力; (2)加强桥面排水和防水层设计,改善桥梁的环境作用条 件; (3)改进桥梁结构设计,其中包括加大混凝土保护层厚度 ;加强构造钢筋,防止控制裂缝发展;采用具有防腐保护的 钢筋(例如:体外预应力筋,无粘结预应力筋,环氧涂层钢 筋等).
一,混凝土结构的耐久性
混凝土结构的耐久性是指结构对气候作用,化学侵蚀,物 理作用或任何其他破坏过程的抵抗能力.由于混凝土的缺 陷(例如裂隙,孔道,汽泡,孔穴等),环境中的水及侵 蚀性介质就可能渗入混凝土内部,产生碳化,冻融,锈蚀 作用而影响结构的受力性能.并且结构在使用年限内还会 受到各种机械物理损伤(腐损,撞击等)及冲刷,溶蚀, 生物侵蚀的作用.混凝土结构的耐久性问题表现为:混凝 土损伤(裂缝,破碎,酥裂,磨损,溶蚀等);钢筋的锈 蚀,脆化,疲劳,应力腐蚀;以及钢筋与混凝土之间粘结 锚固作用的削弱等三个方面.从短期效果而言,这些问题 影响结构的外观和使用功能;从长远看,则会降低结构安 全度,成为发生事故的隐患,影响结构的使用寿命.
影响混凝土结构耐久性的因素十分复杂,主要取决于以下四 个方面: (1)混凝土材料的自身特性; (2)混凝土结构的设计与施工质量; (3)混凝土结构所处的环境条件; (4)混凝土结构的使用条件和防护措施. 混凝土材料的自身特性和结构的设计与施工质量是决定其耐 久性的内因.混凝土的材料组成,如水灰比,水泥品种和 数量,骨料的种类与级配都直接影响混凝土结构的耐久性. 混凝土的缺陷(例如裂缝,气泡,空穴等)都会造成水分 和侵蚀性物质渗入混凝土内部,与混凝土发生物理化学作 用,影响混凝土结构的耐久性.
混泥土耐久性评估
用于考核钢筋混凝土速度Vd按下列公式计 算:
式中:A0为钢筋原始截面面积(mm2),At为评估时 钢筋截面面积(mm2).
◆ 混凝土强度衰减
混凝土强度衰减程度用混凝土立方体抗压强度降低系 数βc评价.
式中:Rdes为混凝土设计强度(M Pa),Ract为评估时混凝 土实际强度(M Pa). 混凝土强度衰减速度按下式计算:
5个等级之间是连续变化的,各等级之间没有绝 对的界限, 因而是一些模糊等级,排在前面的级数较 高.其中一级(A、a级)对应于耐久性正常状态,二级(B、 b级)对应于耐久性基本正常状态,三级(C、c级)处于 耐久性基本正常状态与正常使用耐久性极限状态之 间,四级(D、d级)处于正常使用耐久性极限状态与承 载力耐久性极限状态之间,五级(E、e)对应于耐久性 危险状态.
mcl为单方混凝土中氯离子的质量kgmce侵蚀硫酸根铵根与水中co侵蚀主要针对处于土壤与地下水环境的构件设置参照欧洲混凝土耐久性设计规范采用混凝土中硫酸根和铵根的质量分数与水中co浓度来考核温度采用年平均气温来评价湿度采用年平均湿度来评价
混凝土耐久性评估
彭小军
主要内容
1、混凝土结构的耐久性问题及特点 2、耐久性典型状态定义 3、耐久性等级划分（以混凝土桥梁结构为例） 4、混凝土结构耐久性评估及流程
4) 当混凝土结构某个层次由于耐久性损伤而不能满足 所要求的安全性,必须经过加固处理才能继续使用时,该 层次则达到其承载力使用寿命,其所处的状态即为承载 力耐久性极限状态.
5) 当混凝土结构某个层次由于耐久性损伤不能满足所 要求的安全性已经超过其承载力使用寿命,必须立即采 取加固处理或者报废措施,这时该层次所处的状态即为 耐久性危险状态.
1.2耐久性失效的特点
混凝土结构耐久性设计标准
混凝土结构耐久性设计标准一、前言混凝土结构的耐久性设计是保证混凝土结构长期安全使用的基础。
耐久性设计标准的制定是为了保证混凝土结构在使用过程中不发生严重的损坏或失效，从而达到延长混凝土结构使用寿命的目的。
本文将介绍混凝土结构耐久性设计标准的相关内容，包括设计原则、设计指标、设计方法等。
二、设计原则1.设计原则的基本要求混凝土结构耐久性设计标准的制定应该遵循以下基本要求：（1）根据混凝土结构使用环境和使用要求确定设计寿命和使用寿命。
（2）确定混凝土结构的设计指标，包括混凝土的强度等级、混凝土配合比、钢筋的质量等级、覆盖层厚度等。
（3）采用可靠的设计方法进行计算，确保混凝土结构的安全可靠性。
（4）根据混凝土结构的使用特点，采用有效的施工工艺和质量控制方法确保混凝土结构的质量。
（5）采用可靠的检测方法对混凝土结构进行定期检测，及时发现并处理混凝土结构的问题。
2.设计原则的具体要求混凝土结构耐久性设计标准的具体要求包括以下几个方面：（1）根据混凝土结构使用环境和使用要求确定设计寿命和使用寿命。
设计寿命应该满足混凝土结构的使用要求，使用寿命应该满足混凝土结构的经济要求。
（2）确定混凝土结构的设计指标，包括混凝土的强度等级、混凝土配合比、钢筋的质量等级、覆盖层厚度等。
其中，混凝土的强度等级应该满足使用要求，混凝土配合比应该考虑混凝土的强度、耐久性和施工要求，钢筋的质量等级应该满足使用要求，覆盖层厚度应该满足混凝土结构的耐久性要求。
（3）采用可靠的设计方法进行计算，确保混凝土结构的安全可靠性。
设计方法应该考虑混凝土结构的使用要求、使用环境和使用特点，采用可靠的计算方法进行计算。
（4）根据混凝土结构的使用特点，采用有效的施工工艺和质量控制方法确保混凝土结构的质量。
施工工艺应该考虑混凝土结构的使用要求、使用环境和使用特点，采用有效的施工工艺和质量控制方法确保混凝土结构的质量。
（5）采用可靠的检测方法对混凝土结构进行定期检测，及时发现并处理混凝土结构的问题。
钢筋混凝土桥梁耐久性设计技术规程
钢筋混凝土桥梁耐久性设计技术规程一、前言钢筋混凝土桥梁作为现代交通建设中的重要组成部分，其耐久性设计至关重要。
本文旨在对钢筋混凝土桥梁耐久性设计技术规程进行全面、具体、详细的介绍，以期提高其设计水平，确保其使用寿命和安全性。
二、设计原则钢筋混凝土桥梁耐久性设计的原则如下：1. 综合考虑桥梁的使用环境、负荷条件、材料性能、施工工艺等因素。
2. 采用适当的结构形式和材料，满足桥梁的耐久性要求。
3. 采用先进的设计理念和技术手段，确保桥梁的设计水平。
4. 严格按照国家有关规范和标准进行设计。
5. 预留充足的维修、加固和改造空间，确保桥梁的可维修性和可改造性。
三、耐久性设计参数1. 设计使用年限钢筋混凝土桥梁的设计使用年限应当根据桥梁的使用环境和负荷等因素确定。
一般而言，城市桥梁的设计使用年限为50年，公路桥梁的设计使用年限为100年。
2. 设计荷载钢筋混凝土桥梁的设计荷载应当根据桥梁的使用环境和负荷等因素确定。
一般而言，城市桥梁的设计荷载应当符合GB/T 50107-2010《城市道路桥梁设计规范》的要求，公路桥梁的设计荷载应当符合GB/T 50009-2012《建筑结构荷载规范》的要求。
3. 设计基本风压钢筋混凝土桥梁的设计基本风压应当根据桥梁的使用环境和负荷等因素确定。
一般而言，城市桥梁的设计基本风压应当符合GB/T 50107-2010《城市道路桥梁设计规范》的要求，公路桥梁的设计基本风压应当符合GB/T 50009-2012《建筑结构荷载规范》的要求。
4. 设计基本雨量钢筋混凝土桥梁的设计基本雨量应当根据桥梁的使用环境和负荷等因素确定。
一般而言，城市桥梁的设计基本雨量应当符合GB/T 50107-2010《城市道路桥梁设计规范》的要求，公路桥梁的设计基本雨量应当符合GB/T 50009-2012《建筑结构荷载规范》的要求。
5. 设计基本地震加速度钢筋混凝土桥梁的设计基本地震加速度应当根据桥梁的使用环境和负荷等因素确定。
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混凝土结构设计
索清辉
西南大学
工程技术学院建筑系 suoqinghui@
09.2011
钢筋混凝土构件耐久性计算
正常使用极限状态 裂缝和挠度计算 荷载效应标准组合 准永久组合 标准组合并考虑长期作用的影响
钢筋混凝土构件耐久性计算
钢筋混凝土构件耐久性计算
平均裂缝间距
钢筋混凝土构件耐久性计算