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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简介：

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一、正常使用极限状态验算

一、正常使用极限状态验算

钢筋混凝土构件在各种外荷载或内应力的作用下甘12G10：钢筋混凝土预制桩及承台.pdf，其混凝土上产生了拉、 压、剪各种应力，当主拉应力大于混凝土的抗拉强度时，混凝土即产生裂缝

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（1）荷载作用引起的裂缝

由结构或构件上的荷载引起的内力造成开裂。 对策：合理配筋，控制钢筋应力不过高，钢筋直径不过粗，间距不过大， 选择带肋钢筋。必要时采用预应力混凝土结构。 （2）非荷载因素引起的裂缝 1：温度变化 温度变化产生变形即热胀冷缩。变形受到束，就产生裂缝。 对策：设伸缩缝，减小约束，充许自由变形。大体积混凝土，分层分块 浇筑，采用低热水泥，埋置块石，预冷骨料，预埋冷却水管等。

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一、正常使用极限状态验算 1、抗裂验算 裂缝的成因及对策 2.混凝土收缩 混凝土在空气中结硬产生收缩变形，产生收缩裂缝。 对策：设伸缩缝，降低水灰比，配筋率不过高，设置构造钢筋使收缩裂 缝分布均匀，加强潮湿养 3.基础不均匀沉降 对策：构造措施及设沉降缝等。

裂缝的成因及对策 4.钢筋锈蚀 钢筋锈蚀是电化学反应，钢筋生锈体积膨胀，产生顺筋裂缝，导致混 凝土保护层剥落，影响结构耐久性。 对策：提高混凝土的密实度和抗渗性，适当地加大保护层厚度。 5.碱一骨料化学反应 混凝土孔隙中水泥的碱性溶液与活性骨料（含活性SiO2)化学反应生成碱 一硅酸凝胶，遇水膨胀，使混凝土胀裂。 对策：限制活性骨料含量，高混凝土的密实度和采用较低的水灰比。

一、 正常使用极限状态验算

钢筋与混凝土变形协调，即将开裂时，混凝土与钢筋应变一致：

Ncr = f,A +O,As = f,A +αefA, = ftA

混凝土开裂时，钢筋的应力很低，增加钢筋的办法提高抗裂强度并不经济。

昆凝土开裂时，钢筋的应力很低，增加钢筋的办法提高抗裂强度并不

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：

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DB63∕T 1980-2021 公路预制装配式涵洞质量检验评定规范，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

【河南地标】12YS10 管道支架、吊架混凝土的碳化：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。