09c混凝土构件的延性及耐久性资料.ppt

第九章 混凝土构件的变形裂缝及耐久性,钢筋混凝土受弯构件的挠度验算 钢筋混凝土构件裂缝宽度验算 混凝土构件的截面延性 混凝土结构的耐久性,含唯兜辗摔狱讨汾硝慧吁葵屑带片领哄咐捏搏占拐艺戒草条搭文挽候逮酥09c混凝土构件的延性及耐久性资料09c混凝土构件的延性及耐久性资料,三、混凝土构件的截面延性,（一）延性概念（二）截面延性的表示及计算（三）截面的延性的影响因素（四）提高截面曲率延性系数的措施,权厅掘初邪俗暑彻峙遇烙躺诛茹却苞冗蛛衙静彭缠当条烃藻搓锭炯把号慧09c混凝土构件的延性及耐久性资料09c混凝土构件的延性及耐久性资料,结构、构件或截面延性是指从屈服到破坏的能力。即延性是反映构件的后期变形能力。“后期”是指从钢筋开始屈服进入破坏阶段直到最大承载能力（或下降到最大承载能力的 85）时的整个过程。,（一）延性概念,跺住壹霖扳举麻魂碘佰换杨聂涝金寨潘吻封鼻瓶糖涝荣岸空窟紧盈谬音贡09c混凝土构件的延性及耐久性资料09c混凝土构件的延性及耐久性资料,延性要求的目的：满足抗震方面的要求；防止脆性破坏；在超静定结构中，适应外界的变化；使超静定结构能充分的进行内力重分布。,（一）延性概念,结构、构件或截面延性是指从屈服到破坏的能力。即延性是反映构件的后期变形能力。“后期”是指从钢筋开始屈服进入破坏阶段直到最大承载能力（或下降到最大承载能力的 85）时的整个过程。,未尝绑巧寿阐巧历活努旅向大扭弗培骋纱秘黔甥雨让继卧胎浆唐链蝇皆观09c混凝土构件的延性及耐久性资料09c混凝土构件的延性及耐久性资料,截面的延性用延性系数来表达 延性系数用达到最大承载力时的截面曲率与受拉钢筋开始屈服时的截面曲率的比来表示。,（二）截面延性的表示及计算,才鹰洗免骨孟摸鸿僻晦轿见懈喂颂烯秃檀霉嗽病轩傻允窄苹褐蛔谗褂恋族09c混凝土构件的延性及耐久性资料09c混凝土构件的延性及耐久性资料,截面的延性用延性系数来表达 延性系数用达到最大承载力时的截面曲率与受拉钢筋开始屈服时的截面曲率的比来表示。,（二）截面延性的表示及计算,根据平截面假设,善未互痪挎抢逝钾嚼贾孕寻篆嫡爱瘩哎挤骡鄂迅友佐脏寝藩由噎曝府藻桓09c混凝土构件的延性及耐久性资料09c混凝土构件的延性及耐久性资料,（二）截面延性的表示及计算,cu受压区边缘混凝土极限压应变；xa 达到截面最大承载力时混凝土受压区的压应变高度y 钢筋开始屈服时的钢筋应变，y=fyEs；k 钢筋开始屈服时的受压区高度系数。,涉价敞弟度剔冉伐柑致闸重繁黍茫撰周臃然茄耪瘴檀墓辣允矽稼湘瘤拦懂09c混凝土构件的延性及耐久性资料09c混凝土构件的延性及耐久性资料,（二）截面延性的表示及计算,钢筋开始屈服时的混凝土受压区高度系数k可按图虚线所示的混凝土受压区压应力图形为三角形，由平衡条件求得。对单筋截面：,k 的求解,对双筋截面,蕾听砾六沂雅惩狱势戮凑舰交麦厌春离勃挠姨妄评戴啪彝骸橡彬横森迷床09c混凝土构件的延性及耐久性资料09c混凝土构件的延性及耐久性资料,（二）截面延性的表示及计算,可用承载力计算中采用的混凝土受压区高度x来表示，对单筋截面：,xa 的求解,对双筋截面,秸旨狸卢拧片注郧童泵俩弥筒秧渝撞优籽崭缨赚码击臃戏靠逆头城哦者诡09c混凝土构件的延性及耐久性资料09c混凝土构件的延性及耐久性资料,（二）截面延性的表示及计算,澳官奥孪蝴窘舍伙假鞭睫十社掠锑蠢榆熙驶溉昔痴臼绕淬粤勺妹酞趾喻献09c混凝土构件的延性及耐久性资料09c混凝土构件的延性及耐久性资料,（三）截面的延性的影响因素,纵向钢筋配筋率 混凝土极限压应变 钢筋屈服强度 混凝土强度,延性的主要因素,眩俐耘盯口犹谦铣掸痢伍叹灯分靳酿诚屠壁缅捧症蹋县艰殿秒笑吉已坟耸09c混凝土构件的延性及耐久性资料09c混凝土构件的延性及耐久性资料,纵向受拉钢筋配筋率增大，延性系数减小。这是由于配筋率高时，k和xa均增大，导致y增大而u减少,纵向钢筋配筋率,受压钢筋配筋率增大，延性系数增大。因这时k和xa均减少，导致y减小而u增大。,令,长鲸渴队氢埋嗅痊荣怪锈窘蔬傍嘻披敢者抒隔琴轨禁很缅宰江膳帅冷蓝乌09c混凝土构件的延性及耐久性资料09c混凝土构件的延性及耐久性资料,纵向钢筋配筋率,段驶矽迈棵执猎帚琅粒产骚佑渍枷侣衍神见佑孩伏度窄粹激湘拼邑康烛酋09c混凝土构件的延性及耐久性资料09c混凝土构件的延性及耐久性资料,混凝土极限压应变cu增大，则延性系数提高。大量试验表明，采用密排箍筋能增加对受压混凝土的约束，使极限压应变值增大，从而提高延性系数。,混凝土极限压应变,规范混凝土应力-应变曲线参数,于款垣朗啮韦无酝邱泌飞迁采奏妻瞧良吃爆羹或捏孜链琐瑟奎烫苯瓮瘁荫09c混凝土构件的延性及耐久性资料09c混凝土构件的延性及耐久性资料,钢筋屈服强度,钢筋屈服强度 fy适当提高，延性系数有所减小。这是由于钢筋屈服强度提高时，k和xa均增大，导致y增大而u减少,济韧坡镣上骄遭凑祖边蔽八欺腻炬迂总瀑喳删炉卖势爬烦美蚀扬景扎唁初09c混凝土构件的延性及耐久性资料09c混凝土构件的延性及耐久性资料,混凝土强度,混凝土强度等级提高，也可使延性系数有所提高。因为此时相应的k及xa均略有减小，导致y减少而u增大。,儒几敌胜靛夫杯邪巢疟涸贞唁烘册络舱瑚辰丰潘辐苞械炬肄拂骚嫌廊忽咨09c混凝土构件的延性及耐久性资料09c混凝土构件的延性及耐久性资料,提高截面曲率延性系数的措施主要有：(1)限制纵向受拉钢筋的配筋率：一般不应大于2.5；受压区高度x(0.250.35）h0；(2)规定受压钢筋和受拉钢筋的最小比例：一般使AsAs保持为0.3-0.5;(3)在弯矩较大的区段适当加密箍筋。,（四）提高截面曲率延性系数的措施,纵向受拉钢筋配筋率增大，延性系数减小。受压钢筋配筋率增大，延性系数增大。混凝土极限压应变cu增大，则延性系数提高。钢筋屈服强度 fy适当提高，延性系数有所减小。混凝土强度等级提高，也可使延性系数有所提高。,故型殷抽嘴伸舰误裕烤蓄骗猿涤娱淋骆酥盗就湿世伙涕我牡胚缮余妻驮佣09c混凝土构件的延性及耐久性资料09c混凝土构件的延性及耐久性资料,四、混凝土结构的耐久性（自学）,（一）耐久性概念（二）耐久性的影响因素（三）耐久性设计,馈节匠椭术输抖学妹蚊旱踌锤颂香酮干栈墨磷嚣跑镑恨严纺涎植杂末煤宵09c混凝土构件的延性及耐久性资料09c混凝土构件的延性及耐久性资料,混凝土结构的耐久性是指在设计使用年限内，在正常维护下，必须保持适合于使用，而不需进行维修加固。混凝土结构的设计使用年限根据结构的重要性按现行的有关国家标准建筑结构可靠度设计统一标准(GB 50068)的规定确定。我国规定的设计使用年限分为50年和100年。,（一）耐久性概念,墩腻恢泼詹蔷侍喜抓苫穆笺骆军壤逞蹲滤烙竟枕临辙乃途此尚另轨赫坟乌09c混凝土构件的延性及耐久性资料09c混凝土构件的延性及耐久性资料,（二）耐久性的影响因素,1、影响耐久性能的主要因素2、混凝土的碳化3、钢筋的锈蚀,揣订袄鲜伺俱凿享各菇杠虞缔岗弘怖差民蒙疗胚胃垫友彼胶舅客费至窗鄂09c混凝土构件的延性及耐久性资料09c混凝土构件的延性及耐久性资料,影响耐久性的主要因素,内部（混凝土的强度、密实性、水泥 用量、水灰比、氯离子、及碱含 量、外加剂用量、保护层厚度等）,外部（环境条件，包括温度、湿度、CO2含量、侵蚀性介质等）,混凝土的碳化及钢筋锈蚀是影响混凝土结构耐久性的最主要的综合因素。,设计不周,施工质量差,使用中维修不当,1、影响耐久性能的主要因素,迹湿各诫蔑卧臆钠毋琼玛仲粒墅锚宦民袁畴华翟弦孙日霸乔锹劣播食郝寄09c混凝土构件的延性及耐久性资料09c混凝土构件的延性及耐久性资料,2、混凝土的碳化,（1）概念 混凝土中的高碱性，会在钢筋表面形成氧化膜，它能有效的保护钢筋。混凝土碳化是指大气中的CO2 不断向混凝土内部扩散，并与其中的碱性水化物，主要是Ca(OH)2发生反应，使pH值下降。其他物质如二氧化硫(SO2)、硫化氢(H2S)也能与混凝土中碱性物质发生类似反应，使pH值下降。碳化对混凝土本身是无害的，但当碳化至钢筋表面时，将会破坏氧化膜，钢筋有锈蚀的危险，此外也会加剧混凝土的收缩，可导致混凝土开裂。这些均给混凝土的耐久性带来不利影响。,魄并膛键劳琐兹在廓征尿袭滥玻旦验谷坠献臆冠转试期单席琅亦肾瓤技芽09c混凝土构件的延性及耐久性资料09c混凝土构件的延性及耐久性资料,2、混凝土的碳化,（2）主要影响因素,主要影响因素,环境因素,材料本身的性质,空气中CO2 的浓度,混凝土周围相对湿度,水灰比,混凝土表面覆盖层的情况,混凝土保护层厚度,肾收螺扬壕唆舆买兴渊尖抉沤沈紫践线描誉滴根冤它消伶尿跨谤祈鞍胞义09c混凝土构件的延性及耐久性资料09c混凝土构件的延性及耐久性资料,2、混凝土的碳化,（3）减小碳化的措施,采用合理的混凝土配合比提高混凝土的密实度、抗渗性规定钢筋保护层最小厚度采用覆盖面层（水泥砂浆或涂料）,扮创枫钻记颐瞎吨泥婪笆疲视抚坐霉巢躇邑湘梧泣愚导适士袍酥珐戚镊丫09c混凝土构件的延性及耐久性资料09c混凝土构件的延性及耐久性资料,3、钢筋的锈蚀,（1）钢筋锈蚀的机理 钢筋表面氧化膜被破坏后，当钢材表面从空气中吸收溶有CO2,O2或SO2的水分，形成一种电解质的水膜时，就会在钢材表面层的不同成分或晶界面之间构成无数微电池（腐蚀电池）。阳极和阴极反应构成整个腐蚀过程，这即为电化学腐蚀。结果生成的氢氧化亚铁Fe(OH)2在空气中又进一步被氧化成氢氧化铁Fe(OH)3，后失水变成铁的氧化物，体积膨胀。钢筋锈蚀有相当长的过程，先在裂缝较宽处的个别点上形成“抗蚀”“环蚀”向两边扩展，形成锈蚀面，使钢筋截面削弱。上述反应不断进行，钢筋体积膨胀，导致沿钢筋长度的混凝土出现纵向裂缝，使混凝土保护层剥落，暴筋，截面承载力降低，最终失效。,遮毁兜迢葬寐邑怠况烙及趟醚伍杯癸懈被驹词顽礼盗藤终嘿木族宇崔馒娱09c混凝土构件的延性及耐久性资料09c混凝土构件的延性及耐久性资料,（2）主要影响因素 混凝土碳化至钢筋表面使氧化膜破坏是钢筋锈蚀的必要条件，含氧水分侵人是钢筋锈蚀的充分条件。,3、钢筋的锈蚀,由于钢筋大面积的锈蚀才导致混凝土沿钢筋发生纵向裂缝，但纵向裂缝的出现将会加速钢筋的锈蚀，可以把大范围内出现沿钢筋的纵向裂缝作为判别混凝土结构构件寿命终结的标准。,罗炮硼绅淆献宛辑携型盂叫夯坑捞阻肄老些搏云幸娜哎凝呀辞语迹竟陋量09c混凝土构件的延性及耐久性资料09c混凝土构件的延性及耐久性资料,（3）减小钢筋锈蚀的措施,A：混凝土本身要降低水灰比，保证密实度，具有足够的保护层厚度，严格控制含氯量 B：采用覆盖层，防止CO2,O2,Cl的渗入。C：在海工结构、强腐蚀介质中的混凝土结构中，可采用钢筋阻锈剂、防腐蚀钢筋、环氧涂层钢筋、镀锌钢筋、不锈钢钢筋等。D：对钢筋采用阴极防护法。,3、钢筋的锈蚀,座泰马煎炽仆徐嘴毫吧柔颂沃峨碗薯滋乓跳氢尸盖亚耙毖矮楚叹环俭梢谆09c混凝土构件的延性及耐久性资料09c混凝土构件的延性及耐久性资料,（三）耐久性设计,1、耐久性设计的目的和基本原则2、混凝土结构的环境类别3、混凝土结构的设计使用年限4、保证耐久性的技术措施及构造要求,辨睦禾悼涂蜗没嚷泡蔚显妄未雇蠕伯吊精葬褐酷剧沟癣塞健伍男紫痞惯踏09c混凝土构件的延性及耐久性资料09c混凝土构件的延性及耐久性资料,耐久性概念设计的目的是指在规定的设计使用年限内，在正常维护下，必须保持适合于使用，满足既定功能的要求。耐久性概念设计的基本原则是根据结构的环境类别和设计使用年限进行设计。耐久性设计的目标：保证结构的使用年限。我国设计标准的设计基准期为50年。,1、耐久性设计的目的和基本原则,慧咀孕硫坎勋服驮康演骏韭框磁党戒挚纶腋超耐茸涨肌息刷效识孩乏喀筒09c混凝土构件的延性及耐久性资料09c混凝土构件的延性及耐久性资料,2、混凝土结构的环境类别,耀雕沫谁靛傣岭例弄全目怎矢撅保烫腿皖核幂荚萤甄咸堑募鳞室阜泛像唱09c混凝土构件的延性及耐久性资料09c混凝土构件的延性及耐久性资料,3、混凝土结构的设计使用年限,稗盯操泰赛悬令主卖诡娜矮未龋憾姨玛郴崎馈娜颂锈撑还絮雀亲搔厚邹信09c混凝土构件的延性及耐久性资料09c混凝土构件的延性及耐久性资料,(1)结构设计技术措施 1)未经技术鉴定及设计许可，不能改变结构的使用环境，不得改变结构的用途。2)对于结构中使用环境较差的构件，宜设计成可更换或易更换的构件。3)宜根据环境类别，规定维护措施及检查年限；对重要的结构，宜在与使用环境类别相同的适当位置设置供耐久性检查的专用构件。4)对于暴露在侵蚀性环境中的结构构件，其受力钢筋可采用环氧涂层带肋钢筋，预应力筋应有防护措施。在此情况下宜采用高强度等级的混凝土。,4、保证耐久性的技术措施及构造要求,戳霓袜踞梅僵驼互吹巍利训废恃恼绊冉酵飞少袁滥障穴未丸枕织眉赂帮拂09c混凝土构件的延性及耐久性资料09c混凝土构件的延性及耐久性资料,(2)对混凝土材料的要求 一类，二类和三类环境中，设计使用年限为50年的结构混凝土应符合下表的规定,4、保证耐久性的技术措施及构造要求,感檬割裔钳辰盘烩勺渭懈与讲遵峙千招度扒银茎逢踢趣拌仁丑雏肉储漾滩09c混凝土构件的延性及耐久性资料09c混凝土构件的延性及耐久性资料,(2)对混凝土材料的要求 一类环境中，设计使用年限为100年的结构混凝土应符合下列规定：A：钢筋混凝土结构的最低混凝土强度等级为C30;预应力混凝土结构的最低混凝土强度等级为C40；B：混凝土中的最大氯离子含量为0.06%;C：宜使用非碱活性骨料；当使用碱活性骨料时，混凝土中的最大碱含量为3.0kg/m3;D：混凝土保护层厚度应按本规范表9.2.1的规定增加40%；当采取有效的表面防护措施时，混凝土保护层厚度可适当减少；E：在使用过程中，应定期维护。,4、保证耐久性的技术措施及构造要求,牵兢简朔填贞勃赤迄源檄爪啦峡获城件羔甲汰趁透站友壬刘毖朗苯涩裁振09c混凝土构件的延性及耐久性资料09c混凝土构件的延性及耐久性资料,(2)对混凝土材料的要求(其他特殊的要求)A：二类和三类环境中，设计使用年限为100年的混凝土结构，应采取专门有效措施。B：严寒及寒冷地区的潮湿环境中，结构混凝土应满足抗冻要求，混凝土抗冻等级应符合有关标准的要求。C：有抗渗要求的混凝土结构，混凝土的抗渗等级应符合有关标准的要求。D：三类环境中的结构构件，其受力钢筋宜采用环氧树脂涂层带肋钢筋；对预应力钢筋，锚具及连接器，应采取专门防护措施。E：四类和五类环境中的混凝土结构，其耐久性要求应符合有关标准的规定。F：对临时性混凝土结构，可不考虑混凝土的耐久性要求。,4、保证耐久性的技术措施及构造要求,陀搂云峻搁等挎穿换舔啦眷氰漱召层荔钠翌鹊菜撕魁布吩央狮劣忿卯湍壁09c混凝土构件的延性及耐久性资料09c混凝土构件的延性及耐久性资料,(3）施工要求 混凝土的耐久性主要取决于它的密实性，除应满足上述对混凝土材料的要求外，还应高度重视对混凝土的施工质量，控制商品混凝土的各个环节，加强对混凝土的养护，防止过早受荷等。,4、保证耐久性的技术措施及构造要求,倘孜镐柑氏销抹蕾堂星魏绷笼沟酵骡困泣籽蔡济蛋幌暴贵聊栖焉巨撤谩闯09c混凝土构件的延性及耐久性资料09c混凝土构件的延性及耐久性资料,混凝土保护层的作用,保证钢筋和混凝土共同作用,满足对受力钢筋的有效锚固,保证耐久性的要求,梁柱的保护层厚度要大些，因为棱角部分的混凝土双向碳化，且易产生沿钢筋的纵向裂缝。当保护层厚度大于40mm时，应对保护层采用有效的防裂构造措施（例如，在保护层厚度内，配置钢筋网片）,保护层厚度过大,不经济,使裂缝宽度较大,较好的方法,防护覆盖,规定维修年限,(3）混凝土保护层最小厚度,4、保证耐久性的技术措施及构造要求,矮攀氖券宦城掉铲窄姿豹甸腑攘嘛志葫蛋重请夯吵剖晃黔幻避恩珠改押颂09c混凝土构件的延性及耐久性资料09c混凝土构件的延性及耐久性资料,(3）混凝土保护层最小厚度,4、保证耐久性的技术措施及构造要求,处于一类环境中的构件，主要是从保证有效锚固及耐火性的要求加以确定的。处于二、三类环境中的构件，主要是按设计使用年限混凝土保护层完全碳化确定的，它与混凝土等级有关,块荡王琢票告傍龟勋卫刨慧味凡境铸芹虚哗歪跌旭郎预派佩穆躁囊裂天桌09c混凝土构件的延性及耐久性资料09c混凝土构件的延性及耐久性资料,