2024年3月20日发(作者:仙衣)
7 正常使用极限状态验算
7.1 裂缝控制验算
7.1.1 根据本规范第3.5.4条的规定,具体给出了对钢筋混凝土和预应力混凝土
构件边缘应力、裂缝宽度的验算要求。
有必要指出,按概率统计的观点,符合公式(7.1.1-2)情况下,并不意味着构
件绝对不会出现裂缝;同样,符合公式(7.1.1-3)的情况下,构件由荷载作用而产
生的最大裂缝宽度大于最大裂缝限值大致会有5%的可能性。
7.1.2 本次修订,构件最大裂缝宽度的基本计算公式仍采用02版规范的形式:
w
max
l
s
w
m
(7.1)
式中,w
m
平均裂缝宽度,按下式计算:
w
m
c
sk
E
s
l
cr
(7.2)
根据对各类受力构件的平均裂缝间距的试验数据进行了统计分析,当最外层
纵向受拉钢筋外边缘至受拉区底边的距离c
s
不大于65mm时,对配置带肋钢筋
混凝土构件的平均裂缝间距l
tr
仍按02版规范的计算公式:
d
l
cr
1.9c0.08
(7.3)
te
此处,对轴心受拉构件,取
=1.1;对其他受力构件,均取
=1.0。
当配置不同钢种、不同直径的钢筋时,公式(7.3)中d应改为等效直径d
eq
,
可按本条公式(7.1.3-3)进行计算确定,其中考虑了钢筋混凝土和预应力混凝土构
件配置不同的钢种,钢筋表面形状以及预应力钢筋采用先张法或后张法(灌浆)等
不同的施工工艺,它们与混凝土之间的粘结性能有所不同,这种差异将通过等效
直径予以反映。为此,对钢筋混凝土用钢筋,根据国内有关试验资料;对预应力
钢筋,参照欧洲混凝土桥梁规范EN 1992-2:2005的规定,给出了正文表7.1.3-2
的钢筋相对粘结特性系数。对有粘结的预应力钢筋d
i
的取值,可按照
d
i
4A
p
/u
p
求得,其中
u
p
本应取为预应力钢筋与混凝土的实际接触周长;分析表明,按照
上述方法求得的d
i
值与按预应力钢筋的公称直径进行计算,两者较为接近。为简
281
化起见,对d
i
统一取用公称直径。对环氧树脂涂层钢筋的相对粘结特性系数是根
据试验结果确定的。
根据试验研究结果,受弯构件裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数的基本公
式可表述为:
1
1
M
cr
(7.4)
M
k
公式(7.4)可作为规范简化公式的基础,并扩展应用到其他构件。式中系
数
1
与钢筋和混凝土的握裹力有一定关系,对光圆钢筋,
1
则较接近1.1。根据
偏拉、偏压构件的试验资料,以及为了与轴心受拉构件的计算公式相协调,将
1
统一为1.1。同时,为了简化计算,并便于与偏心受力构件的计算相协调,将上
式展开并作一定的简化,就可得到以钢筋应力
s
为主要参数的公式(7.1.3-2)。
c
为反映裂缝间混凝土伸长对裂缝宽度影响的系数。根据近年来国内多家单
位完成的配置400MPa、500MPa带肋钢筋的钢筋混凝土、预应力混凝土梁的裂
缝宽度加载试验结果,经分析统计,试验平均裂缝宽度w
m
均小于原规范公式计
算值。根据试验资料综合分析,本次修订对受弯、偏心受压构件统一取
c
=0.77,
其他构件仍同02规范,即
c
=0.85。
短期裂缝宽度的扩大系数
s
,根据试验数据分析,对受弯构件和偏心受压构
件,取
s
=1.66;对偏心受拉和轴心受拉构件,取
s
=1.9。扩大系数
s
的取值的
保证率约为95%。
根据试验结果,给出了考虑长期作用影响的扩大系数
l
=1.5。
试验表明,对偏心受压构件,当
e
0
h
0
0.55
时,裂缝宽度较小,均能符合
要求,故规定不必验算。
在计算平均裂缝间距l
cr
和
时引进了按有效受拉混凝土面积计算的纵向受
拉配筋率
te
,其有效受拉混凝土面积取
A
te
0.5bh(b
f
b)h
f
,由此可达到
计
算公式的简化,并能适用于受弯、偏心受拉和偏心受压构件。经试验结果校准,
尚能符合各类受力情况。
鉴于对配筋率较小情况下的构件裂缝宽度等的试验资料较少,采取当
te
<
0.01时,取
te
=0.01的办法,限制计算最大裂缝宽度的使用范围,以减少对最大
裂缝宽度计算值偏小的情况。
当混凝土保护层厚度较大时,虽然裂缝宽度计算值也较大,但较大的混凝土
保护层厚度对防止钢筋锈蚀是有利的。因此,对混凝土保护层厚度较大的构件,
282
2024年3月20日发(作者:仙衣)
7 正常使用极限状态验算
7.1 裂缝控制验算
7.1.1 根据本规范第3.5.4条的规定,具体给出了对钢筋混凝土和预应力混凝土
构件边缘应力、裂缝宽度的验算要求。
有必要指出,按概率统计的观点,符合公式(7.1.1-2)情况下,并不意味着构
件绝对不会出现裂缝;同样,符合公式(7.1.1-3)的情况下,构件由荷载作用而产
生的最大裂缝宽度大于最大裂缝限值大致会有5%的可能性。
7.1.2 本次修订,构件最大裂缝宽度的基本计算公式仍采用02版规范的形式:
w
max
l
s
w
m
(7.1)
式中,w
m
平均裂缝宽度,按下式计算:
w
m
c
sk
E
s
l
cr
(7.2)
根据对各类受力构件的平均裂缝间距的试验数据进行了统计分析,当最外层
纵向受拉钢筋外边缘至受拉区底边的距离c
s
不大于65mm时,对配置带肋钢筋
混凝土构件的平均裂缝间距l
tr
仍按02版规范的计算公式:
d
l
cr
1.9c0.08
(7.3)
te
此处,对轴心受拉构件,取
=1.1;对其他受力构件,均取
=1.0。
当配置不同钢种、不同直径的钢筋时,公式(7.3)中d应改为等效直径d
eq
,
可按本条公式(7.1.3-3)进行计算确定,其中考虑了钢筋混凝土和预应力混凝土构
件配置不同的钢种,钢筋表面形状以及预应力钢筋采用先张法或后张法(灌浆)等
不同的施工工艺,它们与混凝土之间的粘结性能有所不同,这种差异将通过等效
直径予以反映。为此,对钢筋混凝土用钢筋,根据国内有关试验资料;对预应力
钢筋,参照欧洲混凝土桥梁规范EN 1992-2:2005的规定,给出了正文表7.1.3-2
的钢筋相对粘结特性系数。对有粘结的预应力钢筋d
i
的取值,可按照
d
i
4A
p
/u
p
求得,其中
u
p
本应取为预应力钢筋与混凝土的实际接触周长;分析表明,按照
上述方法求得的d
i
值与按预应力钢筋的公称直径进行计算,两者较为接近。为简
281
化起见,对d
i
统一取用公称直径。对环氧树脂涂层钢筋的相对粘结特性系数是根
据试验结果确定的。
根据试验研究结果,受弯构件裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数的基本公
式可表述为:
1
1
M
cr
(7.4)
M
k
公式(7.4)可作为规范简化公式的基础,并扩展应用到其他构件。式中系
数
1
与钢筋和混凝土的握裹力有一定关系,对光圆钢筋,
1
则较接近1.1。根据
偏拉、偏压构件的试验资料,以及为了与轴心受拉构件的计算公式相协调,将
1
统一为1.1。同时,为了简化计算,并便于与偏心受力构件的计算相协调,将上
式展开并作一定的简化,就可得到以钢筋应力
s
为主要参数的公式(7.1.3-2)。
c
为反映裂缝间混凝土伸长对裂缝宽度影响的系数。根据近年来国内多家单
位完成的配置400MPa、500MPa带肋钢筋的钢筋混凝土、预应力混凝土梁的裂
缝宽度加载试验结果,经分析统计,试验平均裂缝宽度w
m
均小于原规范公式计
算值。根据试验资料综合分析,本次修订对受弯、偏心受压构件统一取
c
=0.77,
其他构件仍同02规范,即
c
=0.85。
短期裂缝宽度的扩大系数
s
,根据试验数据分析,对受弯构件和偏心受压构
件,取
s
=1.66;对偏心受拉和轴心受拉构件,取
s
=1.9。扩大系数
s
的取值的
保证率约为95%。
根据试验结果,给出了考虑长期作用影响的扩大系数
l
=1.5。
试验表明,对偏心受压构件,当
e
0
h
0
0.55
时,裂缝宽度较小,均能符合
要求,故规定不必验算。
在计算平均裂缝间距l
cr
和
时引进了按有效受拉混凝土面积计算的纵向受
拉配筋率
te
,其有效受拉混凝土面积取
A
te
0.5bh(b
f
b)h
f
,由此可达到
计
算公式的简化,并能适用于受弯、偏心受拉和偏心受压构件。经试验结果校准,
尚能符合各类受力情况。
鉴于对配筋率较小情况下的构件裂缝宽度等的试验资料较少,采取当
te
<
0.01时,取
te
=0.01的办法,限制计算最大裂缝宽度的使用范围,以减少对最大
裂缝宽度计算值偏小的情况。
当混凝土保护层厚度较大时,虽然裂缝宽度计算值也较大,但较大的混凝土
保护层厚度对防止钢筋锈蚀是有利的。因此,对混凝土保护层厚度较大的构件,
282