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混凝土切割裂缝控制的目的和要求

futao 拆除技术 2020-10-05 434 0
川渝拆除17713551981

1.裂缝控制的目的

混凝土的抗拉强度远低于抗压强度,构件在不大的拉应力下就可能开裂。例如钢筋混凝土受弯构件中,在使用状态下受拉区出现裂缝是正常现象,是不可避免的。

总的来说,对裂缝控制的目的之一,是为了保证结构的耐久性。因为裂缝过宽时气体和水分、化学介质侵入裂缝,会引起钢筋锈蚀,不仅削弱了钢筋的面积,还会因钢筋体积的膨胀,引起保护层剥落,产生长期危害,影响结构的使用寿命。近年来高强钢筋应用逐渐广泛,构件中钢筋应力相应提高、应变增大,裂缝必然随之加宽,钢筋锈蚀的后果也随之严重。各种工程结构设计规范规定,对钢筋混凝土结构的正截面裂缝需进行宽度验算。而对于如水池等有专门要求的结构,则要通过设计计算保证他们不开裂。实际上,从结构耐久性的角度看,保证混凝土的质量、密实性和必要的保护层厚度,要比控制结构表面的裂缝宽度重要得多。采用高性能混凝土和施加预应力有利于改善构件的抗裂性能。

另一方面,多年来的试验研究也表明,正截面裂缝处的钢筋锈蚀程度、范围及发展情况,并不像通常设想的那么严重,其发展的速度甚至锈蚀与否和构件表面的裂缝宽度并不呈相关关系。对室内正常环境下钢筋混凝土构件的剖形图观察表明,不论其裂缝宽度大小、使用时间的长短、地区湿度的差异,凡钢筋上不出现结露和水膜者,裂缝处钢筋基本上未发现明显的锈蚀现象。所以,控制裂缝宽度的重要理由和依据,是考虑到对建筑物观瞻、对人的心理感受和使用者不安全程度的影响。为此有专题研究对公众的反应做过调查,结果发现大多数人对宽度超过0.3mm的裂缝明显感到有心理压力。

2.荷载效应组合

由于本章主要讨论荷载作用下结构的使用性能问题,因此,在介绍裂缝控制等级和要求之前首先介绍荷载效应的组合问题。不同规范对荷载效应的组合有着不同的规定。以《建筑结构荷载规范》(GB50009)为例。该规范考虑到活载在时间上的不确定性及工程结构材料(如混凝土)的徐变性能,给出了验算结构使用性能时的两种荷载效应组合。

(1)标准组合其荷载效应的组合值S按下式计算:

S=Sok+Sauk +S.yaSak(11-1)

式中Sck——按永久荷载标准值G计算的荷载效应。

So——按可变荷载标准值Qx计算的荷载效应,其中,Salk为诸可变荷载效应中起控制作用者。

y。——可变荷载的组合值系数,按《建筑结构荷载规范》(GB50009)的规定取用。

(2)准永久值组合其荷载效应的组合值S按下式计算:

S=Sox+2yaSok(11-2)式中,a为活荷载的准永久值系数。

实际上,前一种组合考虑的是荷载的短期效应,而后一种组合考虑的是荷载的长期效应。对公路桥梁在进行使用性能分析时,通常也考虑荷载的短期效应和长期效应两种效应组合的影响。

为便于叙述,本章后面如不特别说明,所述的荷载效应均为《建筑结构荷载规范》(GB

50009)所规定的荷载效应组合值。

3.裂缝控制等级和要求

构件控制等级的划分,主要根据结构的功能要求、环境条件对钢筋的腐蚀影响、钢筋种类对腐蚀的敏感性、荷载作用的时间等因素考虑。

混凝土结构构件的裂缝控制等级一般分为三级。等级反映裂缝控制的严格程度。下面以

《混凝土结构设计规范》(GB50010)为例,详细介绍裂缝的控制要求。其中的裂缝控制表达式仅针对正截面裂缝而言。对预应力混凝土构件还要进行斜截面裂缝控制,其要求和验算详见11.2节的介绍。

表11-1混凝土结构的环境类别

表11-1混凝土结构的环境类别

注:(1)室内潮湿环境是指构件表面经常处于结露或湿润状态的环境;

(2)严寒和寒冷地区的划分应符合国家现行标准《民用建筑热工设计规范》(GB50176)的有关规定;

(3)海岸环境和海风环境宜根据当地情况,考虑主导风向及结构所处迎风、背风部位等因素的影响,由调查研究和工程经验确定;

(4)受除冰盐影响环境为受到除冰盐盐雾影响的环境;受除冰盐作用环境指被除冰盐溶液溅射的环境以及使用除冰盐地区的洗车房、停车楼等建筑。

1)一级——严格要求不出现裂缝的构件

按荷载效应标准组合计算。要求在荷载标准组合下,构件受拉边缘混凝土应不产生拉应力,即满足:

0k-0m≤0(11-3)式中k——荷载效应标准组合下抗裂验算截面受拉边缘的混凝土法向应力;oc—一扣除全部预应力损失后抗裂验算截面受拉边缘混凝土的预压应力。

2)二级一—一般要求不出现裂缝的构件

按荷载效应标准组合计算,即在荷载标准组合下,构件受拉边缘混凝土应不开裂(混凝土拉应力应不大于混凝土抗拉强度标准值):ck-Cpel≤fik

3)三级——允许出现裂缝的构件

钢筋混凝土构件的最大裂缝宽度wm*按荷载准永久组合并考虑长期作用影响的效应计算,预应力混凝土构件的最大裂缝宽度w按荷载标准组合并考虑长期作用影响的效应计算。要求其值不应超过规定的最大裂缝宽度限值wim。

对环境类别为二a类的预应力混凝土构件(混凝土结构的环境类别详见表11-1),在荷载准永久组合下,受拉边缘应力尚应符合下列规定:

0q-0pc日≤fk式中,。。为荷载准永久组合下抗裂验算边缘的混凝土法向应力。

《混凝土结构设计规范》(GB50010)规定的荷载引起的最大裂缝宽度限值wimm如表11-2

所列。表中规定的预应力混凝土构件的裂缝控制等级和最大裂缝宽度限值仅适用于正截面验算。对烟囱、简仓和处于液体压力下的结构构件的裂缝控制要求应符合有关专门标准的规定。

表11-2结构构件的最大裂缝宽度限值

表11-2结构构件的最大裂缝宽度限值

注:①表中规定适用于采用热轧钢筋的钢筋混凝土构件和采用预应力钢丝、钢绞线和预应力螺纹钢筋的预应力混凝土构件,当采用其他类别的钢丝或钢筋时,其裂缝宽度控制要求可按专门标准确定;

②对处于年平均湿度小于60%地区一类环境条件下的受弯构件,其最大裂缝宽度限值可采用括号内的数值;

③在一类环境下,对于钢筋混凝土屋架、托架及需作疲劳验算的吊车梁,最大裂缝宽度限值应取为0.2mm。对钢筋混凝土屋面梁或托梁,最大裂缝宽度限值取为0.3mm;

④在一类环境下,对预应力混凝土屋面梁、托梁、屋架、托架和双向板体系,应按二级裂缝控制等级验算;对一类环境下混凝土屋面梁:托梁、单向板,按表中二。级环境的要求进行验算;在一类和二类环境下,对需要疲劳验算的预应力混凝土吊车梁,应按一级裂缝控制等级验算;

⑤对处于四、五类环境下的结构构件裂缝控制要求,应符合专门标准的有关规定;

⑥保护层厚度较大的构件,可根据实践经验对表中最大裂缝宽度限值适当放宽。

相对于建筑结构,公路桥梁中混凝土构件的裂缝宽度的限值要小,具体数值可参见《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62)。


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