2021年度裂缝宽度验算及减小裂缝宽度的主要措施.doc

裂缝宽度验算及减小裂缝宽度关键方法
对裂缝宽度限制, 应从确保结构耐久性, 钢筋不被锈蚀及过宽裂缝影响结构外观, 引发大家心理上不安两个原因来考虑。
《混凝土结构设计规范》（GB50010）要求, 钢筋混凝土构件在荷载标准组合下, 并考虑长久作用影响最大裂缝宽度, 应符合下式要求:
式中 （8-20） wmax——按荷载标准组合并考虑长久作用影响计算构件最大裂缝宽
度, 按式;
wlim——裂缝宽度限值, 依据构件所处环境类别（表8-1）不一样, 裂缝 宽度限值取表8-2中值。
表8-1 混凝土结构使用环境类别
表8-2 混凝土结构构件最大裂缝宽度限值wlim (mm)
《公路钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范》（JTJ023）要求, 钢筋混凝土构件在正常使用极限状态下裂缝宽度, 应按作用短期效应组合并考虑长久效应影响进行验算, 且不得超出以下要求限值:
通常环境
有气态、 液态或固态侵蚀物质环境
这里, 通常环境系指严寒和严寒、 无侵蚀物质影响地面和水下及和土直接接触环境; 有气态、 液态或固态侵蚀物质环境系指包含海水、 使用除冰盐在内及工业污染环境。
从影响裂缝宽度关键原因和两本规范裂缝宽度计算公式中我们发觉, 当设计计算发觉裂缝宽度超限, 或要求减小裂缝宽度时, 选择较细直径钢筋及变形钢筋是最为经济方法。 因为一样面积钢筋, 直径小则其周长和面积比就大, 这就增大了钢筋和混凝土间粘结力, 采取变形钢筋亦是这个道理。 粘结力大, 可使裂缝间距缩短, 裂缝即多而密, 裂缝间距内钢筋和混凝土之间变形差就小, 裂缝宽度减小。
不过, 当采取上述方法仍不能满足要求时, 亦可增大钢筋截面面积, 从而增大截面配筋率, 减小钢筋工作应力, 减小平均裂缝间距; 当然, 有时也可采取改变截面形式及尺寸或提升混凝土强度等级等措施。
小结
两本规范裂缝宽度计算公式相差较大（见表8-3）。 从理论基础上看, 《混凝土结构设计规范》（GB50010）采取通常裂缝理论, 然后经过试验数据统计回归方法确定其中系数; 《公路钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范》（JTJ023）公式则纯粹是建立在试验统计分析基础上。 但二者所反应裂缝宽
度关键影响原因大致上仍然是一致, 即钢筋直径、 形式、 配筋率和钢筋工作应力等。
需要再次强调是, 本节上述裂缝宽度验算方法只是针对于荷载作用下竖向弯曲裂缝而言。 实际工程中大量存在非荷载裂缝及荷载作用下其它形式裂缝, 现在还没有可靠计算方法来控制, 这些裂缝往往是经过结构方法来确保。 从这个角度来了解结构设计, 应该更能帮助大家领会结构设计关键意义了。 表8-3 建筑工程和公路桥梁工程相关受弯构件最大裂缝宽度计算公式比较
§8-3 钢筋混凝土受弯构件变形验算
变形验算目标和要求
在结构使用期限内, 多种荷载作用全部将产生对应变形, 如梁和板跨中挠度、 简支端转角、 柱和墙侧向位移等。 对受弯构件变形进行控制关键出于以下三方面考虑:
1．功效要求 结构构件产生过大变形将损害甚至使构件完全丧失所应负担使用功效。 比如厂房结构过大变形, 会影响精密仪器操作精度; 桥梁过大挠度则影响桥面行车速度和舒适; 吊车梁过大变形会影响吊车正常运行和使用期限; 屋面构件变形过大, 将造成表层积水、 渗水等。
2．预防非结构构件破坏 结构构件过大变形可能造成部分变形能力较差脆性非结构构件破坏, 如门窗开启困难, 轻质隔墙开裂等。
3．外观要求 构件出现显著挠度时会使使用者产生不安全感。 如刚度过小, 桥面或楼面板大幅度震颤, 给使用者造成很大心理压力甚至造成心理恐慌。
所以, 在设计混凝土结构时, 应该对使用阶段构件最大变形进行验算, 并按许可值加以限制。 《混凝土结构设计规范》（GB50010）对受弯构件挠度限值见表8-4。 表中括号内数值适适用于使用上对挠度有较高要求构件。 。
《公路钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范》（JTJ023）中对受弯构件挠度限值要求为: 对梁式桥主梁最大挠度, 取计算跨度1/600; 主梁悬臂端取计算跨度1/300。
钢筋混凝土受弯构件变形计算特点
由材料力学知识可知, 受弯构件挠度可由下式经过对曲率