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混凝土结构设计计算:平均裂缝间距

【摘要】:前面讲过,平均裂缝间距lm=1.5l。以轴心受拉构件为例,即将出现裂缝时,截面上混凝土拉应力为f,钢筋的拉应力为σs2,如图7.16所示。由图7.16得:代入式即得:钢筋直径相同时,Ate/u=d/4ρte,乘以3/2后得平均裂缝间距:试验表明,混凝土和钢筋间的黏结强度大致与混凝土抗拉强度成正比例关系,且可取m为常数。此外,用带肋变形钢筋时比用光圆钢筋的平均裂缝间距要小些,钢筋表面特征同样影响平均裂缝间距。

前面讲过,平均裂缝间距lm=1.5l。黏结应力传递长度l可由平衡条件求得。以轴心受拉构件为例,即将出现裂缝时(Ⅰa阶段),截面上混凝土拉应力为f,钢筋的拉应力为σs2,如图7.16所示。当薄弱截面a—a出现裂缝后,混凝土拉应力降至零,钢筋应力由σs,cr突然增加至σs1。如前所述,通过黏结应力的传递,经过传递长度l后,混凝土拉应力从截面a—a处为零提高到截面b—b处的f,钢筋应力则降至σs2,又恢复到出现裂缝时的状态。

按图7.16(a)的内力平衡条件,有:

图7.16 轴心受拉构件黏结应力传递长度

取l段内的钢筋为隔离体,作用在其两端的不平衡力由黏结力来平衡。黏结力为钢筋表面积上黏结应力的总和,考虑到黏结应力的不均匀分布,在此取平均黏结应力m。由图7.16(b)得:

代入式(7.51)即得:

钢筋直径相同时,Ate/u=d/4ρte(u为钢筋总周界长度),乘以3/2后得平均裂缝间距:

试验表明,混凝土和钢筋间的黏结强度大致与混凝土抗拉强度成正比例关系,且可取m为常数。因此,式(7.54)可表示为:

式中 k1——经验系数;

d——钢筋直径。

试验还表明,lm不仅与d/ρte有关,而且与混凝土保护层厚度c有较大的关系。此外,用带肋变形钢筋时比用光圆钢筋的平均裂缝间距要小些,钢筋表面特征同样影响平均裂缝间距。对此,可用钢筋的等效直径deq代替d。据此,对lm采用两项表达式,即:

对受弯构件、偏心受拉和偏心受压构件,均可采用式(7.56)的表达式,但其中的经验系数k2、k1的取值不同。在下面讨论最大裂缝宽度表达式时,k2、k1值还将与其他影响系数合并起来。