钢筋混凝土构件正常使用极限状态抗裂验算的研究

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摘 要：随着社会的发展和科学的进步，钢筋混土凝材料应用的范围越来越广泛，是建造房屋和桥梁等大型建筑物的重要材料。应用最为广泛的为预应力混凝土构件，我国已经建造了数以万计以混凝土为材料的建筑物，人们分析发现建筑物基础部位的裂缝使建筑物的强度大幅度降低，给国家经济和人民人身安全带来了隐患。大量的工程技术人员对混凝土构件形成裂缝的原因和预防措施进行了大量探索，也提出了许多合理可行的方法，去解决这一迫切的技术难题。主要分析了引起预应力钢筋混凝土构件开裂的主要原因以及抗裂验算方法，并给出了一些提高钢筋混凝土构件抗裂能力的方法。

关键词：钢筋混凝土；开裂；抗裂

抗裂就是不允许混凝土开裂。对于建筑构件，一般不进行抗裂验算。而对于水工混凝土结构和市政工程结构中承受水压的轴心受拉构件（如承受内水压力的圆形水池池壁、压力管道）、小偏心受拉构件（如承受内水压力的矩形水池池壁）或产生裂缝后会引起严重渗透的其他构件，则需要进行抗裂验算。通过大学材料力学、结构力学和混凝土结构设计课程的学习，我们知道引起预应力钢筋混凝土构件开裂的原因有很多，其主要原因有以下四个：轴心受拉、受弯。在这里，我们主要分析在这二种状态下构件的抗裂验算。

钢筋混泥土构件正截面抗裂验算应满足下式

式中σtk——由荷载标准组合或准永久组合计算的验算截面的混凝土拉应力值；

αct——混凝土拉应力限制系数（对水工混凝土构件，荷载标准组合时，αct=0.8；荷载准永久组合时，αct=0.70）；

ftk——混凝土抗拉强度标准值。

1 钢筋混泥土构件设计

1.1 预应力混凝土轴心受拉构件的计算

对于预应力混凝土轴心受拉构件的设计计算，主要包括有荷载作用下的正截面承载力计算，使用阶段的裂缝控制验算和施工阶段的局部承压验算等内容，其中使用阶段的裂缝控制验算包括有抗裂验算和裂缝宽度验算，简单分析其中一个阶段。

1.1.1 使用阶段构件极限承载力的计算

Nμ=fpyAp+fyAs

式中Nμ——构件极限承载力；

fpy、fy——预应力筋和非预应力筋抗拉设计强度；Ap、As——预应力筋和非预应力筋的截面面积。1.1.2 抗裂验算

轴心受拉构件正截面抗裂验算公式如下

Nk≤Nμ

式中Nk——载标准组合或准永久组合计算的轴向拉力值

为防止混凝土开裂对结构造成重大危害，混凝土轴向拉力值必须满足在限值内，否则结构不符合设计规范，不应批准施工。

1.2 预应力混凝土受弯构件的计算

对于预应力混凝土受弯构件的设计计算，主要包括预应力张拉施工阶段的应力验算、正常使用阶段的裂缝控制盒变形验算、正截面承载力和斜截面承载力计算及施工阶段的局部承压验算等内容，其中使用阶段的裂缝控制验算包括正截面抗裂和裂缝宽度验算及斜截面抗裂验算，简单分析其中一个阶段。

1.2.1 受弯构件正截面抗裂弯矩的计算公式为

式中σ1c、σmc——荷载的长期效应组合、短期效应组合下抗裂验算边缘的混凝土法向应力；

σpc——扣除全部预应力损失后在抗裂验算边缘混凝土的预压应力；

γ——受拉区混凝土塑性影响系数；

fm——混凝土的抗拉强度标准值；

αct——混凝土拉应力限制系数.规范对不同结构构件和使用不同钢材材质，规定了αct值。

设计钢筋混凝土构件时要满足该限值。

2 预应力混凝土裂缝的防治措施

2.1 控制集料含泥量及混凝土的配合比。在施工中应严格控制集料的含泥景，应选用级配良好的大粒径集料， 以减少水泥用量，进而减少水灰比，此外，应掺加防开裂材料和外加剂等。 特別是在夏季，环境干燥程度较高，掺合料和外加剂可以明显减少混凝土 的收缩，提高混凝土的抗裂性能，

2.2 降低混凝土温度

2.2.1 降低混凝土各种组成材料的温度，将混凝上新拌合物的温度控制在32℃以下。

2.2.2 由于夜间或早上的温度较低，能有效降低混凝土表面水分的蒸发，因此，浇筑混凝土应尽量在夜间或早上进行。

2.3 对于混凝土的抗裂能力而言，钢筋所起的作用并不大，所以用增加钢筋的办法来提高构件的抗裂能力既不经济，也是不合理的。提高构件抗裂能力可通过加大构件截面尺寸与提高混凝土的抗裂等级，但最根本的方法是采用预应力混凝土结构。

3 结语

预应力钢筋混凝土构件的应用越来越广泛，与人民的生命安全息息相关，在设计建造钢筋混凝土建筑时，我们一定要严格把关，从设计到施工容不得一丝马虎。设计符合规范，施工过程全程监督。不定期的对建筑结构进行安全排查。

参考文献

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[2] 胡泽华，杜静镜.预应力混凝土受弯构件抗裂验算的取值[J].华北石油设计，1992.

[3] 赵顺波.混凝土结构设计原理[M].同济大学出版社，2004.