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浅谈国内外混凝土结构设计规范中裂缝控制的比较

发布时间:2022-10-23 15:40:03 来源:网友投稿

1国内外混凝土结构设计规范中裂缝控制的分类

1)规范中列入裂缝宽度计算方法,要求裂缝宽度计算值不得大于规范规定的裂缝宽度限值。属于这类规范的有国内各规范、日本02规范和前苏联水工87规范。这类规范在不满足限裂要求情况下,大多没有进一步规定怎么去解决,自然容易被理解为用增加受力钢筋量的方法予以满足,如國家02标准、港工98规范、公路04桥规、日本02规范、前苏联水工 87规范;有的在条文或注中指明解决办法,如水工96规范在注中说明,当结构构件表面设防渗面层时,裂缝宽度限值可以放宽;水工78规范在条文中指明调整钢筋种类和直径,或提高混凝土标号,或增加钢筋用量,但首先要考虑改用螺纹钢筋或直径较小的钢筋;可设防渗层,或改用预应力混凝土结构。说明水工78规范已经提出当限裂不满足要求时不要靠单纯拼钢筋来满足;铁路99桥规也有部分类似的规定。

2)规范中既没有裂缝宽度计算方法,也没有裂缝宽度限值的规定,只有以限裂为目的的构造要求。如美国ACI02规范仅提出了限制钢筋间距等构造规定;美国水工 03规范提出了限制使用高强钢筋、限制受拉钢筋的最大配筋率等规定;英国97规范也只对钢筋间距等构造要求做出了规定。美、英两国规范可以理解为只要满足这些构造要求,裂缝宽度不会超过0.3mm的要求也就达到了。两国规范有一点是相同的,即当这些构造要求或侵蚀性环境严重对限裂有更高要求时应另作专门研究,而不同的是英国97规范规定裂缝宽度计算方法可以采用该规范前一轮的85规范的方法,而美国 02规范却没有这么明确,显然是给设计者留有选择的余地,因而不推荐在美国ACI02规范前一轮的ACI95规范的计算方法。

美国ACI02规范的说明中有一段话可能说明他们不太重视限裂验算的观点,这段话的意思是,虽然做过大量的研究,但经验证明,钢筋被腐蚀的危险并不一定与裂缝宽度规定的被超过有明显的关系。暴露试验表明,混凝土的质量和密实性、足够的保护层厚度可能比混凝土表面裂缝宽度对防腐蚀来得更加重要。

3)欧洲规范对裂缝控制规定得十分详细,它控制裂缝宽度的方法是多方面的,在下列情况下可不作裂缝宽度验算: 通过限制受拉钢筋的应力来间接控制裂缝宽度,可以理解为遵守该规定裂缝宽度不会超过0.3mm; 不直接进行裂缝控制的构件,如薄板,须满足最小配筋率的要求,并且钢筋直径和间距符合规范的要求; 高度大于1000mm的梁,在其受拉区需配置表层钢筋; 缓和或防止因应力集中产生过宽的裂缝。同时,欧洲02规范还给出裂缝宽度计算方法和裂缝宽度限值,说明需要时应进行裂缝宽度验算。

2 裂缝宽度限值的比较

各混凝土结构设计规范中裂缝宽度的限值都在一定范围内变化,一般为0.1mm~0.4mm,与构件所处的环境条件有关,以下特点值得注意:

1)对环境类别的规定,各混凝土结构设计规范总的趋向一致但不完全相同,以欧洲02规范与前苏联水工87规范的规定最详细。一般来说,条件良好的环境,裂缝宽度限值可放宽到0.4mm~0.5mm,而最恶劣的环境,裂缝宽度限值为0.05mm~0.10mm。有观点认为最大裂缝宽度不超过0.3mm,即使对海水环境,也是可以满足耐久性要求的。

2)裂缝计算点的位置,各混凝土结构设计规范的取法不尽相同,如我国除铁路99桥规外均取受拉钢筋重心位置作为裂缝计算点,相应的裂缝宽度限值应该也是受拉钢筋重心处的裂缝限值,这样做给结构设计带来方便,但对结构检验带来不便,因为作裂缝检查时,检测裂缝宽度的位置均在构件表面,尤其是对板类结构,更难于直接量测到钢筋重心处的裂缝宽度。

3)关于裂缝宽度限值,各混凝土结构设计规范都根据环境类别进行了规定,只有两部规范注意到了这一限值与保护层厚度有关。我国水工96规范在注中说明,裂缝宽度的限值当保护层厚度大于50mm时,可以增加0.05mm。日本02规范的裂缝宽度限值是保护层厚度c的函数,从0.0035c至 0.005c,c值大裂缝宽度限值也增大。这是两种处理大保护层问题的做法。

3裂缝宽度计算公式的比较

裂缝宽度计算公式大体上分为为两种类型,即半理论半经验公式和数理统计公式。

半理论半经验公式是根据裂缝开展机理的分析推导出理论计算公式,对其中的某些系数则根据试验或经验确定,我国水工96规范、水工78规范、国家02标准、欧洲02规范属于此类。

数理统计公式是建立在大量实测资料的基础上,对影响裂缝开展宽度的主要因素进行统计分析得出,我国港工98规范、公路04桥规和前苏联水工87规范的公式便属于这一类。

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