配置高强钢筋的混凝土受弯构件最大裂缝宽度的计算方法技术

本发明专利技术涉及土木工程结构设计及施工领域，具体涉及一种配置高强钢筋的混凝土受弯构件最大裂缝宽度的计算方法：其中，α

【技术实现步骤摘要】
配置高强钢筋的混凝土受弯构件最大裂缝宽度的计算方法


[0001]本专利技术涉及土木工程结构设计及施工领域，具体涉及一种配置高强钢筋的混凝土受弯构件最大裂缝宽度的计算方法。

技术介绍

[0002]高强度钢材应用技术已被列为重点推广应用的建筑业10项新技术之一，推广应用高强钢筋在混凝土结构中的应用对于有效利用自然资源、降碳减排，提高钢筋混凝土结构安全储备等具有十分重要的意义。多年来，为推广应用高强钢筋应用，有关部门采取了修订规范，开展试点工程等多种措施。然而，造成高强钢筋在我国建设行业未能得到普及的原因是多方面的，但工程界对高强钢筋的使用会导致钢筋使用应力提高、裂缝宽度开展过大、无法满足正常使用要求的担心无疑是一个重要因素。我国现行《混凝土结构设计规范》(GB50010
‑
2010)中规定的最大裂缝宽度按照下列公式计算：
[0003][0004][0005][0006][0007]式中，
[0008]α
cr
为构件受力特征系数；
[0009]ψ为裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数；
[0010]σ
s
为按荷载准永久组合计算的钢筋混凝土构件纵向受拉普通钢筋应力或按标准组合计算的预应力混凝土构件纵向受拉钢筋等效应力(MPa)；
[0011]E
s
为钢筋的弹性模量(MPa)；
[0012]c
s
为最外层纵向受拉钢筋外边缘至受拉区底边的距离(mm)；
[0013]ρ
te
>为按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率；
[0014]A
te
为有效受拉混凝土截面面积(mm2)；
[0015]A
s
为受拉区纵向普通钢筋截面面积(mm2)；
[0016]A
p
为受拉区纵向预应力筋截面面积(mm2)；
[0017]d
eq
为受拉高强钢筋等效直径(mm)；
[0018]n
i
为受拉区第i种纵向钢筋的根数；
[0019]ν
i
为受拉区第i种纵向钢筋的相对粘结特性系数。
[0020]然而，由于现行规范最大裂缝宽度计算公式沿用自02版《混凝土结构设计规范》，
这个规范是基于一些试验数据确定的公式系数，其所取各计算系数大多基于常规强度钢筋混凝土构件试验结果，没有进行600MPa及以上强度等级的高强钢筋的试验，缺少相关试验数据，所以，形成的公式更适用于普通钢筋，不适合高强钢筋。对比现行规范公式计算结果与高强钢筋混凝土受弯构件正常使用极限状态下的裂缝宽度试验结果可知，现行规范公式计算结果均明显偏大于试验结果，现行规范计算公式并不适用于高强钢筋混凝土受弯构件的正常使用极限状态验算。
[0021]因此，亟需提出一种配置高强钢筋的混凝土受弯构件最大裂缝宽度的计算方法，解决目前采用高强钢筋的混凝土受弯构件在设计验算正常使用极限状态时缺乏适用验算公式的情况，为高强钢筋在实际工程应用提供实用借鉴依据。

技术实现思路

[0022]本专利技术的目的之一是提供一种配置高强钢筋的混凝土受弯构件最大裂缝宽度的计算方法，该方法能够准确计算出配置高强钢筋的混凝土受弯构件按荷载标准组合或准永久组合并考虑长期作用影响的正截面最大裂缝宽度，解决目前采用高强钢筋的混凝土受弯构件在设计验算正常使用极限状态时缺乏适用验算公式的情况，为高强钢筋在实际工程应用提供实用借鉴依据。
[0023]为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：配置高强钢筋的混凝土受弯构件最大裂缝宽度的计算方法，参照荷载准永久组合或按标准组合，并考虑长期作用影响，按照如下公式计算高强钢筋混凝土受弯构件的正截面最大裂缝宽度：
[0024][0025]式中，
[0026]α
cr
为构件受力特征系数；
[0027]ψ为裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数；当ψ<0.2时，取ψ＝0.2；当ψ>1.0时，取ψ＝1.0；对于直接承受重复荷载的构件，取ψ＝1.0；
[0028]σ
s
为按荷载准永久组合计算的钢筋混凝土构件纵向受拉普通钢筋应力或按标准组合计算的预应力混凝土构件纵向受拉钢筋等效应力，单位MPa；
[0029]E
s
为钢筋的弹性模量，单位MPa；
[0030]c
s
为最外层纵向受拉钢筋外边缘至受拉区底边的距离，单位mm；当c
s
<20时，取c
s
＝20；当c
s
>65时，取c
s
＝65；
[0031]d
eq
为受拉区纵向高强钢筋等效直径，单位mm；
[0032]ρ
te
为按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率。
[0033]作为上述配置高强钢筋的混凝土受弯构件最大裂缝宽度的计算方法进一步的改进：
[0034]优选的，公式(a)中的参数α
cr
按照下列公式计算得出：
[0035]α
cr
＝α
c
τ
l
τ
s
，
[0036]其中，
[0037]τ
l
为长期作用影响扩大系数；
[0038]τ
s
为短期裂缝宽度扩大系数；
[0039]α
c
为反映裂缝间混凝土伸长对裂缝宽度影响的系数。
[0040]优选的，公式(a)中的参数ρ
te
按照下列公式计算得出：
[0041][0042]其中，
[0043]A
s
为受拉区纵向普通钢筋截面面积，单位mm2；
[0044]A
p
为受拉区纵向预应力筋截面面积，单位mm2；
[0045]A
te
为有效受拉混凝土截面面积，单位mm2，对于混凝土梁构件，取A
te
＝0.5bh+(b
f
‑
b)h
f
，此处，b为混凝土梁截面的宽度，h为混凝土梁截面的高度，b
f
为受拉翼缘的宽度，h
f
为受拉翼缘的高度。
[0046]优选的，公式(a)中的参数ψ按照下列公式计算得出：
[0047][0048]其中，f
tk
为混凝土轴心抗拉强度标准值。
[0049]优选的，公式(a)中的参数d
eq
按照下列公式计算得出：
[0050][0051]其中，d
i
为受拉区第i种纵向钢筋的公称直径，单位mm；
[0052]n
i
为受拉区第i种纵向钢筋的根数；
[0053]ν
i...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.配置高强钢筋的混凝土受弯构件最大裂缝宽度的计算方法，其特征在于，按照如下公式(a)计算配置高强钢筋的混凝土受弯构件的正截面最大裂缝宽度：式中，α
cr
为构件受力特征系数；ψ为裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数；当ψ<0.2时，取ψ＝0.2；当ψ>1.0时，取ψ＝1.0；对于直接承受重复荷载的构件，取ψ＝1.0；σ
s
为按荷载准永久组合计算的钢筋混凝土构件纵向受拉普通钢筋应力或按标准组合计算的预应力混凝土构件纵向受拉钢筋等效应力，单位MPa；E
s
为钢筋的弹性模量，单位MPa；c
s
为最外层纵向受拉钢筋外边缘至受拉区底边的距离，单位mm；当c
s
<20时，取c
s
＝20；当c
s
>65时，取c
s
＝65；d
eq
为受拉区纵向高强钢筋等效直径，单位mm；ρ
te
为按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率。2.根据权利要求1所述的配置高强钢筋的混凝土受弯构件最大裂缝宽度的计算方法，其特征在于，公式(a)中的参数α
cr
按照下列公式计算得出：α
cr
＝α
c
τ
l
τ
s
，其中，τ
l
为长期作用影响扩大系数；τ
s
为短期裂缝宽度扩大系数；α
c
为反映裂缝间混凝土伸长对裂缝宽度影响的系数。3.根据权利要求1所述的配置高强钢筋的混凝土受弯构件最大裂缝宽度的计算方法，其特征在于，公式(a)中的参数ρ
te
按照下列公式计算得出：其中，A
s...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏滔锴，黄华，
申请(专利权)人：安徽吾兴新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：