钢筋混凝土梁裂缝宽度的名义拉应力控制法

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发布时间：2021-09-13

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钢筋混凝土梁裂缝宽度的名义拉应力控制法
赵立敏，管俊峰，赵顺波
(1．河北省水利水电第二勘测设计研究院，石家庄050021；2．华北水利水电学院土木与交通学院，郑州450011)
摘要：从便于进行大型复杂结构优化设计运用的角度出发，基于钢筋混凝土梁正常使用阶段最大裂缝宽度的计算，推
导出裂缝截面混凝土名义拉应力与最大裂缝宽度的理论关系公式。基于大量试验资料的数理统计分析和可靠性要
求，提出了名义拉应力的简化计算公式和实用公式。达到了以控制截面名义拉应力来实现控制最大裂缝宽度的目的。
关键词：钢筋混凝土；梁；裂缝宽度；名义拉应力；优化设计
中图分类号：TU375．1 文献标识码：A 文章编号：1672—1683(2010)001—0036—03
Controlling Crack Width of RC Beams by Nominal Tensile Stress
ZHAO Li min 。GUAN Jun—feng 。ZHAO Shun—boz
(1．Hebei Provincial Second Investigation．Design and Research Institute of Water Conservancy and Hydroelectric Power．
Shijiazhuang 050021，China；2．School of Civil Engineering and Cln，规 z“ f口￡ D ．North China Institute of Water
Conservancy& Hydroelectric Powe r，HPnan Zhengzhou 450011，China)
Abstract：In view of the convenient for optimum design of large and complex structures，based on the calculation of the maximum crack width of
reinforeed concrete beam under serviceability，the theoretical formula iS deduced for relating the nomina1 tensile stress to the maximum crack
width of reinforced concrete beam．On the basis of statistical analysis of test data and reliability requirement，the simplified and practical formulas
for calculating the nominal tensile stress are proposed．Therefore，the purpose is up with controlling the nominal tensile stress to control the max—
imum crack width
Key words：reinforced concrete；beam；crack wi dth；nominal tensile stress；optimum design
钢筋混凝土结构裂缝宽度的影响因素甚为复杂，我国现
行规范尚未形成统一的计算方法l】 ]，因此采用既可达到控制
裂缝的目的又可避免直接进行裂缝宽度验算的实用简化方
法，具有重要的工程价值。例如，美国混凝土规范ACI318—
1995和公路规范AASHT0(1998)通过控制钢筋应力来控制
裂缝宽度L6、7]，ACI318—2002通过控制钢筋间距来控制裂缝宽
度[8 ；我国规范JGJ 92—2004采用允许名义拉应力控制无粘
结预应力混凝土结构的最大裂缝宽度l9]。
通过控制截面名义拉应力的方法来替代最大裂缝宽度的
验算，可使正常使用极限状态验算从多因素影响的裂缝宽度
计算转化为单一的截面应力计算，具有简便快捷的优点，可解
决实际工程设计中的许多难点问题。比如大型复杂钢筋混凝
土结构优化设计过程中，结构尺寸的变化使受力钢筋数量和
布置方式等随之改变，从而造成最大裂缝宽度的约束条件设
置困难。若将钢筋弥散于各单元或偏安全不考虑钢筋作用，
以控制结构各截面名义拉应力替代裂缝宽度作为约束条件，
可使优化设计得以顺利实现。名义拉应力控制法合理应用的
关键是名义拉应力允许值[ ]与最大裂缝宽度限值[ ]关
系的确定。现有的研究认为混凝土强度等级、截面高度、非预
应力钢筋配筋率及其直径、预应力筋张拉方式、预应力度等因
素都会影响允许名义拉应力[ ]的大小[1o-n3。
本文通过理论分析并结合试验成果，研究了钢筋混凝土
粱受拉边缘名义拉应力与最大裂缝宽度之间的对应关系，提
出了名义拉应力的实用计算公式。
1 名义拉应力与最大裂缝宽度的关系
1．1 名义拉应力的理论计算公式
对于带裂缝工作的钢筋混凝土梁，承受按荷载效应的标
准组合或准永久组合计算的弯矩标准值^ ，假定可求得为均
质弹性体，可得到截面混凝土受拉边缘名义拉应力计算式
为：
口一M 01
式中：一换算截面受拉边缘的弹性抵抗矩，Wo—Io／(h—
zo)；其中z。为换算截面重心至受压边缘的距离，对于单筋