考虑粘结滑移的实腹式型钢混凝土梁裂缝宽度计算.pdf

四川建筑科学研究
第39卷第1期
Sichuan Building Science
2013年2月
考虑粘结滑移的实腹式型钢混凝土梁裂縫宽度计算
曹秀丽',叶罡2,喻骁
(1.南京工程学院建筑工程学院,江苏南京211161;
2.杭州市建设工程质量监督总站,浙江杭州310000)
摘要:考虑了粘结滑移对型钢混凝土梁裂缝宽度的影响,提出了实腹式型钢混凝土梁的裂缝宽度计算方法,并与
相关文献的试验结果进行对比,结果表明,考虑粘结滑移计算得到的型钢混凝土梁的裂缝宽度与试验结果吻合较
好
关键词:粘结滑移;实腹式;型钢混凝土梁;裂缝宽度
中图分类号:TU375.1文献标志码:A文章编号:1008-1933(2013)01-086-03
Calculation of crack width of full-web type SRC beams considering
bond-slip effect
CAO Xiuli YE Gang, YU Xiao
(1. School of Architectural Engineering, Nanjing Institute of Technology, Nanjing 211167, China;
2. Hangzhou Construction Quality Supervision Station, Hangzhou 310000, China)
Abstract: Considering the effect of ond-sli on crack w h of Steel Reinforced Concrete(SR) beams, it proposes a kind of
calculat on met o of rack w of ful- e R beam The m od is compared with expermental da as and the results reveal
that the method agrees with
Key words: bond-slip full-web type; SRC beams; crack width
0引言
究,基本上是对有限数目的试件进行统计分析得到
的。由于裂缝的试验数据离散性比较大,所以从数
型钢混凝土构件是把型钢置入钢筋混凝土中,理统计的角度看,所得到的计算方法的适用范围均
使型钢、钢筋混凝土三种材料协调工作以抵抗外部具有一定的局限性。国内现行规程YB9082-97
作用的一种组合构件。由于配置了型钢,与钢筋混《钢骨混凝土结构设计规程》和JCJ38-2001《型钢
凝土构件相比,承载力和刚度均得到很大提高,因而混凝土组合结构技术规程》在计算型钢混凝土梁的
广泛适用于大跨、重荷、高层及超高层建筑中。在型裂缝宽度时都没有考虑粘结滑移的影响,因此有必
钢混凝土构件中,型钢与混凝土能否共同工作是构要探讨粘结滑移对裂缝宽度的影响。本文以实腹式
件设计理论的基础。国内外对型钢混凝土构件的研型钢混凝土梁为例,研究考虑粘结滑移影响的型钢
究,部分认为型钢与混凝土是理想的完全共同工作,混凝土梁的裂缝宽度计算问题。
即完全粘结,部分认为二者之间是理想的完全分离
工作,而不考虑任何粘结滑移。而实际上,型钢与混1裂缝特征
凝士处于两种理想状态的中间状态,即部分共同工
型钢混凝土梁的裂缝具有如下特征。
作,也就是说型钢与混凝土之间存在粘结滑移。粘
1)裂缝一旦出现,就具有一定的高度,这个高
结滑移是个复杂的问题,所以一般的计算研究都未度约在型钢下翼缘附近。当裂缝发展到型钢下翼缘
考虑粘结滑移的影响,这对于型钢混凝土结构的计水平处时,由于受到刚度较大的型钢的约束,裂缝几
算理论来说是不完善的。
乎不再向上发展,宽度增加也不大,出现了裂缝开展
目前对于型钢混凝土梁裂缝宽度的计算方法研“停滯”现象。这种现象大约维持到受拉钢筋和型
钢屈服以前
收稿日期:2011-10-17
2)裂缝一般先在纯弯段出现,然后才在剪跨段
作者简介:曹秀丽(1980-),女,讲师,河海大学博土研究生,研究方
向为抗震、高层建筑。
出现。在约50%的极限荷载时,纯弯段的裂缝基本
E-mail:dogupig@yahoo.com.cn
出齐,直到构件破坏时,均表现为一致的竖向裂缝。
2013No.1
曹秀丽,等;考虑粘结滑移的实腹式型钢混凝土梁裂缝宽度计算
87
剪跨段一般先出现竖向的短小裂缝,加载到一定阶
段则逐渐发展成指向加载点的斜向裂缝,剪跨比越
小,这种现象愈明显
3)型钢混凝土梁的平均裂缝间距较钢筋混凝
土梁大一些,而裂缝宽度却小一些。这主要是因为
型钢的存在约束了一部分混凝土,因而使混凝土开
裂所需的粘结力的传递需要更大的长度。
根据国内的试验资料,纵向受拉钢筋水平处的
裂缝宽度普遍高于型钢下翼缘处的裂缝宽度,因此
考虑滑移效应的截面平均应变分布
本文的裂缝宽度计算以受拉钢筋合力处为准。
按完全粘结计算时的截面平均应变分布
图3考虑滑移效应的截面平均应变分布
2裂缝宽度计算方法
Fig 3 Distribution of average strain of section
considering the bond-slip effect
型钢与混凝土形成组合构件的必要前提是二者
共同工作。但是,型钢与混凝土之间还存在着粘结
缝宽度相同,即在钢筋附近和型钢附近的裂缝宽度
滑移。所以对型钢混凝土构件的受力机理可解释与构件表面的裂缝宽度相等,所以裂缝宽度应该是
为:型钢与混凝土在完全共同工作的基础上发生较
裂缝间距范围內钢筋的伸长值减去混凝土的伸长
小程度的粘结滑移。相应的,在计算型钢混凝土梁
值。而钢筋和混凝土的应变(应力)沿构件轴线分
的裂缝宽度时,可分两部分求解:其一,按型钢与混
布不均匀,若平均应变分别为。和8。,则平均的裂
凝土完全粘结、二者共同工作来计算裂鏠宽度;其
缝宽度为:
二,计算由于滑移效应引起的构件的附加裂缝宽度。
将两部分的裂缝宽度相加,即得实际的总裂缝宽度。
如图1~3所示。
,a。称为裂缝间混凝土自身伸长对裂
as
鏠宽度的影响系数。式(1)可写为
(2
由(2)式可以看出,平均裂缝宽度om与裂缝的
平均间距裂缝间距范围内受拉钢筋平均应变8
图1完全粘结时的截面应变示意
以及裂缝间混凝土自身伸长有关。下面,分别讨论
Fig 1 Schematic diagram of section strain
各参数的计算。
when fully bonding
系数α。与截面形状、配筋(钢)率、混凝土保护
层厚度以及型钢对混凝土的约束程度有关,可取为
0.481
当裂缝间距趋于稳定时,平均裂缝间距应为
1.5
对于型钢混凝土梁,使混凝土开裂所需的拉力
图2相对滑移
为Af,最小裂缝间距。,长度上传到钢筋和型钢
Fig 2 Schematic diagram of relative slip between
上的カ为amn(rS+r,S,)。令二者相等,则有
steel and concret
S
从耐久性出发或是从