混凝土结构疲劳验算.docx

第一章混凝土结构疲劳验算6.7.1 受弯构件的正截面疲劳应力验算时，可采用下列基本假定：1截面应变保持平面；2受压区混凝土的法向应力图形取为三角形；3钢筋混凝土构件，不考虑受拉区混凝土的抗拉强度，拉力全部由纵向钢筋承受；要求不出现裂缝的预应力混凝土构件，受拉区混凝土的法向应力图形取为三角形；4采用换算截面计算。6.7.2 在疲劳验算中，荷载应取用标准值；吊车荷载应乘以动力系数，并应符合现行国家标准建筑结构荷载规范GB50009的规定。跨度不大于12m的吊车梁，可取用一台最大吊车的荷载。6.7.3 钢筋混凝土受弯构件疲劳验算时，应计算下列部位的混凝土应力和钢筋应力幅：1正截面受压区边缘纤维的混凝土应力和纵向受拉钢筋的应力幅；2截面中和轴处混凝土的剪应力和箍筋的应力幅。注：纵向受压普通钢筋可不进行疲劳验算。6.7.4 钢筋混凝土和预应力混凝土受弯构件正截面疲劳应力应符合下列要求:1受压区边缘纤维的混凝土压应力af(6.7.4-1)2预应力混凝土构件受拉区边缘纤维的混凝土拉应力daZ(67.4-2)3受拉区纵向普通钢筋的应力幅<.(6.7.4-3)4受拉区纵向预应力筋的应力幅34(67.4-4)式中：乙a疲劳验算时截面受压区边缘纤维的混凝土压应力,按本规范公式(675-D计算5,rnax-疲劳验算时预应力混凝土截面受拉区边缘纤维的混凝土拉应力，按本规范第6.7.11条计算；4疲劳验算时截面受拉区第i层纵向钢筋的应力幅，按本规范公式(6.7.5-2)计算,M疲劳验算时截面受拉区最外层纵向预应力筋的应力幅，按本规范公式<6.7.11-3)计算；上、f-分别为混凝土轴心抗压、抗拉疲劳强度设计值,按本规范第4.16条确定；£一钢筋的疲劳应力幅限值，按本规范表4.2.6-1采用；4预应力筋的疲劳应力幅限值，按本规范表4262采用。注：当纵向受拉钢筋为同一钢种时，可仅验算最外层钢筋的应力幅6.7.5 钢筋混凝土受弯构件正截面的混凝土压应力以及钢筋的应力幅应按下列公式计算：1受压区边缘纤维的混凝土压应力/.E=吗&(6.7.5-1)2纵向受拉钢筋的应力幅。Ln(675-2)4g=4必蜉二3(6.7.5-3)4,a=4.7(67.5-4),0式中：ML、心疲劳验算时同一截面上在相应荷载组合下产生的最大、最小弯矩值；4,修、3由弯矩ML、吃引起相应截面受拉区第i层纵向钢筋的应力；4钢筋的弹性模量与混凝土疲劳变形模量的比值；Zo疲劳验算时相应于弯矩M1与Mnin为相同方向时的换算截面惯性矩；o疲劳验算时相应于弯矩与Mmn为相同方向时的换算截面受压区高度；加一-相应于弯矩与ML为相同方向时的截面受压区边缘至受拉区第i层纵向钢筋截面重心的距离。当弯矩Mnin与弯矩MnM的方向相反时，公式(6.7.5-3)中Ao,、和C应以截面相反位置的岐、4和I：代替。6.7.6 钢筋混凝土受弯构件疲劳验算时，换算截面的受压区高度ZO、式和惯性矩X、Io应按下列公式计算：1矩形及翼缘位于受拉区的T形截面.2+4A；(JrO-)一¾As(屁一%)=0(6.7.6-1)近3Iq=-+(M)2+A(Ao-Xo)2(6.7.6-2)2I形及翼缘位于受压区的T形截面1)当6大于熊时(图676)孥_-器Hij+A；(xo-)4A>(自一Xo)=0(67.6-3)tfro(6,f6)(mA,)3f/(/、24=-33FaEA*(No-as)z+&A$(无。-Xo)2(6.7.6-4)2)当X0不大于h时，按宽度为b的矩形截面计算。图6.76钢筋混凝土受弯构件正截面疲劳应力计算3K、I：的计算，仍可采用上述网、E的相应公式,当弯矩M;与此X的方向相反时，与£）、死相应的受压区位置分别在该截面的下侧和上侧；当弯矩此与ML的方向相同时,可取式=o、I；Tlt注：1当纵向受拉钢筋沿截面高度分多层布置时，公式（6764）、.公式（67.6-3）中44（屁-W）项可用42Av（卮-Zo）i-1代替，公式（6.7.6»2）、公式（6.76»4）中4A（h0-x0）2项可用4f>U（加-4产代替，此处，为纵向受拉钢筋的f-l总层数.A”为第i层全部纵向钢筋的截面面积；2纵向受压钢筋的应力应符合4dA的条件当4d力时，本条各公式中4A：应以代替,此处，/；为纵向钢筋的抗压强度设计值，M为纵向受压钢筋合力点处的混凝土应力.6.7.7钢筋混凝土受弯构件斜截面的疲劳验算及剪力的分配应符合下列规定：1当截面中和轴处的剪应力符合下列条件时，该区段的剪力全部由混凝土承受，此时，箍筋可按构造要求配置；rf0.6（6.7,7-1）式中：ZJ截面中和轴处的剪应力，按本规范第6.7.8条计算；混凝土轴心抗拉疲劳强度设计值，按本规范第4.1.6条确定。2截面中和轴处的剪应力不符合公式（6.7.7-1）的区段,其剪力应由箍筋和混凝土共同承受。此时，箍筋的应力幅应符合下列规定：t4（6.7.7-2）式中：/箍筋的应力幅，按本规范公式（6.7.9-1）计算；v箍筋的疲劳应力幅限值，按本规范表4.2.6-1采用。6.7.8钢筋混凝土受弯构件中和轴处的剪应力应按下列公式计算：Vfrf=（6.7.8）OZq式中：VL疲劳验算时在相应荷载组合下构件验算截面的最大剪力值；b矩形截面宽度，T形、I形截面的腹板宽度；Zo受压区合力点至受拉钢筋合力点的距离，此时,受压区高度Xo按本规范公式（6.7.6-1）或公式（6.7.6-3）计算。6.7.9钢筋混凝土受弯构件斜截面上箍筋的应力幅应按下列公式计算：(VL-O.l>o)s(6.7.97)AVl= VL-VL7=VLVL(67>9-2)(6.7. 9-3)式中：疲劳验算时构件验算截面的最大剪力幅值；VL疲劳验算时在相应荷载组合下构件验算截面的最小剪力值；最大剪力幅相对值；S箍筋的间距；ASV配置在同一截面内箍筋各肢的全部截面面积。6.7.10预应力混凝土受弯构件疲劳验算时，应计算下列部位的应力、应力幅：1正截面受拉区和受压区边缘纤维的混凝土应力及受拉区纵向预应力筋、普通钢筋的应力幅；2截面重心及截面宽度剧烈改变处的混凝土主拉应力。注：1受压区纵向钢筋可不进行疲劳验算；2一级裂缝控制等级的预应力混凝土构件的钢筋可不进行疲劳验算。6.7.11要求不出现裂缝的预应力混凝土受弯构件，其正截面的混凝土、纵向预应力筋和普通钢筋的最小、最大应力和应力幅应按下列公式计算：1受拉区或受压区边缘纤维的混凝土应力可而或可皿="+2%(6.7.11-1)心皿或d由="+给，。G7.11-2)2受拉区纵向预应力筋的应力及应力幅。；=42一或由(6.7.11-3)Lmi="+E3z0p(6.7.IPO4max=pe÷pE0p(6.7.11-5)3受拉区纵向普通钢筋的应力及应力幅M=e-。Lin(6.7.11-6)局=%+/生加<6.7.11-7)dz=%+q(6.7.11-8)式中：4遍、疲劳验算时受拉区或受压区边缘纤维混凝土的最小、最大应力，最小、最大应力以其绝对值进行判别；%扣除全部预应力损失后，由预加力在受拉区或受压区边缘纤维处产生的混凝土法向应力，按本规范公式(101.6-D或公式(10.1.6-4)计算；八ML疲劳验算时同一截面上在相应荷载组合下产生的最大、最小弯矩值JQpE预应力钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值：p=EJEC;I。换算截面的惯性矩；y。受拉区边缘或受压区边缘至换算截面重心的距离；4*、da疲劳验算时受拉区最外层普通钢筋的最小、最大应力；疲劳验算时受拉区最外层普通钢筋的应力幅；忆消压弯矩MR作用下受拉区最外层普通钢筋中产生的应力；此处，Mp0为受拉区最外层普通钢筋重心处的混凝土法向预加应力等于零时的相应弯矩值。注：公式(6.7.11-1),公式(6.7.11-2)中的外、(ML(M3Q)3b，当为拉应力时以正值代入；当为压应力时以负值代Ai公式(6.7.11-7).公式(6.7.11-8)中的%以负值代人。6.7.12预应力混凝土受弯构件斜截面混凝土的主拉应力应符合下列规定：X(6.7.12)式中：预应力混凝土受弯构件斜截面疲劳验算纤维处的混凝土主拉应力，按本规范第7.1.7条的公式计算；对吊车荷载，应计入动力系数。条文说明6.7疲劳验算6.7.1 保留了89规范的基本假定，它为试验所证实，并作为第6.7.5条和第6.7.11条建立钢筋混凝土和预应力混凝土受弯构件截面疲劳应力计算公式的依据。6.7.2 本条是根据规范第3.1.4条和吊车出现在跨度不大于12m的吊车梁上的可能情况而作出的规定。6.73本条明确规定,钢筋混凝土受弯构件正截面和斜截面疲劳验算中起控制作用的部位需作相应的应力或应力幅计算。6.7.4 国内外试验研究表明，影响钢筋疲劳强度的主要因素为应力幅，即（联一in），所以在本节中涉及钢筋的疲劳应力时均按应力幅计算。受拉钢筋的应力幅要小于或等于钢筋的疲劳应力幅限值力，其含义是在同一疲劳应力比下，应力幅（一脸）越小越好，即两者越接近越好。例如，当疲劳应力比保持，=0.2不变时，可能出现很多组循环应力，诸如而n=2NmnfRinax=0nmm2；min=20Nmm2,ux=IOON/mm2min=200Nmm2,GmeX=1000Nmm2；它们的应力巾昌值分另I为8Nmr280Nmm2.800Nmm2o若使用HRB335级钢筋，则从本规范表4.2.6-1可以查得，当应力比4=0.2时，疲劳应力幅限值为154Nmm2,所以上面所举各组应力幅值中，应力幅值为800Nmm2的情况不满足要求。6.7.5 、6.7.6按照第6.7.1条的基本假定，具体给出了钢筋混凝土受弯构件正截面疲劳验算中所需的截面特征值及其相应的应力和应力幅计算公式。6.7.7 6.7.9原89版规范未给出斜截面疲劳验算公式，而采用计算配筋的方法满足疲劳要求。02版规范根据我国大量的试验资料提出了斜截面疲劳验算公式。本规范继续沿用了02版规范的规定。钢筋混凝土受弯构件斜截面的疲劳验算分为两种情况：第一种情况，当按公式（6.7.8）计算的剪应力Tf符合公式（67.7-D时，表示混凝土可全部承担截面剪力，仅需按构造配置箍筋；第二种情况，当剪应力/不符合公式（6.7.7T）时，该区段的剪应力应由混凝土和垂直箍筋共同承担。试验表明，受压区混凝土所承担的剪应力值，与荷载值大小、剪跨比、配筋率等因素有关，在公式（679T）中取V=O.是较稳妥的。按照我国以往的经验，对（j-d）部分的剪应力应由垂直箍筋和弯起钢筋共同承担。但国内的试验表明，同时配有垂直箍筋和弯起钢筋的斜截面疲劳破坏，都是弯起钢筋首先疲劳断裂；按照45。桁架模型和开裂截面的应变协调关系，可得到密排弯起钢筋应力"与垂直箍筋应力%之间的关系式：sb=5v（sin+cosa）2=2stv此处为弯起钢筋的弯起角。显然，由上式可以得到%的结论。为了防止配置