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技术支持中心知识库文章大保护层厚度截面的裂缝宽度验算
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大保护层厚度截面的裂缝宽度验算
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大保护层厚度截面的裂缝宽度验算

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裂缝宽度验算是结构计算书的重要组成部分。如果您对具有大保护层厚度的钢筋混凝土截面进行规范校核,可能会遇到问题——具体而言,该验算无法执行。

根据 EN 1992-1-1 第 7.3.4 条计算裂缝宽度时,需要确定有效受拉区高度 hc,eff 和钢筋配筋率 ρc,eff。有效受拉区高度 hc,eff 按以下公式确定:

在某些情况下,截面同时承受弯矩和压向法向力,且设计了较大的钢筋保护层厚度。这种情况主要出现在桥梁下部结构、桥墩等构件中。此时,由于混凝土保护层较大,有效受拉区高度计算结果为零:

由于在受拉区未找到钢筋,欧洲规范方法无法适用。受拉区无钢筋,则无法进行裂缝宽度验算。但工程师需要完成此项验算。我们如何在满足工程师需求的同时符合规范要求?

在过去四个版本中,裂缝宽度验算已进行了多项改进,下面我们回顾这些具体改进,并介绍最新的改进内容。

20.0 版本及更早版本

在 20.0 版本中,Ac,eff 区域内无钢筋的问题通过使用公式 (7.3.4) 右侧来计算混凝土与钢筋相对应变差来解决:

其中代入了受拉最大钢筋的应力。

最大裂缝间距按公式 7.14 计算,即:

当受拉区无钢筋的问题出现时,采用上述变通方法处理。

20.1 版本

由于 20.0 及更早版本中使用的计算方法不满足受拉弦模型(钢筋嵌入混凝土中)的基本假设,我们决定不再使用 20.0 及更早版本中实现的变通方法。若钢筋位于受拉区之外,用户将收到以下不符合项警告:

在截面受拉区未找到受拉钢筋。因此无法确定受拉钢筋,且无法按第 7.3.4 条计算裂缝宽度。

21.0 版本

与 20.1 版本相比,唯一的变化是我们开始显示所有能够计算的数值,同时在场景中显示混凝土有效受拉区。这使用户能够看到所有钢筋均位于 Ac,eff 区域之外。请注意,钢筋的重心必须位于受拉区内,才能将其视为嵌入钢筋。同时显示以下不符合项:

在截面受拉区未找到受拉钢筋。因此无法确定受拉钢筋,且无法按第 7.3.4 条计算裂缝宽度。

21.1 版本

在确定有效受拉区时,对于每种裂缝宽度计算情况,计算步骤如下:

  • 第 1 步 – 进行常规计算,其中高度 hc,ef 确定为:
  • 第 2 步 – 若有效深度 hc,eff 过小,导致所有钢筋均位于该区域之外,则按第 3 步所述方法确定深度。
  • 第 3 步 – 排除临界条件的 hc,eff 计算确定为:

同时显示以下不符合项:

包围钢筋或预应力钢束的混凝土有效受拉区深度为 hc,eff,其中 hc,eff 取 2.5(h – d) 与 h/2 中的较小值。当取值为 (h – x)/3 时,钢筋位于混凝土有效受拉区之外,因此无法按第 7.3.4 条计算裂缝宽度。

请注意,此改进已在 21.0 版本的补丁(即 21.0.4)中发布。

尽管规范存在相关限制,此改进将使 IDEA StatiCa RCS 中的裂缝计算结果更加一致。

大保护层厚度钢筋混凝土截面的裂缝宽度验算功能适用于 IDEA StatiCa 的 Concrete Expert、Concrete Enhanced、Prestressing Expert 和 Prestressing Enhanced 版本。

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