第二章：混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能

1、混凝土結(jié)構(gòu)原理混凝土結(jié)構(gòu)原理第 2章主主 頁頁目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章第第 2 章章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能混凝土結(jié)構(gòu)原理混凝土結(jié)構(gòu)原理第 2章主主 頁頁目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章本章重點本章重點 土木工程用鋼筋的品種、級別、性能及其土木工程用鋼筋的品種、級別、性能及其選用原則；選用原則； 混凝土在各種受力狀態(tài)下的強(qiáng)度與變形混凝土在各種受力狀態(tài)下的強(qiáng)度與變形 性能及其選用原則；性能及其選用原則； 鋼筋與混凝土的共同工作原理。鋼筋與混凝土的共同工作原理?；炷两Y(jié)構(gòu)原理混凝土結(jié)構(gòu)原理第 2章主主 頁頁目目 錄錄幫幫 助助上一章

2、上一章下一章下一章1.1.1 建筑用鋼筋的種類建筑用鋼筋的種類v熱軋鋼筋熱軋鋼筋400840RRB400(K20MnSi)400650HRB400(20MnSiV, 20MnSiNb,20MnTi)335650HRB335(20MnSi)235820HPB235(Q235)fyk/(N/mm2)d/(mm)符號符號種種 類類1.1鋼鋼 筋筋混凝土結(jié)構(gòu)原理混凝土結(jié)構(gòu)原理第 2 章主主 頁頁目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章 HPB 熱軋光面鋼筋，橋梁規(guī)范用熱軋光面鋼筋，橋梁規(guī)范用R表示；表示； HRB 熱軋帶肋鋼筋；熱軋帶肋鋼筋； RRB 余熱處理鋼，橋梁規(guī)范用余熱處理鋼，橋梁規(guī)范用K

3、L表示。表示。Mn 錳，錳，Si 硅，硅，V 釩，釩，Nb 鈮，鈮，Ti 鈦，鈦， C 碳碳低低 碳：碳：C0.6%20MnSiV含碳含碳萬分?jǐn)?shù)萬分?jǐn)?shù)含錳、硅、釩的含錳、硅、釩的百分?jǐn)?shù)百分?jǐn)?shù)，取整。，取整?；炷两Y(jié)構(gòu)原理混凝土結(jié)構(gòu)原理第 2 章主主 頁頁目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章v 中、高強(qiáng)鋼絲、鋼絞線中、高強(qiáng)鋼絲、鋼絞線做預(yù)應(yīng)力筋用做預(yù)應(yīng)力筋用中強(qiáng)：中強(qiáng)：8001370MPa高強(qiáng)：高強(qiáng)：14701860MPa1003.5% 4% 00.050.100.150.200.250.30200400600(N/mm )HRB400HRB335HPB235混凝土結(jié)構(gòu)原理混凝土結(jié)構(gòu)原理

4、第 2章主主 頁頁目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章v 熱處理鋼筋熱處理鋼筋 經(jīng)淬火處理得，經(jīng)淬火處理得，fptk=1470MPa，無明顯屈服點。，無明顯屈服點。v 冷加工鋼筋冷加工鋼筋 冷加工工藝：冷加工工藝：冷拉、冷拔、冷軋、冷軋扭。冷拉、冷拔、冷軋、冷軋扭。 目的：目的：提高強(qiáng)度，節(jié)約鋼材。提高強(qiáng)度，節(jié)約鋼材。但但塑性減小。塑性減小。冷拉鋼筋仍有屈服臺階。冷拉鋼筋仍有屈服臺階。OO第一次加載冷拉經(jīng)時效K冷拉未經(jīng)時效BKDDEE混凝土結(jié)構(gòu)原理混凝土結(jié)構(gòu)原理第 2章主主 頁頁目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章1.1.2 混凝土結(jié)構(gòu)對鋼筋性能的要求混凝土結(jié)構(gòu)對鋼筋性能的要求

5、v 強(qiáng)度高強(qiáng)度高屈 服 點0by0b0.2條 件 屈 服 點殘 余 應(yīng) 變 0.2熱軋鋼筋熱軋鋼筋鋼絲、鋼絞線、鋼絲、鋼絞線、各種冷加工鋼筋各種冷加工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)原理混凝土結(jié)構(gòu)原理第 2章主主 頁頁目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章v 塑性好塑性好 伸長率伸長率同一根鋼筋同一根鋼筋上述伸長率只反映斷口附近殘留變形大小，上述伸長率只反映斷口附近殘留變形大小， 不反映鋼筋總伸長率情況。不反映鋼筋總伸長率情況。105： ： 1510100100%510100mmlllldldl l1ld:混凝土結(jié)構(gòu)原理混凝土結(jié)構(gòu)原理第 2 章主主 頁頁目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章v均勻伸

6、長率均勻伸長率鋼筋彈鋼筋彈性模量性模量實測鋼筋實測鋼筋拉斷強(qiáng)度拉斷強(qiáng)度gt殘余殘余伸長伸長00lll s0bE已回復(fù)彈已回復(fù)彈性應(yīng)變性應(yīng)變+=混凝土結(jié)構(gòu)原理混凝土結(jié)構(gòu)原理第 2章主主 頁頁目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章鋼筋均勻伸長率的測定鋼筋均勻伸長率的測定0拉斷點斷口標(biāo)線頸縮區(qū)量測區(qū)域l050mm或2dObregt混凝土結(jié)構(gòu)原理混凝土結(jié)構(gòu)原理第 2章 =90,180 ,反復(fù)彎曲反復(fù)彎曲要要求：冷彎過程中無裂縫、鱗求：冷彎過程中無裂縫、鱗落或斷裂。落或斷裂。D 愈小，要求愈高。愈小，要求愈高。反復(fù)次數(shù)愈高，要求愈高。反復(fù)次數(shù)愈高，要求愈高。Dd主主 頁頁目目 錄錄幫幫 助助上一章

7、上一章下一章下一章 冷彎冷彎 冷彎是檢驗鋼筋局部變形能力的指標(biāo)。冷彎是檢驗鋼筋局部變形能力的指標(biāo)。 鋼筋塑性愈好，構(gòu)件破壞前預(yù)兆愈明顯。鋼筋塑性愈好，構(gòu)件破壞前預(yù)兆愈明顯。 混凝土結(jié)構(gòu)原理混凝土結(jié)構(gòu)原理第 2章主主 頁頁目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章v 可加工性好可加工性好焊接彎折v 與混凝土粘結(jié)錨固性好與混凝土粘結(jié)錨固性好光面變形變形鋼筋比光面鋼筋好變形鋼筋比光面鋼筋好混凝土結(jié)構(gòu)原理混凝土結(jié)構(gòu)原理第 2章主主 頁頁目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章v 鋼筋的直徑鋼筋的直徑常用：常用： 6mm，6.5mm，8mm，8.2mm，10mm，12mm， 14mm，16mm，1

8、8mm，20mm，22mm，25mm， 28mm，32mm，36mm，40mm，50mm。v 鋼筋的選用鋼筋的選用普通鋼筋：普通鋼筋：宜用宜用HRB400和和HRB335 可用可用HPB235和和RRB400、冷加工鋼筋、冷加工鋼筋預(yù)應(yīng)力筋：預(yù)應(yīng)力筋：宜用宜用鋼鉸線、鋼絲鋼鉸線、鋼絲 可用可用熱處理鋼筋和冷加工鋼筋熱處理鋼筋和冷加工鋼筋d=650mm混凝土結(jié)構(gòu)原理混凝土結(jié)構(gòu)原理第 2章主主 頁頁目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章1.2混凝土混凝土1.2.1 組成及特點組成及特點主要材料：主要材料：水泥、水、砂、石水泥、水、砂、石 特點特點:1）固、液、氣三相體；）固、液、氣三相體；2

9、）水化過程長，性能要很長時間才穩(wěn)定；）水化過程長，性能要很長時間才穩(wěn)定； 3）水泥石收縮可形成微裂縫；）水泥石收縮可形成微裂縫；4）受制作、養(yǎng)護(hù)、使用條件影）受制作、養(yǎng)護(hù)、使用條件影 響大。響大。 混凝土結(jié)構(gòu)原理混凝土結(jié)構(gòu)原理第 2 章主主 頁頁目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章1.2.2 混凝土強(qiáng)度混凝土強(qiáng)度v立方體抗壓強(qiáng)度立方體抗壓強(qiáng)度（強(qiáng)度等級）（強(qiáng)度等級） 1.標(biāo)準(zhǔn)尺寸：標(biāo)準(zhǔn)尺寸：150mm150mm150mm 2.養(yǎng)護(hù)條件：養(yǎng)護(hù)條件：20 3，濕度，濕度90%；28d 3.加荷方法：加荷速度加荷方法：加荷速度0.150.25MPa/s， 墊板不涂油或墊橡膠板。墊板不涂油或墊

10、橡膠板。 4.強(qiáng)度保證率：強(qiáng)度保證率：95% ，f = -1.645 混凝土結(jié)構(gòu)原理混凝土結(jié)構(gòu)原理第 2 章主主 頁頁目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章 5.非標(biāo)準(zhǔn)試塊強(qiáng)度換算系數(shù)：非標(biāo)準(zhǔn)試塊強(qiáng)度換算系數(shù)： 200mm200mm200mm:1.05； 100mm100mm100mm:0.95。 612圓柱體：圓柱體：1.20 （1=2.54cm） 612棱柱體：棱柱體：1.32 6.分級：分級：C15,C20,C25,C30,C35,C40,C45,C50, C55, C60, C65,C70,C75,C80 (高強(qiáng)混凝土），共高強(qiáng)混凝土），共14個等級。個等級。 CConcrete

11、,單位：單位：N/mm2或或MPa混凝土結(jié)構(gòu)原理混凝土結(jié)構(gòu)原理第 2 章主主 頁頁目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章v軸心抗壓強(qiáng)度軸心抗壓強(qiáng)度 ckc1c2cu,k0.88ff 混凝土強(qiáng)度與試混凝土強(qiáng)度與試塊混凝土強(qiáng)度的塊混凝土強(qiáng)度的修正系數(shù)修正系數(shù)脆性影響脆性影響系數(shù)系數(shù) 棱柱體強(qiáng)度棱柱體強(qiáng)度與立方體強(qiáng)與立方體強(qiáng)度之比值度之比值fckfcu,kh b1.00.5012345bbh混凝土結(jié)構(gòu)原理混凝土結(jié)構(gòu)原理第 2章主主 頁頁目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章混凝土混凝土強(qiáng)度強(qiáng)度等級等級C40C45C50C55C60C65C70C75C80 c10.760.760.760.

12、770.780.790.800.810.82 c24.000.9840.9680.9510.9350.9190.9030.8870.87 c1 和和 c2 值值混凝土結(jié)構(gòu)原理混凝土結(jié)構(gòu)原理第 2章主主 頁頁目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章v 軸心抗拉強(qiáng)度軸心抗拉強(qiáng)度45. 00.55kcu,2tk)645. 11 (395. 088. 0ff軸心抗拉強(qiáng)度與軸心抗拉強(qiáng)度與立方體抗壓強(qiáng)度立方體抗壓強(qiáng)度的折算系數(shù)的折算系數(shù) 試驗離散性的試驗離散性的影響系數(shù)影響系數(shù) 試驗離散試驗離散性系數(shù)性系數(shù) 100100500mm150mm150mm混凝土結(jié)構(gòu)原理混凝土結(jié)構(gòu)原理第 2章主主 頁頁目目

13、錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章v 復(fù)雜應(yīng)力下的強(qiáng)度復(fù)雜應(yīng)力下的強(qiáng)度ft*，fc*混凝土單軸抗混凝土單軸抗 拉、拉、 抗壓強(qiáng)度；抗壓強(qiáng)度；f1 ，f2，f3混凝土的多軸強(qiáng)混凝土的多軸強(qiáng) 度度, f1f2f3 雙向受力雙向受力01.01.0-1.2-1.2-1.0(壓-壓)(拉-壓)2 cf /f*f /f*f /f3 c2 3/=0.22 3/=1.01 3/=-0.05*f /f(拉-拉)1 t2 t此圖說明：此圖說明： 壓壓-壓：強(qiáng)度提高；壓：強(qiáng)度提高； 拉拉-拉：強(qiáng)度不變；拉：強(qiáng)度不變； 拉拉-壓：抗拉和抗壓強(qiáng)度都低。壓：抗拉和抗壓強(qiáng)度都低。混凝土結(jié)構(gòu)原理混凝土結(jié)構(gòu)原理第 2章主主

14、 頁頁目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章 剪力存在時剪力存在時拉拉-剪：抗拉、抗剪強(qiáng)度都降低；剪：抗拉、抗剪強(qiáng)度都降低；壓壓-剪：當(dāng)剪：當(dāng) 時，抗剪強(qiáng)度隨壓應(yīng)力提高而增大；時，抗剪強(qiáng)度隨壓應(yīng)力提高而增大； 當(dāng)當(dāng) 時，內(nèi)部裂縫增加，時，內(nèi)部裂縫增加， 抗剪抗壓強(qiáng)度均降低。抗剪抗壓強(qiáng)度均降低。 6 . 0/cf6 . 0/cf0.10.20.3/fc純剪剪壓t/fc*-0.1軸拉軸壓fcft00.20.40.60.81.0混凝土結(jié)構(gòu)原理混凝土結(jié)構(gòu)原理第 2章主主 頁頁目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章 三向受力三向受力影響混凝土強(qiáng)度的主要因素影響混凝土強(qiáng)度的主要因素 1.原材料

15、的品質(zhì)原材料的品質(zhì) 2.水灰比及水泥用量水灰比及水泥用量 3.齡期齡期三向受壓時，強(qiáng)三向受壓時，強(qiáng)度增加，最大增度增加，最大增加加5倍倍1.2/2 3-f /f3 c*/=0.31 3/=0.251 3/=0.201 31 3/=0.15/=0.101 31 3/=0.05/=0.01 31 2/00.20.40.60.81.01.02.03.04.05.05.03.93.02.31.81.4混凝土結(jié)構(gòu)原理混凝土結(jié)構(gòu)原理第 2章主主 頁頁目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章1.2.3 混凝土的變形混凝土的變形v 一次加載一次加載655545352515（N/mm）2OO.0026050

16、40302010O.004 O.006O.010O.008O.012高強(qiáng)混凝土：高強(qiáng)混凝土： ， 0cu 30.0（N/mm）2破壞點F比例極限A臨界點 B峰值點C拐點D收斂點E5.010.015.020.025.035.00.0010.0030.0070.0090.0110.0020.0040.0060.0080.0100.012O0.0050A:近似彈性近似彈性 AB:非線性非線性 BC:體積增大體積增大 CF:破壞破壞 混凝土結(jié)構(gòu)原理混凝土結(jié)構(gòu)原理第 2章主主 頁頁目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章v彈性模量彈性模量割線模量。棱柱體試件。割線模量。棱柱體試件。受壓：受壓：受拉：

17、受拉：Ec=0.5 Ec剪切模量：剪切模量：Gc=0.4 Ec 泊松比泊松比 = 橫向應(yīng)變橫向應(yīng)變/縱向縱向 應(yīng)變應(yīng)變=0.2cu5c7 .342 . 210tanfE殘余變形elEc=/e12 3 45 0/fcE00.10.20.30.40.50.60.00040.00020.00060.00050.0003混凝土結(jié)構(gòu)原理混凝土結(jié)構(gòu)原理第 2章主主 頁頁目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章v 徐變徐變 定義：定義：在荷載保持不變的情況下，變形隨時間繼續(xù)在荷載保持不變的情況下，變形隨時間繼續(xù) 增大的現(xiàn)象。增大的現(xiàn)象。 特點：特點：早期發(fā)展快，但可以延續(xù)數(shù)年。早期發(fā)展快，但可以延續(xù)數(shù)年

18、。 影響因素：影響因素：加載時的混凝土齡期；加載時的混凝土齡期； 持續(xù)壓力大小；持續(xù)壓力大小； 混凝土的組成材料及配合比；混凝土的組成材料及配合比； 混凝土的制作養(yǎng)護(hù)條件?；炷恋闹谱黟B(yǎng)護(hù)條件?；炷两Y(jié)構(gòu)原理混凝土結(jié)構(gòu)原理第 2 章主主 頁頁目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章徐變對結(jié)構(gòu)的影響：徐變對結(jié)構(gòu)的影響：使構(gòu)件變形增大；使構(gòu)件變形增大；在軸壓構(gòu)件中，使鋼筋應(yīng)力增加，在軸壓構(gòu)件中，使鋼筋應(yīng)力增加， 混凝土應(yīng)力減??；混凝土應(yīng)力減小；在預(yù)應(yīng)力構(gòu)件中，使預(yù)應(yīng)力發(fā)生損失；在預(yù)應(yīng)力構(gòu)件中，使預(yù)應(yīng)力發(fā)生損失；在超靜定結(jié)構(gòu)中，使內(nèi)力發(fā)生重分布。在超靜定結(jié)構(gòu)中，使內(nèi)力發(fā)生重分布。 混凝土結(jié)構(gòu)原理

19、混凝土結(jié)構(gòu)原理第 2章主主 頁頁目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章v收縮收縮定義：定義：混凝土在空氣中結(jié)硬時體積減小的現(xiàn)象。混凝土在空氣中結(jié)硬時體積減小的現(xiàn)象。 收縮率：收縮率：310-4。收縮。收縮=凝縮凝縮+干縮干縮特點：特點：早期快，可延續(xù)早期快，可延續(xù)12年。年。影響因素：影響因素：混凝土的組成及配合比，尤其是水灰比；混凝土的組成及配合比，尤其是水灰比； 養(yǎng)護(hù)條件；使用時的溫度與濕度。養(yǎng)護(hù)條件；使用時的溫度與濕度?；炷两Y(jié)構(gòu)原理混凝土結(jié)構(gòu)原理第 2 章主主 頁頁目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章收縮對結(jié)構(gòu)的影響：收縮對結(jié)構(gòu)的影響： 當(dāng)收縮受約束時，引起構(gòu)件開裂。當(dāng)收

20、縮受約束時，引起構(gòu)件開裂。減少收縮的措施：減少收縮的措施： 限制水泥用量；減小水灰比；加強(qiáng)振搗和養(yǎng)護(hù)；限制水泥用量；減小水灰比；加強(qiáng)振搗和養(yǎng)護(hù)； 構(gòu)造鋼筋數(shù)量加強(qiáng)；設(shè)置變形縫；摻膨脹劑。構(gòu)造鋼筋數(shù)量加強(qiáng)；設(shè)置變形縫；摻膨脹劑?；炷两Y(jié)構(gòu)原理混凝土結(jié)構(gòu)原理第 2章主主 頁頁目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章1.2.3 混凝土的選用原則混凝土的選用原則v 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中： 混凝土強(qiáng)度等級不應(yīng)低于混凝土強(qiáng)度等級不應(yīng)低于C15。 用用HRB335級鋼筋時，不宜低于級鋼筋時，不宜低于C20； 用用HRB400和和RRB400級鋼筋時，不得低于級鋼筋時，不得低于C20。v 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中 ： 混凝土強(qiáng)度等級不應(yīng)低于混凝土強(qiáng)度等級不應(yīng)低于C30。 當(dāng)采用鋼絲、鋼絞線、熱處理鋼筋時，不宜低于當(dāng)采用鋼絲、鋼絞線、熱處理鋼筋時，不宜低于C40。 混凝土結(jié)構(gòu)原理混凝土結(jié)構(gòu)原理第 2 章主主 頁頁目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章1.3鋼筋與混凝土共同工作鋼筋與混凝土共同工作v粘結(jié)錨固長度粘結(jié)錨固長度As100100加荷端套管自由端（2-3）dl=5ddF