材料力學(xué)性能混凝土

1、會(huì)計(jì)學(xué)1材料力學(xué)性能混凝土材料力學(xué)性能混凝土 抗壓強(qiáng)度抗壓強(qiáng)度 抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度 復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)下的強(qiáng)度復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)下的強(qiáng)度第2頁(yè)/共79頁(yè)混凝土結(jié)構(gòu)混凝土結(jié)構(gòu)利用利用抗壓強(qiáng)度抗壓強(qiáng)度。因此抗壓強(qiáng)度是混凝土力。因此抗壓強(qiáng)度是混凝土力學(xué)性能中最主要和最基本的指標(biāo)。學(xué)性能中最主要和最基本的指標(biāo)。混凝土的強(qiáng)度等級(jí)是用抗壓強(qiáng)度來(lái)劃分的混凝土的強(qiáng)度等級(jí)是用抗壓強(qiáng)度來(lái)劃分的混凝土強(qiáng)度等級(jí)混凝土強(qiáng)度等級(jí)：邊長(zhǎng)：邊長(zhǎng)150mm立方體標(biāo)準(zhǔn)試件，在標(biāo)立方體標(biāo)準(zhǔn)試件，在標(biāo)準(zhǔn)條件下（準(zhǔn)條件下（203，90%濕度）養(yǎng)護(hù)濕度）養(yǎng)護(hù)28天，用標(biāo)準(zhǔn)天，用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法（加載速度試驗(yàn)方法（加載速度0.30.5N/mm2/sec，兩

2、端不涂潤(rùn)，兩端不涂潤(rùn)滑劑）測(cè)得的滑劑）測(cè)得的具有具有95%保證率保證率的立方體抗壓強(qiáng)度，用的立方體抗壓強(qiáng)度，用符號(hào)符號(hào)C表示，表示，C30表示表示fcu,k=30N/mm2 第3頁(yè)/共79頁(yè)規(guī)范根據(jù)強(qiáng)度范圍，從C15C80共劃分為14個(gè)強(qiáng)度等級(jí)，級(jí)差為5N/mm2。C60以上為高強(qiáng)混凝土。第4頁(yè)/共79頁(yè)試驗(yàn)錄像試驗(yàn)錄像第5頁(yè)/共79頁(yè)在與壓力機(jī)壓板接觸的試件表面涂潤(rùn)滑劑，其抗壓強(qiáng)度將比表面不加潤(rùn)滑劑試件的抗壓強(qiáng)度低很多，兩者的破壞形態(tài)也不相同第6頁(yè)/共79頁(yè)混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度與試件的齡期和養(yǎng)護(hù)條件有關(guān)第7頁(yè)/共79頁(yè)100mm立方體強(qiáng)度與標(biāo)準(zhǔn)立方體強(qiáng)度之間的換算關(guān)系小于C50的混凝土，修

3、正系數(shù)為0.95。立方體抗壓強(qiáng)度與試件尺寸大小有關(guān)，尺寸越小，強(qiáng)度越高，“尺寸效應(yīng)”100150cucuff第8頁(yè)/共79頁(yè) 軸心抗壓強(qiáng)度采用棱柱體試件測(cè)定，用符號(hào)軸心抗壓強(qiáng)度采用棱柱體試件測(cè)定，用符號(hào)fc 表表示，它比較示，它比較接近實(shí)際構(gòu)件中混凝土的受壓接近實(shí)際構(gòu)件中混凝土的受壓情況。情況。棱柱體試件高寬比一般為棱柱體試件高寬比一般為h/b=34，我國(guó)通常取，我國(guó)通常取150mm150mm450mm，也常用，也常用100100300試件試件。第9頁(yè)/共79頁(yè)試驗(yàn)錄像試驗(yàn)錄像第10頁(yè)/共79頁(yè)在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，計(jì)算軸心受壓構(gòu)件時(shí)（如軸心受壓柱，桁架受壓腹桿等），要采用混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度!

4、第11頁(yè)/共79頁(yè) 0.88:考慮結(jié)構(gòu)中的混凝土強(qiáng)度與試塊混凝土強(qiáng)度之間考慮結(jié)構(gòu)中的混凝土強(qiáng)度與試塊混凝土強(qiáng)度之間的差異等因素的修正系數(shù)；的差異等因素的修正系數(shù)； c1：棱柱體強(qiáng)度與立方體強(qiáng)度的比值，當(dāng)不大于棱柱體強(qiáng)度與立方體強(qiáng)度的比值，當(dāng)不大于 C50時(shí)，取時(shí)，取 0.76； 當(dāng)為當(dāng)為C80時(shí)取時(shí)取0.82，其間插值；，其間插值；c2：混凝土的脆性系數(shù)，當(dāng)不大于：混凝土的脆性系數(shù)，當(dāng)不大于C40時(shí)取時(shí)取1.0；當(dāng)為；當(dāng)為 C80時(shí)取時(shí)取 0.87，其間插值。，其間插值。cucucccfff67. 088. 021對(duì)于同一混凝土，對(duì)于同一混凝土，棱柱體抗壓強(qiáng)度小于立方體抗壓強(qiáng)度棱柱體抗壓強(qiáng)度小

5、于立方體抗壓強(qiáng)度!第12頁(yè)/共79頁(yè)第13頁(yè)/共79頁(yè)比抗壓強(qiáng)度小得多，用符號(hào)比抗壓強(qiáng)度小得多，用符號(hào) ft 表示。混凝土構(gòu)件開裂、裂縫、表示。混凝土構(gòu)件開裂、裂縫、變形，以及受剪、受扭、受沖切等的承載力均與抗拉強(qiáng)度有關(guān)。變形，以及受剪、受扭、受沖切等的承載力均與抗拉強(qiáng)度有關(guān)。 500 150 15010016軸心受拉試驗(yàn)第14頁(yè)/共79頁(yè)試驗(yàn)錄像試驗(yàn)錄像第15頁(yè)/共79頁(yè) 500 150 15010016軸心受拉試驗(yàn)0102030405060708090100123456 ft fcuGBJ10-89 規(guī)范軸心受拉強(qiáng)度與立方體強(qiáng)度間的換算關(guān)系55. 0395. 0Cu,mtmff 3/226

6、. 0cutff 第16頁(yè)/共79頁(yè)劈拉試驗(yàn)PaP拉壓壓軸心受拉試驗(yàn)對(duì)中困難，常常采用立方體或圓柱體劈軸心受拉試驗(yàn)對(duì)中困難，常常采用立方體或圓柱體劈拉試驗(yàn)測(cè)定混凝土的抗拉強(qiáng)度拉試驗(yàn)測(cè)定混凝土的抗拉強(qiáng)度2,2aPfst4/3,19. 0custff第17頁(yè)/共79頁(yè)規(guī)范規(guī)范規(guī)定材料強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值規(guī)定材料強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值 fk 應(yīng)具有不小于應(yīng)具有不小于95%的保證率的保證率)645. 11 (,mcukcuff立方體強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值即為混凝土強(qiáng)度等級(jí)立方體強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值即為混凝土強(qiáng)度等級(jí) fcu，k。第18頁(yè)/共79頁(yè)規(guī)范規(guī)范在確定混凝土軸心抗壓強(qiáng)度和軸心抗在確定混凝土軸心抗壓強(qiáng)度和軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，考慮它們

7、與立方體強(qiáng)度具有拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，考慮它們與立方體強(qiáng)度具有相同的變異系數(shù)。相同的變異系數(shù)。kcuccckff,2188. 055. 0,395. 0mcumtff第19頁(yè)/共79頁(yè)混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（N/mm2）混混 凝凝 土土 強(qiáng)強(qiáng) 度度 等等 級(jí)級(jí)強(qiáng)度種類強(qiáng)度種類符號(hào)符號(hào)C15C20C25C30C35軸心抗壓強(qiáng)度軸心抗壓強(qiáng)度f(wàn)ck10.013.416.720.123.4軸心抗拉強(qiáng)度軸心抗拉強(qiáng)度f(wàn)tk1.271.541.782.012.20混混 凝凝 土土 強(qiáng)強(qiáng) 度度 等等 級(jí)級(jí)C40C45C50C55C60C65C70C75C8026.829.632.435.538.541.544.547.4

8、50.22.402.512.652.742.852.933.003.053.10第20頁(yè)/共79頁(yè)實(shí)際結(jié)構(gòu)中，混凝土更多的是處于實(shí)際結(jié)構(gòu)中，混凝土更多的是處于雙向或三向受力狀態(tài)。雙向或三向受力狀態(tài)。雙向受壓強(qiáng)度雙向受壓強(qiáng)度大于單大于單向受壓強(qiáng)度，最大受向受壓強(qiáng)度，最大受壓強(qiáng)壓強(qiáng)度發(fā)生在兩個(gè)壓度發(fā)生在兩個(gè)壓應(yīng)力之比為應(yīng)力之比為2或或0.5之之間，約為間，約為1.27fc。第21頁(yè)/共79頁(yè)試驗(yàn)錄像試驗(yàn)錄像第22頁(yè)/共79頁(yè)拉壓共同作用下：試件破壞時(shí)強(qiáng)度比單向受力時(shí)強(qiáng)度低。2、拉壓共同作用時(shí)及雙拉時(shí)的強(qiáng)度雙向受拉時(shí)：其強(qiáng)度比單向受拉時(shí)的強(qiáng)度差不多。第23頁(yè)/共79頁(yè)混凝土的混凝土的抗剪強(qiáng)度抗剪強(qiáng)度

9、：隨拉應(yīng)力增大而減小：隨拉應(yīng)力增大而減小 隨壓應(yīng)力增大而增大隨壓應(yīng)力增大而增大當(dāng)當(dāng)壓壓應(yīng)力在應(yīng)力在0.5fc左右時(shí)，抗剪強(qiáng)度達(dá)到最大，左右時(shí)，抗剪強(qiáng)度達(dá)到最大，在梁、柱中當(dāng)有剪在梁、柱中當(dāng)有剪 應(yīng)力時(shí)，將要影響其受壓區(qū)混凝土的強(qiáng)度！應(yīng)力時(shí)，將要影響其受壓區(qū)混凝土的強(qiáng)度！第24頁(yè)/共79頁(yè)三軸應(yīng)力狀態(tài)有多種組合，實(shí)際工程遇到較多的螺旋箍筋柱和三軸應(yīng)力狀態(tài)有多種組合，實(shí)際工程遇到較多的螺旋箍筋柱和鋼管混凝土柱中的混凝土為三向受壓狀態(tài)。鋼管混凝土柱中的混凝土為三向受壓狀態(tài)。314cf第25頁(yè)/共79頁(yè)側(cè)向約束限制了混凝土受壓后的橫向變形，包括限制了混凝土內(nèi)部裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展，從而提高了混凝土在受壓方

10、向上的抗壓強(qiáng)度?；炷寥蚴軌簳r(shí)，各個(gè)方向上的抗壓強(qiáng)度都有很大的提高。第26頁(yè)/共79頁(yè) 混凝土單軸受力時(shí)的應(yīng)力混凝土單軸受力時(shí)的應(yīng)力- -應(yīng)變關(guān)系反映了應(yīng)變關(guān)系反映了混凝土受力全過(guò)程的重要力學(xué)特征混凝土受力全過(guò)程的重要力學(xué)特征 是分析混凝土構(gòu)件應(yīng)力、建立承載力和變是分析混凝土構(gòu)件應(yīng)力、建立承載力和變形計(jì)算理論的必要依據(jù)，也是利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行形計(jì)算理論的必要依據(jù)，也是利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行非線性分析的基礎(chǔ)。非線性分析的基礎(chǔ)。第27頁(yè)/共79頁(yè) 混凝土單軸受壓應(yīng)力混凝土單軸受壓應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線，常采用棱柱體試件來(lái)應(yīng)變關(guān)系曲線，常采用棱柱體試件來(lái)測(cè)定。測(cè)定。 在普通試驗(yàn)機(jī)上采用在普通試驗(yàn)機(jī)上采用等應(yīng)力速度

11、等應(yīng)力速度加載，達(dá)到軸心抗壓加載，達(dá)到軸心抗壓強(qiáng)度強(qiáng)度f(wàn)c時(shí)，試驗(yàn)機(jī)中集聚的彈性應(yīng)變能大于試件所能吸收的應(yīng)時(shí)，試驗(yàn)機(jī)中集聚的彈性應(yīng)變能大于試件所能吸收的應(yīng)變能，會(huì)導(dǎo)致試件產(chǎn)生突然脆性破壞，只能測(cè)得應(yīng)力變能，會(huì)導(dǎo)致試件產(chǎn)生突然脆性破壞，只能測(cè)得應(yīng)力-應(yīng)變曲應(yīng)變曲線的線的上升段上升段。 采用采用等應(yīng)變速度等應(yīng)變速度加載，或在試件旁附設(shè)高彈性元件與試件一加載，或在試件旁附設(shè)高彈性元件與試件一同受壓，以吸收試驗(yàn)機(jī)內(nèi)集聚的應(yīng)變能，可以測(cè)得應(yīng)力同受壓，以吸收試驗(yàn)機(jī)內(nèi)集聚的應(yīng)變能，可以測(cè)得應(yīng)力-應(yīng)變應(yīng)變曲線的曲線的下降段下降段。第28頁(yè)/共79頁(yè)試驗(yàn)錄像試驗(yàn)錄像第29頁(yè)/共79頁(yè)02468102030(MP

12、a)e 10-3BACEDA點(diǎn)以前點(diǎn)以前，微裂縫沒(méi)有，微裂縫沒(méi)有明顯發(fā)展，混凝土的變明顯發(fā)展，混凝土的變形主要彈性變形，應(yīng)力形主要彈性變形，應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系近似直線。應(yīng)變關(guān)系近似直線。A點(diǎn)應(yīng)力隨混凝土強(qiáng)度的點(diǎn)應(yīng)力隨混凝土強(qiáng)度的提高而增加，對(duì)普通強(qiáng)提高而增加，對(duì)普通強(qiáng)度混凝土度混凝土 A約為約為 (0.30.4)fc ，對(duì)高強(qiáng)混，對(duì)高強(qiáng)混凝土凝土 A可達(dá)可達(dá)(0.50.7)fc。A點(diǎn)以后點(diǎn)以后，由于微裂縫，由于微裂縫處的應(yīng)力集中，裂縫開處的應(yīng)力集中，裂縫開始有所延伸發(fā)展，產(chǎn)生始有所延伸發(fā)展，產(chǎn)生部分塑性變形，應(yīng)變?cè)霾糠炙苄宰冃?，?yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)開始加快，應(yīng)力長(zhǎng)開始加快，應(yīng)力-應(yīng)應(yīng)變曲線逐漸偏離直線。變曲線

13、逐漸偏離直線。微裂縫的發(fā)展導(dǎo)致混凝微裂縫的發(fā)展導(dǎo)致混凝土的橫向變形增加。但土的橫向變形增加。但該階段微裂縫的發(fā)展是該階段微裂縫的發(fā)展是穩(wěn)定的。穩(wěn)定的?；炷猎诮Y(jié)硬過(guò)程中，混凝土在結(jié)硬過(guò)程中，由于水泥石的收縮、骨由于水泥石的收縮、骨料下沉以及溫度變化等料下沉以及溫度變化等原因，在骨料和水泥石原因，在骨料和水泥石的界面上形成很多微裂的界面上形成很多微裂縫，成為混凝土中的薄縫，成為混凝土中的薄弱部位?；炷恋淖罱K弱部位?；炷恋淖罱K破壞就是由于這些微裂破壞就是由于這些微裂縫的發(fā)展造成的?？p的發(fā)展造成的。達(dá)到達(dá)到B點(diǎn)，內(nèi)部一些微裂點(diǎn)，內(nèi)部一些微裂縫相互連通，裂縫發(fā)展已縫相互連通，裂縫發(fā)展已不穩(wěn)定，橫向

14、變形突然增不穩(wěn)定，橫向變形突然增大，體積應(yīng)變開始由壓縮大，體積應(yīng)變開始由壓縮轉(zhuǎn)為增加。在此應(yīng)力的長(zhǎng)轉(zhuǎn)為增加。在此應(yīng)力的長(zhǎng)期作用下，裂縫會(huì)持續(xù)發(fā)期作用下，裂縫會(huì)持續(xù)發(fā)展最終導(dǎo)致破壞。取展最終導(dǎo)致破壞。取B點(diǎn)點(diǎn)的應(yīng)力作為混凝土的長(zhǎng)期的應(yīng)力作為混凝土的長(zhǎng)期抗壓強(qiáng)度。普通強(qiáng)度混凝抗壓強(qiáng)度。普通強(qiáng)度混凝土土 B約為約為0.8fc，高強(qiáng)強(qiáng)度，高強(qiáng)強(qiáng)度混凝土混凝土 B可達(dá)可達(dá)0.95fc以上。以上。達(dá)到達(dá)到C點(diǎn)點(diǎn)fc，內(nèi)部微裂縫，內(nèi)部微裂縫連通形成破壞面，應(yīng)變連通形成破壞面，應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)速度明顯加快，增長(zhǎng)速度明顯加快，C點(diǎn)的縱向應(yīng)變值稱為峰點(diǎn)的縱向應(yīng)變值稱為峰值應(yīng)變值應(yīng)變 e e 0，約為，約為0.002。縱向

15、應(yīng)變發(fā)展達(dá)到縱向應(yīng)變發(fā)展達(dá)到D點(diǎn)，點(diǎn)，內(nèi)部裂縫在試件表面出現(xiàn)內(nèi)部裂縫在試件表面出現(xiàn)第一條可見(jiàn)平行于受力方第一條可見(jiàn)平行于受力方向的縱向裂縫。向的縱向裂縫。隨應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)，試件上相隨應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)，試件上相繼出現(xiàn)多條不連續(xù)的縱繼出現(xiàn)多條不連續(xù)的縱向裂縫，橫向變形急劇向裂縫，橫向變形急劇發(fā)發(fā)展，承載力明顯展，承載力明顯下降，混凝土骨料與砂下降，混凝土骨料與砂漿的粘結(jié)不斷遭到破，漿的粘結(jié)不斷遭到破，裂縫連通形成斜向破壞裂縫連通形成斜向破壞面。面。E點(diǎn)的應(yīng)變點(diǎn)的應(yīng)變e e = (23) e e 0，應(yīng)力，應(yīng)力 = (0.40.6) fc。第30頁(yè)/共79頁(yè)圖 2-13 不同強(qiáng)度混凝土的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線強(qiáng)度等級(jí)

16、越高，線彈性段強(qiáng)度等級(jí)越高，線彈性段越長(zhǎng)，峰值應(yīng)變也有所增越長(zhǎng)，峰值應(yīng)變也有所增大。但高強(qiáng)混凝土中，砂大。但高強(qiáng)混凝土中，砂漿與骨料的粘結(jié)很強(qiáng)，密漿與骨料的粘結(jié)很強(qiáng)，密實(shí)性好，微裂縫很少，最實(shí)性好，微裂縫很少，最后的破壞往往是骨料破壞，后的破壞往往是骨料破壞，破壞時(shí)脆性越顯著，下降破壞時(shí)脆性越顯著，下降段越陡。段越陡。第31頁(yè)/共79頁(yè)規(guī)范規(guī)范應(yīng)力應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系應(yīng)變關(guān)系上升段：)1 (1 0ncccfee0ee下降段：ccfueee066010)50(0033. 010)50(5 . 0002. 0)50(6012cuucucufffnee規(guī)范混凝土應(yīng)力-應(yīng)變曲線參數(shù) fcu C50 C60

17、C70 C80 n 2 1.83 1.67 1.5 e0 0.002 0.00205 0.0021 0.00215 eu 0.0033 0.0032 0.0031 0.003 00.0010.0020.0030.00410203040506070C80C60C40C20e第32頁(yè)/共79頁(yè)eEc= tan 原點(diǎn)切線模量原點(diǎn)切線模量0eddEceEc= tan 割線模量割線模量cccEeeEc= tan 切線模量切線模量eddEc 彈性系數(shù)彈性系數(shù) 隨應(yīng)力增大而減小，它反映了混凝土的彈性性質(zhì)隨應(yīng)力增大而減小，它反映了混凝土的彈性性質(zhì) elecE第33頁(yè)/共79頁(yè)彈性模量測(cè)定方法e0.5fc510

18、 次)N/mm(7 .342 . 2102,5kcucfE第34頁(yè)/共79頁(yè)混凝土在荷載的長(zhǎng)期作用下，其變形隨時(shí)間混凝土在荷載的長(zhǎng)期作用下，其變形隨時(shí)間而不斷增長(zhǎng)的現(xiàn)象稱為而不斷增長(zhǎng)的現(xiàn)象稱為徐變徐變。1、混凝土的徐變和收縮混凝土在空氣中結(jié)硬時(shí)體積減小的混凝土在空氣中結(jié)硬時(shí)體積減小的現(xiàn)象稱為現(xiàn)象稱為收縮收縮，與荷載無(wú)關(guān)。，與荷載無(wú)關(guān)。第35頁(yè)/共79頁(yè)第36頁(yè)/共79頁(yè)由于收縮與外荷無(wú)關(guān)，在徐變?cè)囼?yàn)中測(cè)得的變由于收縮與外荷無(wú)關(guān)，在徐變?cè)囼?yàn)中測(cè)得的變形也包含了收縮產(chǎn)生的變形。因此，在測(cè)定混形也包含了收縮產(chǎn)生的變形。因此，在測(cè)定混凝土的徐變時(shí)，應(yīng)同批澆筑同樣尺寸不受荷的凝土的徐變時(shí)，應(yīng)同批澆筑同樣

19、尺寸不受荷的試件，在同樣環(huán)境下同時(shí)量測(cè)混凝土的收縮變?cè)嚰谕瑯迎h(huán)境下同時(shí)量測(cè)混凝土的收縮變形，從徐變?cè)嚰淖冃沃锌鄢龑?duì)比的收縮試件形，從徐變?cè)嚰淖冃沃锌鄢龑?duì)比的收縮試件的變形，來(lái)得到徐變變形。的變形，來(lái)得到徐變變形。第37頁(yè)/共79頁(yè)t0eeleeleshecreeleelecret月6424e esh： 隨時(shí)間增長(zhǎng)的收縮變形隨時(shí)間增長(zhǎng)的收縮變形e eel： 加荷時(shí)立即出現(xiàn)的彈性變形加荷時(shí)立即出現(xiàn)的彈性變形e ecr： 徐變徐變第38頁(yè)/共79頁(yè)在應(yīng)力（在應(yīng)力（0.5fc）作用瞬間，首先產(chǎn)生瞬時(shí)）作用瞬間，首先產(chǎn)生瞬時(shí)彈性應(yīng)變彈性應(yīng)變e eel（t0加荷時(shí)的齡期）。隨荷載作用時(shí)間的延續(xù)，變

20、加荷時(shí)的齡期）。隨荷載作用時(shí)間的延續(xù)，變形不斷增長(zhǎng)，前形不斷增長(zhǎng)，前4個(gè)月徐變?cè)鲩L(zhǎng)較快，個(gè)月徐變?cè)鲩L(zhǎng)較快，6個(gè)月可達(dá)最個(gè)月可達(dá)最終徐變的（終徐變的（7080）%，以后增長(zhǎng)逐漸緩慢，以后增長(zhǎng)逐漸緩慢，23年年后趨于穩(wěn)定。后趨于穩(wěn)定。t0eeleeleshecreeleelecret月6424第39頁(yè)/共79頁(yè)記記(t- -t0)時(shí)間后的總應(yīng)變?yōu)闀r(shí)間后的總應(yīng)變?yōu)閑 e c(t, ,t0)，此時(shí)混凝土的收縮應(yīng)變?yōu)椋藭r(shí)混凝土的收縮應(yīng)變?yōu)閑 esh(t，t0)，則徐變?yōu)椋瑒t徐變?yōu)?，e ecr (t, ,t0) = e ec(t, ,t0)- - e e c(t0)- - e esh(t, ,t0)=

21、e ec(t, ,t0)- - e eel- - e esh(t, ,t0)t0eeleeleshecreeleelecret第40頁(yè)/共79頁(yè)elcree第41頁(yè)/共79頁(yè)如在時(shí)間如在時(shí)間t 卸載，則會(huì)產(chǎn)生卸載，則會(huì)產(chǎn)生瞬時(shí)彈性恢復(fù)應(yīng)變瞬時(shí)彈性恢復(fù)應(yīng)變e eel。再。再經(jīng)過(guò)一段經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，還有一部分應(yīng)變時(shí)間后，還有一部分應(yīng)變e eel可以恢復(fù)，稱為可以恢復(fù)，稱為彈性后效彈性后效或徐變恢復(fù)，但仍有不可恢復(fù)的殘留永久應(yīng)或徐變恢復(fù)，但仍有不可恢復(fù)的殘留永久應(yīng)變變e ecrt0eeleeleshecreeleelecret第42頁(yè)/共79頁(yè)內(nèi)在因素內(nèi)在因素環(huán)境影響環(huán)境影響應(yīng)力條件應(yīng)力條件第43頁(yè)

22、/共79頁(yè)v混凝土的組成和配比?；炷恋慕M成和配比。骨料的剛度（彈性模量）越大，骨料的剛度（彈性模量）越大，骨料體積比越大，徐變就越小。骨料體積比越大，徐變就越小。水灰比越小，徐變也越小。水灰比越小，徐變也越小。第44頁(yè)/共79頁(yè)包括包括養(yǎng)護(hù)和使用條件養(yǎng)護(hù)和使用條件。受荷前養(yǎng)護(hù)的溫濕度越。受荷前養(yǎng)護(hù)的溫濕度越高，水泥水化作用越充分，徐變就越小。采用高，水泥水化作用越充分，徐變就越小。采用蒸汽養(yǎng)護(hù)可使徐變減少（蒸汽養(yǎng)護(hù)可使徐變減少（2035）%。受荷后構(gòu)件所處的環(huán)境溫度越高，相對(duì)濕度越受荷后構(gòu)件所處的環(huán)境溫度越高，相對(duì)濕度越小，徐變就越大。小，徐變就越大。第45頁(yè)/共79頁(yè)應(yīng)力條件應(yīng)力條件是指初

23、應(yīng)力水平是指初應(yīng)力水平 /fc和加荷時(shí)混和加荷時(shí)混凝土的齡期凝土的齡期t0 0，它們影響徐變的非常主要，它們影響徐變的非常主要的因素。的因素。線性徐變：線性徐變：當(dāng)初始應(yīng)力水平當(dāng)初始應(yīng)力水平 /fc 0.5時(shí)時(shí)，徐變值與初應(yīng)力基本上成正比。徐變?cè)谛熳冎蹬c初應(yīng)力基本上成正比。徐變?cè)? 2年以后可趨于穩(wěn)定。年以后可趨于穩(wěn)定。最終最終徐變系數(shù)徐變系數(shù) =e ecr /e eel =Ece ecr / =常數(shù)常數(shù)=24 第46頁(yè)/共79頁(yè)非線性徐變：非線性徐變：當(dāng)初應(yīng)力當(dāng)初應(yīng)力在在(0.50.8) fc 范圍時(shí)，范圍時(shí)，徐變最終雖仍收斂，但最終徐變與初應(yīng)力徐變最終雖仍收斂，但最終徐變與初應(yīng)力不成不成比

24、例，也即徐變系數(shù)比例，也即徐變系數(shù) 隨隨的增大而增大。的增大而增大。當(dāng)初應(yīng)力當(dāng)初應(yīng)力 0.8fc 時(shí)，混凝土內(nèi)部微裂縫的發(fā)時(shí)，混凝土內(nèi)部微裂縫的發(fā)展已處于不穩(wěn)定的狀態(tài)，徐變的發(fā)展將不收斂，展已處于不穩(wěn)定的狀態(tài)，徐變的發(fā)展將不收斂，最終導(dǎo)致混凝土的破壞。最終導(dǎo)致混凝土的破壞。第47頁(yè)/共79頁(yè)高強(qiáng)混凝土高強(qiáng)混凝土的密實(shí)性好，在相同的的密實(shí)性好，在相同的 /fc比比值下，徐變比普通混凝土小得多。但由于值下，徐變比普通混凝土小得多。但由于高強(qiáng)混凝土承受較高的應(yīng)力值，初始變形高強(qiáng)混凝土承受較高的應(yīng)力值，初始變形較大，故兩者總變形接近。此外，高強(qiáng)混較大，故兩者總變形接近。此外，高強(qiáng)混凝土線性徐變的范圍可

25、達(dá)凝土線性徐變的范圍可達(dá)0.65fc，長(zhǎng)期強(qiáng)度長(zhǎng)期強(qiáng)度約為約為0.85fc，也比普通混凝土大一些也比普通混凝土大一些。第48頁(yè)/共79頁(yè)不利：不利：徐變會(huì)使結(jié)構(gòu)（構(gòu)件）的（撓度）變形增大徐變會(huì)使結(jié)構(gòu)（構(gòu)件）的（撓度）變形增大（2323倍）倍）; ; 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件中引起預(yù)應(yīng)力損失預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件中引起預(yù)應(yīng)力損失有利：有利：結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生內(nèi)（應(yīng)）力重分布，降低結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生內(nèi)（應(yīng)）力重分布，降低結(jié)構(gòu)的受力（如支座不均勻沉降），減小大體結(jié)構(gòu)的受力（如支座不均勻沉降），減小大體積混凝土內(nèi)的溫度應(yīng)力，受拉徐變可延緩收縮積混凝土內(nèi)的溫度應(yīng)力，受拉徐變可延緩收縮裂縫的出現(xiàn)。裂縫的出現(xiàn)。 第49頁(yè)/共79頁(yè)混

26、凝土在空氣中結(jié)硬時(shí)體積減小的混凝土在空氣中結(jié)硬時(shí)體積減小的現(xiàn)象稱為收縮，與荷載無(wú)關(guān)?，F(xiàn)象稱為收縮，與荷載無(wú)關(guān)。第50頁(yè)/共79頁(yè)早期收縮較快，兩周：早期收縮較快，兩周：25%，一個(gè)月：，一個(gè)月：50%，以后，以后變形發(fā)展逐漸減慢，整個(gè)收縮過(guò)程可延續(xù)兩年以上。變形發(fā)展逐漸減慢，整個(gè)收縮過(guò)程可延續(xù)兩年以上。一般情況下，最終收縮應(yīng)變值約為一般情況下，最終收縮應(yīng)變值約為(25)10-4 混凝土開裂應(yīng)變?yōu)榛炷灵_裂應(yīng)變?yōu)?0.52.7)10-414d 28dtesh(25)10-425%50%she第51頁(yè)/共79頁(yè)當(dāng)這種自發(fā)的變形受到外部（支座）或內(nèi)部當(dāng)這種自發(fā)的變形受到外部（支座）或內(nèi)部（鋼筋）的約

27、束時(shí)，（鋼筋）的約束時(shí)，將使混凝土中產(chǎn)生拉應(yīng)力，將使混凝土中產(chǎn)生拉應(yīng)力，甚至引起混凝土的開裂甚至引起混凝土的開裂- -產(chǎn)生收縮裂縫。產(chǎn)生收縮裂縫?；炷潦湛s會(huì)使預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件產(chǎn)生預(yù)應(yīng)混凝土收縮會(huì)使預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力損失。力損失。某些某些對(duì)跨度比較敏感的超靜定結(jié)構(gòu)對(duì)跨度比較敏感的超靜定結(jié)構(gòu)（如拱結(jié)（如拱結(jié)構(gòu)），收縮會(huì)引起不利的內(nèi)力。構(gòu)），收縮會(huì)引起不利的內(nèi)力。第52頁(yè)/共79頁(yè)墻板干燥收縮裂縫與邊框架的變形第53頁(yè)/共79頁(yè)影響因素影響因素 混凝土的收縮受結(jié)構(gòu)周圍的溫度、濕度、構(gòu)件混凝土的收縮受結(jié)構(gòu)周圍的溫度、濕度、構(gòu)件斷面形狀及尺寸、配合比、骨料性質(zhì)、水泥性質(zhì)、斷面形狀及尺寸、配合比

28、、骨料性質(zhì)、水泥性質(zhì)、混凝土澆筑質(zhì)量及養(yǎng)護(hù)條件等許多因素有關(guān)?；炷翝仓|(zhì)量及養(yǎng)護(hù)條件等許多因素有關(guān)。 水泥用量多、水灰比越大，收縮越大。水泥用量多、水灰比越大，收縮越大。 骨料彈性模量高、級(jí)配好，收縮就小。骨料彈性模量高、級(jí)配好，收縮就小。 干燥失水及高溫環(huán)境，收縮大。干燥失水及高溫環(huán)境，收縮大。 小尺寸構(gòu)件收縮大，大尺寸構(gòu)件收縮小。小尺寸構(gòu)件收縮大，大尺寸構(gòu)件收縮小。 高強(qiáng)混凝土收縮大。高強(qiáng)混凝土收縮大。 第54頁(yè)/共79頁(yè)第55頁(yè)/共79頁(yè)第56頁(yè)/共79頁(yè)第57頁(yè)/共79頁(yè)一、粘結(jié)的意義一、粘結(jié)的意義粘結(jié)應(yīng)力：分布在鋼筋和混凝土接觸面分布在鋼筋和混凝土接觸面上的剪應(yīng)力。即相對(duì)變形（滑移

29、）時(shí)，上的剪應(yīng)力。即相對(duì)變形（滑移）時(shí)，通過(guò)粘結(jié)應(yīng)力傳遞二者之間的應(yīng)力，使通過(guò)粘結(jié)應(yīng)力傳遞二者之間的應(yīng)力，使鋼筋與砼共同受力。鋼筋與砼共同受力。第58頁(yè)/共79頁(yè)NNNNltltdxscc+dcs-dsss-dst42dddxdstdxddst4第59頁(yè)/共79頁(yè)第60頁(yè)/共79頁(yè)第61頁(yè)/共79頁(yè)第62頁(yè)/共79頁(yè)1 1、錨固粘結(jié)、錨固粘結(jié)laM 圖鋼筋截?cái)嗔褐?jié)點(diǎn)第63頁(yè)/共79頁(yè)2 2、裂縫間粘結(jié)、裂縫間粘結(jié)第64頁(yè)/共79頁(yè)第65頁(yè)/共79頁(yè)二、粘結(jié)力的機(jī)理二、粘結(jié)力的機(jī)理第66頁(yè)/共79頁(yè)第67頁(yè)/共79頁(yè)第68頁(yè)/共79頁(yè) 對(duì)于光面鋼筋，表面輕度銹蝕有利于對(duì)于光面鋼筋，表面輕度銹蝕

30、有利于增加摩擦力，但摩擦作用也很有限。增加摩擦力，但摩擦作用也很有限。由于光面鋼筋表面的自然凹凸程度很由于光面鋼筋表面的自然凹凸程度很小，機(jī)械咬合作用也不大。因此，小，機(jī)械咬合作用也不大。因此，光面光面鋼筋與混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度是較低的鋼筋與混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度是較低的。第69頁(yè)/共79頁(yè)為保證光面鋼筋的錨固為保證光面鋼筋的錨固，通常需在鋼，通常需在鋼筋端部彎鉤、彎折或加焊短鋼筋以阻止筋端部彎鉤、彎折或加焊短鋼筋以阻止鋼筋與混凝土間產(chǎn)生較大的相對(duì)滑動(dòng)。鋼筋與混凝土間產(chǎn)生較大的相對(duì)滑動(dòng)。第70頁(yè)/共79頁(yè)1355dD=4d(級(jí)鋼筋)5d(級(jí)鋼筋)級(jí)鋼筋)5d(級(jí)鋼筋)5ddd5ddd第71頁(yè)/共79頁(yè)塑料套管塑料套管100100mm第72頁(yè)/共79頁(yè)第73頁(yè)/共79頁(yè)第74頁(yè)/共79頁(yè)第75頁(yè)/共79頁(yè)四、粘結(jié)強(qiáng)度四、粘結(jié)強(qiáng)度dlAdlFssutFd自由端加載端套管1005d23d-拔出試驗(yàn)拔出試驗(yàn)粘結(jié)強(qiáng)度粘結(jié)強(qiáng)度u ：粘結(jié)破壞：粘結(jié)破壞（鋼筋（鋼筋拔出或混凝土劈裂）時(shí)鋼筋與拔出或混凝土劈裂）時(shí)鋼筋與混凝土界面上的最大平均粘結(jié)混凝土界面上的最大平均粘結(jié)應(yīng)力。應(yīng)力。第76頁(yè)/共79頁(yè)第77頁(yè)/共79頁(yè)第78頁(yè)/共79頁(yè)第79頁(yè)/共79頁(yè)