第一章：混凝土結(jié)構(gòu)材料的性能ppt課件

1、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 1 章第第 1 章章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的性能混凝土結(jié)構(gòu)材料的性能混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 1 章本章重點(diǎn)本章重點(diǎn) 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)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 1 章1.1.1 建筑用鋼筋的種類與性能建筑用鋼筋的種類與性能v熱軋鋼筋普通低碳鋼和普通低合金鋼）熱軋鋼筋普通低碳鋼和普通低合金鋼）50

2、0400650HRB400RRB400 HRBF400335650HRB335HRBF335300622HPB300fyk/(N/mm2)d/(mm)符號符號種種 類類1.1鋼鋼 筋筋650HRB500HRBF500FFF混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 1 章 HPB Hot rolled plain Steel bars熱軋光面鋼筋 ; HRB Hot rolled ribbed Steel bars熱軋帶肋鋼筋； RRB Remained-heat-treatment ribbed Steel bars余熱處理鋼；HRBF采用溫控工藝處理的細(xì)晶粒帶肋鋼筋。v直徑大于直徑大于40mm

3、的鋼筋主要用于大體積混凝土結(jié)構(gòu)的鋼筋主要用于大體積混凝土結(jié)構(gòu)v中，當(dāng)采用直徑大于中，當(dāng)采用直徑大于40mm的鋼筋時(shí)，應(yīng)有可靠的工的鋼筋時(shí)，應(yīng)有可靠的工v程經(jīng)驗(yàn)。程經(jīng)驗(yàn)?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 1 章v熱軋鋼筋的力學(xué)性能熱軋鋼筋的力學(xué)性能應(yīng)力應(yīng)變曲線的一般特征A.假設(shè)鋼筋在屈服點(diǎn)以前處于理想彈性階段B.不利用應(yīng)力強(qiáng)化階段00.050.100.150.200.250.30200400600(N/mm )HRB400HRB335HPB235HPB300混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 1 章塑性性能A.伸長率l1ld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。

4、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。均勻伸長率均勻伸長率鋼筋彈鋼筋彈性模量性模量實(shí)測鋼筋實(shí)測鋼筋拉斷強(qiáng)度拉斷強(qiáng)度gt剩余剩余應(yīng)變應(yīng)變00llls0bE已回復(fù)彈性已回復(fù)彈性應(yīng)變應(yīng)變+=1510100100%510100mmlllldldl l1ld:混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 1 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(diǎn)斷 口標(biāo) 線頸 縮 區(qū)量 測 區(qū) 域l05 0 m m或2 dObreg tB.冷彎試驗(yàn)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 1 章B.冷彎性能Dd合格標(biāo)準(zhǔn)：在規(guī)定的合格標(biāo)準(zhǔn)：在規(guī)定的 和和D下，冷彎后下，冷彎后 無裂縫、鱗落

5、或斷裂。無裂縫、鱗落或斷裂。 反彎性能要求反彎性能要求冷彎是檢驗(yàn)鋼筋局部變形能力的指標(biāo)。冷彎是檢驗(yàn)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。 強(qiáng)度及彈性模量混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 1 章v 中、高強(qiáng)鋼絲、鋼絞線中、高強(qiáng)鋼絲、鋼絞線中強(qiáng)：中強(qiáng)：8001270MPa高強(qiáng)：高強(qiáng)：14701960MPav 預(yù)應(yīng)力螺紋鋼筋預(yù)應(yīng)力螺紋鋼筋v 大直徑，高強(qiáng)度，直徑在大直徑，高強(qiáng)度，直徑在18-50mm，屈服強(qiáng)度，屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為標(biāo)準(zhǔn)值為785-1080MPa，極限強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為，極限強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為980-1230MPa。v 冷加工鋼筋常溫下

6、采用某種工藝對熱軋鋼筋冷加工鋼筋常溫下采用某種工藝對熱軋鋼筋進(jìn)行加工得到）進(jìn)行加工得到）v 冷加工工藝：冷拉、冷拔、冷軋、冷軋扭。冷加工工藝：冷拉、冷拔、冷軋、冷軋扭。v 目的：提高強(qiáng)度，節(jié)約鋼材。但塑性減小。目的：提高強(qiáng)度，節(jié)約鋼材。但塑性減小。v 冷拉鋼筋仍有屈服臺階。冷拉鋼筋仍有屈服臺階。混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 1 章OO第 一 次加 載冷 拉 經(jīng) 時(shí) 效K冷 拉 未 經(jīng) 時(shí) 效BKDDEE冷拉鋼筋應(yīng)力應(yīng)變曲線冷拉鋼筋應(yīng)力應(yīng)變曲線混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 1 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v 強(qiáng)度高強(qiáng)度高屈 服 點(diǎn)0by0

7、b0 . 2條 件 屈 服 點(diǎn)殘 余 應(yīng) 變 0 . 2 有明顯屈服點(diǎn)有明顯屈服點(diǎn) 無明顯屈服點(diǎn)無明顯屈服點(diǎn)條件屈服強(qiáng)度條件屈服強(qiáng)度混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 1 章v 塑性好塑性好： ： 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)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 1 章v 鋼筋的選用鋼筋的選用普通鋼筋：普通鋼筋： 優(yōu)先采用優(yōu)先采用HRB400，HRB500，HRBF400， HRBF500 可用可用HPB300和和RRB400、HRB335，HRBF335預(yù)應(yīng)力筋：宜用鋼鉸線、中高強(qiáng)鋼絲和預(yù)應(yīng)

8、力螺紋預(yù)應(yīng)力筋：宜用鋼鉸線、中高強(qiáng)鋼絲和預(yù)應(yīng)力螺紋鋼筋。鋼筋。 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 1 章1.2混凝土混凝土1.2.1混凝土強(qiáng)度混凝土強(qiáng)度主要組成材料：水泥、水、砂、石主要組成材料：水泥、水、砂、石 特點(diǎn)特點(diǎn):1固、液、氣三相體；固、液、氣三相體；2水化過程長，性能要很長時(shí)間才穩(wěn)定；水化過程長，性能要很長時(shí)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)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 1 章v立方體抗壓強(qiáng)度立方體抗壓強(qiáng)度 fcu,k強(qiáng)度等級）強(qiáng)度等級）v 1.標(biāo)準(zhǔn)尺寸：標(biāo)準(zhǔn)尺寸：150m

9、m150mm150mmv 2.養(yǎng)護(hù)條件：養(yǎng)護(hù)條件：20 3，濕度，濕度90%；28dv 3.加荷方法：加荷速度加荷方法：加荷速度0.30.8MPa/s，v 墊板不涂油或墊橡膠板。墊板不涂油或墊橡膠板。v 4.強(qiáng)度保證率：強(qiáng)度保證率：95% ，f = -1.645 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 1 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） 6.分級：分級：C15,C20,C25,C30,C35,C40,C45,C50, C55,

10、C60, C65,C70,C75,C80 (高強(qiáng)混凝土），共高強(qiáng)混凝土），共14個(gè)等級。個(gè)等級。 CConcrete,單位：單位：N/mm2或或MPa混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 1 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)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 1 章混凝土混凝土強(qiáng)度強(qiáng)度等級等級C40C45C50C55C60C65C70C75C80 c10

11、.760.760.760.770.780.790.800.810.82 c21.000.9840.9680.9510.9350.9190.9030.8870.87 c1 和和 c2 值值混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 1 章v 軸心抗拉強(qiáng)度軸心抗拉強(qiáng)度0.550.45tk2cu,k0.880.395(1 1.645 )cff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(yàn)離散性的試驗(yàn)離散性的影響系數(shù)影響系數(shù) 試驗(yàn)變異試驗(yàn)變異系數(shù)系數(shù) 1 0 01 0 05 0 0 m m150mm150mm混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 1 章v劈裂試驗(yàn)劈裂試

12、驗(yàn) ddftsFFFF02tFfdl混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 1 章v 復(fù)雜應(yīng)力下的強(qiáng)度復(fù)雜應(yīng)力下的強(qiáng)度ftr，fcr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混凝土的多混凝土的多軸強(qiáng)軸強(qiáng) 度度, f1f2f3 雙向受力雙向受力此圖說明：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。1.01.01.21.2-1.0-1.0f1/fcrf2/fcr拉壓f2/ftrf1/ftr混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 1 章 剪力存在時(shí)剪力存在時(shí)拉拉-剪：抗拉、抗

13、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(shí)，抗剪強(qiáng)度隨壓應(yīng)力提高而增大；時(shí)，抗剪強(qiáng)度隨壓應(yīng)力提高而增大； 當(dāng)當(dāng) 時(shí)，內(nèi)部裂縫增加，時(shí)，內(nèi)部裂縫增加， 抗剪強(qiáng)度降低?？辜魪?qiáng)度降低。 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)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 1 章1.2.2 混凝土的變形混凝土的變形v 一次加載一次加載6 55 54 53 52 51 5（N/mm）2OO . 0 0 26 05 04 03 02 01 0O . 0 0 4O . 0 0 6O . 0 1 0O .

14、0 0 8O . 0 1 2高強(qiáng)混凝土：高強(qiáng)混凝土： ， 0cu 30.0（N/mm）2破 壞 點(diǎn) F比 例 極 限 A臨 界 點(diǎn) B峰 值 點(diǎn) C拐 點(diǎn) D收 斂 點(diǎn) 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 (塑性塑性)BC:體積增大體積增大 CF:破壞破壞 峰值應(yīng)變峰值應(yīng)變極限應(yīng)變極限應(yīng)變混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 1 章 三向受力三向受力三向受壓時(shí)，強(qiáng)度增大三向受壓時(shí)，強(qiáng)度增大 (4.57.0)cccLf

15、ff二、混凝土的強(qiáng)度和變形 4. 混凝土的變形性能混凝土的彈性模量ccccep01原點(diǎn)切線模量彈性模量）：拉壓相同ecctgE/0變形模量割線模量、彈塑性模量）ccctgE/1切線模量cccddtgE cccecEEE混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 1 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：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e lEc= / e 123450/fcE00 . 10 . 20 . 3

16、0 . 40 . 50 . 60 . 0 0 0 40 . 0 0 0 20 . 0 0 0 60 . 0 0 0 50 . 0 0 0 3混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 1 章v 徐變徐變 定義：在荷載保持不變的情況下，變形隨時(shí)間繼續(xù)定義：在荷載保持不變的情況下，變形隨時(shí)間繼續(xù) 增大的現(xiàn)象。增大的現(xiàn)象。 特點(diǎn)：早期發(fā)展快，但可以延續(xù)數(shù)年。特點(diǎn)：早期發(fā)展快，但可以延續(xù)數(shù)年。 影響因素：加載時(shí)的混凝土齡期；影響因素：加載時(shí)的混凝土齡期； 持續(xù)壓力大小；持續(xù)壓力大??； 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。0.51.01.52.0

17、2.505101520253035(10-3)(月)cre混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 1 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)力減小；混凝土應(yīng)力減??；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)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 1 章v收縮收縮定義：混凝土在空氣中結(jié)硬時(shí)體積減小的現(xiàn)象。定義：混凝土在空氣中結(jié)硬時(shí)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

18、干縮特點(diǎn)：早期快，可延續(xù)特點(diǎn)：早期快，可延續(xù)12年。年。影響因素：混凝土的組成及配合比，尤其是水灰比；影響因素：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(shí)的溫度與濕度。養(yǎng)護(hù)條件；使用時(shí)的溫度與濕度?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 1 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(shí)，引起構(gòu)件開裂。當(dāng)收縮受約束時(shí)，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)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 1 章

19、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：v 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C20。v 用用400MPa及以上鋼筋時(shí)，混凝土強(qiáng)度不應(yīng)低于及以上鋼筋時(shí)，混凝土強(qiáng)度不應(yīng)低于C25；v 承受重復(fù)荷載的鋼筋混凝土構(gòu)件，混凝土的強(qiáng)度等承受重復(fù)荷載的鋼筋混凝土構(gòu)件，混凝土的強(qiáng)度等級不應(yīng)低于級不應(yīng)低于C30v 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 ：v 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C30C30，不宜低于，不宜低于C40C40。 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 1 章v粘結(jié)力的定義粘結(jié)力的定義v 若鋼筋和混凝土有相對變形，若鋼筋和混凝土有相對變形，就會在鋼筋和混凝土交界面上產(chǎn)生沿鋼就會在鋼筋和混凝土交界面上產(chǎn)生沿鋼筋軸線方向的相互作用力筋軸線方向的相互作用力1.3鋼筋與混凝土的粘結(jié)鋼筋與混凝土的粘結(jié)v粘結(jié)力的組成粘結(jié)力的組成v 1. 粘結(jié)力的組成