第二章鋼筋混凝土材料的力學(xué)性能

1、第二章鋼筋混凝土材料的力學(xué)性能1一、鋼筋的種類和級別低碳鋼（含碳量0.25%）強度高，脆性大，塑性和可焊性低碳素鋼（鐵、碳、硅、中碳鋼（含碳量0.250.6%）錳、等元素）高碳鋼（含碳量0.61.4%）錳系 硅釩系硅鈦系強度高，塑性和低Carbon steel普通低合金鋼（在碳素鋼基礎(chǔ)上另加硅、錳、鈦、釩、鉻等）Low alloy-steel硅錳系硅鉻系溫沖擊韌性好一、鋼筋的種類和級別光圓（光面）：表面平整，截面為圓形螺紋鋼筋人字紋月牙紋變形或帶肋(deformed,ribbed)光圓鋼筋月牙紋螺紋鋼筋按表面形狀一、鋼筋的種類和級別盤圓或盤條鋼筋：直徑為6-10mm的鋼筋卷成圓盤按供應(yīng)方式一、

2、鋼筋的種類和級別熱軋鋼筋：將鋼材(低碳鋼筋冷拉鋼筋：由熱軋鋼筋在常溫下用機(jī)械拉伸而成，提高強度和節(jié)約鋼材熱處理鋼筋：將低合金鋼筋通過加熱、淬火、回火而成碳素鋼絲：高碳鋼通過多刻痕鋼絲：在鋼絲表面刻痕，以增強其與混凝土間的粘結(jié)力鋼絲鋼絞線：由2股、3股或7股相同直徑的鋼絲成螺旋狀鉸繞在一起冷拔低碳鋼絲：由低碳鋼冷拔而成主要用作預(yù)應(yīng)力鋼筋次用作鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和預(yù)應(yīng)力結(jié)鋼構(gòu)中的非預(yù)應(yīng)力鋼筋按加工方式FineRibbed （帶肋）生產(chǎn)工藝： Hot rolledHRBF400 細(xì)晶粒熱軋鋼筋表面形狀：Plain（光圓）HRB335鋼筋：BarRemained heat treatmentRRB400H

3、PB300余熱處理帶肋鋼筋屈服強度標(biāo)準(zhǔn)值6混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范中普通鋼筋的分類：強度等級代號（牌號）工程符號屈服強度標(biāo)準(zhǔn)值(MPa)公稱直徑d/mm外形光圓鋼筋I(lǐng)級鋼筋 HPB3003006-22帶肋鋼筋I(lǐng)I級 HRB335鋼筋 HRBF335F3356-50HRB400III級 HRBF400鋼筋RRB400IV級 HRB500鋼筋 HRBF500F4006-50規(guī)范推薦使用400MPa和500MPa級鋼筋做主導(dǎo)鋼筋5006-50二、鋼筋的應(yīng)力-應(yīng)變(Stress-Strain)曲線標(biāo)距7無明顯屈服點的鋼筋(硬鋼)有明顯屈服點的鋼筋(軟鋼)單向拉伸實驗二、鋼筋的應(yīng)力-應(yīng)變(Stress-Str

4、ain)曲線sefs,ufyfbacdoa為彈性階段(Elastic) ad為屈服階段(Yield)cd為屈服臺階（或流幅）de為強化階段 (Strain-hardening)a- 比例極限或彈性極限b- 屈服上限，不穩(wěn)定c- 屈服下限，對應(yīng)屈服強度 fye-極限抗拉強度 fs,uef為頸縮階段(Necking)eo軟鋼受壓和受拉時的應(yīng)力-應(yīng)變曲線幾乎相同8二、鋼筋的應(yīng)力-應(yīng)變(Stress-Strain)曲線Ø1.強度指標(biāo)s屈服強度：屈服上限與加載速度有efs,ufy關(guān)，不太穩(wěn)定，一般取屈服下限作為屈服強度，是鋼筋強度的設(shè)計依據(jù)。因為鋼筋屈服后將發(fā)生很大的塑性變形，且卸載時這部分變

5、形不可恢復(fù)， 這會使鋼筋混凝土構(gòu)件產(chǎn)生很大的變形和不可閉合的裂縫。fbacdfy/fs,u屈強比(強屈比) :反映出鋼筋的強度儲備, 小表明結(jié)構(gòu)的可靠儲備越大,一般要求<0.8。eo9二、鋼筋的應(yīng)力-應(yīng)變(Stress-Strain)曲線強度指標(biāo)的確定強度隨量概率密度強度平均值強度標(biāo)準(zhǔn)值根據(jù)統(tǒng)計資料，運用數(shù)理統(tǒng)計方法確定的具有一定保證率（鋼筋為97.73%）的統(tǒng)計特征值：強度標(biāo)準(zhǔn)值材料強度強度標(biāo)準(zhǔn)值=強度平均值-2×均方差10Ø 2. 塑性性能：伸長率，冷彎性能l0試件拉伸前的標(biāo)距，常采用l0=5d短試件，相應(yīng)伸長率用d5表示或l0=10d 長試件，相應(yīng)伸長率用d10

6、表示。d鋼筋直徑。l鋼筋拉斷后量測的標(biāo)距伸長長度。11ll0d = l - l0 ´100%l0上述伸長率主要反映頸縮區(qū)域的殘留變形大小，與鋼筋拉斷時的應(yīng)變狀態(tài)相去甚遠(yuǎn)。加上斷口拼接的測量誤差，難以真實反映鋼筋的塑性。目前多采用鋼筋在最大拉力下的總伸長率（簡稱均勻伸長率）dgt作為鋼筋塑性指標(biāo)。l0不包含頸縮區(qū)拉伸前的量測標(biāo)距長度；l拉伸斷裂后不包含頸縮區(qū)的量測標(biāo)距長度sb最大拉伸應(yīng)力；Es鋼筋的彈性模量12d= ( l - l0 + s b )gtlE0s冷彎性能(Cold Bending Property)是反映鋼筋變形能力的另一個指標(biāo)將直徑為d的鋼筋繞直徑為D的鋼軸彎成一定的角

7、度而不發(fā)生裂縫、分層甚至斷裂等情況。13Ø 3. 鋼筋的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系計算模型（1）三折線（理想彈塑性加硬化）模型（2）雙直線（理想彈塑性）模型ssssfs,ufABEs1fyyEs<Ese e 時 s =E esyss sey <es esh時 ss=fyEs=fy/ eyEs1eses,ueyes,heyes,hesOIII14材料的第一大本構(gòu)關(guān)系鋼筋種類Es (×105MPa)HPB3002.1HRB335,HRB400, HRB5002.0二、鋼筋的應(yīng)力-應(yīng)變(Stress-Strain)曲線硬鋼(中高強鋼絲和鋼絞線):強度高，塑性差，脆性大曲線特性：在比

8、例極限前(0.75sb)前，直線，彈性變化。過此點后，表現(xiàn)出一定的塑性，但應(yīng)力和應(yīng)變均持續(xù)增長，沒有明顯的屈服點。到極限強度sb后，由于鋼筋的頸縮出現(xiàn)下降段，直到拉斷。強度指標(biāo)：條件屈服點或名義屈服點的應(yīng)力作為強度標(biāo)準(zhǔn)，即加載及卸載后，殘余應(yīng)變?yōu)?.2%的應(yīng)力，用s0.2表示。規(guī)范條件屈服強度：s0.2=0.85sbsbs0.2D15無明顯屈服點的鋼筋(硬鋼)二、鋼筋的應(yīng)力-應(yīng)變(Stress-Strain)曲線Ø 鋼筋的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系計算模型雙斜線（彈塑性）模型ssA點為條件屈服點，B點對應(yīng)極限強度Bfs,u fyAesOeyes,u16無明顯屈服點的鋼筋(硬鋼)鋼材性能對比17三、

9、鋼筋的冷加工 (Cold Working) ：冷拉：在常溫下，把熱軋鋼筋張拉超過其屈服強度的某一應(yīng)力值，然后卸載至0冷拉時效：張拉鋼筋后，可以在自然條件下放一段時間或在高溫（100以下）幾個小時，完成了時效，結(jié)果使屈服點又有所提高。應(yīng)力冷拉鋼筋控制方法（K點）伸長率sKZ經(jīng)時效KBZ無時效oo1殘余變形e特性：只提高抗拉強度，不提高抗壓強度；強度提高，塑性下降，脆性增加冷拉伸長率18三、鋼筋的冷加工 (Cold Working) ：冷拔：將熱軋鋼筋用強力通過拔絲孔經(jīng)過冷拔后鋼筋沒有明顯的屈服點和屈服臺階d1-d2=1mm特性：冷拔既能提高抗拉強度又能提高抗壓強度冷加工鋼筋塑性差，需慎重采用19

10、四、鋼筋的徐變 (Creep)和松弛(Stress Relaxation)：對結(jié)構(gòu)，尤其是預(yù)應(yīng)力 結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生 不利的影響，需采取必要的措施應(yīng)力不變，隨時間的增長應(yīng)變繼續(xù)增加徐變長度不變，隨時間的增長應(yīng)力降低松弛20五、鋼筋的疲勞 (Fatigue) ：問題的提出：吊車梁直接承受動力荷載的構(gòu)件疲勞原因：鋼材內(nèi)部或外部的初始損傷，在疲勞荷載作用下，損傷累積，有效截面逐漸減少，達(dá)到一定程度突然斷裂。重復(fù)荷載作用下，鋼筋的強度<靜載作用下的強度規(guī)定的應(yīng)力幅度內(nèi)，經(jīng)一定次數(shù)的重復(fù)荷載后，發(fā)生疲勞破壞的最大應(yīng)力值稱為疲勞強度。對鋼筋用疲勞應(yīng)力幅來表示其疲勞強度。單根鋼筋的軸拉疲勞試驗方法鋼筋埋入混凝

11、土中重復(fù)受拉或受彎21六、混凝土結(jié)構(gòu)對鋼筋性能的要求：22與混凝土有較好的粘結(jié)具有較好的可焊性塑性伸長率和冷彎性能強度屈服強度和極限強度六、混凝土結(jié)構(gòu)對鋼筋性能的要求：23混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范(GB50010-2010)：混凝土結(jié)構(gòu)的鋼筋應(yīng)按下列規(guī)定選用：1 縱向受力普通鋼筋宜采用HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500 鋼筋，也可采用HPB300、HRB335、HRBF335、RRB400鋼筋；2 梁、柱縱向受力普通鋼筋應(yīng)采用HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500鋼筋；3 箍筋宜采用HRB400、HRBF400、HPB300、HRB500、HRBF500鋼

12、筋，也可采用HRB335、HRBF335鋼筋；4 預(yù)應(yīng)力筋宜采用預(yù)應(yīng)力鋼絲、鋼絞線和預(yù)應(yīng)力螺紋鋼筋。2.2 混凝土的強度單軸受力Cubic Compressive StrengthAxial Compressive StrengthTensile Strength復(fù)雜受力24混凝土抗拉強度混凝土軸心抗壓強度混凝土立方體抗壓強度2.2 混凝土的強度單軸受力1、混凝土的立方體抗壓強度 (1) 測試方法及影響因素未Ø 試驗方法：潤滑劑Ø 試件標(biāo)準(zhǔn)試塊：150mm×150mm ×150mm非標(biāo)準(zhǔn)試塊：100×100 ×100200×

13、200 ×200換算系數(shù) 0.95換算系數(shù) 1.05Ø 加載速度：加載速度越快，測得的強度越高。Ø 齡期：隨著加載齡期的增長，開始增長較快，后期較慢。2525P承壓板摩擦力涂潤滑劑涂潤滑劑涂強度大于我國規(guī)范的方法：不涂潤滑劑2.2 混凝土的強度單軸受力1、混凝土的立方體抗壓強度 (2)砼的立方體抗壓強度 fcu標(biāo)準(zhǔn)試件（ 邊長 150mm的立方體試塊） 在標(biāo)準(zhǔn)條件下 （20±3的溫度和相對濕度在90%以上的潮濕空氣中）養(yǎng)護(hù)28天，用標(biāo)準(zhǔn)試驗方法測得的抗壓強度。fcu=P/A262.2 混凝土的強度單軸受力1、混凝土的立方體抗壓強度：N/mm2）（立方體抗

14、壓強度標(biāo)準(zhǔn)值，具有95%保證率。 砼強度等級用符號C表示如C30表示立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值為30N/mm2 我國規(guī)范中混凝土的強度等級共14個等級：C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50，C55，C60，C65，C70，C75，C8027(3)砼的強度等級 fcu , k2.2 混凝土的強度單軸受力1、混凝土的立方體抗壓強度立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值，具有95%保證率。概率密度強度平均值強度強度標(biāo)準(zhǔn)值隨量根據(jù)統(tǒng)計資料，運用數(shù)理統(tǒng)計方法確定的具有一定保證率（95%）的統(tǒng)計特征值：強度標(biāo)準(zhǔn)值5%95%材料強度強度標(biāo)準(zhǔn)值=強度平均值-1.645×均方差為變異系數(shù)28fk=

15、fm -1.645s = fm (1-1.645d )(3)砼的強度等級 fcu , k2.2 混凝土的強度單軸受力承壓板2、混凝土的軸心抗壓強度fc反映混凝土抗壓設(shè)計強度的重要指標(biāo)更真實反映混凝土實際受力情況不涂潤滑劑試塊 fck = 0.88ac1ac2fcu,k標(biāo)準(zhǔn)試塊:150×150 ×300mmac1棱柱體強度與立方體強度之比值，對C50及C50以下混凝土取0.76；對C80砼取0.82；中間按線性內(nèi)插法取用；ac2C40以上混凝土脆性折減系數(shù)，對C40及以下取1.0，對C80取0.87，中間按線性內(nèi)插法取用。0.88試件混凝土強度系數(shù)。考慮實際構(gòu)件與試件混凝土強

16、度之間的差異，對混凝土強度的修正系數(shù)。292.2 混凝土的強度單軸受力2、混凝土的軸心抗壓強度fc對國外（美國、歐洲混凝土等）采用的圓柱體試件6×12in (152×305mm)圓柱體抗壓強度30f ' = 0.79 f<C60ccu,k0.833fcu,kC60 0.857 fcu,kC700.875 fcu,kC802.2 混凝土的強度單軸受力3、混凝土的軸心抗拉強度ft抗拉強度是混凝土構(gòu)件抗裂度的重要指標(biāo)，用符號 ft 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度有關(guān)。<壓拉壓31500f t =2Ptp 

17、5; d × lf t =2Ptp × a2軸心受拉試驗劈裂強度fts Splitting Strength混凝土抗拉強度ft2.2 混凝土的強度單軸受力3、混凝土的軸心抗拉強度ft砼抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值和立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值之間的統(tǒng)計公式：d立方體強度的變異系數(shù)，可查規(guī)范。ac2C40以上混凝土脆性折減系數(shù)，對C40及以下取1.0，對C80取0.87，中間按線性內(nèi)插法取用。嘗試寫出C15-C80的軸心抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值和軸心抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值33？2f= 0.88´ 0.395´ f 0.55 (1-1.645d )0.45 ´atkcu,kc2 fck

18、= 0.88ac1ac2fcu,k混凝土強度標(biāo)準(zhǔn)值（N/mm2）混 凝 土 強 度 等 級C40C45C50C55C60C65C70C75C8026.829.632.435.538.541.544.547.450.22.392.512.6452.742.852.932.9903.053.11強度種類符號混 凝 土 強 度 等 級C15C20C25C30C35軸心抗壓強度fck10.013.416.720.123.4軸心抗拉強度ftk1.271.541.782.012.20f= 0.88´0.395´ f 0.55 (1-1.645d )0.45 ´atkcu,kc

19、22.2 混凝土的強度復(fù)合受力4、雙軸受力時混凝土的強度壓為正，拉為負(fù)Biaxial Stress State單軸受拉拉單軸受壓雙向受拉強度接近單軸抗拉強度；雙向受壓，混凝土的側(cè)向變形受到約束， 強度提高；當(dāng)兩應(yīng)力比值為0.5 或2時，強壓0、拉-0.2 拉、拉1.21.c.2壓單軸受拉s 1= .2f7壓2cs 2 = 2s1單軸受壓 度可以提高27；雙軸等壓時強度可提高15%；一拉一壓，破壞時的抗拉、抗壓強度均有所降低。1.01.2s 2 = s1 = 1.15壓/ f cs1=max1.fc1271c = 0.5 23434、壓s10-0s 2s 2拉、s1f壓、壓s s2/ f2.2

20、混凝土的強度復(fù)合受力5、平面應(yīng)力（剪應(yīng)力t和正應(yīng)力s共同作用）shear and normal stresststssstts / fc混凝土的抗剪強度隨拉應(yīng)力增大而減小;當(dāng)壓應(yīng)力<(0.50.7fc )當(dāng)壓應(yīng)力>(0.50.7fc )時，抗剪強度隨壓應(yīng)力增大而增大；時，抗剪強度隨壓應(yīng)力增大而減小。剪應(yīng)力存在，抗拉、抗壓強度均低于單軸抗拉、單軸抗壓強度35。352.2 混凝土的強度復(fù)合受力6、三軸受壓時混凝土的強度工程應(yīng)用：約束混凝土Triaxial Stress State經(jīng)驗公式為: fcc ' = fc '+ 4.1s 2砼密配螺旋箍筋s1 = fccf 有側(cè)

21、向約束時的抗壓強度ccs = s23f 無側(cè)向約束時圓柱體的單軸c抗壓強度s2側(cè)向約束壓應(yīng)力s2側(cè)向約束壓應(yīng)力（加）s1 = fcc36課堂討論下圖為四個微元體，若混凝土的強度等級相同，試排出1，2，3和4 的大小順序。 = 0.2fc372.3 混凝土的變形n 受力變形：砼由于荷載作用下的變形一次短期加載：應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系荷載長期作用：徐變多次重復(fù)荷載作用下n 體積變形：砼收縮以及溫度變化產(chǎn)生的變形收縮382.3 混凝土的變形一.混凝土單軸受壓時的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系Stress- strain Relationship混凝土單軸受力時的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系反映了混凝土受力全過程的重要力學(xué)特征，是分析混凝

22、土構(gòu)件應(yīng)力、建立承載力和變形計算理論的必要依據(jù)，也是利用計算機(jī)進(jìn)行非線性分析的基礎(chǔ)。作用是：峰值應(yīng)力后， 吸收試驗機(jī)的變形能， 測出下降段392.3 混凝土的變形一.混凝土單軸受壓時的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系下降段上升段比例極限40OA彈性階段。sA 一般為(0.30.4)fc（fc為棱柱體抗壓強度）2.3 混凝土的變形一.混凝土單軸受壓時的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系臨界點比例極限41AB 彈塑性工作階段（內(nèi)部微裂縫穩(wěn)定擴(kuò)展）sB可作為混凝土的長期抗壓強度，約為0.8 fc2.3 混凝土的變形一.混凝土單軸受壓時的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系æ dsö峰點 ç de= 0 ÷è&

23、#248;fc臨界點比例極限e042BC塑性變形急劇發(fā)展，裂縫處于不穩(wěn)定狀態(tài)C點時的應(yīng)力稱為峰值應(yīng)力，即為混凝土棱柱體抗壓強度fc ；相應(yīng)的縱向壓應(yīng)變?yōu)榉逯祽?yīng)變e0，取為0.002。2.3 混凝土的變形一.混凝土單軸受壓時的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系峰點æ d 2sö= 0 ÷çfcde2拐點èøæ d 3sö臨界點= 0 ÷çde3èø收斂比例極限e0ecu43CE應(yīng)力隨應(yīng)變的增長而逐漸降低， D反彎點（拐點）E 收斂點，對應(yīng)應(yīng)變?yōu)闃O限壓應(yīng)變cu約為(46)×1032.3 混

24、凝土的變形一.混凝土單軸受壓時的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系峰點fc拐點臨界點收斂比例極限e0ecuecu44三個特征： 峰值應(yīng)力 fc 峰值應(yīng)變e0極限壓應(yīng)變ecu2.3 混凝土的變形一.混凝土單軸受壓時的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系影響因素n 砼的強度：延性低n 應(yīng)變速率 ：峰值應(yīng)變增大，坡度緩n 橫向鋼筋約束：scs(MPa)環(huán)箍斷裂混凝土強度提高fcc f25fcEcEsecec3)e(´e110e2eeeo68c0c0spcccu4545非約束混凝土約束混凝土（1）美國Hognestad建議的模型二次拋物線+斜直線ecu 材料的第二大本構(gòu)關(guān)系e 0 = 0.002e cu= 0.0038é

25、2eæ e ö2 ùs = fc ê e- ç e÷ ú0 £ e £ e 0ë0è0 ø ûs = fæ1 - 0.15 e - e 0öe£ e £ ec çe- e÷0cuècu0 ø混凝土單軸受壓時應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系的計算模型（2）德國Rusch建議的模型sfc二次拋物線+水平直線ecuee000.0020.0035 材料的第二大本構(gòu)關(guān)系e 0 = 0.002e cu= 0.0035

26、é 2eæ e ö2 ùs = fc ê e- ç e÷ ú0 £ e £ e0ë0è0 ø ûs = fce0 £ e £ ecu混凝土單軸受壓時應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系的計算模型規(guī)范提出的混凝土應(yīng)力-應(yīng)變曲線表達(dá)式s70C80上升段60f50C60下降段40C403020C20參數(shù)的確定：10e100.0010.0020.0030.004n = 2 - 50)( f大于2時取為2- 50) ´10-5 小于0.002時，取為0.00

27、2cu ,k60e0 = 0.002 + 0.5( fcu,kecu-5= 0.0033 - ( fcu,k - 50) ´10大于0.0033時，取為0.0033 材料的第二大本構(gòu)關(guān)系s = f 1-(1- ec )ne £ ecce00sc = fce0 < e £ ecu混凝土單軸受壓時應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系的計算模型2.3 混凝土的變形二.混凝土的變形模量n 彈性模量Ec(Modulus of Elasticity or Elastic Modulus)過曲線原點所作切線的斜率，也稱原點切線彈性模量。（拉壓相同）= s eE = tgac0eel彈性應(yīng)變49

28、2.3 混凝土的變形二.混凝土的變形模量混凝土的彈性模量的試驗方法（150×150 × 300標(biāo)準(zhǔn)試件）sc/fc經(jīng)統(tǒng)計，510次0.5510此線和原點切線基本平行，取其斜率作為EcecE =(N/mm2 )c2.2 + 34.7fcu,k502.3 混凝土的變形二.混凝土的變形模量n 變形模量Ec (Secant modulus)曲線上任意一點與原點連線的斜率，亦稱割線模量、彈塑性模量。= sceele+eE¢ = tga=Eec1ccelpl=nEc為彈性特征系數(shù)(coefficient of elastic)：彈性變形占總變形比例， 反映材料的彈性狀態(tài)512

29、.3 混凝土的變形二.混凝土的變形模量n 切線模量Ec”(Tangent modulus)曲線上某一點切線的斜率。dsde¢¢a=Etgccc522.3 混凝土的變形三. 混凝土受拉應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系The Tension Constitutive Relationship of Concrete混凝土受拉曲線形狀與受壓時相似，但各特征值要小得多。受拉彈性模量與受壓彈性模量基本相同。sfteetu5353彈性系數(shù)約為0.5etu= 50 270 mee= ft=ft= 2 ft tuE¢0.5EEccc2.3 混凝土的變形四.混凝土在單軸重復(fù)荷載作用下的變形（疲勞變形

30、）1.一次加載卸載時的應(yīng)力-應(yīng)變曲線封閉的應(yīng)力-應(yīng)變滯回環(huán)542.3 混凝土的變形四.混凝土在單軸重復(fù)荷載作用下的變形（疲勞變形）2.多次重復(fù)荷載作用下的應(yīng)力-應(yīng)變曲線s3f f f的確定原則：c100×100 ×300或150×150 ×450 的棱柱體試塊承受200萬次（或以上）循環(huán)荷載時發(fā)生破壞的最大壓應(yīng)力值破壞 fcs2s1e1） 加載應(yīng)力小于混凝土疲勞強度2） 加載應(yīng)力大于混凝土疲勞強度3） 混凝土疲勞強度小于混凝土軸心抗壓強度，與混凝土等級、重復(fù)加載次數(shù)以及最小與最大應(yīng)力比值有關(guān)。552.3 混凝土的變形五、混凝土長期加載下的變形性能徐變(C

31、reep)n 思考重物放置柱上時，正常。幾年后重物卸去，產(chǎn)生裂縫，為什么？P56As2.3 混凝土的變形五、混凝土長期加載下的變形性能徐變(Creep)1.定義在恒定荷載長期作用下，變形將隨時間而增長的現(xiàn)象。徐變系數(shù)：徐變應(yīng)變與瞬時應(yīng)變之比，24。P瞬時恢復(fù)100×100×400mm RH: 65%T: 20Cs=0.5fc彈性后效徐變應(yīng)變殘余應(yīng)變瞬時應(yīng)變隨荷載作用時間延續(xù)，變形不斷增長，前4個月徐變增長較快，以后增長逐漸 緩慢， 6個月可達(dá)最終徐變（7080）%，1年可完成90%，基本趨于穩(wěn)定。2.3 混凝土的變形五、混凝土長期加載下的變形性能徐變(Creep)2.徐變的

32、主要原因水泥凝膠體在荷載作n用下發(fā)生粘性產(chǎn)生的塑性變形 (應(yīng)力不大時的主要原因)。 混凝土內(nèi)部的微裂縫持續(xù)發(fā)展而引起的塑性變形 (應(yīng)力較大時的主要原因)。sc<0.8fc，非線性徐變sc<0.5fc，線性徐變n582.3 混凝土的變形五、混凝土長期加載下的變形性能徐變(Creep)3.徐變的影響因素內(nèi)在因素；環(huán)境因素；應(yīng)力水平具體：n 應(yīng)力越大、徐變越大；作為混凝土的長期抗壓強度）荷載持續(xù)時間越長，徐變越大。加載時混凝土齡期越小，徐變越大；n 水灰比越大，徐變越大；水灰比不變，水泥用量越大，徐變越大； 骨料好、級配好、砼密實，徐變??；細(xì)骨料含量大，徐變大；n 養(yǎng)護(hù)條件好（溫度高、濕

33、度大），徐變小； 使用時溫度越高、濕度越低，徐變越大；n 構(gòu)件體表比小，徐變大。59（0.8fc2.3 混凝土的變形五、混凝土長期加載下的變形性能徐變(Creep)3.徐變對結(jié)構(gòu)的影響不利：ü 導(dǎo)致變形增大，ü 應(yīng)力重分布，ü 預(yù)應(yīng)力損失；有利：ü 受拉徐變能減小混凝土拉應(yīng)力，延緩收縮裂縫的出現(xiàn)；ü 減少支座不均勻沉降產(chǎn)生的應(yīng)力。602.3 混凝土的變形六、混凝土的收縮(Shrinkage)1.定義混凝土在空氣中硬化時體積會縮小，這種現(xiàn)象稱為混凝土的收縮。體積變形在水中結(jié)硬時，體積膨脹。收縮先快后慢，最終收縮應(yīng)變可達(dá)(26)×104或

34、更大。61esh收縮變形與時間的關(guān)系50%25%14d 28dt(26)×10-42.3 混凝土的變形六、混凝土的收縮(Shrinkage)2.收縮的主要原因凝縮：水泥水化作用過程中形成的晶體比原材料體積小干縮：混凝土硬化后期內(nèi)部自由水分的蒸發(fā)或濕度下降引起3.收縮的影響因素混凝土的組成和配比是影響主要因素。水泥品種：等級越高，收縮越大；水泥用量：水泥多，收縮大；水灰比大，收縮大； 骨料性質(zhì)：彈性模量大，收縮小；砼越密實，收縮越小。養(yǎng)護(hù)和使用條件下的溫度和濕度。結(jié)硬過程中周圍溫、濕度大，收縮?。?使用環(huán)境溫度高，濕度低，收縮大。構(gòu)件體表比：體表比小，收縮也大。nnn622.3 混凝土

35、的變形六、混凝土的收縮(Shrinkage)4.收縮對結(jié)構(gòu)的影響n 自由收縮，沒有影響；n 受到約束的構(gòu)件表面將產(chǎn)生收縮裂縫；n 引起預(yù)應(yīng)力損失；n 增大梁撓度等。措施：澆注時設(shè)置施工(伸縮)縫，待混凝土收縮充分收縮后再將縫澆好。632.3 混凝土的變形P拆去，鋼筋受壓混凝土受拉，可能會引起混凝土開裂徐變和收縮PPPAsss2sc1As ss1徐變： ss­， sc¯As ss2As ss收縮： 鋼筋受壓， 混凝土受拉64AsAsss2.4 鋼筋與混凝土的粘結(jié)一.粘結(jié)應(yīng)力(Bondstress)種類及其作用機(jī)理錨固粘結(jié)應(yīng)力裂縫間的局部粘結(jié)應(yīng)力鋼筋與混凝土之間粘結(jié)應(yīng)力示意圖6

36、5鋼筋與混凝土的粘結(jié)力實質(zhì)是接觸面上產(chǎn)生的沿鋼筋縱向 的剪應(yīng)力，按其作用性質(zhì)可以分為兩大類：錨固粘結(jié)應(yīng)力 和局部粘結(jié)應(yīng)力。2.4 鋼筋與混凝土的粘結(jié)一.粘結(jié)應(yīng)力(Bond1.錨固粘結(jié)應(yīng)力stress)種類及其作用機(jī)理鋼筋伸進(jìn)支座、或在連續(xù)梁中承擔(dān)負(fù)彎矩的上部鋼筋在跨中截斷時，需要延伸一段長度。1）概念：在一定鋼筋埋置長度內(nèi)，鋼筋與混凝土界面上的剪應(yīng)力。662.4 鋼筋與混凝土的粘結(jié)一.粘結(jié)應(yīng)力(Bondstress)種類及其作用機(jī)理通過長度上粘結(jié)應(yīng)力的積累，保證充分利用鋼筋fy1.錨固粘結(jié)應(yīng)力2）應(yīng)力分析錨固長度la：鋼筋達(dá)到屈服強度而不發(fā)生粘結(jié)錨固破壞的最短埋入長度。lN = t ×

37、;p dlN = s s As = s sdp d 2力平衡N4s s = f y時，l = latNttmax67l= d × f y a4t2.4 鋼筋與混凝土的粘結(jié)一.粘結(jié)應(yīng)力(Bondstress)種類及其作用機(jī)理裂縫附近的剪切粘結(jié)應(yīng)力2.局部粘結(jié)應(yīng)力鋼筋、混凝同變形鋼筋應(yīng)力沿構(gòu)件均勻分布混凝土應(yīng)力沿構(gòu)件均勻分布未裂前開裂后局部粘結(jié)應(yīng)力作用：使裂縫之間的混凝土參與受拉。682.4 鋼筋與混凝土的粘結(jié)二.粘結(jié)力的組成與粘結(jié)性能1.粘結(jié)力的組成（1） 化學(xué)膠著力很小，一旦鋼筋/ 混凝土有相對滑移，便失去作用（2） 摩擦力混凝土收縮，界面產(chǎn)生擠壓應(yīng)力。（擠糙，越大）（3）機(jī)械咬合力越大，接觸面越粗鋼筋表面凸凹形成的相互咬合（光面鋼筋）；鋼筋表面的橫肋與混凝土之間的咬合力（變形鋼筋）。69光面鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)變形鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)要來自摩擦力；要來自機(jī)械咬合力。2.4 鋼筋與混凝土的粘結(jié)二.粘結(jié)力的組成與粘結(jié)性能2.鋼筋與混凝土的粘結(jié)性能拔出實驗Pull-out testF拉拔力d鋼筋直徑l鋼筋埋置長度平均粘結(jié)應(yīng)力70t =Fp dl2.4 鋼筋與混凝土的粘結(jié)二.粘結(jié)力的組成與粘結(jié)性能2.鋼筋與混凝土的粘