01鋼筋和混凝土的力學(xué)性能-精品ppt課件

1、第第1章章 鋼筋和混凝土的力學(xué)性能鋼筋和混凝土的力學(xué)性能鋼筋混凝土構(gòu)件由鋼筋和混凝土這兩種性質(zhì)極不一樣的鋼筋混凝土構(gòu)件由鋼筋和混凝土這兩種性質(zhì)極不一樣的資料組合而成，混凝土資料抗壓強度較強，抗拉才干很低，資料組合而成，混凝土資料抗壓強度較強，抗拉才干很低，而鋼筋抗拉強度很高，將兩者結(jié)合在一同協(xié)同任務(wù)，能充而鋼筋抗拉強度很高，將兩者結(jié)合在一同協(xié)同任務(wù)，能充分發(fā)揚各自專長，而且可以抑制鋼材銹蝕、需求經(jīng)常維護(hù)分發(fā)揚各自專長，而且可以抑制鋼材銹蝕、需求經(jīng)常維護(hù)的費事。鋼筋置于混凝土中不易腐蝕，可提高其耐火性，的費事。鋼筋置于混凝土中不易腐蝕，可提高其耐火性，混凝土資料本身脆弱，有鋼筋協(xié)同任務(wù)，可添加其

2、延性?；炷临Y料本身脆弱，有鋼筋協(xié)同任務(wù)，可添加其延性。1.1 鋼筋第1章 鋼筋和混凝土的力學(xué)性能1.1 混凝土的力學(xué)性能1.1.1 混凝土的強度混凝土的強度1、混凝土的抗壓強度、混凝土的抗壓強度1)混凝土的立方抗壓強度強度等級混凝土的立方抗壓強度強度等級混凝土構(gòu)造中，主要是利用它的抗壓強度。因此抗壓混凝土構(gòu)造中，主要是利用它的抗壓強度。因此抗壓強度是混凝土力學(xué)性能中最主要和最根本的目的。強度是混凝土力學(xué)性能中最主要和最根本的目的?；炷恋膹姸鹊燃壥怯昧⒎娇箟簭姸葋韯澐值幕炷恋膹姸鹊燃壥怯昧⒎娇箟簭姸葋韯澐值幕炷翉姸鹊燃墸哼呴L混凝土強度等級：邊長150mm立方體規(guī)范試件，在規(guī)立方體規(guī)范試件

3、，在規(guī)范條件下范條件下202，95%濕度養(yǎng)護(hù)濕度養(yǎng)護(hù)28天，用規(guī)范實天，用規(guī)范實驗方法加載速度驗方法加載速度0.150.3N/mm2/sec，兩端不涂光滑，兩端不涂光滑劑測得的具有劑測得的具有95%保證率的立方體抗壓強度，用符保證率的立方體抗壓強度，用符號號C表示，表示，C30表示表示fcu,k=30N/mm2 根據(jù)強度范圍，從根據(jù)強度范圍，從C15C80共劃分為共劃分為14個強度個強度等級，級差為等級，級差為5N/mm2。C50以上為高強混凝土，其有以上為高強混凝土，其有關(guān)目的與普通混凝土有所區(qū)別。關(guān)目的與普通混凝土有所區(qū)別。1.1 混凝土的力學(xué)性能混凝土的力學(xué)性能第1章 鋼筋和混凝土的力學(xué)

4、性能實驗錄像實驗錄像第1章 鋼筋和混凝土的力學(xué)性能100mm立方體強度與規(guī)范立方體強度之間的換算關(guān)系立方體強度與規(guī)范立方體強度之間的換算關(guān)系20021001150cucucufff小于小于C50的混凝土，修正系數(shù)的混凝土，修正系數(shù)m1 =0.95， m2 =1.05 。隨混凝土強。隨混凝土強度的提高，修正系數(shù)度的提高，修正系數(shù)m 值有所降低。當(dāng)值有所降低。當(dāng)fcu100=100N/mm2時，換時，換算系數(shù)算系數(shù)m 約為約為0.9美國、日本、加拿大等國家，采用圓柱體直徑美國、日本、加拿大等國家，采用圓柱體直徑150mm，高，高300 mm規(guī)范試件測定的抗壓強度來劃分強度等級，符號記為規(guī)范試件測定

5、的抗壓強度來劃分強度等級，符號記為 fc。圓柱體強度與我國規(guī)范立方體抗壓強度的換算關(guān)系為，圓柱體強度與我國規(guī)范立方體抗壓強度的換算關(guān)系為，kcucff,)81. 079. 0(立方體和圓柱體抗壓實驗都不能代表混凝土在實踐構(gòu)件中的受力立方體和圓柱體抗壓實驗都不能代表混凝土在實踐構(gòu)件中的受力形狀，只是用來在同一規(guī)范條件下比較混凝土強度程度和質(zhì)量的形狀，只是用來在同一規(guī)范條件下比較混凝土強度程度和質(zhì)量的規(guī)范制造、測試方便。規(guī)范制造、測試方便。第1章 鋼筋和混凝土的力學(xué)性能1.2 混凝土立方體抗壓強度規(guī)范值與平均值的關(guān)系立方體抗壓強度規(guī)范值與平均值的關(guān)系645. 1,cmkcuff我國規(guī)范確定混凝土強

6、度等級共分為我國規(guī)范確定混凝土強度等級共分為14級：級：C15，C20， C25， C30， C35， C40， C45C50， C55， C60， C65， C70， C75， C80 混凝土強度等級是根據(jù)混凝土立方抗壓強度規(guī)范混凝土強度等級是根據(jù)混凝土立方抗壓強度規(guī)范值確定值確定第1章 鋼筋和混凝土的力學(xué)性能1.2 混凝土2)軸心抗壓強度軸心抗壓強度 軸心抗壓強度采用棱柱體試件測定，用符號軸心抗壓強度采用棱柱體試件測定，用符號fc表示，它比較表示，它比較接近實踐構(gòu)件中混凝土的受壓情況。棱柱體試件高寬比普通為接近實踐構(gòu)件中混凝土的受壓情況。棱柱體試件高寬比普通為h/b=34，我國通常取，我國

7、通常取150mm150mm450(或或300)mm的棱柱體的棱柱體試件，也常用試件，也常用100100300試件。試件。對于同一混凝土，棱柱體抗壓強度小于立方體抗壓強度。棱柱對于同一混凝土，棱柱體抗壓強度小于立方體抗壓強度。棱柱體抗壓強度和立方體抗壓強度的換算關(guān)系為，體抗壓強度和立方體抗壓強度的換算關(guān)系為，120.88ccuff 其中：其中： 0.88修正系數(shù)修正系數(shù) 1 為棱柱體強度與立方強度比值，對小于為棱柱體強度與立方強度比值，對小于C50級的混凝級的混凝土取土取1=0.76, C80取取1=0.82，其間按線性插值，其間按線性插值 2 為混凝土的脆性系數(shù)為混凝土的脆性系數(shù) ，對小于，對

8、小于C40級的混凝土取級的混凝土取2=1.0 ， C80取取2=0.87，其間按線性插值，其間按線性插值第1章 鋼筋和混凝土的力學(xué)性能實驗錄像實驗錄像第1章 鋼筋和混凝土的力學(xué)性能2、軸心抗拉強度、軸心抗拉強度也是其根本力學(xué)性能，用符號也是其根本力學(xué)性能，用符號 ft 表示。混凝土構(gòu)件開裂、裂痕、表示?；炷翗?gòu)件開裂、裂痕、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)。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)。 500 150 15010016軸心受拉試驗0102030405060708090100123456 ft fcuGBJ10-89 規(guī)范軸心受拉強度與立方體強度

9、間的換算關(guān)系55. 0395. 0cutff 3/226. 0cutff 第1章 鋼筋和混凝土的力學(xué)性能實驗錄像實驗錄像第1章 鋼筋和混凝土的力學(xué)性能3劈拉實驗PdP拉壓壓由于軸心受拉實驗對中困難，也經(jīng)常采用立方體或圓柱體劈拉由于軸心受拉實驗對中困難，也經(jīng)常采用立方體或圓柱體劈拉實驗測定混凝土的抗拉強度實驗測定混凝土的抗拉強度ldPst2,0.450.5520.880.3951 1.645tkcukff第1章 鋼筋和混凝土的力學(xué)性能3、部分承壓強度、部分承壓強度 clbclclfAAff第1章 鋼筋和混凝土的力學(xué)性能在一軸受壓一軸受拉形狀在一軸受壓一軸受拉形狀下，恣意應(yīng)力比情況下均下，恣意應(yīng)力

10、比情況下均不超越其相應(yīng)單軸強度。不超越其相應(yīng)單軸強度。并且抗壓強度或抗拉強度并且抗壓強度或抗拉強度均隨另一方向拉應(yīng)力或壓均隨另一方向拉應(yīng)力或壓應(yīng)力的添加而減小。應(yīng)力的添加而減小。4、混凝土在復(fù)合應(yīng)力形狀下的強度實踐構(gòu)造中，混凝土很少處于單向受力形狀。更多的是處于雙實踐構(gòu)造中，混凝土很少處于單向受力形狀。更多的是處于雙向或三向受力形狀。如剪力和扭矩作用下的構(gòu)件、彎剪扭和壓向或三向受力形狀。如剪力和扭矩作用下的構(gòu)件、彎剪扭和壓彎剪扭構(gòu)件、混凝土拱壩、核電站平安殼等。彎剪扭構(gòu)件、混凝土拱壩、核電站平安殼等。第1章 鋼筋和混凝土的力學(xué)性能實驗錄像實驗錄像第1章 鋼筋和混凝土的力學(xué)性能1.2 混凝土三軸

11、應(yīng)力形狀有多種組合，實踐工程遇到較多的螺旋箍筋柱和三軸應(yīng)力形狀有多種組合，實踐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形狀。三向受壓實驗普通鋼管混凝土柱中的混凝土為三向受壓形狀。三向受壓實驗普通采用圓柱體在等側(cè)壓條件進(jìn)展。采用圓柱體在等側(cè)壓條件進(jìn)展。124.1ccff第1章 鋼筋和混凝土的力學(xué)性能混凝土強度的規(guī)范值混凝土強度的規(guī)范值規(guī)定資料強度的規(guī)范值規(guī)定資料強度的規(guī)范值 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 (,mkcuff立方體強度規(guī)范值即為混凝土強度等級立方體強度規(guī)范值即為混凝土強度等級fcu。在確定混在確定混凝土軸心抗壓強度和軸心抗拉強

12、度規(guī)范值時，假定它們的變異凝土軸心抗壓強度和軸心抗拉強度規(guī)范值時，假定它們的變異系數(shù)與立方體強度的變異系數(shù)一樣，利用與立方體強度平均值系數(shù)與立方體強度的變異系數(shù)一樣，利用與立方體強度平均值的換算關(guān)系，便可按上式計算得到。的換算關(guān)系，便可按上式計算得到。同時，同時，思索到試件與實踐構(gòu)造的差別以及高強混凝土的思索到試件與實踐構(gòu)造的差別以及高強混凝土的脆性特征，對軸心抗壓強度和軸心抗拉強度，還采用了以下兩脆性特征，對軸心抗壓強度和軸心抗拉強度，還采用了以下兩個折減系數(shù)：構(gòu)造中混凝土強度與混凝土試件強度的比值，個折減系數(shù)：構(gòu)造中混凝土強度與混凝土試件強度的比值，取取0.88；脆性折減系數(shù)，對；脆性折減

13、系數(shù)，對C40取取1.0，對，對C80取取0.87，中間按，中間按線性規(guī)律變化。線性規(guī)律變化。第1章 鋼筋和混凝土的力學(xué)性能例例 fcu=30MPa, d =0.12, fcu,m=fcu/(1-1.645d) fc,m=0.76fcu,m fc,k=fc,m(1-1.645d)0.881.0 =0.76fcu0.88 1.0 =20.06MPa第1章 鋼筋和混凝土的力學(xué)性能1.1.2 1.1.2 混凝土的變形混凝土的變形1 1、混凝土的受力變形、混凝土的受力變形1單軸單調(diào)受壓應(yīng)力單軸單調(diào)受壓應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系應(yīng)變關(guān)系Stress- strain Relationship 混凝土單軸受力時的應(yīng)力混

14、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、建立承載力和變形計算實際的必要是分析混凝土構(gòu)件應(yīng)力、建立承載力和變形計算實際的必要根據(jù)，也是利用計算機進(jìn)展非線性分析的根底。根據(jù)，也是利用計算機進(jìn)展非線性分析的根底。 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應(yīng)變關(guān)系曲線，常采用棱柱體試件來測定。測定。 在普通實驗機上采用等應(yīng)力速度加載，到達(dá)軸心抗壓在普通實驗機上采用等應(yīng)力速度加載，到達(dá)軸心抗壓強度強度fc時，實驗機中集聚的彈性應(yīng)變能大于試件所能吸收的應(yīng)時，實驗機中集聚的彈性應(yīng)變能大

15、于試件所能吸收的應(yīng)變能，會導(dǎo)致試件產(chǎn)生忽然脆性破壞，只能測得應(yīng)力變能，會導(dǎo)致試件產(chǎn)生忽然脆性破壞，只能測得應(yīng)力-應(yīng)變曲應(yīng)變曲線的上升段。線的上升段。 采用等應(yīng)變速度加載，或在試件旁附設(shè)高彈性元件與試件一采用等應(yīng)變速度加載，或在試件旁附設(shè)高彈性元件與試件一同受壓，以吸收實驗機內(nèi)集聚的應(yīng)變能，可以測得應(yīng)力同受壓，以吸收實驗機內(nèi)集聚的應(yīng)變能，可以測得應(yīng)力-應(yīng)變應(yīng)變曲線的下降段。曲線的下降段。第1章 鋼筋和混凝土的力學(xué)性能1.2 混凝土第1章 鋼筋和混凝土的力學(xué)性能實驗錄像實驗錄像第1章 鋼筋和混凝土的力學(xué)性能強度等級越高，線彈性段強度等級越高，線彈性段越長，峰值應(yīng)變也有所增越長，峰值應(yīng)變也有所增大。

16、但高強混凝土中，砂大。但高強混凝土中，砂漿與骨料的粘結(jié)很強，密漿與骨料的粘結(jié)很強，密實性好，微裂痕很少，最實性好，微裂痕很少，最后的破壞往往是骨料破壞，后的破壞往往是骨料破壞，破壞時脆性越顯著，下降破壞時脆性越顯著，下降段越陡。段越陡。圖 2-13 不同強度混凝土的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線圖1-6第1章 鋼筋和混凝土的力學(xué)性能反映混凝土全部受壓力學(xué)性能，反映混凝土全部受壓力學(xué)性能，可采用混凝土應(yīng)力可采用混凝土應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)€應(yīng)變?nèi)€的方式。的方式。假設(shè)采用無量綱坐標(biāo)假設(shè)采用無量綱坐標(biāo)x=e/e0，y=s/fc，那么混凝土應(yīng)力，那么混凝土應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)珣?yīng)變?nèi)€的幾何特征必需滿足曲線的幾何特征必需滿足

17、 y= /fc x=11DE x=0，y=0，0ddEExyc 0 x 1，0dd22xy x=1，0ddxy，y=1 拐點 D，22ddxyxd=0，xd1 曲率最大點 E，33ddxyxe=0，xe xd 當(dāng) x時，y0，0ddxy x0，0y 1第1章 鋼筋和混凝土的力學(xué)性能1 ) 1(1 )2()23()(232xxxxxxaxaaxxyca=Ec/E0，Ec為初始彈性模量；為初始彈性模量；E0為峰值點時的割線模量，為峰值點時的割線模量，為滿足條件和，普通為滿足條件和，普通應(yīng)有應(yīng)有1.5a3；ac 為下降段為下降段參數(shù)參數(shù)00.0020.0040.0060.0080.01204060

18、(MPa)C20C40C60C80第1章 鋼筋和混凝土的力學(xué)性能上升段：)1 (1 0ncccf0下降段：ccfu055010)50(0033. 010)50(5 . 0002. 0)50(6012cuucucufffn1.2 混凝土00.0010.0020.0030.00410203040506070C80C60C40C202 2混凝土的受壓變形模量混凝土的受壓變形模量 Displace ModulusDisplace ModulusEc= tan 原點切線模量原點切線模量Elastic Modulus0ddEcNoImage割線模量割線模量Secant ModuluscENoImage切線

19、模量切線模量Tangent ModulusddEc 彈性系數(shù)彈性系數(shù)n (coefficient of elasticity) 隨應(yīng)力增大而減小隨應(yīng)力增大而減小n =10.5elcEcE0.5fc510 次)N/mm(7 .342 . 21025cucfE采用棱柱體試件，取采用棱柱體試件，取應(yīng)力上限為應(yīng)力上限為0.5fc 0.5fc 反反復(fù)加荷復(fù)加荷510510次。次。 第1章 鋼筋和混凝土的力學(xué)性能1.2 混凝土三、混凝土的收縮和徐變?nèi)?、混凝土的收縮和徐變Shrinkage and CreepShrinkage and Creep1)混凝土的徐變 Creep 混凝土在荷載的長期作用下，其變形

20、隨時間而不斷增長的景象稱為徐變。 徐變會使構(gòu)造構(gòu)件的撓度變形增大，引起預(yù)應(yīng)力損失，在長期高應(yīng)力作用下，甚至?xí)?dǎo)致破壞。 不過，徐變有利于構(gòu)造構(gòu)件產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力重分布，降低構(gòu)造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裂痕的出現(xiàn)。 與混凝土的收縮一樣，徐變也與時間有關(guān)。因此，在測定混凝土的徐變時，應(yīng)同批澆筑同樣尺寸不受荷的試件，在同樣環(huán)境下同時量測混凝土的收縮變形，從徐變試件的變形中扣除對比的收縮試件的變形，才可得到徐變變形。第1章 鋼筋和混凝土的力學(xué)性能在應(yīng)力在應(yīng)力0.5fc作用瞬間，首先產(chǎn)生瞬時彈性應(yīng)變作用瞬間，首先產(chǎn)生瞬時彈性應(yīng)變eel= si/Ec(t0)，t0

21、加荷時的齡期。加荷時的齡期。隨荷載作用時間的延續(xù)，變形不斷增長，前隨荷載作用時間的延續(xù)，變形不斷增長，前4個月徐變增長較個月徐變增長較快，快，6個月可達(dá)最終徐變的個月可達(dá)最終徐變的7080%，以后增長逐漸緩慢，以后增長逐漸緩慢，23年后趨于穩(wěn)定。年后趨于穩(wěn)定。NoImage第1章 鋼筋和混凝土的力學(xué)性能記記(t-t0)時間后的總應(yīng)變?yōu)闀r間后的總應(yīng)變?yōu)閑 c(t,t0)，此時混凝土的收縮應(yīng)變?yōu)椋藭r混凝土的收縮應(yīng)變?yōu)閑sh(t，t0)，那么徐變?yōu)?，那么徐變?yōu)椋琫cr (t,t0) = ec(t,t0)- e c(t0)- esh(t,t0)= ec(t,t0)- eel- esh(t,t0)No

22、Image第1章 鋼筋和混凝土的力學(xué)性能如在時間如在時間t 卸載，那么會產(chǎn)生瞬時彈性恢復(fù)應(yīng)變卸載，那么會產(chǎn)生瞬時彈性恢復(fù)應(yīng)變eel。由于混凝土。由于混凝土彈性模量隨時間增大，故彈性恢復(fù)應(yīng)變彈性模量隨時間增大，故彈性恢復(fù)應(yīng)變eel小于加載時的瞬時彈小于加載時的瞬時彈性應(yīng)變性應(yīng)變 eel。再經(jīng)過一段時間后，還有一部分應(yīng)變。再經(jīng)過一段時間后，還有一部分應(yīng)變eel可以恢復(fù)，可以恢復(fù)，稱為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)變稱為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)變ecrNoImage第1章 鋼筋和混凝土的力學(xué)性能第1章 鋼筋和混凝土的力學(xué)性能應(yīng)力條件是指初應(yīng)力應(yīng)力條件是指初應(yīng)力(

23、initial stress)程度程度si /fc和加荷時混凝土的齡和加荷時混凝土的齡期期t0，它們影響徐變的非常主要的要素。當(dāng)初始應(yīng)力程度，它們影響徐變的非常主要的要素。當(dāng)初始應(yīng)力程度si /fc 0.5時，徐變值與初應(yīng)力根本上成正比，也即最終徐變系數(shù)時，徐變值與初應(yīng)力根本上成正比，也即最終徐變系數(shù)j =ecr /eel =Ececr /si =常數(shù)，這種徐變稱為線性徐變。常數(shù)，這種徐變稱為線性徐變。 當(dāng)初應(yīng)力當(dāng)初應(yīng)力si 在在(0.50.8) fc 范圍時，徐變最終雖仍收斂，但最范圍時，徐變最終雖仍收斂，但最終徐變與初應(yīng)力終徐變與初應(yīng)力si不成比例，也即徐變系數(shù)不成比例，也即徐變系數(shù)j 隨

24、隨si的增大而增大，的增大而增大，這種徐變稱為非線性徐變。當(dāng)初應(yīng)力這種徐變稱為非線性徐變。當(dāng)初應(yīng)力si 0.8fc 時，混凝土內(nèi)部微時，混凝土內(nèi)部微裂痕的開展已處于不穩(wěn)定的形狀，徐變的開展將不收斂，最終導(dǎo)裂痕的開展已處于不穩(wěn)定的形狀，徐變的開展將不收斂，最終導(dǎo)致混凝土的破壞。因此將致混凝土的破壞。因此將0.8fc作為混凝土的長期抗壓強度。作為混凝土的長期抗壓強度。 高強混凝土的密實性好，在一樣的高強混凝土的密實性好，在一樣的s /fc比值下，徐變比普通混比值下，徐變比普通混凝土小得多。但由于高強混凝土接受較高的應(yīng)力值，初始變形較凝土小得多。但由于高強混凝土接受較高的應(yīng)力值，初始變形較大，故兩者

25、總變形接近。此外，高強混凝土線性徐變的范圍可達(dá)大，故兩者總變形接近。此外，高強混凝土線性徐變的范圍可達(dá)0.65fc，長期強度約為，長期強度約為0.85fc，也比普通混凝土大一些。，也比普通混凝土大一些。第1章 鋼筋和混凝土的力學(xué)性能第1章 鋼筋和混凝土的力學(xué)性能第1章 鋼筋和混凝土的力學(xué)性能1.2 混凝土2、混凝土的非受力變形、混凝土的非受力變形1混凝土的收縮混凝土的收縮 Shrinkage 混凝土在空氣中硬化時體積會減少，這種景象稱混凝土在空氣中硬化時體積會減少，這種景象稱為混凝土的收縮。為混凝土的收縮。 收縮是混凝土在不受外力情況下體積變化產(chǎn)生的收縮是混凝土在不受外力情況下體積變化產(chǎn)生的變

26、形。變形。 當(dāng)這種自發(fā)的變形遭到外部支座或內(nèi)部鋼當(dāng)這種自發(fā)的變形遭到外部支座或內(nèi)部鋼筋的約束時，將使混凝土中產(chǎn)生拉應(yīng)力，甚至引筋的約束時，將使混凝土中產(chǎn)生拉應(yīng)力，甚至引起混凝土的開裂。混凝土收縮會使預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)起混凝土的開裂。混凝土收縮會使預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力損失。件產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力損失。 某些對跨度比較敏感的超靜定構(gòu)造如拱構(gòu)造，某些對跨度比較敏感的超靜定構(gòu)造如拱構(gòu)造，收縮也會引起不利的內(nèi)力。收縮也會引起不利的內(nèi)力。第1章 鋼筋和混凝土的力學(xué)性能混凝土的收縮是隨時間而增長的變形，早期收縮變形開展較混凝土的收縮是隨時間而增長的變形，早期收縮變形開展較快，兩周可完成全部收縮的快，兩周可完成全部收

27、縮的25%，一個月可完成，一個月可完成50%，以后，以后變形開展逐漸減慢，整個收縮過程可延續(xù)兩年以上。變形開展逐漸減慢，整個收縮過程可延續(xù)兩年以上。普通情況下，最終收縮應(yīng)變值約為普通情況下，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 28dtsh(25)10-425%50%第1章 鋼筋和混凝土的力學(xué)性能1.2 混凝土第1章 鋼筋和混凝土的力學(xué)性能1.1.3 混凝土的選用原那么混凝土的選用原那么建筑工程鋼筋混凝土構(gòu)件：建筑工程鋼筋混凝土構(gòu)件：普通鋼筋混凝土不應(yīng)低于普通鋼筋混凝土不應(yīng)低于C15；HRB335II級鋼筋以上，混凝土不宜低于級鋼筋

28、以上，混凝土不宜低于C20；HRB400IV級以上鋼筋，混凝土不得低于級以上鋼筋，混凝土不得低于C20 ；預(yù)應(yīng)力混凝土不應(yīng)低于預(yù)應(yīng)力混凝土不應(yīng)低于C30；鋼絞線、鋼絲、熱處置鋼筋預(yù)應(yīng)力混凝土不宜低于鋼絞線、鋼絲、熱處置鋼筋預(yù)應(yīng)力混凝土不宜低于C40。公路橋涵工程鋼筋混凝土構(gòu)件：公路橋涵工程鋼筋混凝土構(gòu)件：鋼筋混凝土構(gòu)件不低于鋼筋混凝土構(gòu)件不低于C25；預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件不低于預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件不低于C40；嚴(yán)寒地域、海水環(huán)境混凝土不低于嚴(yán)寒地域、海水環(huán)境混凝土不低于C30；具有腐蝕的環(huán)境混凝土不低于具有腐蝕的環(huán)境混凝土不低于C35。第1章 鋼筋和混凝土的力學(xué)性能 1.2.11.2.1鋼筋的應(yīng)力鋼筋

29、的應(yīng)力- -應(yīng)變關(guān)系應(yīng)變關(guān)系 1 1、 有明顯屈服點的鋼筋有明顯屈服點的鋼筋 Steel bar with yield Steel bar with yield pointpointa為比例極限proportional limit s =Eseaa為彈性極限elastic limitade為強化段strain hardening stagebb為屈服上限upper yield strengthc為屈服下限，即屈服強度 fylower yield strengthcdcd為屈服臺階yield plateauefue為極限抗拉強度 fu ultimate tensile strengthfyf1.

30、2 鋼筋的力學(xué)性能ef為下降段第1章 鋼筋和混凝土的力學(xué)性能幾個目的：幾個目的：屈服強度屈服強度yield strength：是鋼筋強度的設(shè)計根據(jù)，由于鋼筋屈服：是鋼筋強度的設(shè)計根據(jù)，由于鋼筋屈服后將很大的塑性變形，且卸載時這部分變形不可恢復(fù)，這會使鋼后將很大的塑性變形，且卸載時這部分變形不可恢復(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痕。屈服上限與加筋混凝土構(gòu)件產(chǎn)生很大的變形和不可閉合的裂痕。屈服上限與加載速度有關(guān)，不太穩(wěn)定，普通取屈服下限作為屈服強度。載速度有關(guān)，不太穩(wěn)定，普通取屈服下限作為屈服強度。延延 伸伸 率率elongation rate：鋼筋拉斷時的應(yīng)變，是反映鋼筋塑性

31、性：鋼筋拉斷時的應(yīng)變，是反映鋼筋塑性性能的目的。延伸率大的鋼筋，在拉斷前有足夠預(yù)兆，延性較好。能的目的。延伸率大的鋼筋，在拉斷前有足夠預(yù)兆，延性較好。0010or 5lll 屈屈 強強 比反映鋼筋的強度貯藏，比反映鋼筋的強度貯藏，fy/fu=0.60.7。殘余變形r彈性變形e均勻延伸率均勻延伸率dgt對應(yīng)最大應(yīng)力時應(yīng)對應(yīng)最大應(yīng)力時應(yīng)變，包括了剩余應(yīng)變和彈性應(yīng)變，變，包括了剩余應(yīng)變和彈性應(yīng)變，反映了鋼筋真實的變形才干反映了鋼筋真實的變形才干(2.5%)第1章 鋼筋和混凝土的力學(xué)性能有明顯屈服點鋼筋的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系普通可采用雙線性的理想彈塑性關(guān)系yyysfE fy y1Es第1章 鋼筋和混凝土的力

32、學(xué)性能a0.2%0.2 fua點：比例極限，約為點：比例極限，約為0.65fua點前：應(yīng)力點前：應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系為線彈性應(yīng)變關(guān)系為線彈性a點后：應(yīng)力點后：應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系為非線性，應(yīng)變關(guān)系為非線性，有一定塑性變形，且沒有明顯的屈有一定塑性變形，且沒有明顯的屈服點服點強度設(shè)計目的強度設(shè)計目的條件屈服點條件屈服點剩余應(yīng)變?yōu)槭Ｓ鄳?yīng)變?yōu)?.2%所對應(yīng)的應(yīng)力所對應(yīng)的應(yīng)力取取s0.2 =0.85 fu鋼筋的強度規(guī)范值鋼筋的強度規(guī)范值( Characteristic or Standard Strength) 按冶金鋼材質(zhì)量控制規(guī)范，鋼筋的強度規(guī)范值是取按冶金鋼材質(zhì)量控制規(guī)范，鋼筋的強度規(guī)范值是取其出廠時的廢品

33、限值，其數(shù)值相當(dāng)于其出廠時的廢品限值，其數(shù)值相當(dāng)于fy,m-2s，具有，具有97.73%的保證率，滿足的保證率，滿足資料資料強度規(guī)范值保證率強度規(guī)范值保證率95%的要求。的要求。附表附表2-1 普通鋼筋強度規(guī)范值及極限應(yīng)變普通鋼筋強度規(guī)范值及極限應(yīng)變1.1 鋼筋1.2.2 鋼筋的種類及塑性性能1、鋼筋的種類 熱軋鋼筋、中高強鋼絲和鋼絞線、熱處置鋼筋和冷加工鋼筋D公稱直徑 A3 股鋼絞線量測尺寸鋼絞線圖 2-1 常用鋼筋形式刻痕鋼絲螺旋肋鋼絲熱軋鋼筋熱軋鋼筋 Hot Rolled Steel Reinforcing Bar Hot Rolled Steel Reinforcing BarHPB3

34、00HPB300級、級、HRB335HRB335級、級、HRB400HRB400級、級、RRB400(500)RRB400(500)級級HPBHot rolledPlainBarHRBHot rolledRolledBarRRBRolledRibbedBar屈服強度屈服強度 fyk fyk規(guī)范值規(guī)范值= =鋼材廢品限值，保證率鋼材廢品限值，保證率97.73%97.73%HPB300HPB300級：級： fyk = 300 N/mm2 fyk = 300 N/mm2HRB335HRB335級：級： fyk = 335 N/mm2 fyk = 335 N/mm2HRB400HRB400級、級、RR

35、B400RRB400級：級： fyk = 400 N/mm2 fyk = 400 N/mm2 HPB300 HPB300級級(級級) )鋼筋為熱軋光面鋼筋鋼筋為熱軋光面鋼筋Plain BarPlain Bar，多作為，多作為現(xiàn)澆樓板的受力鋼筋和箍筋?，F(xiàn)澆樓板的受力鋼筋和箍筋。 HRB335 HRB335級級(級級) )和和 HRB400 HRB400級級(級級) )鋼筋強度較高，多作為鋼鋼筋強度較高，多作為鋼筋混凝土構(gòu)件的受力鋼筋，尺寸較大的構(gòu)件，也有用筋混凝土構(gòu)件的受力鋼筋，尺寸較大的構(gòu)件，也有用級鋼筋級鋼筋作箍筋的為加強與混凝土的粘結(jié)作箍筋的為加強與混凝土的粘結(jié)BondBond，外形制形成

36、月牙肋，外形制形成月牙肋或等高肋的變形鋼筋或等高肋的變形鋼筋Deformed BarDeformed Bar。 、V V級鋼筋強度太高，不適宜作為鋼筋混凝土構(gòu)件中的配筋，級鋼筋強度太高，不適宜作為鋼筋混凝土構(gòu)件中的配筋，普通冷拉后作預(yù)應(yīng)力筋。普通冷拉后作預(yù)應(yīng)力筋。延伸率延伸率d5=25d5=25、1616、1414、10%10%，直徑，直徑840840。第1章 鋼筋和混凝土的力學(xué)性能鋼絲，中強鋼絲的強度為鋼絲，中強鋼絲的強度為8001200MPa，高強鋼絲、鋼絞線，高強鋼絲、鋼絞線的為的為 1470 1860MPa；延伸率；延伸率d10=6%，d100=3.54%；鋼絲；鋼絲的直徑的直徑39m

37、m；外形有光面、刻痕和螺旋肋三種，另有二股、；外形有光面、刻痕和螺旋肋三種，另有二股、三股和七股鋼絞線，外接圓直徑三股和七股鋼絞線，外接圓直徑9.515.2 mm。中高強鋼絲和。中高強鋼絲和鋼絞線均用于預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)造。鋼絞線均用于預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)造。冷加工鋼筋是由熱軋鋼筋和盤條經(jīng)冷拉、冷拔、冷軋、冷扭加冷加工鋼筋是由熱軋鋼筋和盤條經(jīng)冷拉、冷拔、冷軋、冷扭加工后而成。冷加工的目的是為了提高鋼筋的強度，節(jié)約鋼材。工后而成。冷加工的目的是為了提高鋼筋的強度，節(jié)約鋼材。但經(jīng)冷加工后，鋼筋的延伸率降低。近年來，冷加工鋼筋的種但經(jīng)冷加工后，鋼筋的延伸率降低。近年來，冷加工鋼筋的種類很多，應(yīng)根據(jù)專門規(guī)程運用

38、。類很多，應(yīng)根據(jù)專門規(guī)程運用。熱處置鋼筋是將熱處置鋼筋是將級鋼筋經(jīng)過加熱、淬火和回火等調(diào)質(zhì)工藝處級鋼筋經(jīng)過加熱、淬火和回火等調(diào)質(zhì)工藝處置，使強度得到較大幅度的提高，而延伸率降低不多。用于預(yù)置，使強度得到較大幅度的提高，而延伸率降低不多。用于預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)造。應(yīng)力混凝土構(gòu)造。第1章 鋼筋和混凝土的力學(xué)性能2、塑性性能100%lll 1伸長率伸長率 伸長率是衡量鋼筋塑性性能的一個目的，伸長率越大，塑性伸長率是衡量鋼筋塑性性能的一個目的，伸長率越大，塑性越好。伸長率用越好。伸長率用l鋼筋拉伸實驗試件的應(yīng)變量測標(biāo)距；鋼筋拉伸實驗試件的應(yīng)變量測標(biāo)距；l鋼筋經(jīng)拉斷并重新拼合后量測斷口兩側(cè)的標(biāo)距，即產(chǎn)鋼筋經(jīng)

39、拉斷并重新拼合后量測斷口兩側(cè)的標(biāo)距，即產(chǎn)生殘留伸長后的標(biāo)距。生殘留伸長后的標(biāo)距。第1章 鋼筋和混凝土的力學(xué)性能2截面收縮率截面收縮率 截面收縮率是反映資料塑性變形才干的另一個目的，等于試件截面收縮率是反映資料塑性變形才干的另一個目的，等于試件被拉斷后頸縮區(qū)的斷面面積減少值與原斷面面積比值的百分率，被拉斷后頸縮區(qū)的斷面面積減少值與原斷面面積比值的百分率，用符號表示。截面收縮率可以按照以下公式計算用符號表示。截面收縮率可以按照以下公式計算A0試件受力前的斷面面積試件受力前的斷面面積A-試件拉斷后頸縮區(qū)的斷面面積試件拉斷后頸縮區(qū)的斷面面積 00100%AAA 第1章 鋼筋和混凝土的力學(xué)性能 3冷彎性

40、能 冷彎實驗的合格規(guī)范為在規(guī)定的和下冷彎后鋼筋應(yīng)無裂紋、鱗落或斷裂景象 第1章 鋼筋和混凝土的力學(xué)性能 4強度及彈性模量熱軋鋼筋的強度以屈服點應(yīng)力為根據(jù)，高強鋼筋的強度以條件屈服應(yīng)力為根據(jù) 。鋼筋強度分為規(guī)范值和設(shè)計值第1章 鋼筋和混凝土的力學(xué)性能5冷加工鋼筋冷加工鋼筋1冷拉鋼筋冷拉鋼筋所謂冷拉是指在常溫條件下使熱軋鋼筋的冷拉應(yīng)力值所謂冷拉是指在常溫條件下使熱軋鋼筋的冷拉應(yīng)力值先超越屈服強度，然后完全放松，假設(shè)鋼筋再次受拉，先超越屈服強度，然后完全放松，假設(shè)鋼筋再次受拉，那么能獲得較高屈服強度的一種加工方法；那么能獲得較高屈服強度的一種加工方法；2冷拔鋼筋冷拔鋼筋冷拔是將鋼筋盤條用強力拔過比它本身直徑小的冷拔是將鋼筋盤條用強力拔過比它本身直徑小的硬質(zhì)合金拔絲模，這時鋼筋