溷凝土結構用材料的性能學習教案

1、會計學1溷凝土結構溷凝土結構(jigu)用材料的性能用材料的性能第一頁，共55頁。強度等級代號鋼種符號d/mmHPB235Q235（低碳鋼）620HRB33520MnSi（低合金鋼）650HRB40020MnSiV,20MnSiNb,20MnTi（低合金鋼）650RRB400K20MnSi（低合金鋼）840(1)熱軋鋼筋(gngjn) 熱軋鋼筋(gngjn)是鋼廠用普通低碳鋼(含碳量不大于0.25)和普通低合金鋼(合金元素不大于5)制成。 其常用種類、代表符號和直徑范圍如表 1-1所示。第1頁/共55頁第二頁，共55頁。HPB235為熱軋光面鋼筋，普通鋼筋，“軟鋼”HRB335和HRB400是

2、熱軋變形鋼筋，普通鋼筋，“軟鋼”RRB400是余熱處理鋼筋余熱處理鋼筋是將屈服(qf)強度相當于HRB335的鋼筋在軋制后穿水冷卻，然后利用芯部的余熱對鋼筋表面的淬水硬殼回火處理而成的變形鋼筋。其性能接近于 HRB400級鋼筋，但不如 HRB400級鋼筋穩(wěn)定，焊接時鋼筋回火強度有所降低，因此應用范圍受到限制。在公路橋涵工程中，熱軋光面鋼筋(gngjn)用R235表示，余熱處理鋼筋(gngjn)用KL400表示。第2頁/共55頁第三頁，共55頁。 鋼筋的直徑范圍并不表示在此范圍內任何直徑的鋼筋鋼鋼筋的直徑范圍并不表示在此范圍內任何直徑的鋼筋鋼廠都生產(chǎn)。廠都生產(chǎn)。 鋼廠提供的鋼筋直徑為鋼廠提供的鋼

3、筋直徑為6 mm，6.5 mm，8 mm，8.2 mm，10 mm，12 mm，14 mm，16 mm，18 mm，20 mm，22 mm，25 mm，28 mm，32 mm，36 mm，40 mm和和 50 mm。其中，。其中，d=8.2 mm的鋼筋僅適用于有縱肋的熱處理鋼筋。設計時，應的鋼筋僅適用于有縱肋的熱處理鋼筋。設計時，應在表在表1-1的直徑范圍和上述提供的直徑內選擇鋼筋。直徑大于的直徑范圍和上述提供的直徑內選擇鋼筋。直徑大于40 mm的鋼筋主要用于大壩一類大體積混凝土結構中。當采的鋼筋主要用于大壩一類大體積混凝土結構中。當采用用(ciyng)直徑大于直徑大于40 mm的鋼筋時，應有

4、可靠的工程經(jīng)驗。的鋼筋時，應有可靠的工程經(jīng)驗。 第3頁/共55頁第四頁，共55頁。鋼筋表面形狀的選擇取決于鋼筋的強度。提高粘結強度的辦法是將鋼筋表面軋成有規(guī)律的凸出花紋，稱為變形(bin xng)鋼筋。 過去采用螺旋紋和人字紋兩種，表面花紋由兩條縱助和螺旋形橫助或人字形橫肋組成。鑒于這種形式的橫肋較密，消耗于肋紋的鋼材較多，縱肋和橫肋相交，容易造成應力集中，對鋼筋的動力性能不利，故近幾年來我國已將變形(bin xng)鋼筋的肋紋改為月牙紋。月牙紋鋼筋的特點是橫肋呈月牙形，與縱肋不相交，且橫肋的間距比老式變形(bin xng)鋼筋大，故可克服老式鋼筋的缺點，而粘結強度降低不多。 第4頁/共55頁

5、第五頁，共55頁。 (2)熱軋鋼筋的力學性能 應力應變曲線的一般特征熱軋鋼筋具有明顯的屈服點和屈服臺階(tiji)。根據(jù)熱軋鋼筋應力應變曲線的基本特征，在建立鋼筋混凝土構件截面承載力計算理論時作了如下兩點簡化：A.忽略從比例極限到屈服點之間鋼筋微小的塑性應變，即假設鋼筋應力不大于屈服點時應力-應變關系-直服從胡克定律，處于理想彈性階段； 第5頁/共55頁第六頁，共55頁。B.不利用應力強化階段，假設鋼筋混凝土構件截面(jimin)達到破壞時，鋼筋拉應力保持為屈服點 應力，應變則處于流幅以內。通常熱軋鋼筋也稱為“軟鋼”。經(jīng)上述簡化后，熱軋鋼筋的應力-應變關系可簡化為圖1-3所示的曲線(圖中fy為

6、鋼筋抗拉強度設計值)。 第6頁/共55頁第七頁，共55頁。塑性(sxng)性能A.伸長率-試件斷裂前的永久變形與原標定長度的百分比. 伸長率是衡量鋼筋塑性(sxng)性能的一個指標，伸長率越大，塑性(sxng)越好。伸長率用表示，我國以往用鋼筋試樣拉斷后斷口兩側的殘留應變(用百分率表示)作伸長率，即 (1-1)%100lll式中l(wèi)鋼筋拉伸(l shn)試驗試件的應變量測標距； l試件經(jīng)拉斷并重新拼合后量測斷口兩側的 標距，即產(chǎn)生殘留伸長后的標距。 第7頁/共55頁第八頁，共55頁。(1-2) B. 冷彎試驗。冷彎試驗。 冷彎試驗是檢驗鋼筋塑性的另冷彎試驗是檢驗鋼筋塑性的另-種方法。伸長率一般種

7、方法。伸長率一般(ybn)不能反不能反映鋼材脆化的傾向。映鋼材脆化的傾向。 為了使鋼筋在彎折加工時不為了使鋼筋在彎折加工時不致斷裂致斷裂(dun li)(dun li)和在使用過程和在使用過程中不致脆斷，應進行冷彎試驗，中不致脆斷，應進行冷彎試驗，并保證滿足規(guī)定的指標。冷彎試并保證滿足規(guī)定的指標。冷彎試驗的示意圖如圖驗的示意圖如圖1-51-5。圖中。圖中D D稱為稱為彎心直徑；彎心直徑；為冷彎角度。為冷彎角度。 冷彎試驗的合格標準為冷彎試驗的合格標準為在規(guī)定的在規(guī)定的D D和和下冷彎后的鋼筋應下冷彎后的鋼筋應無裂紋、鱗落或斷裂無裂紋、鱗落或斷裂(dun li)(dun li)現(xiàn)象?，F(xiàn)象。第8頁

8、/共55頁第九頁，共55頁。強度及彈性模量(tn xn m lin)熱軋鋼筋的強度以屈服點應力為依據(jù)。 為什么不采用極限抗拉強度為依據(jù)？這是因為鋼筋應力超過屈服點后將產(chǎn)生過大的應變，導致混凝土的裂縫將過寬。但是作為一種安全儲備，鋼筋的極限抗拉強度仍有重要意義。即通常希望構件的某個(或某些)截面已經(jīng)破壞時，鋼筋仍不致被拉斷而造成整個結構倒塌。要求鋼筋的屈服應力不低于規(guī)定值。而且“屈服應力極限抗拉強度”值(通常稱為“屈強比”)不宜過大。鋼筋強度用標準值和設計值表示。 規(guī)范取具有95以上的保證率的屈服強度作為鋼筋的強度標準值fyk。 第9頁/共55頁第十頁，共55頁。(1-3)sykyff由于鋼材的

9、均質性較好，質量波動較小，因此，建筑工程規(guī)范對各種熱軋鋼筋統(tǒng)-取s=1.10。公路橋涵工程的可靠度要求比建筑工程高一些，取s=1.20。建筑工程的熱軋鋼筋強度標準值見附表2-1，設計值見附表2-3，彈性模量見附表2-5。公路橋涵工程的熱軋鋼筋強度標準值見附表10-4，設計值見附表10-6，彈性模量見附表10-8。鋼筋的強度標準值用于正常使用極限狀態(tài)的驗算(yn sun)，設計值用于承載能力極限狀態(tài)的計算。鋼筋強度的設計值fy等于(dngy)鋼筋強度標準值除以材料分項系數(shù)s，即 第10頁/共55頁第十一頁，共55頁。2. 中、高強鋼絲和鋼絞線中、高強鋼絲直徑為410 mm，捻制成鋼絞線后也不超過

10、15.2 mm。鋼絲外形有光面、刻痕、月牙(yuy)肋及螺旋肋幾種，而鋼絞線則為繩狀，由2股、3股或7股鋼絲捻制而成，均可盤成卷狀?？毯垆摻z、螺旋肋鋼絲和繩狀鋼絞線的形狀如圖1-6所示。 第11頁/共55頁第十二頁，共55頁。中、高強鋼絲和鋼絞線均無明顯的屈眼點和屈服臺階，也稱為“硬鋼”，其抗拉強度很高：中強鋼絲的抗拉強度為8001370 MPa，高強鋼絲、鋼絞線的抗拉強度為 14701860 MPa。伸長率則很小，100=3.54。中、高強鋼絲和鋼絞線的應力-應變特征如圖1-7所示。圖中0.2為對應(duyng)于殘余應變?yōu)?.2的應力，稱之為無明顯屈服點鋼筋的條件屈服點。第12頁/共55頁

11、第十三頁，共55頁。 中、高強鋼絲和鋼絞線用作預應力混凝土結構的鋼筋。 在預應力混凝土結構中，除了采用中、高強鋼絲外，還采用熱處理鋼筋。 熱處理鋼筋是將強度很高的熱軋鋼筋經(jīng)過加熱、淬火和口火等調質工藝處理的熱軋鋼筋。其抗拉強度為1470MPa，伸長率106，無明顯的屈服點和屈服臺階。中、高強鋼絲和鋼絞線的強度標準值取具有95以上保證率的抗拉強度值。設計值取條件(tiojin)屈服點除以分項系數(shù)s。條件(tiojin)屈服點不小于抗拉強度的85，建筑工程中取材料分項系數(shù)s=1.20，公路橋涵工程中取s=1.25。建筑工程規(guī)范中，中高強鋼絲、鋼絞線和熱處理鋼筋的代表符號、直徑范圍、強度標準位見附表

12、第13頁/共55頁第十四頁，共55頁。3.冷加工鋼筋冷加工鋼筋是指在常溫下采用某種工藝對熱軋鋼筋進行加工得到的鋼筋。常用的加工工藝有冷拉、冷拔、冷軋和冷軋扭四種。其目的都是為了提高鋼筋的強度，以節(jié)約鋼材。但是，經(jīng)冷加工后的鋼筋在強度提高的同時，延伸率顯著降低，除冷拉鋼筋仍具有明顯的屈服點外，其余(qy)冷加工鋼筋均無明顯屈服點和屈服臺階。(1)冷拉鋼筋(gngjn)第14頁/共55頁第十五頁，共55頁。（2）冷拔鋼筋冷拔是將鋼筋用強力(qin l)拔過比其直徑小的硬質合金撥絲模。這時鋼筋受到縱向拉力和橫向壓力的作用，內部結構發(fā)生變化，截面變小而長度增加。經(jīng)過幾次冷拔，鋼筋強度比原來的有很大提高

13、，但塑性則顯著降低。且沒有明顯的屈服點。冷拔可以同時提高鋼筋的抗拉強度和抗壓強度。 冷拔低碳鋼絲為光圓鋼絲，直徑(zhjng)為3 mm，4 mm，5 mm，強度為550 MPa，650 MPa和750MPa三種。其中，550 MPa冷拔低碳鋼絲用作非預應力鋼筋，其余用作預應力鋼筋。第15頁/共55頁第十六頁，共55頁。 (3)冷軋帶肋鋼筋(gngjn) 冷軋帶肋鋼筋是以低碳鋼筋或低合金鋼筋為原材料，在常溫下進行(jnxng)軋制而成的表面帶有縱肋和月牙紋橫肋的鋼筋。它的極限強度與冷拔低碳鋼絲相近，但伸長率比冷拔低碳鋼絲有明顯提高。用這種鋼筋逐步取代普通低碳鋼筋和冷拔低碳鋼絲，可以改善構件在正

14、常使用階段的受力性能和節(jié)省鋼材。 冷軋帶肋鋼筋的直徑從412mm，按0.5mm變化；其抗拉強度分別為550MPa，650MPa，800MPa，970MPa和 1170MPa幾種。其中，550MPa的冷軋帶肋鋼筋用作非預應力鋼筋，其余的用作預應力鋼筋。第16頁/共55頁第十七頁，共55頁。(4)冷軋扭鋼筋冷軋扭鋼筋是以熱軋光面鋼筋HPB 235為原材料，按規(guī)定的工藝參數(shù)(cnsh)，經(jīng)鋼筋冷軋扭機一次加工軋扁扭曲呈連續(xù)螺旋狀的冷強化鋼筋(圖 1-12)。其規(guī)格按原材料直徑中 6.5，8，10和12分別有r6.5，r8，r10和r12，抗拉強度標準值為600 Nmm2。 冷拔低碳鋼絲、冷軋帶肋鋼筋

15、和冷軋扭鋼筋都有專門的設計(shj)與施工規(guī)程，供設計(shj)與施工時查用。第17頁/共55頁第十八頁，共55頁?；炷两Y構對鋼筋(gngjn)性能的要求 1.強度高 采用較高強度的鋼筋(gngjn)可節(jié)省鋼材，獲得較好的經(jīng)濟效益。2.塑性好 要求鋼筋(gngjn)在斷裂前有足夠的變形，能給人以破壞的預兆。因此，應保證鋼筋(gngjn)的伸長率和冷彎性能合格。3.可焊性好在很多情況下，鋼筋(gngjn)的接長和鋼筋(gngjn)之間的連接需通過焊接。鋼筋(gngjn)焊接后不產(chǎn)生裂紋及過大的變形，保證焊接后的接頭性能良好。4.與混凝土的粘結錨固性能好為了使鋼筋(gngjn)的強度能夠充分被利

16、用和保證鋼筋(gngjn)與混凝土共同工作，二者之間應有足夠的粘結力。在寒冷地區(qū)，對鋼筋(gngjn)的低溫性能也有一定的要求。 第18頁/共55頁第十九頁，共55頁。鋼筋的選用原則 1. 鋼筋混凝土結構(jigu)中的鋼筋和預應力混凝土結構(jigu)中的非預應力鋼筋宜優(yōu)先采用HRB400級和HRB335級鋼筋，以節(jié)省鋼筋用量，改善我國建筑結構(jigu)的質量。除此之外，也可以采用HPB235級和RRB400級熱軋鋼筋以及強度級別較低的冷拔、冷軋和冷軋扭鋼筋。 2.預應力鋼筋宜采用預應力鋼絞線、中高強鋼絲，也可以采用熱處理鋼筋。除此之外，還可以采用冷拉鋼筋和強度級別較高的冷拔低碳鋼絲和冷軋

17、扭鋼筋。公路橋涵工程中還可以選用精制螺紋鋼筋。但是，冷加工鋼筋在強度提高的同時，塑性大幅度地降低，導致結構(jigu)構件的塑性減小，脆性加大。為了提高結構(jigu)構件的質量，應盡量選用強度較高、塑性較好、價格較低的鋼材。 第19頁/共55頁第二十頁，共55頁。 混凝土混凝土水泥和粗細骨料加水攪拌經(jīng)養(yǎng)護而形成的人造石。水泥和粗細骨料加水攪拌經(jīng)養(yǎng)護而形成的人造石。 混凝土構造復雜、具有各向異性混凝土構造復雜、具有各向異性( xin y xn)、抗拉強、抗拉強度低（易開裂），是一種彈塑性材料。度低（易開裂），是一種彈塑性材料?；炷恋膹姸然炷恋膹姸然炷翉姸然炷翉姸?混凝土的強度與水泥強度

18、、水灰比、骨料品種、混凝土配合比、混凝土的強度與水泥強度、水灰比、骨料品種、混凝土配合比、硬化條件和齡期等有很大關系。此外，試件的尺寸及形狀、試驗硬化條件和齡期等有很大關系。此外，試件的尺寸及形狀、試驗方法和加載時間的不同，所測得的強度也不同。方法和加載時間的不同，所測得的強度也不同。復合應力狀態(tài)下的強度單向應力狀態(tài)下的強度第20頁/共55頁第二十一頁，共55頁。1.混凝土的抗壓強度(1)立方體抗壓強度fcu,k混凝土強度的基本代表值混凝土主要用于抗壓，其抗壓性能比較穩(wěn)定。規(guī)范規(guī)定以邊長為150mm的立方體在 203的溫度和相對濕度在 90以上的潮濕空氣中養(yǎng)護28d，照依標準試驗方法測得的具有

19、95保證率的抗壓強度(以Nmm2計)作為混凝土的強度等級，并用(bn yn)符號fcu,k表示。fcu,k與平均值f和標準差f的關系為(1-4)ffkcuf645.1,第21頁/共55頁第二十二頁，共55頁?；炷翉姸鹊燃壱话憧蓜澐譃椋篊15C80，C代表混凝土地后的數(shù)字即為混凝土立方體抗壓強度的標準值，其單位為N/mm2，例如 C60表示混凝土的立方體抗壓強度標準值fcu,k=60 Nmm2（C15C50為普通混凝土，C50以上為高強混凝土）。 試驗方法對混凝土的fcu,k值有較大影響。試件承壓接觸面上可不(k b)涂潤滑劑和涂潤滑劑。標準試驗方法不加潤滑劑。第22頁/共55頁第二十三頁，共

20、55頁。試件尺寸對混凝土fcu,k也有影響。實驗結果證明，立方體尺寸愈小則試驗測出的抗壓強度(qingd)愈高，這個現(xiàn)象稱為尺寸效應。 混凝士抗壓試驗時加載速度對立方體抗壓強度(qingd)也有影響，加載速度越快，測得的強度(qingd)越高。 隨著試驗時混凝土的齡期增長，混凝土的極限抗壓強度(qingd)逐漸增大，開始時強度(qingd)增長速度較快，然后逐漸減緩，這個強度(qingd)增長的過程往往要延續(xù)幾年，在潮濕環(huán)境中延續(xù)的增長時間更長。第23頁/共55頁第二十四頁，共55頁。 (2)軸心抗壓強度fck棱柱體試件比立方體試件能更好地反映混凝土的實際抗壓能力(nngl)。軸心抗壓鋼筋混凝

21、土短柱中的混凝土抗壓強度基本上和棱柱體抗壓強度相同。可以用棱柱體測得的抗壓強度作為軸心抗壓強度，又稱為棱柱體抗壓強度，用fck表示。棱柱體試件是在與立方體試件相同的條件下制作的，受壓時試件中部橫向變形不受端部摩擦力的約束，代表了混凝土處于單向全截面均勻受壓的應力狀態(tài)。fck值比fcu,k值小，并且棱柱體試件高寬比b)越大，強度越小。我國采用150mm150 mm300mm棱柱體作為軸心抗壓強度的標準試件。 第24頁/共55頁第二十五頁，共55頁。軸心抗壓強度(kn y qin d)標準值fcu,k與立方體抗壓強度(kn y qin d)標準值fcu,k之間存在以下折算關系(1-5)kcuckf

22、f,2188.0式中式中 1棱柱體強度與立方體強度的比值，當混凝土的強 度等級不大于C50時，1=0.76；當混凝土的強度 等級為C80時，1=0.82；當混凝土的強度等級為中間值時，在0.76和0.82之間插人；2混凝土的脆性(cuxng)系數(shù)，當混凝土的強度等級不大于 C40時，2=1.0；當混凝土的強度等級為 C80時，2=0.87；當混凝土的強度等級為中間值時，在 1.0和 0.87之間插入；0.88考慮結構中的混凝土強度與試塊混凝上強度之間的差異等因素的修正系數(shù)。 混凝土受壓破壞是由于混凝土內裂縫的擴展所致混凝土受壓破壞是由于混凝土內裂縫的擴展所致.如果對混凝土的如果對混凝土的橫向變

23、形加以橫向變形加以(jiy)約束約束 限制裂縫的開展，可以提高混凝土的縱向抗限制裂縫的開展，可以提高混凝土的縱向抗壓強度。壓強度。第25頁/共55頁第二十六頁，共55頁。2.混凝土的抗拉強度ftk混凝土的抗拉強ftk一般只有抗壓強度的510，fcu,k越大,ftk/fcu,k值越小，混凝土的抗拉強度取決于水泥石的強度和水泥石與骨料的粘接強度。采用(ciyng)表面粗糙的骨料及較好的養(yǎng)護條件可提高ftk值。軸心抗拉強度是混凝土的基本力學性能，也可間接地衡量混凝土的其他力學性能，如混凝土的抗沖切強度。試驗方法：100mm100mm500mm的柱體兩端埋有伸出長度為150mm的變形鋼筋(gngjn)

24、(d16mm)，鋼筋(gngjn)位于試件軸線上。試驗機夾緊兩端伸出的鋼筋(gngjn)，對試件施加拉力，破壞時裂縫產(chǎn)生在試件的中部，此時的平均破壞應力為軸心抗拉強度ftk。第26頁/共55頁第二十七頁，共55頁。故國內外多采用立方體或圓柱體劈裂試驗測定混凝土的抗拉強度。在立方體或圓柱體上的墊條施加一條壓力線荷載，這樣試件中間垂直(chuzh)截面除加力點附近很小的范圍外，有均勻分布的水平拉應力。當拉應力達到混凝土的抗拉強度時，試件被劈成兩半。根據(jù)彈性理論，劈裂抗拉強度t,s可按下式計算t,s 2F/ld （1-6）式中F破壞荷載； d圓柱直徑或立方體邊長； l圓柱體長度或立方體邊長。 第27

25、頁/共55頁第二十八頁，共55頁?？估瓘姸葮藴手礷tk與立方體抗壓強度(kn y qin d)標準值fcu,k之間的折算關系為 (1-7)45. 055. 0,2)645. 11 (395. 088. 0kcutkff式中，系數(shù)0.88和2的意義同式(1-5)。為軸心抗拉強度與立方體抗壓強度的折算關系，而(1-1.645)0.45則反映了試驗離散程度(chngd)對標準值保證率的影響。 混凝土抗壓強度設計值fc和抗拉強度設計值ft與其對應的標準值的關系為 55. 0,395. 0kcuf(1-8)cckcff(1-9)ctktff式中式中cc混凝土的材料混凝土的材料(cilio)(cilio)

26、分項系數(shù)，建筑工分項系數(shù)，建筑工程取程取c=1.40c=1.40，公路橋涵工程取，公路橋涵工程取c=1.45c=1.45。 第28頁/共55頁第二十九頁，共55頁。3.混凝土在復合應力作用(zuyng)下的強度(1)混凝土的雙向受力強度(qingd)雙向受拉，1與3的相互影響不大，雙向受拉強度(qingd)均接近于單向受拉強度(qingd)。一向受拉，另一向受壓，混凝土強度(qingd)均低于單向拉伸或壓縮的強度(qingd)，即雙向異號應力使強度(qingd)降低。雙向受壓，最大受壓強度(qingd)發(fā)生在2/3等于0.21.0時，混凝土雙向受壓強度(qingd)比單向受壓強度(qingd)

27、最多可提高20。 第29頁/共55頁第三十頁，共55頁。(2)混凝土在法向應力(yngl)和切應力(yngl)作用下的復合強度 從圖中可以看出：抗剪強度隨拉應力的增大而減??；從圖中可以看出：抗剪強度隨拉應力的增大而減??；隨著壓應力的增大，抗的強度增大，但大約在隨著壓應力的增大，抗的強度增大，但大約在/fc0.6時，由時，由于內裂縫明顯于內裂縫明顯(mngxin)發(fā)展，抗剪強度反而隨壓應力的增大發(fā)展，抗剪強度反而隨壓應力的增大而減小，從抗壓強度的角度來分析，由于切應力的存在，混凝而減小，從抗壓強度的角度來分析，由于切應力的存在，混凝土的抗壓強度要低于單向抗壓強度。土的抗壓強度要低于單向抗壓強度。

28、第30頁/共55頁第三十一頁，共55頁。(3)混凝土的三向受壓強度混凝土在三向受壓的情況下其最大主壓應力方向的抗壓強度取決于側向壓應力的約束程度。 圖1-20所示為圓柱體三軸受壓(側向壓應力均為1的試驗 隨著側向壓應力的增加、微裂縫(li fng)的發(fā)展受到了極大的限制 ，大大地提高了混凝土縱向抗壓強度，此時混凝土的變形性能接近理想的彈塑性體。 我國規(guī)范規(guī)定在三軸受壓應力狀態(tài)下，混凝土的抗壓強度(f3)可根據(jù)應力比2/3，按圖1-21插值確定，其最高強度值不宜超過單軸抗壓強度的5倍。8 . 1313332 . 1cff第31頁/共55頁第三十二頁，共55頁。第32頁/共55頁第三十三頁，共55

29、頁。對于縱向受壓的混凝土，如果約束(yush)混凝土的側向變形，也可使混凝土的抗壓強度有較大提高。如采用鋼管混凝土柱、螺旋鋼箍柱等 能有效約束(yush)混凝土的側向變形使混凝土的抗壓強度、延性(承受變形的能力)有相應的提高、如圖1-22所示。 第33頁/共55頁第三十四頁，共55頁?；炷恋淖冃?bin xng)分為：受力變形(bin xng)、非受力變形(bin xng)1.混凝土的受力變形(bin xng) (1)一次短期加荷的-曲線0A:第第I階段階段(彈性階段）彈性階段） AB:第第II 階段階段(穩(wěn)定裂縫擴展階段），穩(wěn)定裂縫擴展階段），臨界點臨界點B:長期受壓強度長期受壓強度(qi

30、ngd)(一般取一般取0.8 fCk) BC：第：第III階段（裂縫快速發(fā)階段（裂縫快速發(fā)展階段展階段fck相對應的應變稱為峰值應變相對應的應變稱為峰值應變0。一般一般0=0.00150.0025，平均，平均取取0=0.002。在在fck以后以后 ，拐點拐點D曲率最大點曲率最大點E稱為稱為 “收斂點收斂點”第34頁/共55頁第三十五頁，共55頁。第35頁/共55頁第三十六頁，共55頁。(2)混凝土的彈性模量、變形模量在計算混凝土構件的截面應力、變形、預應力混凝土構件的預壓應力，以及由于溫度變化、支座沉降產(chǎn)生的內力時，需要利用(lyng)混凝土的彈性模量。 由于一般情況下受壓混凝土的曲線-是非線

31、性的，應力和應變的關系并不是常數(shù)，這就產(chǎn)生了“模量”的取值問題。 初始彈模：通過原點受壓混凝土-曲線切線的斜率為混凝土的初始彈性模量E0。但是它的穩(wěn)定數(shù)值不易從試驗中測得。 割線彈模：在-曲線的彈性階段取某點，做其與原點0的割線，其斜率為割線彈模，不精確。第36頁/共55頁第三十七頁，共55頁。cucfE7 .342 . 2105第37頁/共55頁第三十八頁，共55頁。(3)受拉混凝土的變形受拉混凝土的變形 受拉受拉-曲線的原點切線的曲線的原點切線的斜率斜率(xil)與受壓時基本一致，與受壓時基本一致， 因此混凝土受拉和受壓均可采用因此混凝土受拉和受壓均可采用相同的彈性模相同的彈性模EC。 峰

32、值應力峰值應力ft時的相對應變時的相對應變0=0.7510-611510-6。 變形模量EC=(7686)EC?？紤]到應力達到ft時的受拉極限應變與混凝土強度、配合比、養(yǎng)護條件有著密切的關系(gun x)， 變化范圍大， 取相應于抗拉強度ft時的變形模量Et=0.5Ec。即應力達到ft時的彈性系數(shù)=0 5。 第38頁/共55頁第三十九頁，共55頁。(4)混凝土的徐變荷載保持不變，隨時間而增長的變形稱為徐變. 徐變對于結構的變形和強度，預應力混凝土中的鋼筋應力都將產(chǎn)生重要的影響。徐變的特點： 徐變與時間的關系(圖1-27)加以說明，當加荷應力達到0.5fc時，其加荷瞬間產(chǎn)生的應變?yōu)樗矔r應變ela

33、。若荷載保持不變隨著加荷時間的增長，應變也將繼續(xù)增長，這就是(jish)混凝土的徐變應變cr。 徐變開始半年內增長較快，以后逐漸減慢，經(jīng)過一定時間后，徐變趨于穩(wěn)定。 徐變應變值約為瞬時彈性應變的14倍。兩年后卸載，試件瞬時恢復的應變ela已略小于瞬時應變ela。第39頁/共55頁第四十頁，共55頁。 卸載后經(jīng)過一段時間量測，發(fā)現(xiàn)卸載后經(jīng)過一段時間量測，發(fā)現(xiàn)(fxin)(fxin)混凝土并不處于靜止狀態(tài)，混凝土并不處于靜止狀態(tài)，而是經(jīng)歷著逐漸地恢復過程，這種恢復變形稱為彈性后效而是經(jīng)歷著逐漸地恢復過程，這種恢復變形稱為彈性后效elaela。彈性。彈性后效的恢復時間為后效的恢復時間為20d20d左

34、右，其值約為徐變變形的左右，其值約為徐變變形的 1/12 1/12，最后剩下的大部，最后剩下的大部分不可恢復變形為分不可恢復變形為crcr。第40頁/共55頁第四十一頁，共55頁。第41頁/共55頁第四十二頁，共55頁。混凝土的組成和配合比是影響徐變的內在因素、水泥用量越多和水灰比越大，徐變也越大。骨料越堅硬、彈性模量(tn xn m lin)越高徐變就越小。骨料的相對體積越大，徐變越小。另外，構件形狀及尺寸，混凝土內鋼筋的面積和鋼筋應力性質，對徐變也有不同的影響。養(yǎng)護及使用條件下的溫濕度是影響徐變的環(huán)境因素。養(yǎng)護時溫度濕度大、水泥水化作用充分，徐變就小，采用蒸汽養(yǎng)護可使徐變減小約2035。受

35、荷后構件所處環(huán)境的溫度越高、濕度越低，則徐變越大、如環(huán)境溫度為70的試件受荷-年后的徐變，要比溫度為20的進件大1倍以上，因此，高溫干燥環(huán)境將使徐變顯著增大。 第42頁/共55頁第四十三頁，共55頁?；炷翍l件是影響徐變的非常重要因素。加荷時混凝土的齡期越長，徐變越小?；炷翍υ酱?，徐變越大.當應力較小時(fc)，曲線(qxin)接近等距離分布，徐變與初應力成正比，稱為線性徐變，一般的解釋認為是水泥膠 體 的 粘 性 流 動 所 致 。=(0.50.8)fc時，徐變與應力不成正比,徐變比應力增長較快，這種情況為非線形徐變，一般認為發(fā)生這種現(xiàn)象的原因，是水泥膠體的粘性流動的增長速度已比較穩(wěn)

36、定，而應力集中引起的微裂縫開展則隨應力的增大而發(fā)展。 第43頁/共55頁第四十四頁，共55頁。當應力0.8fc時，徐變的發(fā)展是非收斂(shulin)的，最終將導致混凝土的破壞。實際=0.8fc即為混凝土的長期抗壓強度。圖1-29為不同加荷時間的應變增長曲線與徐變極限和強度破壞時的應變極限關系。 第44頁/共55頁第四十五頁，共55頁。第45頁/共55頁第四十六頁，共55頁。2. 混凝土的非受力變形(1)混凝土的收縮與膨脹收縮混凝土在空氣(kngq)中結硬時，體積減小的現(xiàn)象，易造成混凝土表面開裂。 膨脹混凝土在水中或處于飽和濕度情況下結硬時體積增大的現(xiàn)象。 一般情況下混凝土的收縮值比膨脹值大很多，所以分析研究收縮和膨脹的現(xiàn)象以收縮為主。收縮的特點： 混凝土的收縮是隨時間而增長的變形，結硬初期收縮較快1個月大約可完成1/2的收縮，3個月后增長緩慢，一般2年后趨于穩(wěn)定 最終收縮應變大約為(25)10-4，一般取收縮應變值為：310-4。 第46頁/共55頁第四十七頁，共55頁。 引起收縮的主要原因：干燥失水是引起收縮的重要(zhngyo)因素。使用環(huán)境的溫度越高、濕度超低，收縮越大.蒸汽養(yǎng)護的收縮值要小于常溫養(yǎng)護的收縮值，這是因為高溫高溫可加快水化作用減少混凝士的自由水分加速