鋼筋混凝土材料的物理力學(xué)性能PPT課件

1、1 1 鋼筋的鋼筋的種類種類及及符號(hào)符號(hào)說(shuō)明說(shuō)明 鋼筋的品種與級(jí)別 建筑中常用鋼材 分為四類熱軋鋼筋冷拉鋼筋鋼絲熱處理鋼筋第1頁(yè)/共80頁(yè)u熱軋鋼筋按其強(qiáng)度由低到高分為HPB300、HRB335、 HRBF335、HRB400 、HRBF400、RRB400、HRB500、HRBF500。u冷拉鋼筋和冷拔鋼筋是通過(guò)對(duì)某些等級(jí)的熱軋鋼筋進(jìn)行冷加工而成。光面鋼筋螺紋鋼筋月牙紋鋼筋人字紋鋼筋第2頁(yè)/共80頁(yè)u鋼絲是由熱軋鋼筋經(jīng)冷拔而成，根據(jù)原材料不同又分為：u熱處理鋼筋是對(duì)某些特定型號(hào)的熱軋鋼筋進(jìn)行熱處理得到的。碳素鋼絲：高碳鎮(zhèn)靜鋼通過(guò)多次冷拔、應(yīng)力消除、矯正、回火處理而成刻痕鋼絲：在鋼絲表面刻痕，

2、以增強(qiáng)其與混凝土間的粘結(jié)力鋼絞線：若干根相同直徑的鋼絲成螺旋狀鉸繞在一起冷拔低碳鋼絲：由低碳鋼冷拔而成第3頁(yè)/共80頁(yè)1 1 鋼筋的鋼筋的種類種類及及符號(hào)符號(hào)說(shuō)明說(shuō)明熱軋鋼筋的符號(hào)說(shuō)明HPB300 生產(chǎn)工藝： hot rolled 表面形狀：plain 鋼筋：bar 屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值熱軋光面鋼筋熱軋光面鋼筋第4頁(yè)/共80頁(yè)1 1 鋼筋的鋼筋的種類種類及及符號(hào)符號(hào)解釋解釋熱軋鋼筋的符號(hào)說(shuō)明HRB335 hot rolledribbed bar RRB400 remained heat treatmentribbed bar 熱軋帶肋鋼筋熱軋帶肋鋼筋余熱處理鋼筋余熱處理鋼筋第5頁(yè)/共80頁(yè)細(xì)晶粒熱軋

3、鋼筋細(xì)晶粒熱軋鋼筋HRBF400 bar hot rolledribbed Fine細(xì)晶粒熱軋鋼筋：在熱軋過(guò)程中，通過(guò)控軋和控冷工藝形成的細(xì)晶粒鋼筋。其金相組織主要是鐵素體加珠光體，不得有影響使用性能的其他組織存在，晶粒度不粗于9級(jí)。第6頁(yè)/共80頁(yè)牌號(hào)化學(xué)成份（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）%不大于CSiMnPSCeqHRB335HRBF3350.250.801.600.0450.0450.52HRB400HRBF4000.54HRB500HRBF5000.55鋼筋牌號(hào)及化學(xué)成份第7頁(yè)/共80頁(yè)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

4、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。第8頁(yè)/共80頁(yè)牌號(hào)符號(hào)公稱直徑d（mm）HPB300622300420HRB335HRBF335650335455HRB400HRBF400RRB400650400540HRB500HRBF500650500630stkf極限強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值屈

5、服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值ykf普通鋼筋強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值2(N/mm ) 第9頁(yè)/共80頁(yè)yf抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值yf抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值牌號(hào)HPB300270270HRB335、HRBF335300300HRB400、HRBF400、RRB400360360HRB500、HRBF500435410普通鋼筋強(qiáng)度設(shè)計(jì)值2(N/mm )第10頁(yè)/共80頁(yè)種類中強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力鋼絲8005104109706501270810消除應(yīng)力鋼絲147010404101570111018601320鋼絞線15701110390172012201860132019601390預(yù)應(yīng)力螺紋鋼筋98065041010807701230900ptkf極限強(qiáng)

6、度標(biāo)準(zhǔn)值pyf抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值pyf抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值預(yù)應(yīng)力筋強(qiáng)度設(shè)計(jì)值2(N/mm )第11頁(yè)/共80頁(yè)u由力學(xué)性能不同分成：軟鋼軟鋼：有明顯屈服臺(tái)階的鋼筋(熱軋鋼筋、冷拉鋼筋)硬鋼硬鋼：無(wú)明顯屈服臺(tái)階的鋼筋(鋼絲、熱處理鋼筋)2 2 鋼筋的強(qiáng)度與變形鋼筋的強(qiáng)度與變形 第12頁(yè)/共80頁(yè)比例極限屈服強(qiáng)度極限抗拉強(qiáng)度o(N/mm2)fyfted流幅abcoa彈性階段a比例極限b屈服強(qiáng)度cd強(qiáng)化階段d極限強(qiáng)度de 頸縮階段 0.2條件屈服強(qiáng)度(N/mm2)o0.2% 0.2第13頁(yè)/共80頁(yè)ABBCDE* 明顯流幅的鋼筋：下屈服點(diǎn)對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度作為設(shè)計(jì)強(qiáng)度的依據(jù)，因?yàn)椋摻钋髸?huì)產(chǎn)生大的塑性變形，鋼筋混

7、凝土構(gòu)件會(huì)產(chǎn)生不可恢復(fù)的變形和不可閉合的裂縫，以至不能使用 .第14頁(yè)/共80頁(yè)硬鋼的應(yīng)力硬鋼的應(yīng)力應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線 b 極限抗拉強(qiáng)度c 極限應(yīng)變 條件屈服強(qiáng)度 ： 取殘余應(yīng)變?yōu)?.2%所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力作為無(wú)明顯流幅鋼筋的強(qiáng)度限值，通常稱為條件屈服強(qiáng)度。實(shí)際應(yīng)用中可取極限抗拉強(qiáng)度b的85%作為條件屈服點(diǎn) 。0.2第15頁(yè)/共80頁(yè)2 2 鋼筋的強(qiáng)度與變形鋼筋的強(qiáng)度與變形 u鋼筋力學(xué)性能指標(biāo)：鋼筋力學(xué)性能指標(biāo)：對(duì)于有明顯屈服臺(tái)階的軟鋼取屈服強(qiáng)度 fy 作為強(qiáng)度設(shè)計(jì)依據(jù)。對(duì)于無(wú)明顯屈服臺(tái)階的硬鋼取條件屈服強(qiáng)度 0.2作為強(qiáng)度設(shè)計(jì)依據(jù)。屈服強(qiáng)度、極限強(qiáng)度、延伸率、冷彎性能。屈 強(qiáng) 比：反映鋼筋的 強(qiáng) 度

8、 儲(chǔ) 備 ，fy/fu=0.60.7。第16頁(yè)/共80頁(yè)3 3 鋼筋的應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力應(yīng)變應(yīng)變簡(jiǎn)化模型簡(jiǎn)化模型 （1 1）理想彈塑性模型理想彈塑性模型（2 2）三段線性模型三段線性模型yssssEysysfyssssEhssy,ysf, s hs,tan)(hssysf第17頁(yè)/共80頁(yè)（3）無(wú)明顯屈服點(diǎn)的鋼筋sssysy()tanEfsyyss,u第18頁(yè)/共80頁(yè)4 4 鋼筋的塑性性能鋼筋的塑性性能 （1）延伸率： 延伸率越大，鋼筋的塑性和變形能力越好。100%lll51:5ldv 塑性好 用延伸率和冷彎性能衡量。同一根鋼筋105101:10ld第19頁(yè)/共80頁(yè)4 4 鋼筋的塑性性能鋼筋的

9、塑性性能 斷后延伸率只反映了鋼筋的殘余變形的大小，包括了斷口頸縮區(qū)域的局部變形，忽略了鋼筋的彈性變形，不能反映鋼筋受力時(shí)的總體變形能力。新規(guī)范采用鋼筋最大拉力下的總伸長(zhǎng)率（均勻伸長(zhǎng)率）來(lái)表示鋼筋的變形能力。00() 100%bgtslllE第20頁(yè)/共80頁(yè)（2）冷彎性能： =90,180 ,反復(fù)彎曲要求：冷彎過(guò)程中無(wú)裂縫、鱗落或斷裂。D越小，彎過(guò)的角度越大，冷彎性能越好，反復(fù)次數(shù)愈高，要求愈高。 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。 第21頁(yè)/共80頁(yè)5 5 鋼筋的鋼筋的冷加工冷加工冷拉： 在常溫下用機(jī)械方法將有明顯流幅的鋼筋拉到超過(guò)屈服強(qiáng)度的某一應(yīng)力值，

10、然后卸載至零。第22頁(yè)/共80頁(yè)5 5 鋼筋的冷加工 鋼筋在冷拉后，未經(jīng)時(shí)效前，一般沒有明顯的屈服臺(tái)階； 經(jīng)過(guò)停放或加熱后進(jìn)一步提高了屈服強(qiáng)度并恢復(fù)了屈服臺(tái)階，這種現(xiàn)象稱為冷拉時(shí)效硬化。第23頁(yè)/共80頁(yè)5 5 鋼筋的鋼筋的冷加工冷加工 冷拔： 將HPB235級(jí)熱軋鋼筋強(qiáng)行拔過(guò)小于其直徑的硬質(zhì)合金拔絲模具。 經(jīng)過(guò)幾次冷拔的鋼絲，抗拉、抗壓強(qiáng)度均大大提高，但塑性降低。第24頁(yè)/共80頁(yè)冷加工鋼筋主要用于對(duì)延性要求不高的板類構(gòu)件，或作為冷加工鋼筋主要用于對(duì)延性要求不高的板類構(gòu)件，或作為非受力構(gòu)造鋼筋。由于冷加工鋼筋的性能受母材和冷加工非受力構(gòu)造鋼筋。由于冷加工鋼筋的性能受母材和冷加工工藝的影響，工

11、藝的影響，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50010-2010）中未列入冷加工鋼筋，工程應(yīng)用時(shí)可按相關(guān)的冷加工鋼筋中未列入冷加工鋼筋，工程應(yīng)用時(shí)可按相關(guān)的冷加工鋼筋技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。冷拉，可采用冷拉控制應(yīng)力和冷拉率控制。冷拉，可采用冷拉控制應(yīng)力和冷拉率控制。冷拉后可提高鋼冷拉后可提高鋼材材的抗拉強(qiáng)度，的抗拉強(qiáng)度，不提高抗壓強(qiáng)度，且塑性下降不提高抗壓強(qiáng)度，且塑性下降。冷拔，冷拔，經(jīng)過(guò)冷拔后鋼筋沒有明顯的屈服點(diǎn)和流幅，經(jīng)過(guò)冷拔后鋼筋沒有明顯的屈服點(diǎn)和流幅，可同時(shí)提可同時(shí)提高高鋼材的抗拉和抗壓強(qiáng)度，塑性降低很多。鋼材的抗拉和抗壓強(qiáng)度，塑性降低很多。第25頁(yè)/共80頁(yè)6 6 混凝土

12、結(jié)構(gòu)對(duì)鋼筋性能的混凝土結(jié)構(gòu)對(duì)鋼筋性能的要求要求 （1）強(qiáng)度：保證構(gòu)件具有一定的強(qiáng)度儲(chǔ)備。（2）足夠的塑性 避免發(fā)生脆性破壞。軟鋼：鋼筋的屈服強(qiáng)度、極限抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率和冷彎性能是施工單位驗(yàn)收鋼筋是否合格的4個(gè)主要指標(biāo)。硬鋼：鋼筋的極限抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率和冷彎性能是施工單位驗(yàn)收鋼筋是否合格的3個(gè)主要指標(biāo)。（4）與混凝土的粘結(jié)力（3）可焊性：要求鋼筋具備良好的焊接性能，要求在一定的工藝條件下，鋼筋焊接后不產(chǎn)生裂紋及過(guò)大的變形，保證焊接后的接頭性能良好。 第26頁(yè)/共80頁(yè)變形鋼筋比光面鋼筋好光面變形v 與混凝土粘結(jié)錨固性好v 可加工性好焊接彎折第27頁(yè)/共80頁(yè)1 1 立方體抗壓強(qiáng)度立方體抗壓強(qiáng)度

13、用邊長(zhǎng)為150mm的立方體在（203）0C溫度和相對(duì)濕度在90%以上的潮濕空氣中養(yǎng)護(hù)28d后，依照標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法測(cè)得的具有95%保證率的抗壓強(qiáng)度(N/mm2)作為混凝土的強(qiáng)度等級(jí)。 影響因素： 尺寸效應(yīng)：尺寸越大，內(nèi)部缺陷較多， 強(qiáng)度較低。 加載速度：加載速度越快，強(qiáng)度越高。強(qiáng)度等級(jí)低于C30時(shí)，每秒0.30.5N/mm2；高于C30，每秒0.50.8N/mm2 端部約束：涂潤(rùn)滑油 ，強(qiáng)度降低。cu,kf第28頁(yè)/共80頁(yè)第29頁(yè)/共80頁(yè)1 1 立方體抗壓強(qiáng)度立方體抗壓強(qiáng)度 混凝土強(qiáng)度等級(jí) 按立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值確定，按 的大小劃分為14級(jí)。C15、 C20、 C25、 C30 、C35、C4

14、0、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、 C80。 混凝土強(qiáng)度等級(jí)的選用素混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C15；鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C20；采用強(qiáng)度等級(jí)400及以上的鋼筋時(shí)，混凝土等級(jí)強(qiáng)度不應(yīng)低于C25；預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜低于C40，且不應(yīng)低于C30；承受重復(fù)荷載的鋼筋混凝土構(gòu)件，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C30。cu,kfcu,kf第30頁(yè)/共80頁(yè)2 2 軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 棱柱體高度的取值： 擺脫端部摩擦力的影響； 試件不致失穩(wěn)。 試驗(yàn)?zāi)康模翰捎美庵w試件，反映混凝土的實(shí)際工作狀態(tài)。 試件尺寸：我國(guó)取 mm3為標(biāo)準(zhǔn)

15、試件。150 150 300cf 試驗(yàn)表明，當(dāng)高寬比h/b由1增加到2時(shí)，抗壓強(qiáng)度降低很快，由2增加到4時(shí)，抗壓強(qiáng)度變化不大。第31頁(yè)/共80頁(yè) 與 的關(guān)系： 12,0.88ckcccu kff ckfkcuf, 棱柱體強(qiáng)度與立方體強(qiáng)度之比，對(duì)C50及以下混凝土取0.76，C80取0.82，中間按線性插值； 高強(qiáng)混凝土脆性折減系數(shù)，對(duì)C40取1.0，C80取0.87，中間按線性插值；0.88結(jié)構(gòu)中混凝土的實(shí)體強(qiáng)度與立方體試件混凝土強(qiáng)度差異等因素的修正系數(shù)。1c2c第32頁(yè)/共80頁(yè)第33頁(yè)/共80頁(yè) 混凝土受壓混凝土受壓破壞機(jī)理破壞機(jī)理可概括為：隨著應(yīng)力的增大，可概括為：隨著應(yīng)力的增大，沿粗骨

16、料界面和砂漿內(nèi)部的沿粗骨料界面和砂漿內(nèi)部的微裂縫逐漸延伸和擴(kuò)展微裂縫逐漸延伸和擴(kuò)展，導(dǎo)致，導(dǎo)致砂漿的損傷不斷積累；裂縫貫通后，混凝土的連續(xù)性遭到砂漿的損傷不斷積累；裂縫貫通后，混凝土的連續(xù)性遭到破壞，逐漸喪失其承載力，破壞的實(shí)質(zhì)是由連續(xù)材料逐步破壞，逐漸喪失其承載力，破壞的實(shí)質(zhì)是由連續(xù)材料逐步變成不連續(xù)材料的過(guò)程。變成不連續(xù)材料的過(guò)程。 第34頁(yè)/共80頁(yè)結(jié)論：混凝土受壓破壞是由于混凝土內(nèi)裂縫的擴(kuò)展所致，如果對(duì)混凝土的橫向變形加以約束，限制裂縫的開展，可以提高混凝土的縱向抗壓強(qiáng)度。 第35頁(yè)/共80頁(yè)3 3 軸心抗拉強(qiáng)度軸心抗拉強(qiáng)度 與 的關(guān)系： 直接受拉試驗(yàn) 劈裂試驗(yàn)st22Pfatf322

17、6. 0cutff tfcuf245. 055. 0,)645. 11 (395. 088. 0ckcutkff4319. 0custff第36頁(yè)/共80頁(yè)4 4 復(fù)雜受力狀態(tài)下混凝土的強(qiáng)度復(fù)雜受力狀態(tài)下混凝土的強(qiáng)度 雙軸應(yīng)力狀態(tài) 雙向受拉：一個(gè)方向的抗拉強(qiáng)度受另一方向拉應(yīng)力的影響不明顯，接近單軸抗拉強(qiáng)度； 一拉一壓，抗壓強(qiáng)度隨拉應(yīng)力的增大而降低，抗拉強(qiáng)度也隨壓應(yīng)力的增大而降低，抗拉、抗壓強(qiáng)度均不超過(guò)相應(yīng)的單軸強(qiáng)度。 混凝土的雙向受力強(qiáng)度混凝土的雙向受力強(qiáng)度 第37頁(yè)/共80頁(yè)4 4 復(fù)雜受力狀態(tài)下混凝土的強(qiáng)度復(fù)雜受力狀態(tài)下混凝土的強(qiáng)度 雙軸應(yīng)力狀態(tài) 雙向受壓，混凝土的側(cè)向變形受到約束，一向的

18、抗壓強(qiáng)度隨另一向的壓應(yīng)力的增大而增大，強(qiáng)度提高 ；最大抗壓強(qiáng)度發(fā)生在兩個(gè)應(yīng)力比為0.40.7時(shí)，其強(qiáng)度比單向抗壓強(qiáng)度增加約30%，而在兩向壓應(yīng)力相等的情況下強(qiáng)度增加為15%20%。混凝土的雙向受力強(qiáng)度混凝土的雙向受力強(qiáng)度 1221()ssss第38頁(yè)/共80頁(yè)4 復(fù)雜受力狀態(tài)下混凝土的強(qiáng)度復(fù)雜受力狀態(tài)下混凝土的強(qiáng)度 剪壓或剪拉復(fù)合應(yīng)力狀態(tài) 隨著拉應(yīng)力的增大 ， 混凝土的抗剪強(qiáng)度降低。 隨著壓應(yīng)力的增大 ， 混凝土的抗剪強(qiáng)度逐漸增大；當(dāng)壓應(yīng)力超過(guò)某一數(shù)值后，抗剪強(qiáng)度隨壓應(yīng)力增大而減小。由于剪應(yīng)力的存在，抗壓強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度均低于相應(yīng)的單軸強(qiáng)度?；炷恋募魤簭?fù)合強(qiáng)度混凝土的剪壓復(fù)合強(qiáng)度 第39頁(yè)/共

19、80頁(yè)4 4 復(fù)雜受力狀態(tài)下混凝土的強(qiáng)度復(fù)雜受力狀態(tài)下混凝土的強(qiáng)度 三軸應(yīng)力狀態(tài) 試件側(cè)向變形受到限制，其內(nèi)部微裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展受到阻礙，當(dāng)側(cè)壓力增大時(shí)，軸向抗壓強(qiáng)度也相應(yīng)增大?；炷恋娜S抗壓強(qiáng)度混凝土的三軸抗壓強(qiáng)度 cccrffks=+k側(cè)向壓應(yīng)力系數(shù)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果取4.57.0，平均值為5.6第40頁(yè)/共80頁(yè) 試件縱向受壓時(shí)，混凝土的橫向膨脹受到約束，使核心混凝土處于三向受壓狀態(tài)，內(nèi)部微裂縫的發(fā)展受到抑制，從而提高了試件的縱向強(qiáng)度和延性，特別是延性大為提高。 混凝土圓柱體三向受壓時(shí)軸向應(yīng)力混凝土圓柱體三向受壓時(shí)軸向應(yīng)力應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線 4 4 復(fù)雜受力狀態(tài)下混凝土的強(qiáng)度復(fù)雜受力狀態(tài)下混

20、凝土的強(qiáng)度 第41頁(yè)/共80頁(yè)螺旋箍筋圓柱體約束混凝土的應(yīng)力螺旋箍筋圓柱體約束混凝土的應(yīng)力應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線 4 4 復(fù)雜受力狀態(tài)下混凝土的強(qiáng)度復(fù)雜受力狀態(tài)下混凝土的強(qiáng)度 第42頁(yè)/共80頁(yè)5 一次短期加載下一次短期加載下混凝土受壓的應(yīng)力混凝土受壓的應(yīng)力應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線 當(dāng)0.3fc時(shí)， 關(guān)系接近于直線； 當(dāng)=(0.30.8) fc時(shí)， 關(guān)系偏離直線； 當(dāng)=(0.81.0)fc時(shí)，內(nèi)部微裂縫進(jìn)入非穩(wěn)定發(fā)展階段。 cu0峰值應(yīng)變 極限壓應(yīng)變 混凝土的應(yīng)力混凝土的應(yīng)力應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線 第43頁(yè)/共80頁(yè)不同強(qiáng)度等級(jí)的受壓混凝土棱柱體應(yīng)力應(yīng)變曲線第44頁(yè)/共80頁(yè)特征點(diǎn)：0 對(duì)應(yīng)于峰值點(diǎn)應(yīng)變 規(guī)范0

21、= 0.002cu 混凝土極限壓應(yīng)變規(guī)范cu = 0.0033fc 軸心抗壓強(qiáng)度第45頁(yè)/共80頁(yè)u=0.00380=0.002ocfcc0.15fc2011cccf0015. 01ucccfu=0.00350=0.002ocfcc2011cccf美國(guó)美國(guó)Hognestad模型模型德國(guó)德國(guó)Rsch模型模型單軸受壓時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系的數(shù)學(xué)模型第46頁(yè)/共80頁(yè)規(guī)范混凝土應(yīng)力-應(yīng)變曲線參數(shù)fcuC50C60C70C80n21.831.671.500.0020.002050.00210.00215u0.00330.00320.00310.00300.0010.0020.0030.0041020304

22、0506070C80C60C40C20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 0ncccf0下降段：ccf0cu50512(50)600.0020.5(50) 100.0033(50) 10cucucucunfff高強(qiáng)混凝土： ， 0cu 第47頁(yè)/共80頁(yè) 6 混凝土在多次重復(fù)荷載下的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系混凝土在多次重復(fù)荷載下的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系 如果我們將混凝土棱柱體試塊加荷使其壓應(yīng)力達(dá)到某個(gè)數(shù)值，然后卸荷至零，并把這一循環(huán)多次重復(fù)下去，就稱為多次重復(fù)荷載。 我們通常把能使試件循環(huán)200萬(wàn)次或次數(shù)稍多時(shí)發(fā)生破壞的壓應(yīng)力稱為混凝土的疲勞抗壓強(qiáng)度，用符號(hào) 表示。ffc第48頁(yè)/共80頁(yè)7 混凝

23、土的彈性模量、變形模量和切線模量混凝土的彈性模量、變形模量和切線模量混凝土的彈性模量ccccep01原點(diǎn)切線模量（彈性模量彈性模量）：拉壓相同ecctgE/0變形模量變形模量（割線模量、彈塑性模量）ccctgE/1切線模量cccddtgE cccecEEE彈性系數(shù)，隨著應(yīng)力的增大而減小，當(dāng) 時(shí)， ；當(dāng) 時(shí)，取 ；當(dāng) 時(shí)，取 受拉破壞時(shí)，為0.50.3ccf10.5ccf0.8 0.90.8ccf0.4 0.7第49頁(yè)/共80頁(yè)混凝土的彈性模量的試驗(yàn)方法（150150 300標(biāo)準(zhǔn)試件）c/fcc0.4510次此線和原點(diǎn)切線基本平行，取其斜率作為Ec)/(74.342 . 21025mmNfEcu

24、c混凝土的泊松比和剪切模量混凝土的泊松比和剪切模量：n混凝土的泊松比 （橫向應(yīng)變與縱向應(yīng)變的比值），在壓力較小時(shí)為0.180.22，接近破壞時(shí)可達(dá)0.5以上，一般可取0.2。u混凝土的剪切模量為： 取 ， 我國(guó)規(guī)范近似取 )1 (2cccEG0.20.4ccGE第50頁(yè)/共80頁(yè)混凝土彈性模量與立方體抗壓強(qiáng)度之間的關(guān)系：52ccu,k10(N/mm )34.72.2Ef第51頁(yè)/共80頁(yè)8 8 混凝土的徐變混凝土的徐變 定義：在荷載長(zhǎng)期作用下，混凝土的變形隨時(shí)間而徐徐增長(zhǎng) 的現(xiàn)象。徐變的特點(diǎn)：開始增長(zhǎng)較快，以后逐漸減慢，最后趨于穩(wěn)定。 l原因之一，尚未轉(zhuǎn)化為結(jié)晶體的水泥凝膠體粘性流動(dòng)的結(jié)果l原

25、因之二，混凝土內(nèi)部微裂縫在荷載長(zhǎng)期作用下的不斷發(fā)展第52頁(yè)/共80頁(yè)徐變性質(zhì)：線性徐變 初應(yīng)力 c0.5fc 時(shí)，徐變與初應(yīng)力呈正比非線性徐變 c 0.5fc當(dāng)c 0.8fc ，徐變發(fā)展最終導(dǎo)致破壞作為混凝土的長(zhǎng)期抗壓強(qiáng)度。 0.8fc第53頁(yè)/共80頁(yè)徐變對(duì)結(jié)構(gòu)的影響：使構(gòu)件變形增大，撓度增大23倍或更大；在長(zhǎng)細(xì)比較大的偏心受壓構(gòu)件，將引起附加偏心距增大，使構(gòu)件承載力降低；在預(yù)應(yīng)力構(gòu)件中，引起預(yù)應(yīng)力損失；使鋼筋混凝土截面引起應(yīng)力重分布。第54頁(yè)/共80頁(yè)徐變對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)軸壓構(gòu)件的影響徐變對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)軸壓構(gòu)件的影響PAsPAs s1c1Ps2As s2P拆去，鋼筋受壓，混凝土受拉，可能會(huì)引起混

26、凝土開裂徐變： s， c第55頁(yè)/共80頁(yè)8 8 混凝土的徐變混凝土的徐變 影響因素：影響因素：內(nèi)在因素是混凝土的組成和配比。水泥用量越多，水泥膠體多，水膠比越高，徐變?cè)酱?。要減小徐變，應(yīng)盡量減少水泥用量，減少水膠比，增加骨料所占體積及剛度。環(huán)境影響包括養(yǎng)護(hù)和使用條件。受荷前養(yǎng)護(hù)(curing)的溫濕度越高，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（2035）%。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?；炷恋膽?yīng)力條件的影響：加荷時(shí)混凝土的齡期越長(zhǎng)，徐變?cè)叫?；混凝土的?yīng)力越大，徐變?cè)酱?。?6頁(yè)/共80頁(yè)9 混凝土的收縮和膨脹混凝土的收縮和膨脹混凝土在空氣中結(jié)硬

27、時(shí)體積減小的現(xiàn)象稱為收縮；混凝土在水中或處于飽和濕度情況下結(jié)硬時(shí)體積增大的現(xiàn)象稱為膨脹。第57頁(yè)/共80頁(yè)收縮的特點(diǎn)：早期快，可延續(xù)12年。蒸汽養(yǎng)護(hù)常溫養(yǎng)護(hù)051015200.10.20.30.4收縮(103)時(shí)間 (月)第58頁(yè)/共80頁(yè)收縮的性質(zhì)收縮的性質(zhì)自由收縮約束收縮來(lái)自內(nèi)部的鋼筋約束來(lái)自支座的外部約束收縮對(duì)結(jié)構(gòu)的影響收縮對(duì)結(jié)構(gòu)的影響自由收縮一般不會(huì)引起拉應(yīng)力，故不會(huì)開裂約束收縮產(chǎn)生收縮應(yīng)力甚至開裂第59頁(yè)/共80頁(yè)收縮對(duì)結(jié)構(gòu)的影響： 當(dāng)收縮受到約束時(shí)，引起構(gòu)件開裂。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)； 構(gòu)造鋼筋數(shù)量加強(qiáng)；設(shè)置變形縫；摻膨脹劑。AssAs s收縮

28、： 鋼筋受壓， 混凝土受拉As第60頁(yè)/共80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)件斷面形狀及尺寸、配合比、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)。（1）水泥的品種：水泥強(qiáng)度等級(jí)越高，制成的混凝土收縮越大。（2）水泥的用量：水泥用量多、水膠比越大，收縮越大。（3）骨料的性質(zhì)：骨料彈性模量高、級(jí)配好，收縮就小。（4）養(yǎng)護(hù)條件：干燥失水及高溫環(huán)境，收縮大。（5）混凝土制作方法：混凝土越密實(shí)，收縮越小。（6）使用環(huán)境：使用環(huán)境溫度、濕度越大，收縮越小。（7）構(gòu)件的體積與表面積比值：比值大時(shí)，收縮小。第61頁(yè)/共80頁(yè)1 1 粘結(jié)應(yīng)力的粘結(jié)應(yīng)力的定義定義粘結(jié)應(yīng)

29、力是鋼筋和混凝土接觸面上的剪應(yīng)力，由于這種剪應(yīng)力的存在，使鋼筋和周圍混凝土之間的內(nèi)力得到傳遞。2 2 粘結(jié)應(yīng)力的粘結(jié)應(yīng)力的意義意義鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)性能是鋼筋和混凝土共同工作的基礎(chǔ)。第62頁(yè)/共80頁(yè)無(wú)粘結(jié)梁：梁中的鋼筋與混凝土沒有粘結(jié)，在荷載作用下，鋼筋不受力，該梁如同素混凝土梁。端部有錨固無(wú)粘結(jié)梁：鋼筋僅在梁端部設(shè)置機(jī)械錨固，鋼筋應(yīng)力沿全長(zhǎng)相等，受力猶如二鉸拱，不是梁的受力狀態(tài)。所以，只有梁中的鋼筋沿全長(zhǎng)與混凝土有可靠的粘結(jié)，并在端部有可靠的錨固，才符合梁的受力特點(diǎn)。第63頁(yè)/共80頁(yè)第64頁(yè)/共80頁(yè)第65頁(yè)/共80頁(yè)3 3 粘結(jié)強(qiáng)度的測(cè)定粘結(jié)強(qiáng)度的測(cè)定第66頁(yè)/共80頁(yè)4 4 粘結(jié)

30、應(yīng)力的粘結(jié)應(yīng)力的組成組成 化學(xué)膠結(jié)力：澆筑時(shí)水泥漿體向鋼筋表面氧化層的滲透和養(yǎng)護(hù)過(guò)程中水泥晶體的生長(zhǎng)和硬化，使水泥膠體和鋼筋表面產(chǎn)生吸附膠著作用。摩擦力：混凝土凝結(jié)時(shí)收縮，使鋼筋和混凝土接觸面上產(chǎn)生正應(yīng)力，將鋼筋緊緊地握裹住。機(jī)械咬合力：鋼筋表面凹凸不平與混凝土產(chǎn)生的機(jī)械咬合力作用而產(chǎn)生的力。鋼筋端部的錨固力：一般在鋼筋端部彎鉤、彎折，在錨固區(qū)焊短鋼筋、短角鋼等方法來(lái)提供錨固力第67頁(yè)/共80頁(yè)5 5 粘結(jié)粘結(jié)破壞機(jī)理破壞機(jī)理 （1）光圓鋼筋的粘結(jié)破壞： 粘結(jié)作用在鋼筋與混凝土間出現(xiàn)相對(duì)滑移前主要取決于化學(xué)膠著力，發(fā)生滑移后則由摩擦力和機(jī)械咬合力提供。（2） 變形鋼筋的粘結(jié)破壞 粘結(jié)強(qiáng)度仍由化學(xué)膠著力、摩擦力和機(jī)械咬合力組成。但主要為機(jī)械咬合力。 第68頁(yè)/共80頁(yè) 變形鋼筋與混凝土之間的機(jī)械咬合作用主要是由于變形鋼筋肋間嵌入混凝土而產(chǎn)生的。第69頁(yè)/共80頁(yè) 影響粘結(jié)的因素： .光圓鋼筋及變形鋼筋的粘結(jié)強(qiáng)度都隨混凝土強(qiáng)度等級(jí)的提高而提高，但不與立方體強(qiáng)度成正比。 .變形鋼筋的粘結(jié)力比