清華混凝土結(jié)構(gòu)視頻31講精品課程課件02mechanical properties of reinforcement and concrete

1、第2章 鋼筋和混凝土材料的力學(xué)性能Mechanical Properties of Reinforcement and Concrete+Mechanical Properties and Mathematical ExpresReinforcementConcreteReinforced ConcreteRC ElementsMechanical Properties and Mathematical ExpresConcreteCombinedReinforcementReinforced Concrete2.1鋼筋(Reinforcement or Rebar)Questions:Rei

2、nforcement types?Whats the usage of different types of rebars 3 What mechanical properties we must know? 4 How to determine the rebars strength forstructure design?2.1 鋼筋2.1鋼筋(Steel Reinforcement)一、鋼筋的品種熱軋鋼筋、中高強鋼絲和鋼絞線、熱處理鋼筋和冷加工鋼筋思考題：為什么有不同的鋼筋品種工程應(yīng)用創(chuàng)新2.1 鋼筋熱軋鋼筋 (Hot Rolled Steel Reinforcing Bar)HPB23

3、5級、HRB335級、HRB400級、RRB400級HPBHRBRRBBar PlainHot rolledBar RolledHotBar RibbedRolled屈服強度fyk（標(biāo)準值=鋼材廢品限值，保證率97.73%）HPB235級： fyk = 235 N/mm2HRB335級： fyk = 335 N/mm2HRB400級、RRB400級： fyk = 400 N/mm22.1 鋼筋HPB235級(級)鋼筋多為光面鋼筋（Plain Bar），多作為現(xiàn)澆樓板的受力鋼筋和箍筋HRB335級(級)和 HRB400級(級)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

4、級鋼筋作箍筋。為增強與混凝土的粘結(jié)（Bond），外形制作成月牙肋或等高肋的變形鋼筋（Deformed Bar）。延伸率：5=25、16、14%，直徑840。鋼筋直徑：d=6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 25, 28, 32, 36, 402.1 鋼筋二、鋼筋的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系 (Stress-Strain Relation)(Rebar with yield po)有明顯屈服點的鋼筋a為比例極限(Proportional Limit)e =E fsa為彈性極限(Elastic Limit)b為屈服上限(Upper Yield Strength)c為屈服下限，即

5、屈服強度 fy(Lower Yield Strength)cd為屈服臺階(Yield Plateau)de為強化段(Strain Hardening Stage)e為極限抗拉強度 fu(Ultimate Tensile Strength)ufbfyacda2.1 鋼筋幾個指標(biāo)：屈服強度(Yield Strength)：是鋼筋強度的設(shè)計依據(jù)，因為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)，這會使鋼筋混凝土構(gòu)件產(chǎn)生很大的變形和不可閉合的裂縫。屈服上限與加載速度有關(guān)，不太穩(wěn)定，一般取屈服下限作為屈服強度。2.1 鋼筋延 伸 率(Elongation Strain)：鋼筋拉斷時的應(yīng)變，是反

6、映鋼筋塑性性能的指標(biāo)。延伸率大的鋼筋，在拉斷前有足夠預(yù)兆，延性 (Ductility)較好5均勻延伸率gt (Uniform Elongation)對應(yīng)最大應(yīng)力時應(yīng)變，包括了殘余應(yīng)變和彈性應(yīng)變，反映了鋼筋真實的變形能力(2.5%)彈性變形e殘余變形r強屈 比：反映鋼筋的強度儲備，fu/fy不小于1.252.1 鋼筋l l0 or10l0歐洲規(guī)范Eurocode 2 (2004)將鋼筋分為三個類別：類： fu/fy不小于1.05， gt 不小于2.5%類： fu/fy不小于1.08， gt 不小于5%C類： fu/fy不小于1.15，也不大于1.35， gt 不小于7.5%用于抗震結(jié)構(gòu)2.1 鋼

7、筋有明顯屈服點鋼筋的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系一般可采用雙線性的理想彈塑性關(guān)系(bilinear elasto-plastic relation)fyEs1y鋼筋的彈性模量(N/mm2)2.1 鋼筋種類EsHPB235 級鋼筋2.1105HRB335 級鋼筋、HRB400 級鋼筋、RRB400 級鋼筋、熱處理鋼筋2.0105消除應(yīng)力鋼絲、螺旋肋鋼絲、刻痕鋼絲2.05105鋼絞線1.95105 Es y fyy三、鋼筋的強度標(biāo)準值( Characteristic or Standard Strength)按冶金鋼材質(zhì)量控制標(biāo)準，鋼筋的強度標(biāo)準值是取其出廠時的廢品限值，其數(shù)值相當(dāng)于fy,m-2，具有97.73

8、%的保證率，滿足建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準材料強度標(biāo)準值保證率95%的要求。普通鋼筋強度標(biāo)準值（N/mm2）2.1 鋼筋種類符號fyk熱軋鋼筋HPB235(Q235)235HRB335(20MnSi)335HRB400(20MnSiV、20MnSiNb、20MnTi) RRB400(20MnSi)400Key notes:Usage of different rebar types and gradesStress-strain relationCharacteristic strengthDeformation capacityUniform elongation Yield strengthEl

9、ongation strainModulus of elasticity混凝土(Concrete)Questions:What range of concrete strength were used in RC construction?2. What relationship exist betconcrete strength?n the different3. What mechanical properties must be used in RCstructure4. Any othysis?roperties whiust be consideredfor practical u

10、se in RC structure?2.2 混凝土一、混凝土的強度1、混凝土強度等級（ Strength Grade ）混凝土結(jié)構(gòu)中，主要是利用它的抗壓強度(Compressive Strength)。因此抗壓強度是混凝土力學(xué)性能中最基本的指標(biāo)混凝土的強度等級是用抗壓強度來劃分的混凝土強度等級：邊長150mm立方體標(biāo)準試件，在標(biāo)準條件下(203，90%濕度)養(yǎng)護28天，用標(biāo)準試驗方法（加載速度 0.150.3N/mm2/sec，兩端不涂潤滑劑）測得的具有95%保證率的立方體抗壓強度(Cube Strength)，用符號C表示。C30：fcu,k=30N/mm22.2 混凝土規(guī)范根據(jù)強度范圍，

11、從C15C80共劃分為14個強度等級，級差為5N/mm2。C15C20C40C45C50C55C75C80C50以上為高強混凝土2.2 混凝土C25C30C35C60C65C70100mm立方體強度與標(biāo)準立方體強度之間的換算關(guān)系(Size Affection)小于C50的混凝土，修正系數(shù) =0.95隨混凝土強度的提高，修正系數(shù) 值有所降低當(dāng)fcu=100N/mm 時，換算系數(shù) 約為0.91002混凝土的復(fù)雜性理論解釋？對工程的影響？尺寸效應(yīng)：Weibull(1939)：統(tǒng)計尺寸效應(yīng) Bazant(1984)：能量釋放的尺寸效應(yīng)2.2 混凝土f 150 f100cucu參見錄像(01立方體抗壓強

12、度)Why do vertical cracks occur under vertical compressive force?2.2 混凝土美國、日本、加拿大等國家，采用圓柱體（直徑150mm，高300 mm）標(biāo)準試件測定的抗壓強度來劃分強度等級，符號記為 fc。圓柱體強度與我國標(biāo)準立方體抗壓強度的換算關(guān)系為，(081)立方體和圓柱體抗壓試驗都不能代表混凝土在實際構(gòu)件中的受力狀態(tài)，只是用來在同一標(biāo)準條件下比較混凝土強度水平和品質(zhì)的標(biāo)準（制作、測試方便）。2.2 混凝土.fc 790f.cu2、軸心抗壓強度(Axial Compressive Strength)軸心抗壓強度采用棱柱體試件測定，

13、用符號fc表示，它比較接近實際構(gòu)件中混凝土的受壓情況。b棱柱體試件高寬比一般為h/b=34通常取150mm150mm 450mm也常用100mm100mm300mm試件。h2.2 混凝土對于同一混凝土，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，f規(guī)范規(guī)定：小于C50級的混凝土取k=0.76C80級混凝土取k=0.82，其間按線性插值6f6c 0 .(0.00.76土2.2混凝c k cuf參見錄像(02軸心抗壓強度)Why Axial Compressive Strength is smaller cube strength?n2.2 混凝土3、軸心抗拉強

14、度(Axial Tensile Strength)也是基本力學(xué)性能，用符號 ft 表示。混凝土構(gòu)件的開裂、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)。ft6GBJ10-89 規(guī)范54321fcu0102030405060708090100軸心受拉強度與立方體強度間的換算關(guān)系2.2 混凝土500f0 .395f0.55tcuf 0.26 f2/3 tcu軸心受拉試驗由于軸心受拉試驗對中困難，也常常采用立方體或圓柱體劈拉試驗測定混凝土的抗拉強度(Splitting Strength )P壓a拉壓P劈拉試驗2.2 混凝土f0 .19f 3/ 4 spcuf2Psp a22.2 混凝

15、土參見錄像(03抗拉強度)2.2 混凝土4、混凝土強度的標(biāo)準值 (Characteristic Strength)規(guī)范規(guī)定材料強度的標(biāo)準值 fk 應(yīng)具有不小于95%的保證率)立方體強度標(biāo)準值即為混凝土強度等級fcu如何確定軸壓和軸拉強度標(biāo)準值？規(guī)范在確定混凝土軸心抗壓強度和軸心抗拉強度標(biāo)準值時，假定它們的變異系數(shù)與立方體強度的變異系數(shù)相同，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。土2.2 混凝f(k1fm1 .645規(guī)范考慮到試件與實際結(jié)構(gòu)的差異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，還采用了以下兩個折減系數(shù)： 結(jié)構(gòu)中混凝土強度與混凝土試件強度的比值，取0.88；

16、 脆性折減系數(shù)，對C40取1.0，對C80取0.87，中間按線性規(guī)律變化。2.2 混凝土例 fcu=30MPa, =0.12, fcu,m=fcu/(1-1.645) fc,m=0.76fcu,mfc,k=fc,m(1-1.645)0.881.0=0.76fcu0.88 1.0 =20.06MPa混凝土強度標(biāo)準值（N/mm2）表 2-4Question:Do you feel safe enough to use characteristicstrength?2.2 混凝土混 凝 土 強 度 等 級C40C45C50C55C60C65C70C75C8026.829.632.435.538.54

17、1.544.547.450.22.402.512.652.742.852.933.003.053.103.253.353.453.553.603.653.703.753.80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ftk1.271.541.782.012.20彈性模量（104）Ec2.202.552.803.003.15二、混凝土破壞機理不涂潤滑劑涂潤滑劑Understanding Failure Mechanism2.2 混凝土fc 不涂潤滑劑涂潤滑劑立方體試件受約束范圍大，而棱柱 體試件中部未

18、受約束，因此造成了不同受壓試件強度的差別和 破壞形態(tài)的不同。2.2 混凝土理解混凝土的破壞機理，不僅可以解釋各種不同試驗混凝土強度的差別，還可以通過約束混凝土的橫向變形來提高混凝土的抗壓強度。采用配置螺旋箍筋形成所謂“約束混凝土”，可顯著提高混凝土的抗壓強度，并且可以提高混凝土變形能力。螺旋箍筋約束混凝土 2.2 混凝土本課程指導(dǎo)思想還有哪些方法可注重建立工程概念以改善混凝土受力性能？的注重培養(yǎng)綜合能力注重提煉科學(xué)問題注重激發(fā)創(chuàng)新意識從理論轉(zhuǎn)向?qū)嶋H，從簡單轉(zhuǎn)向綜合理論分析與工程概念相結(jié)合科學(xué)方法與工程創(chuàng)新相結(jié)合培養(yǎng)土木工程師的基本素質(zhì)2.2 混凝土三峽蓮?fù)哟髽?.2 混凝土HoopSteel

19、TubeHoopSteel Tube2.2 混凝土Preventing of spalling of cover concreteProviding strong confinement easilyWorking as form for column2.2 混凝土2.2 混凝土“約束混凝土(Confined Concrete)”的概念在工程中許多地方都有應(yīng)用，如螺旋箍筋柱、后張法預(yù)應(yīng)力錨具下局部受壓區(qū)域配置的鋼筋網(wǎng)或螺旋筋等。而鋼管混凝土(Concrete Filled Steel Tube)對內(nèi)部混凝土的約束效果更好，因此近年來在我國工程中得到許多應(yīng)用。約束混凝土可以提高混凝土的強度，但更

20、值得注意的是可以提高混凝土的變形能力(Deformation Capacity)，這一點對于抗震結(jié)構(gòu)非常重要。在抗震結(jié)構(gòu)對于可能出現(xiàn)塑性鉸的區(qū)域，均要求加密箍筋配置來提高構(gòu)件的變形能力，達到壞而不倒的目的。2.2 混凝土Questions:1. What range of strength of concrete were used in RC construction?2. What relationship exist betconcrete strengths?n the different3. What mechanical properties of concrete must be

21、used in RC structureysis?4. Any othroperties of concrete whiust beconsidered for practical use in RC structure?2.2 混凝土(Deformation of Concrte)1、單軸（單strai-應(yīng)變關(guān)系）relatiounder uniaxial)copres混凝土單軸受 時的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系反映全過 的重要（凝土的受力是分析混凝土構(gòu)件應(yīng)力、建立承載力和變形計算理論的必要依據(jù)，也是利用計算機進行非線性分析的基礎(chǔ)。2.2 混凝土混凝土單軸受壓應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線，常采用棱柱體試件來測定。

22、在普通試驗機上采用等應(yīng)力速度加載，達到軸心抗壓強度fc時，試驗機中集聚的彈性應(yīng)變能大于試件所能吸收的應(yīng)變能，會導(dǎo)致試件產(chǎn)生突然脆性破壞，只能測得應(yīng)力-應(yīng)變曲線的上升段(Ascending Curve)。(MPa)CDB3020EA10 10-3024682.2 混凝土采用等應(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，以吸收試驗機內(nèi)集聚的應(yīng)變能，可以測得應(yīng)力-應(yīng)變曲線的下降段(Descending Curve)2.2 混凝土參見錄像(04應(yīng)力應(yīng)變曲線)2.2 混凝土混凝土強度越高，線彈性段越長，峰值應(yīng)變也有所增大。但高強混凝土中，砂漿與骨料的粘結(jié)很 強，密實性好，微裂縫很少，最后的破壞

23、往往是骨料破壞，破壞時脆性越顯著，下降段越陡。不同強度混凝土的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線2.2 混凝土混凝土的全部受壓力學(xué)性能，可采用應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)€表示。若采用無量綱坐標(biāo)x=/0，y=/fc，則混凝土應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)€的幾何特征必須滿足y= /fcD1Ex= 1Ecdyx=0，y=0， dxE02.2 混凝土混凝土的全部受壓力學(xué)性能，可采用應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)€表示。若采用無量綱坐標(biāo)x=/0，y=/fc，則混凝土應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)€的幾何特征必須滿足y= /fcD1Ex= 1d2 y 0 x1， dx 202.2 混凝土混凝土的全部受壓力學(xué)性能，可采用應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)€表示。若采用無量綱坐標(biāo)x=/0，y=/fc，

24、則混凝土應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)€的幾何特征必須滿足y= /fcD1Ex= 1x=1， dy 0 ，y=1dx2.2 混凝土混凝土的全部受壓力學(xué)性能，可采用應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)€表示。若采用無量綱坐標(biāo)x=/0，y=/fc，則混凝土應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)€的幾何特征必須滿足y= /fcD1Ex= 1d2 y 拐點 D，=0，xD1x2dxD2.2 混凝土混凝土的全部受壓力學(xué)性能，可采用應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)€表示。若采用無量綱坐標(biāo)x=/0，y=/fc，則混凝土應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)€的幾何特征必須滿足y= /fcD1Ex= 1d3 y 曲率最大點 E，x =0，xE xD3dxE2.2 混凝土混凝土的全部受壓力學(xué)性能，可采用應(yīng)力-應(yīng)變

25、全曲線表示。若采用無量綱坐標(biāo)x=/0，y=/fc，則混凝土應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)€的幾何特征必須滿足y= /fcD1Ex= 1 當(dāng) x時，y0， dy 0dx2.2 混凝土混凝土的全部受壓力學(xué)性能，可采用應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)€表示。若采用無量綱坐標(biāo)x=/0，y=/fc，則混凝土應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)€的幾何特征必須滿足y= /fcD1Ex= 1x0，0y12.2 混凝土根據(jù)以上條件，過鎮(zhèn)海提出的應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)€表達式x (MPa)1160/E0，始彈性模量；值點時的割線模量402000.0020.0040.0060.0080.01土2.2 混凝C80C60a=EcC40E 為初cC20E0為峰a(x 3y (x)

26、(c2a)x2 (a 2 3)x規(guī)范應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系70cc c(n1fc1)上升段6000c0 c 50f下降段uc401n2 (50f)30cu600200025060.5 f () 100cu 003360.(f50)10ucu00.0010.0020.0030.004規(guī)范混凝土應(yīng)力-應(yīng)變曲線參數(shù)2.2 混凝土fcu C50C60C70C80n21.831.671.500.0020.002050.00210.00215u0.00330.00320.00310.003C80C60C40C2010規(guī)范應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系-70c (n1fc1)上升段60c c0cc00 50f下降段uc402 (1n

27、5030f)cu600200025060.5 f ()100cu 003360.(f50)1000010.0020.0030.4000.ucu注意：該曲線僅適用于正截面承載力計算土2.2 混凝C80C60C40C20102、混凝土的彈性模量(Modulus of Elasticity)Ec= tan 原點切線模量Initial Modulus割線模量Secant Modulus切線模量Tangent ModulusE d dE Ec EelEcd cdcc 0彈性系數(shù) (Coefficient of Elasticity) 隨應(yīng)力增大而減小 =10.52.2 混凝土elE = tan cEc

28、= tan 彈性模量測定方法0.5fc510 次2.2 混凝土105Ec 34 . 742.2 fcu3、箍筋約束混凝土受壓的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系(Confinement of Transversal Reinforcement) 螺旋箍筋約束對強度和變形能力均有很大提高 矩形箍筋約束對強度的提高不是很顯著，但對變形能力有顯著改善2.2 混凝土影響未約束部分矩形箍筋(a)螺旋箍筋箍筋形式的影響 箍筋與內(nèi)部混凝土的體積比； 箍筋的屈服強度； 箍筋間距與核心截面直徑或邊長的比值； 箍筋直徑與肢距的比值； 混凝土強度，對高強混凝土的約束效果差一些。2.2 混凝土(b) 箍筋間距對約束效果的影響Stress

29、FRP - confined RC columns fccRC spiral columnsc fRC tied columns350CFRP300250AFRP200Stress (ksi)GFRP150Strain100Steel50Strain000.0050.01 0.0150.020.025 0.03 0.0350.042.2 混凝土4、混凝土受拉應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系2.2 混凝土4、混凝土受拉應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系ftt02.2 混凝土 ftft2 ft t0E0.5EEccc混凝土6.00ECCen, 21 days5.004.003.002.001.000.000.002.004.006.0

30、08.0010.00Strain (%)Stress (MPa)四、復(fù)雜應(yīng)力下混凝土的受力性能實際結(jié)構(gòu)中，混凝土很少處于單向受力狀態(tài)。更多的是處于雙向或三向受力狀態(tài)。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、核電站安全殼等。雙軸應(yīng)力狀態(tài)( Biaxial Stress Se)參見錄像(05雙向復(fù)合受力強度)2.2 混凝土四、復(fù)雜應(yīng)力下混凝土的受力性能實際結(jié)構(gòu)中，混凝土很少處于單向受力狀態(tài)。更多的是處于雙向或三向受力狀態(tài)。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、核電站安全殼等。雙軸應(yīng)力狀態(tài) (Biaxial Stress Se)2.2 混凝土四、復(fù)雜應(yīng)力下混

31、凝土的受力性能實際結(jié)構(gòu)中，混凝土很少處于單向受力狀態(tài)。更多的是處于雙向或三向受力狀態(tài)。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、核電站安全殼等。雙軸應(yīng)力狀態(tài) (Biaxial Stress S雙向受壓強度大于單向受壓強度，最大受壓強度發(fā)生在兩個壓應(yīng)力之比為0.3 0.6之間，約為(1.251.60 )fc。雙軸受壓狀態(tài)下混凝土的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系與單軸受壓曲線相似，但峰值應(yīng)變均超過單軸受壓時的峰值應(yīng)變。e)2.2 混凝土四、復(fù)雜應(yīng)力下混凝土的受力性能實際結(jié)構(gòu)中，混凝土很少處于單向受力狀態(tài)。更多的是處于雙向或三向受力狀態(tài)。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、

32、核電站安全殼等。雙軸應(yīng)力狀態(tài) (Biaxial Stress S在一軸受壓一軸受拉狀態(tài)下(第二、四象限)，任意應(yīng)力比情況下均不超過其相應(yīng)單軸強度。并且抗壓強度或抗拉強度均隨另一方向拉應(yīng)力或壓應(yīng)力的增加而減小。e)2.2 混凝土四、復(fù)雜應(yīng)力下混凝土的受力性能實際結(jié)構(gòu)中，混凝土很少處于單向受力狀態(tài)。更多的是處于雙向或三向受力狀態(tài)。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、核電站安全殼等。雙軸應(yīng)力狀態(tài) (Biaxial Stress Se)在雙軸受拉狀態(tài)下（第一象限），則不論應(yīng)力比多大，抗拉強度均與單軸抗拉強度接近。2.2 混凝土構(gòu)件受剪或受扭時常遇到剪應(yīng)力合受力情況。和正應(yīng)力共同

33、作用下的復(fù)混凝土的抗剪強度：隨拉應(yīng)力增大而減小隨壓應(yīng)力增大而增大當(dāng)壓應(yīng)力在0.6fc左右時，抗剪強度達到最大，壓應(yīng)力繼續(xù)增大，則由于內(nèi)裂縫發(fā)展明顯，抗剪強度將隨壓應(yīng)力的增大而減小。2.2 混凝土三軸應(yīng)力狀態(tài) (Triaxial Stress Se)三軸應(yīng)力狀態(tài)有多種組合，實際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狀態(tài)。一般采用圓柱體在等側(cè)壓條件下的試驗測定抗壓強度。c22.2 混凝土f 1 fc 4三維混凝土應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系峰值應(yīng)力和應(yīng)變都要增大主動約束c2oncreteC被動約束FRP Tube5)土2.2 混凝fc (1 3 f.c23 2.f 1 fc 4五、混凝土的收縮

34、和(Shrinkage and Creep)Causes of Shrinkage and CreepEffect on RC structureValue of Shrinkage and CreepInfluence factors on Shrinkage and Creep5. Expresfor Shrinkage and Creep2.2 混凝土1、混凝土的收縮(Shrinkage)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。收縮是混凝土在不受外力情況下體積變化產(chǎn)生的變形。當(dāng)這種自發(fā)的變形受到外部（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，甚至引起混凝土的

35、開 裂?；炷潦湛s會使預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力損失。某些對跨度比較敏感的超靜定結(jié)構(gòu)（如拱結(jié)構(gòu)），收縮也會引起不利的內(nèi)力。2.2 混凝土2.2 混凝土墻板干燥收縮裂縫與邊框架的變形高速公路為何破壞如此迅速？高速公路不高速翼翼地在位于3月24日，車輛省內(nèi)的合巢蕪高行駛這段長約100km的高速公路路面處處千速公瘡百孔、斷裂破損，被行車師傅們稱為“補丁路”、“搓板路”。這段過去只需1.5h的車程，現(xiàn)在至少要走4h 。車輛翼翼地經(jīng)過合巢蕪高速公路凸凹不平的路面。幾位師傅在修理一輛大貨車。10h前車被凸凹不平的路面顛斷了車軸科技日報3.26.2004一坑洼處顛斷了掛車鋼板，車胎也炸了。sht14d 28

36、d混凝土的收縮是隨時間而增長的變形早期收縮變形發(fā)展較快，兩周可完成全部收縮的25%一個月可完成50%，以后發(fā)展逐漸減慢，整個收縮過程可延續(xù)兩年以上2.2 混凝土50%(25)10-425%600550500450400350300250200150100B1440B2480B3520B456007142128354249566370778491齡期(d)98水泥用量對高性能混凝土自生收縮的影響收縮值 ( 10 -6)sht14d 28d一般情況下，最終收縮應(yīng)變值約為(25)10-4混凝土開裂應(yīng)變?yōu)?0.52.7)10-42.2 混凝土50%(25)10-425%影響因素混凝土的收縮受結(jié)構(gòu)周圍的

37、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)護條件等許多因素有關(guān)。水泥用量多、水灰比越大，收縮越大骨料彈性模量高、級配好，收縮就小干燥失水及高溫環(huán)境，收縮大小尺寸構(gòu)件收縮大，大尺寸構(gòu)件收縮小高強混凝土收縮大影響收縮的因素多且復(fù)雜，要精確計算尚有一定的困難。在實際工程中，要采取一定措施減小收縮應(yīng)力的不利影響施工縫2.2 混凝土各種影響的影響機理5土2.2 混凝 ( t )t103150 2.79 3t.27(s t) 0 (t 1) 2 3鋼環(huán)混凝土環(huán)圓環(huán)試驗2.2 混凝土2、混凝土的徐變 (Creep)混凝土在荷載的長期作用下，其變形隨時間而不斷增長的現(xiàn)象稱為徐變。徐變會使結(jié)構(gòu)的變形增大，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，徐變有利于結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生內(nèi)（應(yīng)）力重分 布，降低結(jié)構(gòu)的受力（如支座不均勻沉降），減小大體積混凝土的溫度應(yīng)力，受拉徐變可延緩收縮裂縫的出現(xiàn)。2.2 混凝土2.2 混凝土與混凝土的收縮一樣，徐變也與時