混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能二

鋼筋混凝土基本構(gòu)件主講：范進(jìn)第二章混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能2.1鋼筋2.2混凝土2.3鋼筋與混凝土的黏結(jié)2.4鋼筋的錨固和連接2.1鋼筋2.1.1鋼筋的種類(lèi)2.1.2鋼筋的強(qiáng)度和變形2.1.3鋼筋的冷加工2.1.4鋼筋的疲勞2.1.5混凝土結(jié)構(gòu)對(duì)鋼筋性能的要求2.1.1鋼筋的種類(lèi)

鋼筋的種類(lèi)

元素組成：碳鋼（低、中、高碳鋼）

合金鋼（錳、硅、釩等）

加工方式：熱軋、冷拉、熱處理鋼筋

強(qiáng)度等級(jí)：HPB300、HRB335、HRBF335、HRB400、HRBF400、RRB400、HRB500、HRBF500

外形：光圓鋼筋、變形鋼筋、鋼絲、

鋼絲束、鋼絞線2.1.1鋼筋的種類(lèi)2.1.2鋼筋的強(qiáng)度和變形根據(jù)力學(xué)性能不同分為：硬鋼：無(wú)明顯流幅的鋼筋(鋼絲、熱處理鋼筋)軟鋼：有明顯流幅的鋼筋(熱軋鋼筋、冷拉鋼筋)2.1.2鋼筋的強(qiáng)度和變形軟鋼應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系硬鋼應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系比例極限屈服強(qiáng)度極限強(qiáng)度o(N/mm2)fyfted流幅abc0.2%0.2(N/mm2)o2.1.2鋼筋的強(qiáng)度和變形鋼筋的力學(xué)性能指標(biāo)：

軟鋼：屈服強(qiáng)度、延伸率、屈強(qiáng)比

硬鋼：條件屈服點(diǎn)殘余應(yīng)變?yōu)?.2%所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力，《規(guī)范》取為0.85fu。2.1.2鋼筋的強(qiáng)度和變形鋼筋的變形性能：

塑性變形（伸長(zhǎng)率、冷彎）最大力下的總伸長(zhǎng)率量測(cè)方法鋼筋的冷彎2.1.3鋼筋的冷加工鋼筋的冷加工冷拉冷拔冷軋2.1.4鋼筋的疲勞疲勞破壞是指鋼筋在承受受重復(fù)、周期性性的荷載作用下下，經(jīng)過(guò)一定次次數(shù)后，突然脆脆性斷裂的現(xiàn)象。與一次單調(diào)加加載時(shí)的塑性破破壞不同，疲勞勞破壞時(shí)鋼筋的最大應(yīng)力明顯低于靜荷載作用下鋼筋的極限強(qiáng)度。鋼筋的疲勞強(qiáng)度是指在某一規(guī)定應(yīng)應(yīng)力變化幅度內(nèi)內(nèi)，經(jīng)受一定次次數(shù)循環(huán)荷載后發(fā)生破壞的最大大應(yīng)力值。鋼筋疲勞斷裂，，一般認(rèn)為是由由于鋼筋內(nèi)部和外部的缺缺陷引起。影響鋼筋疲勞強(qiáng)度最主要的因素是鋼筋的的疲勞應(yīng)力幅，即。。2.1.5混凝土結(jié)構(gòu)對(duì)鋼筋性能能的要求適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度和屈屈強(qiáng)比塑性好可焊性好與混凝土有良好好的黏結(jié)力2.2混凝土1混凝土的強(qiáng)度2混凝土的變形由水泥、石、砂砂、水按一定的的配合比制成，經(jīng)凝結(jié)硬化形形成的復(fù)合材料料。通常把混凝土的結(jié)構(gòu)構(gòu)分為三種類(lèi)型型：Ａ.微觀結(jié)構(gòu)：即水泥石結(jié)構(gòu)Ｂ.亞微觀結(jié)構(gòu)：即混凝土中的的水泥砂漿結(jié)構(gòu)構(gòu)。Ｃ.宏觀結(jié)構(gòu)：即砂漿和粗骨骨料兩組分體系系。混凝土的組成1、混凝土為多相相、多種材料、、具有初始缺陷；2、骨料的分布及及骨料與基相之之間在界面的結(jié)合強(qiáng)度是影響響混凝土強(qiáng)度的重要因素；3、在荷載的作用用下，微裂縫的的擴(kuò)展對(duì)混凝土的力學(xué)性能有著著極為重要的影影響。注意:混凝土的組成2.2.1混凝土的強(qiáng)度混凝土立方體抗抗壓強(qiáng)度混凝土軸心抗壓壓強(qiáng)度混凝土抗拉強(qiáng)度度混凝土在復(fù)雜應(yīng)應(yīng)力下強(qiáng)度2.2.1混凝土的強(qiáng)度在混凝土結(jié)構(gòu)中，，主要是利用它它的抗壓強(qiáng)度。。因此抗壓強(qiáng)度度是混凝土力學(xué)學(xué)性能中最主要要和最基本的指指標(biāo)。（1）立方體的抗壓壓強(qiáng)度f(wàn)cu從C15～C80共劃分為14個(gè)強(qiáng)度等級(jí)，級(jí)級(jí)差為。。混凝土的強(qiáng)度等等級(jí)是用抗壓強(qiáng)度來(lái)劃分（2）軸心抗壓強(qiáng)度度f(wàn)c150mm×150mm×300mm棱柱體用立方體強(qiáng)度反反映：考慮實(shí)際情況(施工狀況、養(yǎng)護(hù)護(hù)條件等)真實(shí)反映以受壓壓為主的混凝土土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗抗壓度。2.2.1混凝土的強(qiáng)度混凝土的軸心抗抗拉強(qiáng)度可以采用直接軸軸心受拉或圓柱體或立方體的的劈裂試驗(yàn)的試驗(yàn)方法來(lái)測(cè)定定。劈拉試驗(yàn)FaF（3）軸心抗拉強(qiáng)度度f(wàn)t混凝土構(gòu)件開(kāi)裂裂、裂縫、變形形，以及受剪、、受扭、受沖切切等的承載力均均與抗拉強(qiáng)度有關(guān)。拉壓壓2.2.1混凝土的強(qiáng)度在平面（兩向）應(yīng)應(yīng)力狀態(tài)下，當(dāng)當(dāng)兩方向應(yīng)力均均為壓應(yīng)力時(shí)，，抗壓強(qiáng)度相互互提高，最大可可增加27％，而當(dāng)一方向向?yàn)閴簯?yīng)力，另另一方向?yàn)槔瓚?yīng)應(yīng)力時(shí)，強(qiáng)度相相互降低。復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下下的強(qiáng)度2.2.1混凝土的強(qiáng)度2.2.1混凝土的強(qiáng)度同一種混凝土的各各種強(qiáng)度（立方方體抗壓強(qiáng)度、軸心抗壓強(qiáng)度度、抗拉強(qiáng)度度、兩向強(qiáng)度、三向強(qiáng)度、局局壓強(qiáng)度）相互互之間都有一定的關(guān)系。2.2.1混凝土的強(qiáng)度2.2.1混凝土的強(qiáng)度2.2.2混凝土的變形骨料水泥結(jié)晶體水泥凝膠體彈性變形的基礎(chǔ)礎(chǔ)塑性變形的基礎(chǔ)礎(chǔ)混凝土變形與材材料組成的關(guān)系系混凝土2.2.2混凝土的變形（1）一次短期荷載載作用的變形2.2.2混凝土的變形CBDEfc00???Acu??一次短期荷載作作用的應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系OA–––彈性階段A:0.3fcAB–––彈塑性階段、裂縫穩(wěn)定階段BC–––裂縫不穩(wěn)定階段段:0.8fc～1.0fc:0.3fc～0.8fc2.2.2混凝土的變形0–––對(duì)應(yīng)于峰值點(diǎn)應(yīng)應(yīng)變《規(guī)范》0=0.002cu–––混凝土極限壓應(yīng)變《規(guī)范》cu=0.0033fc–––軸心抗壓強(qiáng)度特征點(diǎn)：2.2.2混凝土的變形變形模量一次短期荷載作作用的變形模量量彈性模量切線模量2.2.2混凝土的變形（2）長(zhǎng)期荷載作用用下的變形—徐變混凝土在荷載的的長(zhǎng)期作用下，，其變形隨時(shí)間間而不斷增長(zhǎng)的的現(xiàn)象稱(chēng)為徐變。2.2.2混凝土的變形徐變對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)工作性能有很大影響使構(gòu)件的變形增增加引起應(yīng)力重分布布引起預(yù)應(yīng)力的損損失影響徐變的因素素有混凝土的級(jí)級(jí)配、水灰比、、初始加載齡期期、初應(yīng)力大小小，養(yǎng)護(hù)使用條條件等。2.2.2混凝土的變形徐變性質(zhì)：線性徐變c0.5fc非線性徐變c>0.5fc當(dāng)c>0.8fc，徐變發(fā)展最終導(dǎo)導(dǎo)致破壞，一般取混凝土應(yīng)力約約作為混凝土的長(zhǎng)期抗壓強(qiáng)度。0.75～0.8fc2.2.2混凝土的變形（3）長(zhǎng)期混凝土的收收縮、膨脹和溫溫度變形2.2.3混凝土的疲勞重復(fù)荷載作用下的變變形—疲勞2.3鋼筋與混凝土的的黏結(jié)2.3.1黏結(jié)的作用與機(jī)理2.3.2黏結(jié)的含義2.3.3黏結(jié)作用的特點(diǎn)2.3.4黏結(jié)作用的機(jī)理2.3.1黏結(jié)的作用與機(jī)理粘結(jié)和錨固是鋼筋和和混凝土形成整整體、共同工作的基礎(chǔ)。鋼筋與混凝土之間粘粘結(jié)應(yīng)力示意圖圖（a）錨固粘結(jié)應(yīng)力力（（b）裂縫間的局部部粘結(jié)應(yīng)力黏結(jié)的意義：光圓鋼筋與變形形鋼筋具有不同同的粘結(jié)機(jī)理，，其粘結(jié)作用主要由三部分組組成：（１）膠結(jié)：鋼筋與混凝土接接觸面上的化學(xué)學(xué)吸附作用力（膠結(jié)力），一一般很小，僅在在受力階段的局局部無(wú)滑移區(qū)域域起作用，當(dāng)接觸面面發(fā)生相對(duì)滑移移時(shí)，該力即消消失。（２）摩擦：混凝土收縮握裹裹鋼筋而產(chǎn)生的的摩阻力。（３）咬合：鋼筋表面凹凸不不平與混凝土之之間產(chǎn)生的機(jī)械械咬合作用力（咬咬合力）。對(duì)于于光圓鋼筋，這這種咬合力來(lái)自自于表面的粗糙不平平。黏結(jié)作用的機(jī)理：：2.3.1黏結(jié)的作用與機(jī)理2.3.1黏結(jié)的作用與機(jī)理2.3.2影響?zhàn)そY(jié)強(qiáng)度的的因素混凝土強(qiáng)度：混凝土強(qiáng)度越高高，鋼筋與混凝凝土的黏結(jié)力越高；保護(hù)層厚度：混凝土保護(hù)層較較薄時(shí)，其粘結(jié)結(jié)力降低，并在在保護(hù)層最薄弱位置容易出現(xiàn)劈劈裂裂縫，促使使粘結(jié)力提早破破壞；鋼筋表面形狀：：帶肋鋼筋表面凹凹凸不平，與混混凝土之間的機(jī)機(jī)械咬合力較好，破壞時(shí)粘粘結(jié)強(qiáng)度大；光光面鋼筋的粘結(jié)結(jié)強(qiáng)度則較小，所以要在鋼筋筋端部做成彎鉤鉤，可以增加拔拔力；橫向壓應(yīng)力：如支座處的反力力作用在鋼筋錨錨固端，增大了了摩阻力有利于黏結(jié)錨固。澆筑混凝土?xí)r鋼鋼筋的位置：澆筑混凝土?xí)r鋼鋼筋的位置也會(huì)會(huì)影響?zhàn)そY(jié)的強(qiáng)度。保證粘結(jié)的措施：(1)對(duì)不同等級(jí)的混凝凝土和鋼筋，要要保證最小搭接接長(zhǎng)度和錨固長(zhǎng)長(zhǎng)度。(2)為了保證混凝土與鋼鋼筋之間有足足夠的粘結(jié)，必必須滿足鋼筋最最小間距和混凝凝土保護(hù)層最小小厚度的要求；；(3)在鋼筋的搭接接接頭內(nèi)應(yīng)加密箍箍筋；(4)為了保證足夠的的粘結(jié)在鋼筋端端部應(yīng)設(shè)置彎鉤鉤；(5)對(duì)大深度混凝土土構(gòu)件應(yīng)分層澆澆筑或二次澆搗搗；(6)一般除重銹鋼筋筋外，可不必除除銹。2.4鋼筋的錨固和連接鋼筋的錨固：通過(guò)混凝土中鋼筋埋埋置段或機(jī)械措措施將鋼筋所受受的力傳給混凝土，使鋼筋筋錨固于混凝土土而不滑出，