鋼筋和混凝土材料的力學(xué)性能課件

？混凝土的強度指標(biāo)是立方體強度是各種力學(xué)指標(biāo)的基本代表值

三個強度指標(biāo)如何使用第二章混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能立方體抗壓強度、軸心抗壓強度、抗拉強度2.1混凝土的物理力學(xué)性能本節(jié)課重點濕度≥90%，養(yǎng)護28天

標(biāo)準(zhǔn)條件：溫度20±3℃標(biāo)準(zhǔn)試塊1.混凝土的強度等級——立方體抗壓強度

混凝土結(jié)構(gòu)所測得極限壓應(yīng)力

混凝土的立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值破壞0.15~0.25N/mm2·s的加載速度試塊全截面受力且不涂潤滑劑標(biāo)準(zhǔn)試驗方法：抗壓試驗壓力機墊板摩擦力試塊影響立方體抗壓強度的因素：內(nèi)因：如強度與水泥標(biāo)號、骨料品種、配合比等。外因：試驗方法（箍套）、溫度、濕度、試件尺寸。由于尺寸效應(yīng)的影響：fcu(150)=0.95fcu(100)fcu(150)=1.05fcu(200)注意問題：混凝土結(jié)構(gòu)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)性能中最主要和最基本的指標(biāo)?；炷恋膹姸鹊燃壥怯每箟簭姸葋韯澐值摹ｍ诺牧⒎襟w抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值fcu，kC—Concrete（混凝土）砼強度等級（14級）C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45C50，C55，C60，C65，C70，C75，C80C后的數(shù)值—該級別砼的立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值單位：N/mm2fcu,k＝45N/mm2

普通混凝土高強混凝土C15～C50C55～C80強度高、和易性、流動性好，制作工藝簡單摻入高效減水劑2.混凝土的軸心抗壓強度(1)混凝土的軸心抗壓強度fch/bfckh/b=2~3，fck趨于穩(wěn)定“套箍效應(yīng)”壓力機墊板摩擦力試塊所測得極限壓應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)方法

破壞軸心抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值fck

標(biāo)準(zhǔn)條件

棱柱體壓力面墊板1.4300軸心抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值和立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值的換算關(guān)系為fcu,k立方體強度標(biāo)準(zhǔn)值即為混凝土強度等級fcu?？紤]實際構(gòu)件與試件混凝土強度之間的差異而取用的折減系數(shù)。高強混凝土的脆性影響系數(shù)

棱柱體強度與立方體強度之比值混凝土強度等級≤C40C45C50C55C60C65C70C75C80

c10.760.760.760.770.780.790.800.810.82

c21.000.9840.9680.9510.9350.9190.9030.8870.87

c1和c2值(2)混凝土的軸心抗拉強度ft間接測試法：軸心抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值ftk

劈拉試驗FdF(2)混凝土的軸心抗拉強度ft間接測試法：P-----破壞荷載d----圓柱體直徑或立方體邊長l----圓柱體長度或立方體邊長計算鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的抗裂和裂縫寬度劈拉試驗FaF拉壓壓第2章物理力學(xué)性能20050N/mm235N/mm212210N/mm21501005005101520251—2(N/mm2)1(‰)（3）三軸受壓（抗壓強度提高）混凝土圓柱體三向受壓的軸心抗壓強度

與側(cè)壓的經(jīng)驗公式：（4）正應(yīng)力和剪應(yīng)力作用（混凝土的抗壓強度由于剪應(yīng)力的存在而降低）當(dāng)σ/fc＜（0.5~0.7)時,抗剪強度隨壓應(yīng)力的增大而增大當(dāng)σ/fc>（0.5~0.7)時,抗剪強度隨壓應(yīng)力的增大而減小當(dāng)壓應(yīng)力在左右時，抗剪強度達(dá)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。復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)下混凝土的強度小結(jié)

1.雙向應(yīng)力狀態(tài)下的強度變化規(guī)律（1）雙向受壓時，混凝土抗壓強度單向；大于（2）雙向受拉時，混凝土抗拉強度于接近單向；（3）一向受壓和一向受拉時，其抗拉（抗壓）強度均低于相應(yīng)的單向強度；（4）由于剪應(yīng)力的存在，混凝土抗壓強度低于單向；（5）由于壓應(yīng)力的存在，混凝土抗剪強度有限增加,但當(dāng)壓應(yīng)力大于0.6fc時，隨壓應(yīng)力增大而減小。

4.砼的變形1.混凝土軸心受壓應(yīng)力--應(yīng)變曲線有何特點?本節(jié)重點2.什么是混凝土的徐變?徐變對混凝土構(gòu)件有何影響?通常認(rèn)為影響徐變的主要因素有哪些?如何減少徐變?4.砼的變形受力變形砼在荷載一次短期作用下的變形砼在荷載多次重復(fù)作用下的變形混凝土硬化時的收縮與膨脹體積變形變形

溫、濕度變化產(chǎn)生的變形砼在荷載長期作用下的變形---徐變(1)混凝土σ–ε曲線1.混凝土在短期荷載作用下的變形（用h/b=3～4的柱體試件測定）2.1混凝土不同強度混凝土的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線強度等級越高，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，最后的破壞往往是骨料破壞，破壞時脆性越顯著，下降段越陡。2.1混凝土的物理力學(xué)性能2.砼單軸受壓時的應(yīng)力變形模型（1）.美國E.Hongnestad模型第二章鋼筋和混凝土的材料性能◆《規(guī)范》應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系上升段：下降段：2.1混凝土2.1混凝土的物理力學(xué)性能(1)混凝土的收縮4.混凝土的收縮和徐變（收縮與荷載無關(guān)）（蒸氣養(yǎng)護可使砼收縮減?。┗炷猎诳諝庵薪Y(jié)硬時體積減小的現(xiàn)象(1)混凝土的收縮4.混凝土的收縮和徐變B、減少混凝土收縮的措施①限制水灰比和水泥用量②加強砼的振搗和養(yǎng)護③配置適量的構(gòu)造鋼筋和設(shè)置伸縮縫A、收縮對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的不利影響①當(dāng)砼收縮變形受到約束時，將使結(jié)構(gòu)（構(gòu)件）產(chǎn)生收縮裂縫；②使預(yù)應(yīng)力砼構(gòu)件的預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生損失。(2)混凝土的徐變4.混凝土的收縮和徐變混凝土在不變荷載的長期作用下應(yīng)變隨時間而增長的現(xiàn)象（徐變與荷載有關(guān)）(2)混凝土的徐變4.混凝土的收縮和徐變A、產(chǎn)生徐變的原因①尚未轉(zhuǎn)化為結(jié)晶體的水泥膠凝體粘性流動的結(jié)果。②混凝土內(nèi)部的微裂縫在荷載長期作用下持續(xù)延伸和擴展的結(jié)果。B、影響徐變的因素（1）時間因素；（2）應(yīng)力大?。粦?yīng)力大，徐變大，且徐變性質(zhì)發(fā)生變化，呈不穩(wěn)定發(fā)展，控制長期應(yīng)力大??；（3）環(huán)境因素；養(yǎng)護時溫度高濕度大，徐變??；受荷時溫度高濕度低，徐變大。（4）加載時荷載大，徐變大；（5）水泥用量大，水灰比大，徐變大，構(gòu)件尺寸小，徐變小。（6）鋼筋可減小徐變；C、徐變對結(jié)構(gòu)的影響①構(gòu)件變形和裂縫寬度增大②預(yù)應(yīng)力砼的預(yù)應(yīng)力損失D、減少混凝土徐變的措施①限制水灰比和水泥用量②加強砼的振搗和養(yǎng)護按生產(chǎn)工藝分（1）熱軋鋼筋熱軋鋼筋光面鋼筋帶肋鋼筋HPB235級（淘汰）HRB335級HRB400級RRB400級HPB300級HRB500級HRBF400級HRBF500級逐步淘汰（2）鋼絞線1X31X71鋼筋的應(yīng)力應(yīng)變曲線（1）有明顯屈服點的鋼筋的應(yīng)力應(yīng)變曲線二鋼筋的力學(xué)性能強度和變形特點：有屈服臺階，延伸率大，塑性好，破壞前有明顯預(yù)兆。強度限值：屈服點無明顯屈服點的鋼筋（2）無明顯屈服點的鋼筋的應(yīng)力應(yīng)變曲線強度限值:假想（條件）屈服點無屈服臺階，延伸率小，塑性差，破壞前無明顯預(yù)兆。2.鋼筋的強度（1）鋼筋強度標(biāo)準(zhǔn)值對有明顯屈服點鋼筋，以屈服強度作為鋼筋設(shè)計強度的取值依據(jù)。對無屈服點鋼筋，通常取其條件屈服強度作為設(shè)計強度的依據(jù)。—普通鋼筋的強度標(biāo)準(zhǔn)值—預(yù)應(yīng)力鋼筋的強度標(biāo)準(zhǔn)值—鋼絞線、消除應(yīng)力鋼絲以及熱處理鋼筋的強度標(biāo)準(zhǔn)值用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的非預(yù)應(yīng)力鋼筋2.鋼筋的強度（2）鋼筋強度設(shè)計值鋼筋強度標(biāo)準(zhǔn)值鋼筋強度設(shè)計值=—鋼筋的材料分項系數(shù)普通鋼筋：1.1預(yù)應(yīng)力鋼筋：1.2是大于1的安全系數(shù)，為了保證結(jié)構(gòu)和構(gòu)件具有足夠的可靠性,必須對鋼筋強度做必要的安全儲備,也就是對鋼筋強度標(biāo)準(zhǔn)值打一定的折扣（2）鋼筋強度設(shè)計值、—預(yù)應(yīng)力鋼筋的抗拉強度設(shè)計值和抗壓強度設(shè)計值

、—普通鋼筋的抗拉強度設(shè)計值和抗壓強度設(shè)計值常用鋼筋強度標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計值如表所列2.鋼筋的強度3.鋼筋的變形性能（1）延伸率δ①鋼材受拉破壞時的應(yīng)變值。②鋼筋試件拉斷后的伸長值與原長的比率。試件受力前的標(biāo)距長度試件拉斷后的標(biāo)距長度塑性δ3.鋼筋的變形性能（2）冷彎性能通過冷彎沖頭加壓，使試件彎曲，發(fā)生裂縫時試件的彎轉(zhuǎn)角度α越大，塑性性能越好。3.鋼筋的變形性能延性破壞：破壞前有明顯預(yù)兆脆性破壞：破壞前無明顯預(yù)兆4.混凝土結(jié)構(gòu)對鋼筋的要求①強度高：強度愈高，用量愈少；用高強鋼筋作預(yù)應(yīng)力鋼筋，預(yù)應(yīng)力效果比低強鋼筋好。②塑性好：鋼筋塑性性能好，破壞前構(gòu)件就有明顯的預(yù)兆。③可焊性好：除圓盤條鋼筋供貨長度不受限制外一般的鋼筋均均采用直條供貨，長度為9～15m。故鋼筋需搭接。④粘結(jié)力強：HPB235級鋼筋(光面)須做彎鉤，HRB335級、HRB400級鋼筋表面帶肋5.混凝土結(jié)構(gòu)中的配筋縱向受力鋼筋架立鋼筋彎起鋼筋箍筋梁5.混凝土結(jié)構(gòu)中的配筋箍筋的肢數(shù)和形式：封閉開口形式單肢雙肢四肢肢數(shù)5.混凝土結(jié)構(gòu)中的配筋板5.混凝土結(jié)構(gòu)中的配筋柱1—縱向受力鋼筋2—普通箍筋3—螺旋箍筋6.構(gòu)件的混凝土保護層縱向鋼筋的外邊緣至構(gòu)件外邊緣的距離梁板2.3混凝土與鋼筋的粘結(jié)(a)砼硬化后鋼筋與砼之間產(chǎn)生了良好的粘結(jié)力；(b)鋼筋與砼的溫度線膨脹系數(shù)非常接近；鋼筋與砼共同工作的基礎(chǔ)(c)鋼筋由于砼的保護而避免銹蝕。1.粘結(jié)作用①摩擦力②膠結(jié)力③機械咬合力(1)粘結(jié)作用機理粘結(jié)作用砼收縮且裹緊鋼筋砼顆粒的化學(xué)作用鋼筋表面凹凸不平1.粘結(jié)作用第2章物理力學(xué)性能(2)粘結(jié)強度及其主要影響因素①粘結(jié)強度拉拔試驗鋼筋埋入混凝土的長度稱為錨固長度。鋼筋與混凝土粘結(jié)作用的大小1.粘結(jié)作用第2章物理力學(xué)性能(2)粘結(jié)強度及其主要影響因素A、混凝土的強度等級B、澆筑混凝土?xí)r鋼筋的位置C、鋼筋的表面特征D、混凝土保護層厚度E、箍筋的橫向約束②影響鋼筋與混凝土粘結(jié)強度的因素2.鋼筋的錨固措施第2章物理力學(xué)性能(1)支座內(nèi)鋼筋應(yīng)有足夠的錨固長度1）縱向受力鋼筋的錨固長度—受拉鋼筋的錨固長度—鋼筋的抗拉強度設(shè)計值—錨固鋼筋的公稱直徑；—混凝土軸心抗拉強度設(shè)計值當(dāng)混凝土強度等級高于C40時，按C40取值；—錨固鋼筋的外形系數(shù)，光面鋼筋=0.16，帶肋鋼筋=0.14。2.鋼筋的錨固措施第2章物理力學(xué)性能(1)支座內(nèi)鋼筋應(yīng)有足夠的錨固長度2）縱向鋼筋在支座處板當(dāng)時當(dāng)時梁帶肋鋼筋光面鋼筋的錨固長度2.鋼筋的錨固措施第2章物理力學(xué)性能(1)支