第二章 鋼筋和混凝土的力學(xué)性能

第二章鋼筋和混凝土的力學(xué)性能第1頁，共20頁，2023年，2月20日，星期三（3）根據(jù)鋼筋外型：（見圖2-1）A.柔性鋼筋：普通鋼筋;a.光圓鋼筋：表面是光滑的；

b.變形鋼筋：表面有肋（如月牙肋等）；

c.習(xí)慣上，直徑大于4mm稱為鋼筋；小于或等于4mm稱為鋼絲。B.勁性鋼筋：型鋼、鋼軌及其組合。（4）根據(jù)力學(xué)特性：A.軟鋼：有明顯屈服臺(tái)階；（見圖2-3）B.硬鋼：無屈服臺(tái)階；（見圖2-5）第2頁，共20頁，2023年，2月20日，星期三2.鋼筋的級(jí)別（1）分級(jí)原則：力學(xué)特性。（2）具體分級(jí)：Ⅰ級(jí)鋼，HPB235，強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為235N/mm2

；

Ⅱ級(jí)鋼，HRB335，強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為335N/mm2

；

Ⅲ級(jí)鋼，HRB400，強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為400N/mm2

。第3頁，共20頁，2023年，2月20日，星期三3.關(guān)于冷加工鋼筋（1）冷拉A.加工方法：在常溫下將鋼筋拉伸至屈服，然后卸載；B.力學(xué)性質(zhì)：經(jīng)過一段時(shí)間后，再次拉伸時(shí)，其屈服強(qiáng)度將增大，但塑性降低；C.時(shí)效硬化：被拉伸至屈服點(diǎn)，經(jīng)過一段時(shí)間后，屈服強(qiáng)度增加的現(xiàn)象。第4頁，共20頁，2023年，2月20日，星期三（2）冷拔A.加工方法：在常溫下將鋼筋拔過比其自身直徑還小的硬質(zhì)合金拔絲模拉伸至屈服；

B.力學(xué)性質(zhì)：經(jīng)過一段時(shí)間后，再次拉伸或壓縮時(shí)，其屈服強(qiáng)度將增大，但塑性降低。第5頁，共20頁，2023年，2月20日，星期三二.鋼筋的強(qiáng)度與變形1.鋼筋屈服強(qiáng)度的取值：（1）軟鋼：取其屈服下限；（2）硬鋼：取其殘余應(yīng)變?yōu)?.2%時(shí)相應(yīng)的強(qiáng)度；（稱為條件屈服點(diǎn)）（3）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，用鋼筋的屈服強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算，其極限抗拉強(qiáng)度作為安全儲(chǔ)備。2.鋼筋的變形力學(xué)指標(biāo)：伸長率和冷彎性第6頁，共20頁，2023年，2月20日，星期三三.混凝土結(jié)構(gòu)對(duì)鋼筋性能的要求1.較高的強(qiáng)度；2.良好的塑性；3.良好的可焊性；4.較強(qiáng)的耐火性；5.鋼筋與混凝土良好的粘結(jié)力。第7頁，共20頁，2023年，2月20日，星期三四、鋼筋的選用1.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)中的非預(yù)應(yīng)力鋼筋宜采用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級(jí)熱軋鋼筋和牌號(hào)為CRB550的冷軋帶肋鋼筋；也可采用冷拉Ⅰ級(jí)（d<=12mm）鋼筋。2.預(yù)應(yīng)力鋼筋宜采用鋼絲、鋼絞線和熱處理鋼筋，也可采用冷拉Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級(jí)鋼筋；對(duì)中小型構(gòu)件中的預(yù)應(yīng)力鋼筋，宜采用牌號(hào)為CRB650或CRB800的冷軋帶肋鋼筋。第8頁，共20頁，2023年，2月20日，星期三§2.2混凝土的力學(xué)性能一、混凝土的強(qiáng)度

混凝土是用一定比例的水泥、砂、石和水，經(jīng)拌合、澆筑、振搗、養(yǎng)護(hù)，逐步凝固硬化形成的人造石材?；炷恋膹?qiáng)度不僅與組成材料的質(zhì)量和比例有關(guān)，還與制作方法、養(yǎng)護(hù)條件和齡期有關(guān)?；炷恋膹?qiáng)度指標(biāo)有立方體抗壓強(qiáng)度、軸心抗壓強(qiáng)度和軸心抗拉強(qiáng)度。第9頁，共20頁，2023年，2月20日，星期三1.混凝土立方體抗壓強(qiáng)度與混凝土強(qiáng)度等級(jí)A.立方體抗壓強(qiáng)度的物理意義：混凝土強(qiáng)度的基本指標(biāo)和評(píng)定混凝土強(qiáng)度等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)。B.確定混凝土立方體抗壓強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)方法a.標(biāo)準(zhǔn)試件：150mm150mm150mm的立方體；

b.標(biāo)準(zhǔn)制作條件：在溫度（20±3）C和相對(duì)濕度90%以上的環(huán)境下，養(yǎng)護(hù)28天；

c.標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法：試件表面不涂潤滑劑、均勻加載和勻速加“靜”載；

d.單位：N/mm2。第10頁，共20頁，2023年，2月20日，星期三C.強(qiáng)度等級(jí)

a.確定方法：采用混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度；

b.數(shù)值確定：具有95%的保證率；

c.工程符號(hào)：（N/mm2

），簡寫形式為C；

d.“規(guī)范”的等級(jí)范圍：C15~C80，共14級(jí)；

e.應(yīng)用范圍：

C15~C45為普通混凝土，適用于一般的混凝土結(jié)構(gòu)；

C50~C80為高強(qiáng)混凝土，適用于預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件。

第11頁，共20頁，2023年，2月20日，星期三

D.試驗(yàn)方法對(duì)立方體抗壓強(qiáng)度的影響

a.試件表面是否涂潤滑劑：不涂時(shí)強(qiáng)度高；涂后強(qiáng)度底，其主要原因是由于“套箍”作用；且破壞形態(tài)不一樣（見圖2-6）；

b.加載速度：速度快強(qiáng)度高，速度滿強(qiáng)度底。第12頁，共20頁，2023年，2月20日，星期三2.混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度A.確定混凝土軸心抗壓強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)方法a.標(biāo)準(zhǔn)試件：150mm150mm300mm的棱柱體；b.其余同混凝土立方體抗壓強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)方法；c.工程符號(hào)：（N/mm2）。B.關(guān)于的討論a.高寬比：隨著高寬比的增加，會(huì)降低，但高寬比為3時(shí)，會(huì)穩(wěn)定；b.混凝土立方體抗壓強(qiáng)度與軸心抗壓強(qiáng)度的關(guān)系：上式中各系數(shù)的物理意義見書上說明。c.國外用圓柱體試件確定混凝土軸心抗壓強(qiáng)度。第13頁，共20頁，2023年，2月20日，星期三3.混凝土的軸心抗拉強(qiáng)度（1）確定方法：軸心受拉試驗(yàn)和劈裂試驗(yàn)；（2）混凝土軸心抗拉強(qiáng)度約為立方體抗壓強(qiáng)度的1/17~1/8；（3）在荷載較小時(shí)，混凝土即開裂，所以混凝土結(jié)構(gòu)一般帶裂縫工作，混凝土軸心抗拉強(qiáng)度不起決定作用。第14頁，共20頁，2023年，2月20日，星期三二.混凝土的變形變形的分類：受力變形—荷載產(chǎn)生的；體積變形—收縮、溫差即濕差產(chǎn)生的。1.一次短期加載下混凝土的變形性能（1）混凝土受壓時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系實(shí)際試驗(yàn)曲線如圖2-8和圖2-9，其規(guī)律為：

a.應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系為曲線，上升段中僅有一小段直線；

b.應(yīng)力峰值對(duì)應(yīng)的應(yīng)變約為0.002（基本與等級(jí)無關(guān)）；

c.混凝土強(qiáng)度高時(shí)其延性越差。第15頁，共20頁，2023年，2月20日，星期三(2)混凝土的橫向變形系數(shù)混凝土縱向壓縮時(shí)橫向會(huì)伸長，橫向伸長值和縱向壓縮值之比稱為橫向變形系數(shù)，用符號(hào)Vc混凝土工作在彈性階段時(shí)，該值又稱為泊松比用Vc=0.2。(3)混凝土的彈性模量、變形模量和剪變模量彈性模量：變形模量：剪變模量：《混凝土規(guī)范》規(guī)定：第16頁，共20頁，2023年，2月20日，星期三2.混凝土在荷載重復(fù)作用下的變形（疲勞變形）（1）疲勞破壞：荷載重復(fù)作用引起的破壞；（2）疲勞強(qiáng)度：荷載重復(fù)作用下使應(yīng)力應(yīng)變曲線始終保持密合直線的最大應(yīng)力值；3.荷載長期作用下混凝土的變形性能（1）徐變：在長期不變的荷載作用下，結(jié)構(gòu)或構(gòu)件產(chǎn)生的應(yīng)變或變形；如圖2-10（2）線性徐變：隨時(shí)間可以穩(wěn)定（不在發(fā)展）的徐變；（3）非線性徐變：隨時(shí)間不能穩(wěn)定的徐變；第17頁，共20頁，2023年，2月20日，星期三（4）影響徐變的因素：A.保持的應(yīng)力（荷載）大?。簯?yīng)力大時(shí)，徐變大；B.加載時(shí)的齡期：齡期早，徐變大；C.其它：水泥用量、水灰比、骨料、溫度以及濕度。

（5）徐變對(duì)結(jié)構(gòu)的影響A.使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生應(yīng)力重分布；B.使預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生損失。4.混凝土的收縮、膨脹和溫度變形第18頁，共20頁，2023年，2月20日，星期三§2.3鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)作用一、粘結(jié)作用的組成膠合作用；摩擦作用、咬合作用。光圓鋼筋的粘結(jié)作用主要由前兩者組成；變形鋼筋的粘結(jié)作用主要由咬合作用組成。