混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件

混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件第一頁，共九十頁，編輯于2023年，星期日教學提示▲首先應明確材料的物理力學性能是混凝土結(jié)構(gòu)計算理論建立的基礎?！菊聭攸c介紹混凝土在各種受力狀態(tài)下的強度與變形性能、鋼筋和混凝土的應力-應變曲線以及鋼筋與混凝土的黏結(jié)機理。第二頁，共九十頁，編輯于2023年，星期日主要內(nèi)容：混凝土的物理力學性能鋼筋的物理力學性能鋼筋與混凝土的粘結(jié)第三頁，共九十頁，編輯于2023年，星期日第二章鋼筋和混凝土的材料性能2.1混凝土2.1混凝土一、混凝土的強度混凝土立方抗壓強度混凝土軸心抗壓強度混凝土抗拉強度150×150×150150×150×300100×100×500第四頁，共九十頁，編輯于2023年，星期日第二章鋼筋和混凝土的材料性能2.1混凝土

（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性能中最主要和最基本的指標）

（1）立方體抗壓強度標準值：邊長150mm立方體標準試件，在標準條件下（20±3℃，≥90%濕度）養(yǎng)護28天，用標準試驗方法（加載速度0.15~0.3N/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。fcu,k=

fcu,m(1-1.645)。

2.1混凝土一、混凝土的強度1、立方體抗壓強度fcu，立方體抗壓強度標準值fcu,k第五頁，共九十頁，編輯于2023年，星期日第二章鋼筋和混凝土的材料性能（2）混凝土的強度等級：《規(guī)范》是根據(jù)混凝土立方體抗壓強度標準值來劃分的。從C15~C80共劃分為14個強度等級（如C30表示fcu,k=30N/mm2），級差為5N/mm2。

（3）非標準試塊強度換算系數(shù)：

200mm×200mm×200mm:1.05；100mm×100mm×100mm:0.95。

套箍效應:

不涂潤滑油涂潤滑油第六頁，共九十頁，編輯于2023年，星期日未采取減摩措施采取減摩措施后第二章鋼筋和混凝土的材料性能第七頁，共九十頁，編輯于2023年，星期日第二章鋼筋和混凝土的材料性能2.1混凝土2、軸心抗壓強度fc

（1）軸心抗壓強度的概念：也稱棱柱體抗壓強度（用符號fc表示），是用高寬比為2~4的棱柱體試件測得的抗壓強度，我國標準以150×150×300mm的棱柱體試件為標準試件，也常用150×150×450的棱柱體試件。

（2）棱柱體抗壓強度和立方體抗壓強度的換算關系結(jié)構(gòu)混凝土強度與試塊混凝土強度的比值脆性影響系數(shù)

棱柱體強度與立方體強度之比值第八頁，共九十頁，編輯于2023年，星期日第二章鋼筋和混凝土的材料性能2.1混凝土

c1和c2的取值混凝土強度等級≤C40C45C50C55C60C65C70C75C80c10.760.760.760.770.780.790.800.810.82c21.000.9840.9680.9510.9350.9190.9030.8870.87第九頁，共九十頁，編輯于2023年，星期日第二章鋼筋和混凝土的材料性能拉壓壓▲劈裂試驗

（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裂試驗測定混凝土的抗拉強度）劈拉強度劈拉試驗FdF3、軸心抗拉強度ft第十頁，共九十頁，編輯于2023年，星期日第二章鋼筋和混凝土的材料性能2.1混凝土軸心受拉強度與立方體強度間的換算關系0102030405060708090100123456

GBJ10-89規(guī)范55.0395.0cu,mt,mff=3/226.0cu,mt,mff=▲軸心抗拉強度試驗第十一頁，共九十頁，編輯于2023年，星期日軸心抗拉強度標準值第二章鋼筋和混凝土的材料性能2.1混凝土第十二頁，共九十頁，編輯于2023年，星期日第二章鋼筋和混凝土的材料性能4、混凝土強度的標準值（1）《規(guī)范》規(guī)定材料強度的標準值fk

應具有不小于95%的保證率（3）軸心抗壓強度標準值（4）軸心抗拉強度標準值（2）立方體抗壓強度標準值

fcu,k=

fcu,m(1-1.645)第十三頁，共九十頁，編輯于2023年，星期日第二章鋼筋和混凝土的材料性能2.1混凝土[例]

已知fcu,m=30MPa,d

=0.14，求fcu,k和fck

fcu,k=fcu,m×(1-1.645d)=23.09MPa

fc,m=0.76fcu,m

fck=fc,m(1-1.645d)×0.88×1.0=0.76fcu,m

(1-1.645d)

×0.88×1.0=15.44MPa2.392.642.993.11橋規(guī)第十四頁，共九十頁，編輯于2023年，星期日第二章鋼筋和混凝土的材料性能2.1混凝土二、混凝土破壞機理fc<fcu

?（a）不涂潤滑劑（b）涂潤滑劑>≈棱柱體立方體第十五頁，共九十頁，編輯于2023年，星期日第二章鋼筋和混凝土的材料性能2.1混凝土三、復雜應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)。）雙向受壓強度大于單向受壓強度，最大強度發(fā)生在兩個壓應力之比為0.3~0.6之間，約為(1.25~1.60)fc。（1）雙向受壓（第三象限）1雙軸應力狀態(tài)第十六頁，共九十頁，編輯于2023年，星期日第二章鋼筋和混凝土的材料性能2.1混凝土

任意應力比情況下，其強度均不超過相應的單軸強度。并且抗壓強度或抗拉強度均隨另一方向拉應力或壓應力的增加而減小。（2）一軸受壓一軸受拉（第二、四象限）（3）雙軸受拉（第一象限）

任意應力比情況下，其強度均與單軸抗拉強度相近。第十七頁，共九十頁，編輯于2023年，星期日第二章鋼筋和混凝土的材料性能2.1混凝土（構(gòu)件受剪或受扭時常遇到）2剪應力t和正應力s共同作用下的復合受力情況▲混凝土的強度：拉-剪：抗拉、抗剪強度都降低；壓-剪：時，抗剪強度隨壓應力提高而增大；時，抗剪抗壓強度均降低。

/fc/fc第十八頁，共九十頁，編輯于2023年，星期日第二章鋼筋和混凝土的材料性能2.1混凝土

（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)。三向受壓試驗一般采用圓柱體在等側(cè)壓條件進行。）3三軸應力狀態(tài)

第十九頁，共九十頁，編輯于2023年，星期日

一次短期荷載下

受力變形長期荷載下砼變形多次重復荷載下收縮變形

體積變形

膨脹變形溫度變形四、混凝土的變形第二章鋼筋和混凝土的材料性能2.1混凝土第二十頁，共九十頁，編輯于2023年，星期日第二章鋼筋和混凝土的材料性能2.1混凝土1、一次短期荷載下的變形

在普通試驗機上采用等應力速度加載，達到軸心抗壓強度fc時，試驗機中集聚的彈性應變能大于試件所能吸收的應變能，會導致試件產(chǎn)生突然脆性破壞，只能測得曲線的上升段。

（1）單軸單調(diào)受壓時的應力-應變關系

（常采用棱柱體試件來測定）第二十一頁，共九十頁，編輯于2023年，星期日第二章鋼筋和混凝土的材料性能2.1混凝土（2）測定混凝土應力-應變?nèi)€的試驗裝置

采用等應變速度加載，在試件旁附設高彈性元件與試件一同受壓，以吸收試驗機內(nèi)集聚的應變能，可以測得曲線的下降段。第二十二頁，共九十頁，編輯于2023年，星期日02468102030s(MPa)e×10-3第二章鋼筋和混凝土的材料性能2.1混凝土BACEDA點以前，微裂縫沒有明顯發(fā)展，混凝土的變形主要彈性變形，應力-應變關系近似直線。A點應力隨混凝土強度的提高而增加，對普通強度混凝土sA約為

(0.3~0.4)fc，對高強混凝土sA可達(0.5~0.7)fc。A點以后，由于微裂縫處的應力集中，裂縫開始有所延伸發(fā)展，產(chǎn)生部分塑性變形，應變增長開始加快，應力-應變曲線逐漸偏離直線。微裂縫的發(fā)展導致混凝土的橫向變形增加。但該階段微裂縫的發(fā)展是穩(wěn)定的。混凝土在結(jié)硬過程中，由于水泥石的收縮、骨料下沉以及溫度變化等原因，在骨料和水泥石的界面上形成很多微裂縫，成為混凝土中的薄弱部位。混凝土的最終破壞就是由于這些微裂縫的發(fā)展造成的。達到B點，內(nèi)部一些微裂縫相互連通，裂縫發(fā)展已不穩(wěn)定，橫向變形突然增大，體積應變開始由壓縮轉(zhuǎn)為增加。在此應力的長期作用下，裂縫會持續(xù)發(fā)展最終導致破壞。取B點的應力作為混凝土的長期抗壓強度。普通強度混凝土sB約為0.8fc，高強強度混凝土sB可達0.95fc以上。達到C點fc，內(nèi)部微裂縫連通形成破壞面，應變增長速度明顯加快，C點的縱向應變值稱為峰值應變e0，約為0.002?？v向應變發(fā)展達到D點，內(nèi)部裂縫在試件表面出現(xiàn)第一條可見平行于受力方向的縱向裂縫。隨應變增長，試件上相繼出現(xiàn)多條不連續(xù)的縱向裂縫，橫向變形急劇發(fā)展，承載力明顯下降，混凝土骨料與砂漿的粘結(jié)不斷遭到破，裂縫連通形成斜向破壞面。E點的應變e=(2~3)e0，應力s=(0.4~0.6)fc。第二十三頁，共九十頁，編輯于2023年，星期日第二章鋼筋和混凝土的材料性能2.1混凝土（3）不同強度等級混凝土的應力-應變曲線強度越高，峰值應變越大，極限應變越小，下降段越陡峭——延性越差強度越低，峰值應變越小，極限應變越大，下降段越平緩——延性越好第二十四頁，共九十頁，編輯于2023年，星期日2.1混凝土第二章鋼筋和混凝土的材料性能▲Hognestad建議的模型（4）混凝土單軸受壓應力-應變曲線的數(shù)學模型第二十五頁，共九十頁，編輯于2023年，星期日第二章鋼筋和混凝土的材料性能▲我國建工規(guī)范的模型上升段：下降段：2.1混凝土第二十六頁，共九十頁，編輯于2023年，星期日（5）三向受壓時的變形性能

混凝土在橫向受約束力作用時，不但可提高其強度，還可提高其延性。實際工程采用箍筋、鋼管提供約束第二章鋼筋和混凝土的材料性能2.1混凝土第二十七頁，共九十頁，編輯于2023年，星期日第二章鋼筋和混凝土的材料性能（6）混凝土的變形模量混凝土彈性模量變形模量切線模量2.1混凝土彈性系數(shù)n

隨應力增大而減（n

=1~0.5）▲混凝土變形模量的概念第二十八頁，共九十頁，編輯于2023年，星期日第二章鋼筋和混凝土的材料性能2.1混凝土▲混凝土彈性模量的測定與計算se5~10次epAA=(0.4~0.5)fc建規(guī)橋規(guī)

▲混凝土剪變模量GcGc=0.4Ec第二十九頁，共九十頁，編輯于2023年，星期日第二章鋼筋和混凝土的材料性能2.1混凝土（7）混凝土受拉的應力-應變曲線（了解）第三十頁，共九十頁，編輯于2023年，星期日第二章鋼筋和混凝土的材料性能2.1混凝土（1）徐變的概念2、荷載長期作用下混凝土的變形性能－－徐變▲凝膠體的塑性流動。▲裂縫的出現(xiàn)與發(fā)展。（2）產(chǎn)生徐變的原因混凝土在荷載的長期作用下，其應變或變形隨時間增長的現(xiàn)象稱為徐變。第三十一頁，共九十頁，編輯于2023年，星期日第二章鋼筋和混凝土的材料性能應變與時間的關系曲線（t0時刻加載，t時刻卸載）t0elashcrela,ela,,cr,eteeeeee瞬時恢復應變彈性后效殘余應變加載瞬時應變

收縮應變

徐變

▲特點：開始快、以后慢；半年完成大部分、一年穩(wěn)定、三年終止（3）徐變與時間的關系第三十二頁，共九十頁，編輯于2023年，星期日第二章鋼筋和混凝土的材料性能2.1混凝土▲不利影響：徐變會使結(jié)構(gòu)（或構(gòu)件）的變形增大（如撓度）

；引起預應力損失；在長期高應力作用下，甚至會導致破壞?！欣绊懀?/p>

有利于結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生內(nèi)（應）力重分布，降低結(jié)構(gòu)的受力；減小大體積混凝土內(nèi)的溫度應力；受拉徐變可延緩收縮裂縫的出現(xiàn)。（4）徐變對結(jié)構(gòu)的影響第三十三頁，共九十頁，編輯于2023年，星期日第二章鋼筋和混凝土的材料性能2.1混凝土▲內(nèi)在因素：是混凝土的組成和配比。骨料的剛度（彈性模量）越大，體表比越大，徐變就越小;水灰比越小，水泥用量越少，徐變也越小?！h(huán)境影響：包括養(yǎng)護和使用條件。受荷前養(yǎng)護的溫濕度越高，水泥水化作用越充分，徐變就越小。受荷后構(gòu)件所處的環(huán)境溫度越高，相對濕度越小，徐變就越大。（5）影響徐變的因素第三十四頁，共九十頁，編輯于2023年，星期日第二章鋼筋和混凝土的材料性能2.1混凝土

當初始應力水平si/fc≤0.5時，徐變值與初應力基本上成正比，這種徐變稱為線性徐變。產(chǎn)生線性徐變的主要原因是凝膠體的塑性流動。

當初應力si

在(0.5~0.8)fc

范圍時，徐變最終雖仍收斂，但最終徐變與初應力si不成比例，這種徐變稱為非線性徐變。產(chǎn)生非線性徐變的主要原因是裂縫的出現(xiàn)與發(fā)展。▲應力條件：是指初應力水平si

/fc是影響徐變的非常主要的因素。

當初應力si

>0.8fc時，混凝土內(nèi)部微裂縫的發(fā)展已處于不穩(wěn)定的狀態(tài)，徐變的發(fā)展將不收斂，最終導致混凝土的破壞。因此將0.8fc作為混凝土的長期抗壓強度。第三十五頁，共九十頁，編輯于2023年，星期日3、混凝土在重復荷載作用下的變形性能－疲勞第二章鋼筋和混凝土的材料性能（1）重復荷載作用下的應力-應變曲線▲疲勞破壞的特征：裂縫小而變形大第三十六頁，共九十頁，編輯于2023年，星期日第二章鋼筋和混凝土的材料性能（2）混凝土疲勞強度試驗▲標準試件：150×150×300或150×150×450mm的棱柱體▲200萬次▲荷載應力大小，即疲勞應力比值是影響疲勞強度大小的關鍵因素

▲混凝土疲勞強度fcffcf=gr

fc見建工教材P316附表2-4第三十七頁，共九十頁，編輯于2023年，星期日第二章鋼筋和混凝土的材料性能2.1混凝土

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由于體積變化而產(chǎn)生的變形。）4、混凝土的收縮▲物理方面：干燥失水?！瘜W方面：混凝土的碳化（凝膠體中的Ca(OH)2CaCO3）。（2）引起收縮的原因（1）收縮的概念第三十八頁，共九十頁，編輯于2023年，星期日第二章鋼筋和混凝土的材料性能2.1混凝土▲當收縮受到約束（如支座、內(nèi)部鋼筋）時，將使混凝土中產(chǎn)生拉應力，甚至引起混凝土的開裂?！炷潦湛s會使預應力混凝土構(gòu)件產(chǎn)生預應力損失。（3）收縮對結(jié)構(gòu)的影響第三十九頁，共九十頁，編輯于2023年，星期日圖b)墻板干燥收縮裂縫與邊框架的變形圖a)鋼筋混凝土構(gòu)件的收縮裂縫第四十頁，共九十頁，編輯于2023年，星期日第二章鋼筋和混凝土的材料性能2.1混凝土▲早期發(fā)展快，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。一般情況下，最終收縮應變值約為(2~5)×10-4

混凝土開裂應變?yōu)?0.5~2.7)×10-4（4）收縮與時間的關系ch第四十一頁，共九十頁，編輯于2023年，星期日第二章鋼筋和混凝土的材料性能2.1混凝土▲水泥的強度等級高、用量多、水灰比大，收縮就大；

▲骨料彈性模量高、級配好，收縮就??；

▲養(yǎng)護時的濕度大、溫度高，收縮就?。弧褂脮r的濕度大、溫度低，收縮就??；

▲構(gòu)件體表比大，收縮就?。?/p>

▲混凝土越密實，收縮越小；

（5）影響收縮的因素第四十二頁，共九十頁，編輯于2023年，星期日第二章鋼筋和混凝土的材料性能2.1混凝土（6）膨脹的概念混凝土在水中硬化時體積會增大，這種現(xiàn)象稱為混凝土的膨脹。但混凝土的膨脹值一般較小，對結(jié)構(gòu)的影響也較小，所以經(jīng)常不予考慮。（7）膨脹對結(jié)構(gòu)的影響第四十三頁，共九十頁，編輯于2023年，星期日第二章鋼筋和混凝土的材料性能2.2鋼筋2.2鋼筋一、鋼筋的種類1、鋼筋的化學成分：力學性能主要取決于化學成分。

鐵元素：主要成分。碳元素：含碳量增加，強度提高，但塑性和可焊性降低。低碳鋼（<0.25%)、中碳鋼（0.25~0.6%)、高碳鋼（0.6~1.4%)。錳、硅元素：可提高強度，保持一定塑性。磷、硫元素：使塑性降低、焊接性能降低、冷脆（磷）或熱脆（硫）。第四十四頁，共九十頁，編輯于2023年，星期日第二章鋼筋和混凝土的材料性能2.2鋼筋2鋼筋的品種

熱軋鋼筋、鋼絞線、高強鋼絲、熱處理鋼筋和冷加工鋼筋。熱軋鋼筋第四十五頁，共九十頁，編輯于2023年，星期日第二章鋼筋和混凝土的材料性能2.2鋼筋預應力鋼筋第四十六頁，共九十頁，編輯于2023年，星期日第二章鋼筋和混凝土的材料性能2.2鋼筋（1）熱軋鋼筋：HotRolledSteelReinforcingBar建規(guī)：HPB235級、HRB335級、HRB400級、RRB400級橋規(guī)：R235級、HRB335級、HRB400級、KL400級第四十七頁，共九十頁，編輯于2023年，星期日第二章鋼筋和混凝土的材料性能2.2鋼筋HRB335級(Ⅱ級)和

HRB400級(Ⅲ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Ⅱ級鋼筋作箍筋。

HRB400級為主力鋼筋。HPB235（R235）級(Ⅰ級)鋼筋為光面鋼筋，多作為現(xiàn)澆樓板的受力鋼筋和箍筋。第四十八頁，共九十頁，編輯于2023年，星期日第二章鋼筋和混凝土的材料性能屈服強度標準值鋼筋屈服標準值=鋼材廢品限值，保證率97.73%（95%）種類符號d(mm)fyk、fsk熱軋鋼筋HPB235、R235（Q235）8~20235HRB335（20MnSi）6~50335HRB400（20MnSiV、20MnSiNb、20MnTi）6~50400RRB400、KL400（K20MnSi）8~40400普通鋼筋強度標準值(N/mm2)第四十九頁，共九十頁，編輯于2023年，星期日第二章鋼筋和混凝土的材料性能2.2鋼筋種類符號d(mm)fptk鋼絞線1×3s8.6、10.81860、1720、157012.91720、15701×79.5、11.1、12.7186015.21860、1720清除應力鋼絲光面螺旋助PH4、51770、1670、157061670、15707、8、91570刻痕I5、71570熱處理鋼筋40Si2MnHT6147048Si2Mn8.245Si2Cr10預應力鋼筋強度標準值（N/mm2）道橋的見教材P498附表建工“熱處理鋼筋”項，道橋為“精軋螺紋鋼絲”第五十頁，共九十頁，編輯于2023年，星期日第二章鋼筋和混凝土的材料性能2.2鋼筋（3）熱處理鋼筋：是將Ⅳ級鋼筋通過加熱、淬火和回火等調(diào)質(zhì)工藝處理，使強度得到較大幅度的提高，而延伸率降低不多。用于預應力混凝土結(jié)構(gòu)。

（4）冷加工鋼筋：是由熱軋鋼筋和盤條經(jīng)冷拉、冷拔、冷軋、冷扭加工后而成。冷加工的目的是為了提高鋼筋的強度，節(jié)約鋼材。但經(jīng)冷加工后，鋼筋的延伸率降低。（2）鋼絞線、鋼絲：高強鋼絲、鋼絞線的強度為1570~1860MPa；延伸率10=6%，

100=3.5~4%；鋼絲的直徑4~9mm；外形有光面、刻痕和螺旋肋三種。

高強鋼絞線、鋼絲為預應力主力鋼筋。第五十一頁，共九十頁，編輯于2023年，星期日第二章鋼筋和混凝土的材料性能2.2鋼筋3、鋼筋的冷加工－－冷拉和冷拔（1）冷拉的概念冷拉是將鋼筋拉至超過屈服強度的某一應力，然后卸載為零，再次拉伸時鋼筋的屈服強度得到提高，是一種提高鋼筋受拉屈服強度的方法。se未冷拉的屈服強度冷拉后的屈服強度ab冷拉經(jīng)時效后的屈服強度c時效--常溫：20天1000:2小時（2）冷拉的目的提高鋼筋的抗拉強度，節(jié)約鋼筋。（3）說明冷拉只能提高鋼筋的抗拉強度，

不能提高鋼筋的抗壓強度。第五十二頁，共九十頁，編輯于2023年，星期日第二章鋼筋和混凝土的材料性能（4）冷拔的概念概念：用強力將鋼筋拔過比它自身直徑還小的硬質(zhì)合金拔模，是一種提高鋼筋強度的方法。作用：可大大提高抗拉、抗壓強度。但塑性降低很多。第五十三頁，共九十頁，編輯于2023年，星期日第二章鋼筋和混凝土的材料性能2.2鋼筋a

——比例極限b——屈服上限屈服下限，即屈服強度

fyoa

——彈性階段(延伸…）d

——極限抗拉強度bc

——屈服階段cd

——強化階段de——破壞階段e

——極限應變二、鋼筋的強度與變形1、

有明顯屈服點鋼筋的應力-應變關系第五十四頁，共九十頁，編輯于2023年，星期日第二章鋼筋和混凝土的材料性能2.2鋼筋屈服強度：是鋼筋設計強度取值的依據(jù)，一般取屈服下限作為屈服強度。

這是因為鋼筋屈服后將產(chǎn)生很大的塑性變形，而且屈服上限與加載速度有關，不穩(wěn)定。2、幾個指標第五十五頁，共九十頁，編輯于2023年，星期日第二章鋼筋和混凝土的材料性能2.2鋼筋伸長率：鋼筋拉斷時的應變。伸長率越大，鋼筋的塑性和變形能力越好。伸長率要求：d5≥25%(Ⅰ級)、16%(Ⅱ級)、14%(Ⅲ級)、10%(Ⅳ級)。第五十六頁，共九十頁，編輯于2023年，星期日第二章鋼筋和混凝土的材料性能2.2鋼筋冷彎：彎芯直徑越小，彎轉(zhuǎn)度越大，冷彎性能越好，即塑性越好。D第五十七頁，共九十頁，編輯于2023年，星期日第二章鋼筋和混凝土的材料性能2.2鋼筋3、有明顯屈服點鋼筋應力-應變關系的數(shù)學模型（1）雙直線的理想彈塑性模型－－即《規(guī)范》模型1Es0.01（2）同時理解建工教材P25的三折線模型第五十八頁，共九十頁，編輯于2023年，星期日第二章鋼筋和混凝土的材料性能2.2鋼筋鋼筋的彈性模量Es(N/mm2)種

類EsHPB235(R235)級鋼筋2.1×105HRB335級鋼筋、HRB400級鋼筋、RRB400(KL400)級鋼筋、熱處理鋼筋2.0×105消除應力鋼絲（光面鋼絲、螺旋肋鋼絲、刻痕鋼絲）2.05×105鋼絞線1.95×105第五十九頁，共九十頁，編輯于2023年，星期日第二章鋼筋和混凝土的材料性能4、無明顯屈服點鋼筋的應力-應變關系a點：比例極限，約為0.65fu；a點前：為線彈性關系;a點后：為非線性關系;沒有明顯的屈服點;強度設計指標——條件屈服點;即殘余應變?yōu)?.2%所對應的應力；《規(guī)范》取s0.2=0.85fu曲線的數(shù)學模型：見建工教材

P25的雙斜線模型第六十頁，共九十頁，編輯于2023年，星期日第二章鋼筋和混凝土的材料性能三、鋼筋的蠕變、松弛和疲勞蠕變：鋼筋在高應力作用下，其應變隨時間而增加的現(xiàn)象。松弛：鋼筋受力后，長度不變，則其應力隨時間增長而降低的現(xiàn)象。第六十一頁，共九十頁，編輯于2023年，星期日第二章鋼筋和混凝土的材料性能3、疲勞：（1）疲勞破壞的概念：鋼筋在重復、周期動荷載作用下，經(jīng)過一定次數(shù)后，從塑性破壞的性質(zhì)轉(zhuǎn)變成脆性突然斷裂的現(xiàn)象。（2）鋼筋的疲勞應力幅限值fyf：

根據(jù)疲勞應力比值sf，按建工教材P318附表2-11采用。其中fyf=s,maxf-s,minf

fs=s,minf/s,maxf第六十二頁，共九十頁，編輯于2023年，星期日（4）需驗算鋼筋疲勞的構(gòu)件：（3）影響鋼筋疲勞的因素：鋼筋的疲勞應力幅、鋼筋的疲勞應力比值、鋼筋的最大應力值、鋼筋外表面的幾何形狀、鋼筋直徑、鋼筋等級和試驗方法等。吊車梁、橋梁面板等承受重復荷載的鋼筋混凝土的構(gòu)件。第六十三頁，共九十頁，編輯于2023年，星期日四、混凝土結(jié)構(gòu)對鋼筋性能的要求1屈服強度2極限強度3伸長率4冷彎性能5焊接性能6耐火性能7粘結(jié)性能變形指標強度指標檢驗鋼筋性能的四大指標9003dHRB40018003dHRB33518001dHPB235冷彎角度冷彎直徑D級別參數(shù)Dd第六十四頁，共九十頁，編輯于2023年，星期日第二章材料的力學性能2.3鋼筋與混凝土的粘結(jié)無粘結(jié)梁受荷前ss=0無粘結(jié)梁受荷后相對滑移受力性能同素混凝土梁2.3鋼筋與混凝土的粘結(jié)一、粘結(jié)的概念第六十五頁，共九十頁，編輯于2023年，星期日第二章材料的力學性能2.3鋼筋與混凝土的粘結(jié)端部有錨固無粘結(jié)梁受荷前ss=常數(shù)端部有錨固無粘結(jié)梁受荷后第六十六頁，共九十頁，編輯于2023年，星期日第二章材料的力學性能2.3鋼筋與混凝土的粘結(jié)有粘結(jié)梁受荷前sssst+dssssss+dss

dx

有粘結(jié)梁受荷后dx第六十七頁，共九十頁，編輯于2023年，星期日通過粘結(jié)可實現(xiàn)鋼筋與混凝土之間的應力傳遞，保證兩種材料結(jié)合在一起共同工作。第二章材料的力學性能2.3鋼筋與混凝土的粘結(jié)三、兩類粘結(jié)1、錨固粘結(jié)二、粘結(jié)的作用梁柱節(jié)點鋼筋搭接

fyttfy鋼筋截斷懸臂梁la柱腳第六十八頁，共九十頁，編輯于2023年，星期日2、局部粘結(jié)NNt裂縫間粘結(jié)應力第二章材料的力學性能2.3鋼筋與混凝土的粘結(jié)第六十九頁，共九十頁，編輯于2023年，星期日1粘結(jié)力的組成⑴混凝土中水泥膠體與鋼筋表面的化學膠結(jié)力；⑵混凝土因收縮將鋼筋握緊而產(chǎn)生的鋼筋與混凝土間的摩擦力；⑶由于鋼筋表面凹凸不平而產(chǎn)生的機械咬合力。第二章材料的力學性能2.3鋼筋與混凝土的粘結(jié)四、粘結(jié)的機理第七十頁，共九十頁，編輯于2023年，星期日▲然后主要由摩擦力發(fā)揮作用?！斈Σ亮Σ荒茏柚箖烧唛g的相對滑動時：

對于光面鋼筋，粘結(jié)就遭到破壞；

對于帶肋鋼筋，其后主要由機械咬合力發(fā)揮作用，最后機械咬合力不能阻止兩者間的相對滑動時，粘結(jié)遭到破壞。第二章材料的力學性能2.3鋼筋與混凝土的粘結(jié)▲首先膠結(jié)力發(fā)揮作用。當鋼筋與混凝土產(chǎn)生相對滑動后，膠結(jié)作用即喪失。第七十一頁，共九十頁，編輯于2023年，星期日光面鋼筋與混凝土的粘結(jié)強度較低，通常需在鋼筋端部增設彎鉤。第二章材料的力學性能2.3鋼筋與混凝土的粘結(jié)2光面鋼筋的粘結(jié)手工彎鉤機械彎鉤第七十二頁，共九十頁，編輯于2023年，星期日（1）

肋的作用：可顯著增加鋼筋與混凝土的機械咬合作用，從而大大增加了粘結(jié)強度。（2）

肋的形式：人字紋、月牙紋和螺紋。第二章材料的力學性能2.3鋼筋與混凝土的粘結(jié)3帶肋鋼筋的粘結(jié)第七十三頁，共九十頁，編輯于2023年，星期日（2）水平分力使鋼筋周圍的混凝土軸向受拉、受剪，并使混凝土產(chǎn)生內(nèi)部斜向錐形裂縫。第二章材料的力學性能2.3鋼筋與混凝土的粘結(jié)4帶肋鋼筋與砼間機械咬合作用的受力機理斜向擠壓力徑向分力水平分力（1）變形鋼筋受力后，其凸出的肋對混凝土產(chǎn)生斜向擠壓力。徑向分力使混凝土中產(chǎn)生環(huán)向拉力，并使混凝土產(chǎn)生內(nèi)部徑向裂縫。第七十四頁，共九十頁，編輯于2023年，星期日（3）徑向裂縫發(fā)展到構(gòu)件表面，產(chǎn)生劈裂裂縫，機械咬合作用很快喪失，產(chǎn)生劈裂式粘結(jié)破壞。第二章材料的力學性能2.3鋼筋與混凝土的粘結(jié)第七十五頁，共九十頁，編輯于2023年，星期日第二章材料的力學性能2.3鋼筋與混凝土的粘結(jié)（4）若肋前部的混凝土在水平分力和剪力作用下被擠碎，發(fā)生沿肋外徑圓柱面的剪切破壞，即形成“刮梨式”粘結(jié)破壞。（在鋼筋周圍的橫向鋼筋較多或混凝土的保護層厚度較大時發(fā)生）。（5）

“刮梨式”粘結(jié)破壞是變形鋼筋與混凝土粘結(jié)強度的上限。第七十六頁，共九十頁，編輯于2023年，星期日五、粘結(jié)強度1拔出試驗第二章材料的力學性能2.3鋼筋與混凝土的粘結(jié)鋼筋屈服時未被拔出的最小埋長稱的基本錨固長度。（1）錨固長度拔出試驗第七十七頁，共九十頁，編輯于2023年，星期日（2）粘結(jié)強度拔出試驗粘結(jié)強度tu

：粘結(jié)破壞（鋼筋拔出或混凝土劈裂）時的最大平均粘結(jié)應力第二章材料的力學性能2.3鋼筋與混凝土的粘結(jié)第七十八頁，共九十頁，編輯于2023年，星期日2影響粘結(jié)強度的主要因素

（1）混凝土強度：混凝土強度等級高、粘結(jié)強度大；且與

ft

成正比。（2）鋼筋的外形特征:變形鋼筋的粘結(jié)強度大于光面鋼筋的粘結(jié)強度。（3）

保護層厚度和鋼筋凈間距：相對保護層厚度c/d越大，粘結(jié)強度越高。鋼筋凈距s與鋼筋直徑d的比值s/d越大，粘結(jié)強度也越高。第二章材料的力學性能2.3鋼筋與混凝土的粘結(jié)第七十九頁，共九十頁，編輯于2023年，星期日第二章材料的力學性能2.3鋼筋與混凝土的粘結(jié)（4）

橫向配筋：限制了徑向裂縫的發(fā)展，使粘結(jié)強度得到提高?！?/p>

存在側(cè)壓力可提高粘結(jié)強度；

▲

受反復荷載作用的鋼筋，肋前后的混凝土均會被擠碎，導致咬合作用降低。（5）

受力情況第八十頁，共九十頁，編輯于2023年，星期日1、保證粘結(jié)的構(gòu)造措施第二章材料的力學性能2.4鋼筋的錨固與搭接2.4一般構(gòu)造規(guī)定（1）規(guī)定鋼筋最小的搭接長度和錨固長度。（2）規(guī)定鋼筋的最小間距和混凝土保護層最小厚度。（3）對縱筋搭接范圍內(nèi)的箍筋加密進行了規(guī)定。（4）對鋼筋端部的彎鉤設置進行了規(guī)定。第八十一頁，共九十頁，編輯于2023年，星期日2、基本錨固長度的計算公式

第二章材料的力學性能鋼筋類型光面鋼筋帶肋鋼筋刻痕鋼絲螺旋肋鋼絲三股鋼絞線七股鋼絞線a0.160.140.190.130.160.17錨固鋼筋的外形系數(shù)a

見GB50010表9.3.1和建工教材P1142.4一般構(gòu)