鋼筋的力學(xué)性能PPT精品文檔

1、第第2 2章章 材料的力學(xué)性能1第第2 2章章 鋼筋混凝土材料的物理力學(xué)性能鋼筋混凝土材料的物理力學(xué)性能鋼鋼 筋筋混混 凝凝 土土兩者間的粘結(jié)兩者間的粘結(jié)強(qiáng)強(qiáng) 度度變變 形形粘結(jié)破壞的粘結(jié)破壞的過程和機(jī)理過程和機(jī)理第第2 2章章 材料的力學(xué)性能2 掌握鋼筋的應(yīng)力掌握鋼筋的應(yīng)力- -應(yīng)變曲線；應(yīng)變曲線； 了解鋼筋的冷加工性能、重復(fù)荷載下鋼筋的疲勞性能；了解鋼筋的冷加工性能、重復(fù)荷載下鋼筋的疲勞性能； 熟悉混凝土變形模量、徐變、收縮的概念；熟悉混凝土變形模量、徐變、收縮的概念； 掌握混凝土強(qiáng)度、應(yīng)力掌握混凝土強(qiáng)度、應(yīng)力- -應(yīng)變曲線的概念；應(yīng)變曲線的概念； 掌握粘結(jié)的定義、基本錨固長度的計(jì)算；掌握

2、粘結(jié)的定義、基本錨固長度的計(jì)算； 掌握保證可靠粘結(jié)的構(gòu)造要求。掌握保證可靠粘結(jié)的構(gòu)造要求。 學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)第第2 2章章 材料的力學(xué)性能32.1.1鋼筋的種類鋼筋的種類鋼筋鋼筋柔性鋼筋（線材）：常用普通鋼筋的統(tǒng)稱柔性鋼筋（線材）：常用普通鋼筋的統(tǒng)稱勁性鋼筋（型材）：各種型鋼（角鋼、槽鋼及工字鋼）勁性鋼筋（型材）：各種型鋼（角鋼、槽鋼及工字鋼）鋼筋按外形分：光圓鋼筋、帶肋鋼筋鋼筋按外形分：光圓鋼筋、帶肋鋼筋2.1 鋼筋第第2 2章章 材料的力學(xué)性能4 鐵元素鐵元素：主要成分。：主要成分。 碳元素碳元素：含碳量增加，強(qiáng)度提高，但塑性和可：含碳量增加，強(qiáng)度提高，但塑性和可 焊性降低。焊性降低。 低

3、碳鋼（低碳鋼（0.25%)0.25%) 中碳鋼（中碳鋼（0.250.250.6%)0.6%) 高碳鋼（高碳鋼（0.60.61.4%)1.4%) 合金元素合金元素：可提高強(qiáng)度，保持一定塑性。：可提高強(qiáng)度，保持一定塑性。 磷、硫元素磷、硫元素：使塑性降低、焊接性能降低、冷：使塑性降低、焊接性能降低、冷脆（磷）或熱脆（硫）。脆（磷）或熱脆（硫）。 按化學(xué)成分分：碳素鋼、普通低合金鋼按化學(xué)成分分：碳素鋼、普通低合金鋼 近年來研制出細(xì)晶粒鋼筋，這種鋼近年來研制出細(xì)晶粒鋼筋，這種鋼筋不需要添加或只需添加很少的筋不需要添加或只需添加很少的合金元素，通過控制軋鋼的溫度合金元素，通過控制軋鋼的溫度形成細(xì)晶粒的金

4、相組織，達(dá)到與形成細(xì)晶粒的金相組織，達(dá)到與添加合金元素相同的效果，其強(qiáng)添加合金元素相同的效果，其強(qiáng)度和延性完全滿足混凝土結(jié)構(gòu)對度和延性完全滿足混凝土結(jié)構(gòu)對鋼筋性能的要求。鋼筋性能的要求。第第2 2章章 材料的力學(xué)性能5 熱軋鋼筋：低碳鋼、普通低合金鋼、細(xì)晶粒鋼熱軋鋼筋：低碳鋼、普通低合金鋼、細(xì)晶粒鋼 預(yù)應(yīng)力鋼筋：預(yù)應(yīng)力鋼絲、鋼絞線預(yù)應(yīng)力鋼筋：預(yù)應(yīng)力鋼絲、鋼絞線、預(yù)應(yīng)力螺紋鋼預(yù)應(yīng)力螺紋鋼 熱軋鋼筋熱軋鋼筋第第2 2章章 材料的力學(xué)性能6 預(yù)應(yīng)力鋼筋預(yù)應(yīng)力鋼筋淘汰淘汰第第2 2章章 材料的力學(xué)性能7hpb300 （hot rolled plain steel bar）熱軋光面鋼筋）熱軋光面鋼筋hr

5、b335 ， hrbf335 ， hrb400 , hrbf400，hrb500 ， hrbf500 （ hot rolled ribbed steel bar ）熱軋帶肋鋼筋熱軋帶肋鋼筋rrb400 （remained heat treatment ribbed steel bar ）余熱處理鋼筋余熱處理鋼筋fff r hpb300 （hot rolled plain steel bar）熱軋光面鋼筋）熱軋光面鋼筋hrb335 ， hrbf335 ， hrb400 , hrbf400，hrb500 ， hrbf500 （ hot rolled ribbed steel bar ）熱軋帶肋鋼筋

6、熱軋帶肋鋼筋rrb400 （remained heat treatment ribbed steel bar ）余熱處理鋼筋余熱處理鋼筋第第2 2章章 材料的力學(xué)性能8第第2 2章章 材料的力學(xué)性能9 規(guī)范規(guī)范建議：預(yù)應(yīng)力筋宜采用預(yù)應(yīng)力鋼絲、建議：預(yù)應(yīng)力筋宜采用預(yù)應(yīng)力鋼絲、鋼絞線和預(yù)應(yīng)力螺紋鋼筋鋼絞線和預(yù)應(yīng)力螺紋鋼筋中強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力鋼絲：光面中強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力鋼絲：光面 、螺旋肋、螺旋肋消除應(yīng)力鋼絲：光面消除應(yīng)力鋼絲：光面 、螺旋肋、螺旋肋預(yù)應(yīng)力螺紋鋼筋預(yù)應(yīng)力螺紋鋼筋鋼絞線鋼絞線pm hmp ht s 第第2 2章章 材料的力學(xué)性能10第第2 2章章 材料的力學(xué)性能112.1.2鋼筋的鋼筋的強(qiáng)度強(qiáng)度和和

7、變形變形有有明顯屈服點(diǎn)的鋼筋明顯屈服點(diǎn)的鋼筋無無明顯屈服點(diǎn)的鋼筋明顯屈服點(diǎn)的鋼筋第第2 2章章 材料的力學(xué)性能121.有明顯屈服點(diǎn)鋼筋的有明顯屈服點(diǎn)鋼筋的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系 a 比例極限比例極限b 屈服上限屈服上限 屈服下限，屈服下限， 即即屈服強(qiáng)度屈服強(qiáng)度 fyoa 彈性階段彈性階段 (延伸延伸）d 極限抗拉強(qiáng)度極限抗拉強(qiáng)度bc 屈服階段屈服階段cd 強(qiáng)化階段強(qiáng)化階段de 破壞階段破壞階段e 極限應(yīng)變極限應(yīng)變軟鋼軟鋼第第2 2章章 材料的力學(xué)性能13條件屈服點(diǎn)為殘余變形為條件屈服點(diǎn)為殘余變形為0.20.2時(shí)對應(yīng)的應(yīng)力時(shí)對應(yīng)的應(yīng)力b85.02 .0a點(diǎn)：比例極限，約為點(diǎn)：比例極限，約為0

8、.75ba點(diǎn)前：應(yīng)力點(diǎn)前：應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系為線彈性應(yīng)變關(guān)系為線彈性a點(diǎn)后：應(yīng)力點(diǎn)后：應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系為非線性，應(yīng)變關(guān)系為非線性，有一定塑性變形，且沒有明顯有一定塑性變形，且沒有明顯的屈服點(diǎn)的屈服點(diǎn)a0.2%0.2 fub bc cb b2.無明顯屈服點(diǎn)鋼筋的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系無明顯屈服點(diǎn)鋼筋的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系 （硬鋼）（硬鋼）第第2 2章章 材料的力學(xué)性能143.不同鋼筋應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的比較不同鋼筋應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的比較hpb300hpb300第第2 2章章 材料的力學(xué)性能15該模型適用于流幅較長的低強(qiáng)度鋼筋該模型適用于流幅較長的低強(qiáng)度鋼筋 yyysfe 軟鋼的雙線性理想彈塑性本構(gòu)模型軟鋼的雙線性理想彈塑性本構(gòu)模

9、型第第2 2章章 材料的力學(xué)性能16反映鋼筋力學(xué)性能的基本指標(biāo)：反映鋼筋力學(xué)性能的基本指標(biāo)：、極限強(qiáng)度、極限強(qiáng)度、和有明顯屈服點(diǎn)鋼筋，其屈服強(qiáng)度定義為有明顯屈服點(diǎn)鋼筋，其屈服強(qiáng)度定義為屈服下限屈服下限。強(qiáng)屈比強(qiáng)屈比為極限強(qiáng)度與屈服強(qiáng)度的比值，反映鋼筋的為極限強(qiáng)度與屈服強(qiáng)度的比值，反映鋼筋的強(qiáng)度儲(chǔ)備，熱軋鋼筋通常在強(qiáng)度儲(chǔ)備，熱軋鋼筋通常在 1.41.41.61.6之間。之間。第第2 2章章 材料的力學(xué)性能17鋼筋標(biāo)距通常取為鋼筋標(biāo)距通常取為5d5d或或10d10d，標(biāo)距范圍包括了鋼筋的頸縮區(qū)域，標(biāo)距范圍包括了鋼筋的頸縮區(qū)域，而該區(qū)域的變形占試件變形的絕而該區(qū)域的變形占試件變形的絕大部分且與試件標(biāo)

10、距的大小關(guān)系大部分且與試件標(biāo)距的大小關(guān)系不大，所以導(dǎo)致不同標(biāo)距的試件不大，所以導(dǎo)致不同標(biāo)距的試件測得的延伸率不同。測得的延伸率不同。目前多采用目前多采用均勻延伸率（總伸長率）均勻延伸率（總伸長率）來反映鋼筋來反映鋼筋的變形能力的變形能力延伸率延伸率第第2 2章章 材料的力學(xué)性能18v均勻伸長率均勻伸長率鋼筋彈鋼筋彈性模量性模量實(shí)測鋼筋實(shí)測鋼筋拉斷強(qiáng)度拉斷強(qiáng)度gt殘余殘余伸長伸長00lll sbe已回復(fù)彈已回復(fù)彈性應(yīng)變性應(yīng)變+=第第2 2章章 材料的力學(xué)性能19鋼筋均勻伸長率的測定：鋼筋均勻伸長率的測定：第第2 2章章 材料的力學(xué)性能20冷彎性能是冷彎性能是反映鋼筋變形能力的另一個(gè)指標(biāo)反映鋼筋變

11、形能力的另一個(gè)指標(biāo) =90,180 ,反復(fù)彎曲反復(fù)彎曲要要求：冷彎過程中無裂縫、鱗求：冷彎過程中無裂縫、鱗落或斷裂。落或斷裂。d 愈小，要求愈高。愈小，要求愈高。反復(fù)次數(shù)愈高，要求愈高。反復(fù)次數(shù)愈高，要求愈高。 冷彎是檢驗(yàn)鋼筋局部變形能力的指標(biāo)。冷彎是檢驗(yàn)鋼筋局部變形能力的指標(biāo)。 鋼筋塑性愈好，構(gòu)件破壞前預(yù)兆愈明顯。鋼筋塑性愈好，構(gòu)件破壞前預(yù)兆愈明顯。 第第2 2章章 材料的力學(xué)性能21：鋼筋在高應(yīng)力作用下，其：鋼筋在高應(yīng)力作用下，其應(yīng)變應(yīng)變隨時(shí)間而增加隨時(shí)間而增加的現(xiàn)象。的現(xiàn)象。：鋼筋受力后，長度不變，則其：鋼筋受力后，長度不變，則其應(yīng)力應(yīng)力隨時(shí)間增隨時(shí)間增長而降低的現(xiàn)象。長而降低的現(xiàn)象。第

12、第2 2章章 材料的力學(xué)性能22疲勞破壞的概念：疲勞破壞的概念：鋼筋在重復(fù)、周期動(dòng)荷載作用鋼筋在重復(fù)、周期動(dòng)荷載作用下，經(jīng)過一定次數(shù)后，從下，經(jīng)過一定次數(shù)后，從塑性破壞塑性破壞的性質(zhì)轉(zhuǎn)變成的性質(zhì)轉(zhuǎn)變成脆脆性突然斷裂性突然斷裂的現(xiàn)象。的現(xiàn)象。 此時(shí)，鋼筋的最大應(yīng)力低于靜荷載下的極限強(qiáng)度此時(shí)，鋼筋的最大應(yīng)力低于靜荷載下的極限強(qiáng)度 鋼筋的鋼筋的疲勞強(qiáng)度：疲勞強(qiáng)度：在某一規(guī)定在某一規(guī)定應(yīng)力變化幅度應(yīng)力變化幅度內(nèi)，經(jīng)受內(nèi)，經(jīng)受一定次數(shù)循環(huán)荷載（一定次數(shù)循環(huán)荷載（2百萬次）后，才發(fā)生的最大應(yīng)百萬次）后，才發(fā)生的最大應(yīng)力值。力值。鋼筋的鋼筋的疲勞應(yīng)力幅疲勞應(yīng)力幅限值限值 fyf、 fpyf ： 根據(jù)疲勞應(yīng)力

13、比值根據(jù)疲勞應(yīng)力比值 sf、pf，分別按表取值分別按表取值 。fffyfminmaxfffmaxmin第第2 2章章 材料的力學(xué)性能23需驗(yàn)算鋼筋疲勞的構(gòu)件：需驗(yàn)算鋼筋疲勞的構(gòu)件：影響鋼筋疲勞的因素：影響鋼筋疲勞的因素：鋼筋的疲勞應(yīng)力幅、鋼筋的疲勞應(yīng)力幅、鋼筋的疲勞應(yīng)力比值、鋼鋼筋的疲勞應(yīng)力比值、鋼筋的最小應(yīng)力值、鋼筋外表面的幾何形狀、鋼筋的最小應(yīng)力值、鋼筋外表面的幾何形狀、鋼筋直徑、鋼筋等級(jí)和試驗(yàn)方法等。筋直徑、鋼筋等級(jí)和試驗(yàn)方法等。吊車梁吊車梁、橋梁面板橋梁面板等承受等承受重復(fù)荷載重復(fù)荷載的鋼筋混凝的鋼筋混凝土的構(gòu)件。土的構(gòu)件。第第2 2章章 材料的力學(xué)性能24是將鋼筋拉至是將鋼筋拉至超過

14、屈服強(qiáng)度超過屈服強(qiáng)度的某一應(yīng)力，然后卸載為零，的某一應(yīng)力，然后卸載為零，再次拉伸時(shí)鋼筋的屈服強(qiáng)度得到提高，是一種提高鋼筋受拉再次拉伸時(shí)鋼筋的屈服強(qiáng)度得到提高，是一種提高鋼筋受拉屈服強(qiáng)度的方法。屈服強(qiáng)度的方法。未冷拉的屈服強(qiáng)度未冷拉的屈服強(qiáng)度冷拉后的屈服強(qiáng)度冷拉后的屈服強(qiáng)度提高鋼筋的抗拉強(qiáng)度，節(jié)約提高鋼筋的抗拉強(qiáng)度，節(jié)約鋼筋。鋼筋。冷拉冷拉只能只能提高鋼筋的抗拉強(qiáng)度，提高鋼筋的抗拉強(qiáng)度， 不能不能提高鋼筋的抗壓強(qiáng)度。提高鋼筋的抗壓強(qiáng)度。冷拉經(jīng)時(shí)效后的屈服強(qiáng)度冷拉經(jīng)時(shí)效后的屈服強(qiáng)度時(shí)效時(shí)效-常溫：常溫：20天天 1000:2小時(shí)小時(shí)第第2 2章章 材料的力學(xué)性能25用強(qiáng)力將鋼筋拔過比它自身直徑還小的硬質(zhì)合金拔