11 和混凝土材料的力學性能

1、揚揚 州州 大大 學學 建建 筑筑 科科 學學 與與 工工 程程 學學 院院college of civil science and engineering.第第1 1章章鋼筋和混凝土材料的力學性能鋼筋和混凝土材料的力學性能2010.8揚揚 州州 大大 學學 建建 筑筑 科科 學學 與與 工工 程程 學學 院院college of civil science and engineering.本章提要n混凝土結構的基本概念混凝土結構的一般概念、類型、特點n鋼筋鋼筋的強度、變形；鋼筋的級別、品種和標記符號n混凝土混凝土的強度和變形 n鋼筋與混凝土間的粘結、鋼筋的錨固與連接揚揚 州州 大大 學學 建

2、建 筑筑 科科 學學 與與 工工 程程 學學 院院college of civil science and engineering.第1章 鋼筋和混凝土材料的力學性能1.1 砼結構的基本概念1.2 鋼筋1.3 混凝土1.4 鋼筋與混凝土的粘結、錨固及鋼筋的連接揚揚 州州 大大 學學 建建 筑筑 科科 學學 與與 工工 程程 學學 院院college of civil science and engineering.1.1 砼結構的基本概念1.一般概念1.1 砼結構的基本概念鋼筋混凝土：是鋼筋和砼按一定方式組成的能共同工作的建筑材料?；炷两Y構( (concrete structure) :)

3、:主要以混凝土材料，并根據需要 配置鋼筋、預應力筋、鋼骨、鋼管等，作為主要承重材料 的結構。素混凝土結構素混凝土結構鋼筋混凝土結構鋼筋混凝土結構預應力混凝土結構預應力混凝土結構鋼骨混凝土結構鋼骨混凝土結構鋼管混凝土結構鋼管混凝土結構纖維增強塑料混凝土纖維增強塑料混凝土鋼鋼 -混凝土混合結構混凝土混合結構nextnext揚揚 州州 大大 學學 建建 筑筑 科科 學學 與與 工工 程程 學學 院院college of civil science and engineering.素混凝土結構（plain concrete)1.1 砼結構的基本概念揚揚 州州 大大 學學 建建 筑筑 科科 學學 與與

4、工工 程程 學學 院院college of civil science and engineering.鋼筋混凝土結構（reinforced concrete)鋼筋混凝土梁1.1 砼結構的基本概念揚揚 州州 大大 學學 建建 筑筑 科科 學學 與與 工工 程程 學學 院院college of civil science and engineering.預應力混凝土結構（prestressed concrete)1.1 砼結構的基本概念揚揚 州州 大大 學學 建建 筑筑 科科 學學 與與 工工 程程 學學 院院college of civil science and engineering.鋼骨

5、混凝土結構（steel reinforced concrete) (encased concrete)鋼骨混凝土柱1.1 砼結構的基本概念揚揚 州州 大大 學學 建建 筑筑 科科 學學 與與 工工 程程 學學 院院college of civil science and engineering.鋼管混凝土結構（concrete filled tube)1.1 砼結構的基本概念揚揚 州州 大大 學學 建建 筑筑 科科 學學 與與 工工 程程 學學 院院college of civil science and engineering.纖維增強塑料混凝土（fiber reinforced plast

6、ic)1.1 砼結構的基本概念揚揚 州州 大大 學學 建建 筑筑 科科 學學 與與 工工 程程 學學 院院college of civil science and engineering.鋼-混凝土混合結構(composite structure) (hybrid structure)1.1 砼結構的基本概念揚揚 州州 大大 學學 建建 筑筑 科科 學學 與與 工工 程程 學學 院院college of civil science and engineering.1.1 砼結構的基本概念2.試驗介紹混凝土： 抗壓強度高，而抗拉強度卻很低 一般抗拉強度只有抗壓強度的1/81/20 破壞時具有明顯

7、的脆性性質 因此，素混凝土構件在實際工程的應用很有限，主要用于以受壓為主的基礎、柱墩和一些非承重結構。1.1 砼結構的基本概念揚揚 州州 大大 學學 建建 筑筑 科科 學學 與與 工工 程程 學學 院院college of civil science and engineering.素混凝土梁pcr = 9.7kn150300fc=13.4n/mm2ft=1.54n/mm2 fts sc= ft2500pu pcrs sc= ft ft破壞時跨中截面受壓邊緣的壓應力與抗拉強度相近，遠未達到混凝土的抗破壞時跨中截面受壓邊緣的壓應力與抗拉強度相近，遠未達到混凝土的抗壓強度，破壞表現(xiàn)為脆性斷裂，無明

8、顯預兆壓強度，破壞表現(xiàn)為脆性斷裂，無明顯預兆。1.1 砼結構的基本概念揚揚 州州 大大 學學 建建 筑筑 科科 學學 與與 工工 程程 學學 院院college of civil science and engineering.1.1 砼結構的基本概念2.試驗介紹鋼 材： 抗拉和抗壓強度都很高 具有屈服現(xiàn)象，破壞時表現(xiàn)出較好的延性 但細長的鋼筋受壓時極易壓曲，僅能作為受拉構件u將混凝土和鋼材這兩種材料有機地結合在一起，可以取長補短，充分利用材料的性能。1.1 砼結構的基本概念揚揚 州州 大大 學學 建建 筑筑 科科 學學 與與 工工 程程 學學 院院college of civil scien

9、ce and engineering.鋼筋混凝土梁pcr = 9.7knfc=13.4n/mm2ft=1.54n/mm2fy=335n/mm2 fts sc= ft1503002500pu 52.5kns sc= ft ft s ss s sc2f16 fy配置鋼筋后，配置鋼筋后，rc梁的承載力比素混凝土梁大大提高，鋼筋的抗拉強度和混梁的承載力比素混凝土梁大大提高，鋼筋的抗拉強度和混凝土的抗壓強度均得到充分利用，且破壞過程有明顯預兆。凝土的抗壓強度均得到充分利用，且破壞過程有明顯預兆。py 50.0kn fc1.1 砼結構的基本概念揚揚 州州 大大 學學 建建 筑筑 科科 學學 與與 工工 程

10、程 學學 院院college of civil science and engineering.鋼筋混凝土梁pcr = 9.7kn fts sc= ft1503002500pu 52.5kns sc= ft ft s ss s sc2f16 fypy 50.0kn fc但從開裂荷載到屈服荷載，在很長的過程帶裂縫工作；通常裂縫寬度很小，不致影響正常使用。但裂縫導致梁的剛度顯著降低，使得鋼筋混凝土梁不能應用于大跨度結構。如何解決？fc=13.4n/mm2ft=1.54n/mm2fy=335n/mm21.1 砼結構的基本概念揚揚 州州 大大 學學 建建 筑筑 科科 學學 與與 工工 程程 學學 院院

11、college of civil science and engineering.鋼筋混凝土reinforced concrete 除在構件的受拉區(qū)配筋外，還有許多其他配筋方式 可以在構件的受壓區(qū)配置鋼筋協(xié)助混凝土承受壓力 在復雜應力區(qū)域（如梁在受剪區(qū)段、受扭構件、節(jié)點區(qū)、剪力墻等），可以配置箍筋或縱橫交錯的鋼筋 當構件受力很大時，可以直接配置鋼骨 還可以利用箍筋約束混凝土來提高混凝土的抗壓強度，甚至直接采用鋼管 采用纖維（鋼纖維、玻璃纖維等）與混凝土一起攪拌形成的纖維混凝土，其抗拉強度可以達到提高 因此，兩種（或兩種以上）材料的有機組合，充分發(fā)揮各自的長處，可以創(chuàng)造出多種形式的復合材料，適應

12、各種不同受力的要求，取得很好的綜合經濟效益1.1 砼結構的基本概念揚揚 州州 大大 學學 建建 筑筑 科科 學學 與與 工工 程程 學學 院院college of civil science and engineering.受壓構件中配置受壓鋼筋受扭構件配筋螺旋箍筋約束混凝土梁中配置箍筋圖 1-3 常見配筋方式1.1 砼結構的基本概念揚揚 州州 大大 學學 建建 筑筑 科科 學學 與與 工工 程程 學學 院院college of civil science and engineering.1.1 砼結構的基本概念3.鋼筋混凝土的特點鋼筋與混凝土共同工作的原因:鋼筋和砼之間存在粘結力鋼筋和砼線膨

13、脹系數接近砼保護鋼筋1.1 砼結構的基本概念揚揚 州州 大大 學學 建建 筑筑 科科 學學 與與 工工 程程 學學 院院college of civil science and engineering.1.1 砼結構的基本概念3.鋼筋混凝土的特點特點 優(yōu)點優(yōu)點: :a.材料利用合理b.可模性好c.耐久性和耐火性較好，維護費用低d.現(xiàn)澆混凝土結構的整體性好，延性較好，適用于抗震、抗爆結構e.剛度大、阻尼大，有利于結構的變形控制。f.易于就地取材揚揚 州州 大大 學學 建建 筑筑 科科 學學 與與 工工 程程 學學 院院college of civil science and engineerin

14、g.1.1 砼結構的基本概念3.鋼筋混凝土的特點特點 缺點缺點: :a.自重大b.抗裂性差c.承載力有限d.施工復雜，工序多（支模、綁鋼筋、澆筑、養(yǎng)護），工期長，施工受季節(jié)、天氣的影響較大。e.混凝土結構一旦破壞，其修復、加固、補強比較困難。1.1 砼結構的基本概念揚揚 州州 大大 學學 建建 筑筑 科科 學學 與與 工工 程程 學學 院院college of civil science and engineering.混凝土結構學習中應注意的問題受壓構件受扭構件受彎構件受拉構件受彎構件受壓構件1.1 砼結構的基本概念揚揚 州州 大大 學學 建建 筑筑 科科 學學 與與 工工 程程 學學 院院

15、college of civil science and engineering.截面的基本受力形態(tài):正截面受力正截面受力斜截面受剪斜截面受剪扭曲截面受扭扭曲截面受扭基本構件的受力往往是基本受力形態(tài)的復合基本構件的受力往往是基本受力形態(tài)的復合基本構件基本構件受力形態(tài)受力形態(tài)受彎構件受彎構件板梁受彎、受剪受彎、受剪受壓構件受壓構件受壓弦桿柱、墻受壓彎受壓彎受壓剪受壓剪雙向受壓彎雙向受壓彎受扭構件受扭構件雨蓬梁柱柱受扭受扭受彎、剪、扭受彎、剪、扭受壓、彎、剪、扭受壓、彎、剪、扭受拉構件受拉構件受拉弦桿受拉彎受拉彎梁柱節(jié)點梁柱節(jié)點受剪受剪1.1 砼結構的基本概念揚揚 州州 大大 學學 建建 筑筑 科

16、科 學學 與與 工工 程程 學學 院院college of civil science and engineering.基本理論基本理論工程應用工程應用問題的復雜性問題的復雜性問題的綜合性問題的綜合性問題不是單一的問題不是單一的解答是不唯一的解答是不唯一的受力性能受力性能理論分析理論分析構件設計構件設計結構設計結構設計材料的力學性能材料的力學性能兩種材料的配比兩種材料的配比兩種材料的共同工作兩種材料的共同工作1.1 砼結構的基本概念揚揚 州州 大大 學學 建建 筑筑 科科 學學 與與 工工 程程 學學 院院college of civil science and engineering.學習中

17、應注意的問題：學習中應注意的問題：1 1、構件和結構設計是一個綜合性問題。設計過程包括結構方案、構件選型、材料選擇、配筋構造、施工方案等，同時還需要考慮安全適用和經濟合理。設計中許多數據可能有多種選擇方案，因此設計結果不是唯一的。最終設計結果應經過各種方案的比較，綜合考慮使用、材料、造價、施工等各項指標的可行性，才能確定較為合適的一個設計結果。1.1 砼結構的基本概念揚揚 州州 大大 學學 建建 筑筑 科科 學學 與與 工工 程程 學學 院院college of civil science and engineering.學習中應注意的問題：學習中應注意的問題：2、工程項目的建設是國家的重要工

18、作，必須依照國家頒布的法規(guī)進行。設計人員必須遵照各種結構類型的設計規(guī)范或規(guī)程進行設計。各種設計規(guī)范或規(guī)程是具有約束性和立法性的文件，其目的是使工程結構的設計在符合國家經濟政策的條件下，保證設計的質量和工程項目的安全可靠。注意在學習中，有關基本理論的應用最終都要落實到規(guī)范的具體規(guī)定。由于工程結構類型很多，不同的結構類型有不同的設計規(guī)范或規(guī)程，但混凝土結構的基本理論是一致的，應重點學好基本理論。backback1.1 砼結構的基本概念揚揚 州州 大大 學學 建建 筑筑 科科 學學 與與 工工 程程 學學 院院college of civil science and engineering.1.2

19、鋼筋1.2.1 鋼筋的種類強度高，塑性低強度高，粘結性好強度高預應力鋼筋鋼筋熱軋鋼筋鋼 絲鋼絞線熱處理鋼筋hpb235hrb335hrb400rrb400光圓鋼筋變形鋼筋變形鋼筋變形鋼筋非預應力鋼筋強度塑性弱強高低1.2 鋼筋揚揚 州州 大大 學學 建建 筑筑 科科 學學 與與 工工 程程 學學 院院college of civil science and engineering.1.2.1 鋼筋的種類按剛度將鋼筋分為:柔性鋼筋勁性鋼筋1.2 鋼筋揚揚 州州 大大 學學 建建 筑筑 科科 學學 與與 工工 程程 學學 院院college of civil science and enginee

20、ring.我國常見鋼筋外形我國常見鋼筋外形1.2 鋼筋揚揚 州州 大大 學學 建建 筑筑 科科 學學 與與 工工 程程 學學 院院college of civil science and engineering.熱軋鋼筋 hot rolled steel reinforcing baru種類:hpb235級、hrb335級、hrb400級、rrb400級hpbhot rolledplainbarhrbhot rolledribbedbarrrbremained head treatmentribbedbar1.2 鋼筋揚揚 州州 大大 學學 建建 筑筑 科科 學學 與與 工工 程程 學學 院院

21、college of civil science and engineering.1.2.2 鋼筋的力學性能1.鋼筋的應力-應變關系s se ea為比例極限 s =eseaa為彈性極限oa：彈性階段ade：強化階段bb為屈服上限c為屈服下限，即屈服強度 fycdad：屈服階段efue為極限抗拉強度 fu ef：頸縮階段fyf有明顯屈服點的鋼筋有明顯屈服點的鋼筋 steel bar with yield point1.2 鋼筋強度設計指標揚揚 州州 大大 學學 建建 筑筑 科科 學學 與與 工工 程程 學學 院院college of civil science and engineering.有

22、明顯屈服點鋼筋的應力-應變關系一般可采用雙線性的理想彈塑性關系yyysfeeeseees fy ey1es鋼筋的彈性模量(n/mm2)種 類eshpb235 級鋼筋2.1105hrb335 級鋼筋、hrb400 級鋼筋、rrb400 級鋼筋、熱處理鋼筋2.0105消除應力鋼絲、螺旋肋鋼絲、刻痕鋼絲2.05105鋼絞線1.951051.2 鋼筋揚揚 州州 大大 學學 建建 筑筑 科科 學學 與與 工工 程程 學學 院院college of civil science and engineering.無明顯屈服點的鋼筋無明顯屈服點的鋼筋steel bar without yield pointa0

23、.2%s0.2 fua點：比例極限，約為點：比例極限，約為0.65fua點前：應力點前：應力-應變關系為線彈性應變關系為線彈性a點后：應力點后：應力-應變關系為非線性，應變關系為非線性，有一定塑性變形，且沒有明顯的屈有一定塑性變形，且沒有明顯的屈服點服點強度設計指標條件屈服點條件屈服點殘余應變?yōu)闅堄鄳優(yōu)?.2%所對應的應力所對應的應力規(guī)范規(guī)范取取s s0.2 =0.85 fu1.2 鋼筋揚揚 州州 大大 學學 建建 筑筑 科科 學學 與與 工工 程程 學學 院院college of civil science and engineering.2.鋼筋的塑性性能1.2.2 鋼筋的力學性能a.延

24、伸率elongation rate：鋼筋拉斷時的應變 反映鋼筋塑性性能的指標0010or 5lll b.冷彎指標：是檢驗鋼材冷加工性能的指標，對于鋼筋與鋼板，其冷彎指標是指在常溫下被檢驗材料對于某一相對的半徑（相對板材厚度與鋼筋直徑）的彎曲角度。 檢驗鋼筋韌性和材質均勻性1.2 鋼筋揚揚 州州 大大 學學 建建 筑筑 科科 學學 與與 工工 程程 學學 院院college of civil science and engineering.1.2.2 鋼筋的力學性能3.鋼筋的冷加工和熱處理冷加工u種類：冷拉、冷拔、冷軋、冷軋扭u目的：提高鋼筋強度u影響：塑性下降熱處理u種類：淬火、回火u目的：提

25、高鋼筋硬度、改善塑性和韌性1.2 鋼筋揚揚 州州 大大 學學 建建 筑筑 科科 學學 與與 工工 程程 學學 院院college of civil science and engineering.冷加工鋼筋冷拉后的鋼筋沒有明顯的屈服階段冷拉卸載后經過一段時間的停滯，再對其張拉，會重新恢復屈服階段而呈現(xiàn)出屈服強度提高的應力應變圖形；這種現(xiàn)象被稱為冷做硬化現(xiàn)象；冷拉僅提高鋼筋的抗拉強度，不提高其抗壓強度；冷拉工藝不改變鋼筋的強度級別 。0a ab b冷拉冷拉1.2 鋼筋揚揚 州州 大大 學學 建建 筑筑 科科 學學 與與 工工 程程 學學 院院college of civil science an

26、d engineering.冷拔是指將光圓鋼筋以強力拉拽使其通過小直徑的硬質合金模具，使其截面減小而長度增長；冷拔后的鋼筋的強度會大大提高；冷拔后鋼筋的塑性會降低；冷拔后的鋼筋與之前的鋼筋不屬于同一種鋼筋。0冷拔冷拔1.2 鋼筋揚揚 州州 大大 學學 建建 筑筑 科科 學學 與與 工工 程程 學學 院院college of civil science and engineering.冷軋冷軋冷軋是將普通低碳鋼或低合金鋼經過軋制，減小直徑并改變其表面形狀，同時材料的內部組織也變得更加密實；冷軋后的鋼筋的強度會提高；冷軋后鋼筋與混凝土的粘結錨固性能有所改善。1.2 鋼筋揚揚 州州 大大 學學 建建

27、 筑筑 科科 學學 與與 工工 程程 學學 院院college of civil science and engineering.1.2.2 鋼筋的力學性能4.鋼筋的松弛與疲勞松弛：u鋼筋受力后在保持長度不變的情況下，應力隨時間的增長而逐漸降低的現(xiàn)象。u會引起預應力損失疲勞：u鋼筋在多次重復荷載作用下發(fā)生脆性突然斷裂的現(xiàn)象u疲勞強度低于靜載下極限強度1.2 鋼筋揚揚 州州 大大 學學 建建 筑筑 科科 學學 與與 工工 程程 學學 院院college of civil science and engineering.1.2.3 鋼筋的計算指標1.鋼筋的強度標準值( characteristic

28、 or standard strength)2.鋼筋的強度設計值具有具有95%95%保證率保證率的基本代表值。其中，熱軋鋼筋根據屈服強度的基本代表值。其中，熱軋鋼筋根據屈服強度確定，用確定，用 表示；預應力鋼絞線、鋼絲和熱處理鋼筋的表示；預應力鋼絞線、鋼絲和熱處理鋼筋的強度根據極限抗拉強度確定，用強度根據極限抗拉強度確定，用 表示。表示。ykfptkf1 . 1, ssykykyyffff ，2 . 1, ssptkptkpypyffff ，a. 熱軋鋼筋強度設計值：b. 預應力鋼筋強度設計值：等于標準值除以材料分項系數。揚揚 州州 大大 學學 建建 筑筑 科科 學學 與與 工工 程程 學學

29、院院college of civil science and engineering.1.2.4 鋼筋混凝土結構對鋼筋性能的要求u強度高u塑性好u可焊性好u與混凝土粘結錨固性能好常規(guī)直徑:d=6,8,10,12,14,16,18,20,22,25,28,32mm12種。backback1.2 鋼筋揚揚 州州 大大 學學 建建 筑筑 科科 學學 與與 工工 程程 學學 院院college of civil science and engineering.1.3 混凝土1.3.1 混凝土的強度a.a. 定義：定義：石子、沙子水泥石:水泥膠凝體塑性變形 水泥結晶體 彈性骨架（彈性變形）水泥+水立方體

30、抗壓強度是指按照標準方法制作養(yǎng)護的立方體抗壓強度是指按照標準方法制作養(yǎng)護的邊長為邊長為150mm150mm的立方體的立方體試件，在試件，在2828天天齡期，用齡期，用標準試驗方法標準試驗方法測測得的抗壓強度。得的抗壓強度。砼強度等級kcuf,1.立方體抗壓強度150mm150mm150mm150mm150mm150mmb.b. 強度等級：強度等級：依據立方體抗壓強度標準值c15,c20,c25,c30,c35,c40,c45,c50c15,c20,c25,c30,c35,c40,c45,c50c80c80共共1414級級c c 混凝土混凝土1515立方體抗壓強度的標準值為立方體抗壓強度的標準值

31、為15n/mm15n/mm2 21.3 混凝土揚揚 州州 大大 學學 建建 筑筑 科科 學學 與與 工工 程程 學學 院院college of civil science and engineering.1.鋼筋和混凝土材料的力學性能a.a. 定義：定義：b.b. 折算：折算：軸心抗壓強度是指按照標準方法制作養(yǎng)護的軸心抗壓強度是指按照標準方法制作養(yǎng)護的截面為截面為150mm150mm150150mmmm高高300mm300mm的棱柱體的棱柱體，在，在2828天天齡期，用齡期，用標準標準試驗方法試驗方法測得的抗壓強度。測得的抗壓強度。2. 軸心抗壓強度ckf（棱柱體抗壓強度）（棱柱體抗壓強度）k

32、cuccckff,2188. 01c軸心抗壓強度與立方體抗壓強度比值軸心抗壓強度與立方體抗壓強度比值2c高強混凝土脆性折減系數高強混凝土脆性折減系數0.880.88經驗折減系數經驗折減系數150mm150mm300mm300mm1.3 混凝土揚揚 州州 大大 學學 建建 筑筑 科科 學學 與與 工工 程程 學學 院院college of civil science and engineering.45. 055. 0,2645. 11395. 088. 0kcuctkff混凝土的抗拉強度比抗壓強度低得多，一般只有抗壓強度的5%10%應用:構件的抗裂性、抗剪、抗沖切、抗扭試驗方法:拉伸試驗 劈裂

33、試驗3.軸心抗拉強度1.3 混凝土揚揚 州州 大大 學學 建建 筑筑 科科 學學 與與 工工 程程 學學 院院college of civil science and engineering.4.混凝土強度的設計值1.4，:ccctktcckcffff混凝土的材料分項系數揚揚 州州 大大 學學 建建 筑筑 科科 學學 與與 工工 程程 學學 院院college of civil science and engineering.5.混凝土在復合應力作用下的強度a. 混凝土的雙向受力強度雙向受拉：強度接近雙向受拉：強度接近單向受拉強度單向受拉強度雙向受壓：抗壓強度和雙向受壓：抗壓強度和極限壓應變均

34、有所提高極限壓應變均有所提高一拉一壓：強度降低一拉一壓：強度降低1.3 混凝土揚揚 州州 大大 學學 建建 筑筑 科科 學學 與與 工工 程程 學學 院院college of civil science and engineering.b. 混凝土的三向受壓強度三向受壓時，混凝土的抗壓強度和極限變形都有較大提高應用:螺旋箍筋柱、鋼管混凝土柱5.混凝土在復合應力作用下的強度1.3 混凝土揚揚 州州 大大 學學 建建 筑筑 科科 學學 與與 工工 程程 學學 院院college of civil science and engineering.5.混凝土在復合應力作用下的強度在有剪應力作用時，混凝

35、土的抗壓強度將低于單軸抗壓強度c. 混凝土在正應力和剪應力作用下的復合強度1.3 混凝土揚揚 州州 大大 學學 建建 筑筑 科科 學學 與與 工工 程程 學學 院院college of civil science and engineering.6.影響混凝土強度的主要因素n混凝土配合比n原材料品質和種類n施工澆搗的密實程度n養(yǎng)護條件n混凝土的齡期1.3 混凝土揚揚 州州 大大 學學 建建 筑筑 科科 學學 與與 工工 程程 學學 院院college of civil science and engineering.1.3 混凝土1.3.2 混凝土的變形(deformation)混凝土的受力變

36、形混凝土的非受力變形1.3 混凝土揚揚 州州 大大 學學 建建 筑筑 科科 學學 與與 工工 程程 學學 院院college of civil science and engineering.1.混凝土的受力變形混凝土的應力-應變關系（本構關系）oa彈性階段ab微裂縫開展bc彈塑性，豎向裂縫形成cd下降段e ecue ecs sc0abcdfce e0殘余變形殘余變形彈性變形彈性變形1.3 混凝土揚揚 州州 大大 學學 建建 筑筑 科科 學學 與與 工工 程程 學學 院院college of civil science and engineering.u混凝土破壞機理02468102030s(

37、mpa)e 10-3baceda點以前點以前，微裂縫沒有，微裂縫沒有明顯發(fā)展，混凝土的變明顯發(fā)展，混凝土的變形主要彈性變形，應力形主要彈性變形，應力-應變關系近似直線。應變關系近似直線。a點應力隨混凝土強度的點應力隨混凝土強度的提高而增加，對普通強提高而增加，對普通強度混凝土度混凝土s sa約為約為 (0.30.4)fc ，對高強混，對高強混凝土凝土s sa可達可達(0.50.7)fc。a點以后點以后，由于微裂縫，由于微裂縫處的應力集中，裂縫開處的應力集中，裂縫開始有所延伸發(fā)展，產生始有所延伸發(fā)展，產生部分塑性變形，應變增部分塑性變形，應變增長開始加快，應力長開始加快，應力-應應變曲線逐漸偏離

38、直線。變曲線逐漸偏離直線。微裂縫的發(fā)展導致混凝微裂縫的發(fā)展導致混凝土的橫向變形增加。但土的橫向變形增加。但該階段微裂縫的發(fā)展是該階段微裂縫的發(fā)展是穩(wěn)定的。穩(wěn)定的。混凝土在結硬過程中，混凝土在結硬過程中，由于水泥石的收縮、骨由于水泥石的收縮、骨料下沉以及溫度變化等料下沉以及溫度變化等原因，在骨料和水泥石原因，在骨料和水泥石的界面上形成很多微裂的界面上形成很多微裂縫，成為混凝土中的薄縫，成為混凝土中的薄弱部位?；炷恋淖罱K弱部位?；炷恋淖罱K破壞就是由于這些微裂破壞就是由于這些微裂縫的發(fā)展造成的?？p的發(fā)展造成的。達到達到b點，內部一些微點，內部一些微裂縫相互連通，裂縫發(fā)裂縫相互連通，裂縫發(fā)展已不穩(wěn)

39、定，橫向變形展已不穩(wěn)定，橫向變形突然增大，體積應變開突然增大，體積應變開始由壓縮轉為增加。在始由壓縮轉為增加。在此應力的長期作用下，此應力的長期作用下，裂縫會持續(xù)發(fā)展最終導裂縫會持續(xù)發(fā)展最終導致破壞。取致破壞。取b點的應力點的應力作為混凝土的長期抗壓作為混凝土的長期抗壓強度。普通強度混凝土強度。普通強度混凝土s sb約為約為0.8fc，高強強度，高強強度混凝土混凝土s sb可達可達0.95fc以上。以上。達到達到c點點fc，內部微裂縫，內部微裂縫連通形成破壞面，應變連通形成破壞面，應變增長速度明顯加快，增長速度明顯加快，c點的縱向應變值稱為峰點的縱向應變值稱為峰值應變值應變 e e 0，約為，

40、約為0.002。縱向應變發(fā)展達到縱向應變發(fā)展達到d點，點，內部裂縫在試件表面出內部裂縫在試件表面出現(xiàn)第一條可見平行于受現(xiàn)第一條可見平行于受力方向的縱向裂縫。力方向的縱向裂縫。隨應變增長，試件上相隨應變增長，試件上相繼出現(xiàn)多條不連續(xù)的縱繼出現(xiàn)多條不連續(xù)的縱向裂縫，橫向變形急劇向裂縫，橫向變形急劇發(fā)展，承載力明顯下降，發(fā)展，承載力明顯下降，混凝土骨料與砂漿的粘混凝土骨料與砂漿的粘結不斷遭到破，裂縫連結不斷遭到破，裂縫連通形成斜向破壞面。通形成斜向破壞面。e點的應變點的應變e e = (23) e e 0，應力應力s s = (0.40.6) fc。e點以后點以后，縱向裂縫形成，縱向裂縫形成一斜向破

41、壞面，此破壞一斜向破壞面，此破壞面受正應力和剪應力的面受正應力和剪應力的作用繼續(xù)擴展，形成一作用繼續(xù)擴展，形成一破壞帶。此時試件的強破壞帶。此時試件的強度由斜向破壞面上的骨度由斜向破壞面上的骨料間的摩阻力提供。隨料間的摩阻力提供。隨應變繼續(xù)發(fā)展，摩阻力應變繼續(xù)發(fā)展，摩阻力和粘結力不斷下降，但和粘結力不斷下降，但即使在很大的應變下，即使在很大的應變下，骨料間仍有一定摩阻力，骨料間仍有一定摩阻力，殘余強，約為殘余強，約為(0.10.4) fc。1.3 混凝土揚揚 州州 大大 學學 建建 筑筑 科科 學學 與與 工工 程程 學學 院院college of civil science and engi

42、neering.u規(guī)范應力-應變關系上升段：)1 (1 0ncccfees0ee下降段：ccfscueee06,6,0,10)50(0033. 010)50(5 . 0002. 0)50(6012kcucukcukcufffnee規(guī)范混凝土應力-應變曲線參數fcuc50c60c70c80n21.831.671.5e00.0020.002050.00210.00215eu0.00330.00320.00310.00300.0010.0020.0030.00410203040506070c80c60c40c20se1.3 混凝土揚揚 州州 大大 學學 建建 筑筑 科科 學學 與與 工工 程程 學學

43、 院院college of civil science and engineering.混凝土在重復荷載作用下的應力應變關系1.3 混凝土揚揚 州州 大大 學學 建建 筑筑 科科 學學 與與 工工 程程 學學 院院college of civil science and engineering.混凝土的彈性模量 elastic modulusseec= tan 原點切線模量原點切線模量elastic modulus0sesddecseec= tan 割線模量割線模量secant modulusesceseec= tan 切線模量切線模量tangent modulusesddec 彈性系數彈性系

44、數n n (coefficient of elasticity) 隨應力增大而減小隨應力增大而減小n n =10.5eeelcecen1.3 混凝土揚揚 州州 大大 學學 建建 筑筑 科科 學學 與與 工工 程程 學學 院院college of civil science and engineering.彈性模量測定方法se0.5fc510 次)n/mm(74.342 . 2102,5kcucfe1.3 混凝土揚揚 州州 大大 學學 建建 筑筑 科科 學學 與與 工工 程程 學學 院院college of civil science and engineering.混凝土的徐變c.影響因素：影

45、響因素：配合比、養(yǎng)護、應力條件配合比、養(yǎng)護、應力條件b. 對構件影響：對構件影響：a) 增大變形；增大變形；b) 引起內力重分布；引起內力重分布；c) 引起預應力損失引起預應力損失砼在長期荷載作用下隨時間而 增長的變形a. 原因原因 ：水泥膠凝體的流動性及內部微裂縫開展水泥膠凝體的流動性及內部微裂縫開展1.3 混凝土揚揚 州州 大大 學學 建建 筑筑 科科 學學 與與 工工 程程 學學 院院college of civil science and engineering.2.混凝土的非受力變形a. 原因原因 ：化學收縮、干濕變形化學收縮、干濕變形c.影響因素：影響因素：配合比、養(yǎng)護、體表比配合

46、比、養(yǎng)護、體表比b. 對構件影響：對構件影響：a) 構件產生裂縫；構件產生裂縫；b) 引起預應力損失引起預應力損失收縮砼在空氣中硬化體積減小的現(xiàn)象砼在空氣中硬化體積減小的現(xiàn)象1.3 混凝土揚揚 州州 大大 學學 建建 筑筑 科科 學學 與與 工工 程程 學學 院院college of civil science and engineering.2.混凝土的非受力變形膨脹 砼在水中或處于飽和濕度情況下結硬時 體積增大的現(xiàn)象。u遠小于收縮值1.3 混凝土揚揚 州州 大大 學學 建建 筑筑 科科 學學 與與 工工 程程 學學 院院college of civil science and engine

47、ering.2.混凝土的非受力變形溫度變形u熱脹冷縮的性質u控制措施：加強養(yǎng)護、減小水泥用量、控制水 灰比、采用堅硬的骨料、良好的級 配、恰當的水泥品種1.3 混凝土揚揚 州州 大大 學學 建建 筑筑 科科 學學 與與 工工 程程 學學 院院college of civil science and engineering.1.3 混凝土1.3.3 混凝土的選用原則n建筑工程中，鋼筋混凝土構件的混凝土強度等級建筑工程中，鋼筋混凝土構件的混凝土強度等級不應不應低于低于c15;c15;n當采用當采用hrb335hrb335級鋼筋時，級鋼筋時，不宜不宜低于低于c20;c20;n當采用當采用hrb400hrb400和