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文檔簡介
1、B. 按化學成分分類碳素鋼碳素鋼低合金鋼(合金含量不超過低合金鋼(合金含量不超過3.5%)由含碳量不同分為高碳鋼、中碳鋼、低碳鋼v低碳鋼:(含碳量0.6%)強度高、塑性差v低合金鋼:碳素鋼基礎(chǔ)上加入少量合金元素而成, 強度高、塑性好第1頁/共58頁C. 按表面形狀不同分類光面鋼筋光面鋼筋:光滑的外表面,多為小直光滑的外表面,多為小直徑的徑的級鋼筋。級鋼筋。變形鋼筋變形鋼筋:外表有凹凸不平的縱橫肋,外表有凹凸不平的縱橫肋,以增加與砼的粘結(jié)。以增加與砼的粘結(jié)。月牙肋 紋路與肋不相交,不易產(chǎn)生應(yīng)力集中,粘紋路與肋不相交,不易產(chǎn)生應(yīng)力集中,粘結(jié)強度略低于等高肋鋼筋。結(jié)強度略低于等高肋鋼筋。等高肋(螺旋
2、紋、人字紋)與鋼筋砼粘結(jié)力好,紋路與肋相交,易產(chǎn)生應(yīng)力集中。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學性能第2頁/共58頁常用鋼筋形式多股鋼絞線多股鋼絞線鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學性能第3頁/共58頁D.熱軋鋼筋 HPB235(Q235) 以符號“ ”表示 光圓鋼筋,低碳鋼,質(zhì)量穩(wěn)定,塑性及焊接性能很好,但強度稍低。多作為現(xiàn)澆樓板受力鋼筋和箍筋。 HRB335(20Mnsi) 以符號“ ”表示, HRB400 以符號“ ”表示, RRB400 以符號“ ”表示。第4頁/共58頁HRB335、HRB400、RRB400都屬于變形帶肋鋼筋,強度較高,塑性和可焊性能較好,與混凝土之間的粘結(jié)性能也較好,在工程中應(yīng)用較廣。
3、第一個字母是鋼筋的加工工藝的英文縮寫, H為熱軋、R為余熱處理;第二個字母是鋼筋的表面形狀的英文縮寫, P為光圓、R為變形帶肋;第三個字母是鋼筋(Bar)的英文縮寫縮寫;數(shù)字表示鋼筋的強度標準值(單位:N/mm2)。符號及數(shù)字的含義:第5頁/共58頁2.鋼筋的力學性能熱軋鋼筋的 曲線 oa彈性階段 b屈服強度fy(受拉強度限值)bcbc流幅cd強化階段de 頸縮階段 a比例極限 d抗拉強度A.軟鋼的力學性能軟鋼:軟鋼:有明顯屈服點的鋼筋,如熱軋 級鋼筋。第6頁/共58頁v屈服強度:屈服強度:是鋼筋強度的設(shè)計依據(jù)是鋼筋強度的設(shè)計依據(jù),在混凝土中的鋼筋,在混凝土中的鋼筋,應(yīng)力達到屈服強度,荷載不增
4、加,應(yīng)變繼續(xù)增大,裂縫開展應(yīng)力達到屈服強度,荷載不增加,應(yīng)變繼續(xù)增大,裂縫開展過寬,構(gòu)件變形過大,結(jié)構(gòu)不能正常使用。過寬,構(gòu)件變形過大,結(jié)構(gòu)不能正常使用。v伸伸 長長 率:率:鋼筋拉斷時應(yīng)變,反映鋼筋鋼筋拉斷時應(yīng)變,反映鋼筋塑性性能塑性性能的指標。的指標。伸長率大的鋼筋,拉斷前有足夠預(yù)兆,延性較好。伸長率大的鋼筋,拉斷前有足夠預(yù)兆,延性較好。00lll v彎曲試驗:鋼筋圍繞直徑為D 的鋼輥彎轉(zhuǎn)角而不發(fā)生裂紋,是反映鋼筋塑性性能的另一指標。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學性能第7頁/共58頁 含碳量高,屈服強度和抗拉強度高,伸長率小,流幅縮短。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學性能第8頁/共58頁硬鋼的硬鋼的 曲
5、線曲線硬鋼沒有明確的屈服臺階(流幅),所以計算中以“協(xié)定流限”作為強度標準以 0.2表示,一般 0.2相當于抗拉極限強度70%85%。B.硬鋼的力學性能如熱處理鋼筋及高強鋼絲。a點:比例極限協(xié)定流限:強度設(shè)計指標,指經(jīng)加載及卸載后尚存有0.2%永久殘余變形時的應(yīng)力。第9頁/共58頁鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學性能 曲線形式: 有明顯流幅的:分為彈性、屈服、強化和破壞等四個階段。 無明顯流幅的:沒有明顯的屈服階段。 注:鋼筋受壓和受拉時的應(yīng)力-應(yīng)變曲線幾乎相同 的曲線簡化: 屈服前:完全彈性的;屈服后:完全塑性的。第10頁/共58頁強度指標強度指標 A.A.有明顯流幅的鋼筋:有明顯流幅的鋼筋:以以下
6、屈服點下屈服點對應(yīng)的強度對應(yīng)的強度作為作為設(shè)計強度的依據(jù),因為,鋼筋屈服后的塑性變形導(dǎo)致設(shè)計強度的依據(jù),因為,鋼筋屈服后的塑性變形導(dǎo)致構(gòu)件產(chǎn)生不可恢復(fù)的變形和不可閉合的裂縫,以至不構(gòu)件產(chǎn)生不可恢復(fù)的變形和不可閉合的裂縫,以至不能使用。能使用。 B.B.無明顯流幅的鋼筋:無明顯流幅的鋼筋:以殘余應(yīng)變?yōu)?.2%0.2%時所對應(yīng)的應(yīng)力值作為鋼筋條件屈服強度。 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學性能第11頁/共58頁C.冷加工鋼筋的力學性能鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學性能v冷拉鋼筋 將鋼筋拉伸超過其屈服強度,放松,經(jīng)一段時間之后,鋼筋會獲得比原來屈服強度更高的屈服強度值。冷拉加工的目的改變鋼材內(nèi)部結(jié)構(gòu),提高鋼材強度
7、,節(jié)約鋼材。第12頁/共58頁鋼筋冷拉后的 曲線冷拉后,冷拉后,屈服強度提高屈服強度提高了,了,流幅縮短,伸長率降低(流幅縮短,伸長率降低(塑塑性下降性下降),鋼材性質(zhì)變硬變),鋼材性質(zhì)變硬變脆。脆。冷拉后,冷拉后,抗拉強度提高抗拉強度提高但但抗抗壓強度沒有提高壓強度沒有提高,計算仍取,計算仍取用原來的抗壓強度。用原來的抗壓強度。p特性:第13頁/共58頁v冷拔:將鋼筋強力拔過硬合金模(直徑小于鋼筋)。溫度的影響:高溫時恢復(fù)到原狀態(tài),先焊后拉。特性:冷拔鋼筋沒有屈服點和流幅;冷拔可同時提高抗拉、壓強度(強度提高,塑性降低)。第14頁/共58頁4.4.鋼筋的焊接性能 工程中常采用焊接方式接長鋼筋
8、;鋼筋的焊接性能與鋼筋的化學成分有關(guān),不同品種的鋼筋應(yīng)采用不同的焊接方法。 常用的焊接方法有: :電弧焊、閃光對焊、電渣壓力焊。 3.3.鋼筋的疲勞 重復(fù)荷載作用下,鋼筋在低應(yīng)力下產(chǎn)生的斷裂稱為鋼筋的疲勞;在規(guī)定的應(yīng)力幅度內(nèi),經(jīng)規(guī)定次數(shù)的重復(fù)荷載后,發(fā)生疲勞破壞的最大應(yīng)力值稱為疲勞強度。 試驗方法:鋼筋埋入混凝土中重復(fù)受拉或受彎與單根鋼筋的軸拉疲勞。 影響因素:應(yīng)力特征值 ,荷載重復(fù)次數(shù),鋼筋強度。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學性能第15頁/共58頁5.5.混凝土結(jié)構(gòu)對鋼筋的要求 強度:鋼筋有足夠的強度強度和適宜的強屈比強屈比( (極限強度與屈服強度的比值) ); 變形能力:鋼筋的伸長率伸長率和冷彎
9、性冷彎性能均應(yīng)達到規(guī)范要求; 可焊性:焊接處的強度、變形應(yīng)能滿足規(guī)范要求; 與混凝土的粘結(jié)性 :鋼筋與混凝土之間應(yīng)有足夠的粘結(jié)力粘結(jié)力,以保證兩者共同工作。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學性能第16頁/共58頁二、 混凝土的物理力學性能 混凝土是各向不均勻、內(nèi)部存在裂縫和空隙的多相復(fù)合材料;壓力主要由其中的骨料傳遞,水泥凝膠體起粘結(jié)和擴散壓力的作用。1.1.單向受力狀態(tài)下的混凝土強度 a.a.立方體抗壓強度 fcu 在標準條件下養(yǎng)護2828天的標準試件(150150150150150mm150mm),在壓力機按標準加載方式進行試驗,所測得的具有95%95%保證率的承載強度為立方體抗壓強度 。溫度為20
10、3、相對濕度不小于95%第17頁/共58頁涂潤滑劑涂潤滑劑試驗情況: : 壓力試件裂縫發(fā)展擴張喪失承載力影響強度的因素:齡期、加載速率、試塊尺寸等涂 刷潤滑劑來消除試件與壓力機間的摩擦力,測得的抗壓強度較低;我國規(guī)范的方法:不涂潤滑劑。承壓板試試塊塊摩擦力摩擦力不涂潤滑劑不涂潤滑劑 強度大于PP鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學性能第18頁/共58頁 不同尺寸的試件,測得的立方體抗壓強度是不同的,不同尺寸的試件,測得的立方體抗壓強度是不同的,當采用非標準試件進行試驗,其結(jié)果應(yīng)按下述強度換算方當采用非標準試件進行試驗,其結(jié)果應(yīng)按下述強度換算方法進行換算。法進行換算。 標準試塊標準試塊:150150 150
11、mm (強度換算系數(shù)為(強度換算系數(shù)為1.00 ) 非標試塊非標試塊:100100 100mm (強度換算系數(shù)為(強度換算系數(shù)為0.95 ) 200200 200mm (強度換算系數(shù)為(強度換算系數(shù)為1.05 ) 試件的立方體抗壓強度與其齡期是有關(guān)系的,一般而試件的立方體抗壓強度與其齡期是有關(guān)系的,一般而言,齡期長,試件的立方體抗壓強度就高;某些工程因建言,齡期長,試件的立方體抗壓強度就高;某些工程因建設(shè)周期長,混凝土澆注至其受載的時間遠超過設(shè)周期長,混凝土澆注至其受載的時間遠超過28天,此時天,此時可按混凝土的后期強度進行設(shè)計??砂椿炷恋暮笃趶姸冗M行設(shè)計。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學性能第19
12、頁/共58頁 立方體抗壓強度是區(qū)分混凝土強度等級的指標,我立方體抗壓強度是區(qū)分混凝土強度等級的指標,我國規(guī)范混凝土的強度等級有:國規(guī)范混凝土的強度等級有: C10, C15,C20,C25,C30,C35,C40,C50,C60,C70,C80 如果實測到的混凝土立方體抗壓強度處于兩等級之間,則混凝土的強度等級按較低的一級采用。表示混凝土表示混凝土Concrete立方體抗壓強度立方體抗壓強度鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學性能水利水電工程用砼分水利水電工程用砼分1111個強度等級個強度等級,即,即C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60,級差為級差為5N/
13、mm2。 第20頁/共58頁b.b.棱柱體抗壓強度棱柱體抗壓強度 fc 因構(gòu)件長度遠大于其截面尺寸,立方體強度不能很好地反映構(gòu)件中混凝土的受力狀態(tài);規(guī)范采用高寬比h hb b不同棱柱體試件的抗壓強度來衡量。 h hb b過小時,加荷板與混凝土表面間摩擦力會約束混凝土的變形,但h hb b過大則會在試件加載時由于產(chǎn)生較大的附加偏心而引起測量誤差,而當棱柱體的h hb b取2 2時可基本上消除上述兩方面的影響。我國標準棱柱體尺寸為150150l50l50300300mm。 標準試塊:150150300mm (強度換算系數(shù)為1.00 ) 非標準試塊:100100300mm (強度換算系數(shù)為0.95
14、) 200200400mm (強度換算系數(shù)為1.05 )鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學性能第21頁/共58頁 由于承壓板對試件的約束,立方體抗壓強度大由于承壓板對試件的約束,立方體抗壓強度大于棱柱體抗壓強度,且有:于棱柱體抗壓強度,且有:fc=0.76fcu 考慮到構(gòu)件和考慮到構(gòu)件和試件的區(qū)別,取試件的區(qū)別,取 fc=0.67fcu(水工規(guī)范)。(水工規(guī)范)。 國外一般采用圓柱體試件(國外一般采用圓柱體試件(d=150,h=300d=150,h=300),有),有fc=0.79fcu圓柱體抗壓強度圓柱體抗壓強度承壓板承壓板試試塊塊PP鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學性能第22頁/共58頁 棱柱體抗拉強度是混
15、凝土的基本強度指標,它遠小于混凝土的立方體抗壓強度。一般條件下,其值相當于棱柱體抗壓強度的19118。 測量棱柱體抗拉強度: (1)直接受拉法; (2)劈裂法。A.直接受拉時的棱柱體抗拉強度:c.c.軸心抗拉強度軸心抗拉強度ft)/(2mmNAPft 試驗結(jié)果:ft= 0.26fcu 2/3 考慮到構(gòu)件和試件的區(qū)別,尺寸效應(yīng),加荷速度等的影響,取 ft= 0.225fcu 2/3 。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學性能第23頁/共58頁B.劈裂受拉時的抗拉強度:)(222aPdlPfts 軸心受拉試驗軸心受拉試驗對中對中困難,常采用立方體或圓柱體困難,常采用立方體或圓柱體劈裂試劈裂試驗驗測定砼的抗拉強
16、度。測定砼的抗拉強度。我國根據(jù)100mm立方體的劈裂與抗壓試驗結(jié)果對比有: fts=0.19fcu 3/4鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學性能立方體試件通過墊條施加線載荷P,垂直截面上除墊條附近外,產(chǎn)生均勻拉應(yīng)力,當拉應(yīng)力達到ft時,試件對半劈裂。第24頁/共58頁第25頁/共58頁第26頁/共58頁第27頁/共58頁 實際結(jié)構(gòu)中,砼很少處于單向受力狀態(tài)。更多的是處于實際結(jié)構(gòu)中,砼很少處于單向受力狀態(tài)。更多的是處于雙雙向向或或三向三向受力狀態(tài)。受力狀態(tài)。2. 復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)下的混凝土強度雙軸應(yīng)力狀態(tài) 雙向雙向受壓受壓強度強度大大于單于單向受壓強度,即向受壓強度,即一向強一向強度隨另一向壓應(yīng)力的增度隨另一
17、向壓應(yīng)力的增加而增加加而增加。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學性能 在在2 2方向壓應(yīng)力為方向壓應(yīng)力為55556060的混凝土抗壓強度時,混凝土的混凝土抗壓強度時,混凝土1 1方向抗壓強方向抗壓強度可達到最大值,度可達到最大值,約提高約提高3030。最大強度發(fā)生在 1 2 約等于2或0.5時 第28頁/共58頁在雙向在雙向受拉受拉區(qū),其強度與區(qū),其強度與單向受拉時單向受拉時差別不大差別不大,即,即一一向抗拉強度基本上與另一向向抗拉強度基本上與另一向拉應(yīng)力的大小無關(guān)。拉應(yīng)力的大小無關(guān)。在一軸受壓一軸受拉狀態(tài)下,抗壓強度或抗拉強度均隨另一方向拉應(yīng)力或壓應(yīng)力的增加而減小。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學性能第29頁
18、/共58頁 處在單向壓應(yīng)力單向壓應(yīng)力和剪應(yīng)力剪應(yīng)力共同作用下混凝土的的抗剪強度隨壓應(yīng)力增大而提高,但當壓應(yīng)力超過0.6fc后,其抗剪強度很快降低。 混凝土兩向應(yīng)力下的強度可按下列公式進行近似計算:兩向受壓兩向受拉一拉一壓ccttttccccffffffffff*.).(.).(. 01011202120211 壓壓法向應(yīng)力和剪應(yīng)力下的強度曲線法向應(yīng)力和剪應(yīng)力下的強度曲線 fc0.20.1-0.10.00.61.0單軸抗拉強度單軸抗壓強度 fc拉拉a雙向壓應(yīng)力之比第30頁/共58頁工程應(yīng)用:工程應(yīng)用: 約束混凝土 鋼管砼 密配螺旋箍筋 目前研究混凝土三向受力狀態(tài)下的強度,多集中于三向受壓狀態(tài)下混
19、凝土的強度問題?;炷烈幌蚩箟簭姸入S另兩向壓應(yīng)力的增加而增加。三向受壓時的混凝土強度第31頁/共58頁無側(cè)向約束時的單軸抗壓強度有側(cè)向約束時的抗壓強度混凝土在三向受壓狀態(tài)下的極限強度可用下式表示 1=f*C C 1=f*C r -側(cè)向約束壓應(yīng)力 r r 混凝土在三向受壓時,不僅其強度得到很大的提高,同時混凝土的變形能力也有較好的改善;rcckff*k為側(cè)壓效應(yīng)系數(shù),通常取4.0。第32頁/共58頁構(gòu)件受剪或受扭時常遇到剪應(yīng)力 和正應(yīng)力 共同作用下的復(fù)合受力情況。砼的抗剪強度:隨拉應(yīng)力增大而減小, 隨壓應(yīng)力增大而增大;當壓應(yīng)力在0.6fc左右時,抗剪強度達到最大,壓應(yīng)力繼續(xù)增大,內(nèi)裂縫發(fā)展明顯,
20、抗剪強度隨壓應(yīng)力的增大而減小。第33頁/共58頁3.混凝土的變形性能 混凝土的變形:(1) 受力變形;(2) 環(huán)境條件變形。 (一)混凝土的受力變形 混凝土的受力變形:(1) 一次短期加載下的變形;(2)重復(fù)加載下的變形;(3)長期加載下的變形。 A混凝土在一次短期加載下的變形性能 混凝土完整的應(yīng)力應(yīng)變曲線大致可由三階段組成。 近似直線段(近似彈性階段) 上升曲線段(彈塑性裂縫擴展階段) 下降曲線段(裂縫失穩(wěn)擴展破壞階段) 影響應(yīng)力應(yīng)變曲線的因素有混凝土強度、加載速度等。第34頁/共58頁v應(yīng)力小于應(yīng)力小于fc的的20% 30%時(時(a點)點),應(yīng),應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系接近力應(yīng)變關(guān)系接近直線直線。v
21、當應(yīng)力當應(yīng)力 ,呈現(xiàn),呈現(xiàn)塑性塑性。應(yīng)力增大到應(yīng)力增大到fc 的的80%左右左右(b點),應(yīng)變增長更快。點),應(yīng)變增長更快。v應(yīng)力達到應(yīng)力達到fc (c點點)時,)時,試件表面出現(xiàn)縱向裂縫,試件表面出現(xiàn)縱向裂縫,試件開始破壞。達到的最試件開始破壞。達到的最大應(yīng)力大應(yīng)力o稱為砼稱為砼棱柱體抗棱柱體抗壓強度壓強度fc c,相應(yīng)的應(yīng)變?yōu)?,相?yīng)的應(yīng)變?yōu)閛 o一般為一般為0.0020.002左右。左右。cu最大壓應(yīng)變第35頁/共58頁 (MPa)fco 0 (10-3)abcd225201510546810加載速度快砼強度提高加載速度慢砼強度降低作用是:加載至峰值應(yīng)力后,吸收試驗機的變形能,測出下降段P
22、 PP P影響應(yīng)力影響應(yīng)力應(yīng)變曲線形狀因素應(yīng)變曲線形狀因素砼強度砼強度低,曲線平坦;低,曲線平坦;強度高強度高,曲線陡,曲線陡,cu??;小;加載速度加載速度快,最大應(yīng)力提高,曲線陡;加載速度慢,曲線平快,最大應(yīng)力提高,曲線陡;加載速度慢,曲線平緩,緩,cu增大。增大。第36頁/共58頁圖1-9 不同強度的混凝土的 曲線cu越大,表示混凝土的塑性變形能力越大,也就是延性(指構(gòu)件最終破壞之前經(jīng)受非彈性變形的能力) 越好?;炷恋膹姸鹊燃壴礁?,上升段長,峰點越高,峰值應(yīng)變也有所增大;下降段越陡。cu最大壓應(yīng)變第37頁/共58頁B.B.混凝土在重復(fù)荷載下的變形性能混凝土在重復(fù)荷載下的變形性能 因混凝土
23、是彈塑性材料,當進行加載后再卸載,其部因混凝土是彈塑性材料,當進行加載后再卸載,其部分應(yīng)變立即或經(jīng)過一段時間后恢復(fù)分應(yīng)變立即或經(jīng)過一段時間后恢復(fù)(彈性應(yīng)變),(彈性應(yīng)變),而另一而另一部分應(yīng)變則不能恢復(fù)部分應(yīng)變則不能恢復(fù)(殘余應(yīng)變),(殘余應(yīng)變),一次加載、卸載循環(huán)一次加載、卸載循環(huán)中混凝土的應(yīng)力應(yīng)變曲線形成一閉合環(huán)。中混凝土的應(yīng)力應(yīng)變曲線形成一閉合環(huán)。 在較高應(yīng)力水平下對混凝土施加重復(fù)荷載,其應(yīng)力在較高應(yīng)力水平下對混凝土施加重復(fù)荷載,其應(yīng)力應(yīng)應(yīng)變曲線環(huán)逐漸靠近,退化成一條直線,再經(jīng)過數(shù)次的重復(fù)變曲線環(huán)逐漸靠近,退化成一條直線,再經(jīng)過數(shù)次的重復(fù)加載,應(yīng)力加載,應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線由應(yīng)變關(guān)系曲線由“
24、凸凸”向應(yīng)力軸變?yōu)橄驊?yīng)力軸變?yōu)椤巴雇埂毕驊?yīng)變軸向應(yīng)變軸且且不再形成閉合環(huán)不再形成閉合環(huán);最終混凝土試件因;最終混凝土試件因裂縫過寬裂縫過寬或或變形過大變形過大而破壞。而破壞。第38頁/共58頁 p e 重復(fù)荷載下的應(yīng)力重復(fù)荷載下的應(yīng)力- -應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線破壞破壞fcf 3 2 1 疲勞強度 fc 因重復(fù)荷載作用引起的破壞稱之為疲勞破壞,混凝土的疲勞破壞強度與其上應(yīng)力最小值與最大值的比值 和荷載的重復(fù)次數(shù)有直接關(guān)系。第39頁/共58頁0 c0.5fc ,非線性徐變。P彈變彈變徐回徐回t0t1t彈變彈變 e徐變徐變cr永久變形永久變形總變形總變形最終徐變最終徐變C.C.混凝土長期荷載作用下的變形
25、性能混凝土長期荷載作用下的變形性能 現(xiàn)象現(xiàn)象:荷載長時間持續(xù)作用下,盡管混凝土上的應(yīng)力不變,荷載長時間持續(xù)作用下,盡管混凝土上的應(yīng)力不變,其變形也會隨時間的延長而增大(其變形也會隨時間的延長而增大(徐變徐變)。)。第40頁/共58頁原因原因:1.1.膠凝體的粘性流動膠凝體的粘性流動; 2.2.混凝土內(nèi)部混凝土內(nèi)部微裂縫的不斷發(fā)展微裂縫的不斷發(fā)展。 影響因素影響因素: 1.應(yīng)力應(yīng)力: c0.5fc,線性徐變;,線性徐變;0.5fc c0.8fc,混凝土破壞;,混凝土破壞; 2.齡期齡期:加荷時混凝土的齡期越早,徐變越大;:加荷時混凝土的齡期越早,徐變越大; 3.環(huán)境濕度環(huán)境濕度:濕度愈大,徐變愈
26、?。唬簼穸扔?,徐變愈小; 4.水泥用量及水灰比水泥用量及水灰比: 徐變與水泥用量及水灰比成正比;徐變與水泥用量及水灰比成正比; 部分徐變可恢復(fù)(彈性徐回);大部分徐變不可恢復(fù)部分徐變可恢復(fù)(彈性徐回);大部分徐變不可恢復(fù)(殘余變形)。(殘余變形)。第41頁/共58頁徐變對混凝土結(jié)構(gòu)的影響徐變對混凝土結(jié)構(gòu)的影響 有利:有利:徐變造成結(jié)構(gòu)內(nèi)力的重新分布,降低高應(yīng)力,提高徐變造成結(jié)構(gòu)內(nèi)力的重新分布,降低高應(yīng)力,提高 低應(yīng)力,改善了結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分布;低應(yīng)力,改善了結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分布; 徐變改善鋼筋與混凝土之間的應(yīng)力分布,使結(jié)構(gòu)最徐變改善鋼筋與混凝土之間的應(yīng)力分布,使結(jié)構(gòu)最 終內(nèi)力分布和材料的利用趨向合理。
27、終內(nèi)力分布和材料的利用趨向合理。 不利:不利:徐變降低構(gòu)件的剛度,加大構(gòu)件的變形;徐變降低構(gòu)件的剛度,加大構(gòu)件的變形; 徐變增大預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件中預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力損徐變增大預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件中預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力損 失,降低預(yù)應(yīng)力效果;失,降低預(yù)應(yīng)力效果; 徐變對構(gòu)件中的裂縫有增大作用。徐變對構(gòu)件中的裂縫有增大作用。PAsPAs s1 c1P s2As s2P P拆去,鋼筋受壓,混凝土受拉. .徐變: s , c 在實際工程中,需要通過對結(jié)構(gòu)構(gòu)件的內(nèi)力分析以及對混凝土徐變性質(zhì)的認識,來利用或控制徐變對結(jié)構(gòu)的影響。第42頁/共58頁(二)混凝土的溫度變形和干縮變形 現(xiàn)象:因外界溫度變化及內(nèi)部水化熱等產(chǎn)
28、生的溫度變形; 因外界濕度變化及凝固結(jié)硬中失水等產(chǎn)生的變形。 原因:1.固體材料的熱脹冷縮; 2.水泥凝膠體失水后轉(zhuǎn)換為水泥石的體積縮小。 影響因素: 1.水泥品種:等級越高,收縮越大 2.水泥用量:水泥用量與水灰比越大,收縮越大 3.骨料:骨料越硬,收縮越小 4.其他:養(yǎng)護條件、環(huán)境條件、體積與表面積比。 收縮對混凝土結(jié)構(gòu)的影響: 在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生溫度或干縮拉應(yīng)力;As sAs s收縮: 鋼筋受壓, 混凝土受拉As導(dǎo)致混凝土開裂,影響結(jié)構(gòu)承載能力和耐久性。第43頁/共58頁 c c c e c p 0 1ecctgE / 0 b. 變形模量變形模量(割線模量割線模量)cccecccEEtgE )
29、(/1應(yīng)變系數(shù),受壓時,為應(yīng)變系數(shù),受壓時,為0.41.0;受拉破壞時,為受拉破壞時,為1.01.04.4.混凝土的彈性模量、泊松比、剪切模量 1 1). .混凝土的彈性模量 a. a. 原點切線模量(彈性模量):拉壓相同混凝土彈性模量的測試方法(混凝土彈性模量的測試方法(150150150150300300標準試件標準試件))/(.273422105mmNfEcuc c/fc c0.5加、卸加、卸510次載次載1tgEc1P PP P第44頁/共58頁 2 2)混凝土的泊松比混凝土的泊松比 混凝土拉、壓應(yīng)變的比值稱為混凝土拉、壓應(yīng)變的比值稱為其其泊松比泊松比; 壓力較小時泊松比壓力較小時泊松
30、比為為0.120.18,接近破壞時達,接近破壞時達0.5以上,一般可取以上,一般可取1/6。 3 3)剪切模量剪切模量 混凝土剪切模量是將混凝土視為彈性材料,按彈性理論求出混凝土剪切模量是將混凝土視為彈性材料,按彈性理論求出(當當 取為取為1/6時,混凝土剪切模量為時,混凝土剪切模量為0.43Ec):)( 12ccEG5.5.混凝土的重力密度 混凝土的重力密度與所采用的骨料的重力密度及混凝土的密實度有關(guān),可按下列數(shù)值采用: 骨料為一般重力密度巖石的混凝土,取23kNm3(人工振搗);24kNm3(機械振搗)。骨料為大重力密度巖石的混凝土,在上述數(shù)值上再增加1.0kNm3。 鋼筋混凝土的重力密度
31、一般取為25kNm3 。第45頁/共58頁三、鋼筋與混凝土的粘結(jié) 1.鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)力鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)力光圓鋼筋光圓鋼筋粘附力粘附力摩擦力摩擦力機械咬合力機械咬合力有滑移時粘有滑移時粘附力即消失附力即消失鋼筋受力較鋼筋受力較大時粘結(jié)力大時粘結(jié)力主要由此二主要由此二部分組成部分組成變形鋼筋變形鋼筋粘附力粘附力摩擦力摩擦力機械咬合力機械咬合力主要作用主要作用作用:保證力的相互傳遞,是兩者共同工作的基礎(chǔ)。 (鋼筋表面不平、微銹時可顯著提高咬合力)PP第46頁/共58頁影響粘結(jié)力的主要因素影響粘結(jié)力的主要因素 砼強度:粘結(jié)強度隨砼強度的提高而增加,但并不與立方體強度fcu成正比,而與抗拉
32、強度 ft 成正比。保護層厚度:變形鋼筋,粘結(jié)強度主要取決于劈裂破壞。相對保護層厚度c/d 越大,砼抵抗劈裂破壞的能力也越大,粘結(jié)強度越高。受力情況:受壓鋼筋由于直徑增大會增加對砼的擠壓,從而使摩擦作用增加。鋼筋表面和外形特征: 光面鋼筋表面凹凸較小,機械咬合作用小,粘結(jié)強度低。 月牙肋和螺紋肋變形鋼筋,機械咬合作用大,粘結(jié)強度高。第47頁/共58頁v光面鋼筋b峰值隨P增加,由加荷端移至自由端, b圖形長度(有效埋長)達到自由端。v變形鋼筋b峰值始終在加荷端附近,有效埋長增加 緩慢,粘結(jié)力大于光面鋼筋。粘結(jié)力峰值第48頁/共58頁關(guān)于機械咬合力光圓鋼筋光圓鋼筋咬合力來自表面的粗糙不平。咬合力來自表面的粗糙不平。變形鋼筋變形鋼筋變形鋼筋的橫肋對混凝土的擠壓如同一個楔,變形鋼筋的橫肋對混凝土的擠壓如同一個楔,會產(chǎn)生很大的機械咬合力,從而提高了變形鋼筋的粘結(jié)能力會產(chǎn)生很大的機械咬合力,從而提高了變形鋼筋的粘結(jié)能力粘
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