混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第2章混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能

1、第二章第二章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能物理力學(xué)性能學(xué)習(xí)要點(diǎn)：學(xué)習(xí)要點(diǎn)： 鋼筋和混凝土材料的物理力學(xué)性能；鋼筋和混凝土材料的物理力學(xué)性能； 鋼筋和混凝土兩者共同工作的特性；鋼筋和混凝土兩者共同工作的特性； 鋼筋和混凝土兩種不同材料在不同受力條件下的強(qiáng)度鋼筋和混凝土兩種不同材料在不同受力條件下的強(qiáng)度和變形規(guī)律。和變形規(guī)律。第二章 鋼筋和混凝土的材料性能2.1 混凝土的物理力學(xué)性能2.1 混凝土的物理力學(xué)性能混凝土的物理力學(xué)性能2.1.1混凝土的組成結(jié)構(gòu)混凝土的組成結(jié)構(gòu)通常分為三種類型：通常分為三種類型：. .微觀結(jié)構(gòu)：微觀結(jié)構(gòu)：也即水泥石結(jié)構(gòu)，包括水泥凝膠、晶體骨架、未也即水泥

2、石結(jié)構(gòu)，包括水泥凝膠、晶體骨架、未 水化完的水泥顆粒和凝膠孔組成。水化完的水泥顆粒和凝膠孔組成。. .亞微觀結(jié)構(gòu)：亞微觀結(jié)構(gòu)：即混凝土中的水泥砂漿結(jié)構(gòu)。即混凝土中的水泥砂漿結(jié)構(gòu)。. .宏觀結(jié)構(gòu)：宏觀結(jié)構(gòu)：即砂漿和粗骨料兩系結(jié)構(gòu)。即砂漿和粗骨料兩系結(jié)構(gòu)。注意：注意：1.1.骨料的分布及骨料與基相之間在界面的結(jié)合強(qiáng)度是影響混凝骨料的分布及骨料與基相之間在界面的結(jié)合強(qiáng)度是影響混凝 土強(qiáng)度的重要因素；土強(qiáng)度的重要因素；2.2.在荷載的作用下，微裂縫的擴(kuò)展對混凝土的力學(xué)性能有著極在荷載的作用下，微裂縫的擴(kuò)展對混凝土的力學(xué)性能有著極 為重要的影響。為重要的影響。影響混凝土強(qiáng)度的因素o水泥強(qiáng)度等級(jí)o水灰比o

3、骨料性質(zhì)o配合比o制作方法o硬化條件 o齡期混凝土的強(qiáng)度o單軸向應(yīng)力狀態(tài)下的強(qiáng)度 立方體抗壓強(qiáng)度 棱柱體軸心抗壓強(qiáng)度 軸心抗拉強(qiáng)度o復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)下的強(qiáng)度 雙向受力強(qiáng)度 三向受壓強(qiáng)度 第二章 鋼筋和混凝土的材料性能2.1 混凝土2.1.2 單軸向應(yīng)力狀態(tài)下的混凝土強(qiáng)度單軸向應(yīng)力狀態(tài)下的混凝土強(qiáng)度 2.1 混凝土的物理力學(xué)性能（1 1）單軸向應(yīng)力狀態(tài)下的混凝土強(qiáng)度）單軸向應(yīng)力狀態(tài)下的混凝土強(qiáng)度 1 1）立方體抗壓強(qiáng)度）立方體抗壓強(qiáng)度：邊長為150mm的混凝土立方體試件，在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下（溫度為203，濕度90%）養(yǎng)護(hù)28天，用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法（勻速加載0.30.8N/mm2/s，兩端不涂潤滑劑）測得的

4、試驗(yàn)結(jié)果具有95%保證率的抗壓強(qiáng)度，用符號(hào)f fcu,k表示。使用意義：評定混凝土強(qiáng)度等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度等級(jí)劃分：混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，從C15C80共劃分為14個(gè)強(qiáng)度等級(jí)，級(jí)差為5N/mm2。2 2）軸心抗壓強(qiáng)度）軸心抗壓強(qiáng)度150l50300mm的棱柱體試件，試驗(yàn)條件、試驗(yàn)方法同立方體試件，測得具有95%保證率的抗壓強(qiáng)度為軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，用符號(hào)f fckck表示。對于同一混凝土，棱柱體抗壓強(qiáng)度小于立方體抗壓強(qiáng)度，但基本能反映構(gòu)件的實(shí)際抗壓能力。 考慮到實(shí)際結(jié)構(gòu)構(gòu)件制作、養(yǎng)護(hù)和受力情況，實(shí)際構(gòu)件強(qiáng)度與試件強(qiáng)度之間存在差異，規(guī)范基于安全取偏低值，規(guī)定軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值和立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的

5、換算關(guān)系式為：2.1 混凝土的物理力學(xué)性能kcuckff,2188. 0式中：式中： 為棱柱體強(qiáng)度與立方體強(qiáng)度之比，對不大于為棱柱體強(qiáng)度與立方體強(qiáng)度之比，對不大于C50C50級(jí)的混凝土取級(jí)的混凝土取0.760.76，對，對C80C80取取0.820.82，其間按線性插值。，其間按線性插值。2 2為高強(qiáng)混凝土的脆性折減系數(shù)，對為高強(qiáng)混凝土的脆性折減系數(shù)，對C40C40取取1.01.0，對，對C80C80取取0.870.87，其間線性內(nèi)插。，其間線性內(nèi)插。0.880.88為考慮實(shí)際構(gòu)件與試件混凝土為考慮實(shí)際構(gòu)件與試件混凝土強(qiáng)度之間的差異而取用的折減系數(shù)。強(qiáng)度之間的差異而取用的折減系數(shù)。 使用意義：

6、使用意義：設(shè)計(jì)計(jì)算混凝土構(gòu)件的受彎、設(shè)計(jì)計(jì)算混凝土構(gòu)件的受彎、受壓承載力時(shí)采用。受壓承載力時(shí)采用。2.1 混凝土的物理力學(xué)性能3 3）軸心抗拉強(qiáng)度）軸心抗拉強(qiáng)度混凝土的軸心抗拉強(qiáng)度可以采用直接軸心受拉的試驗(yàn)方混凝土的軸心抗拉強(qiáng)度可以采用直接軸心受拉的試驗(yàn)方法來測定，但由于試驗(yàn)比較困難，目前國內(nèi)外主要采用法來測定，但由于試驗(yàn)比較困難，目前國內(nèi)外主要采用圓柱體或立方體的劈裂試驗(yàn)來間接測試混凝土的軸心抗圓柱體或立方體的劈裂試驗(yàn)來間接測試混凝土的軸心抗拉強(qiáng)度。拉強(qiáng)度。2.1 混凝土的物理力學(xué)性能劈拉試驗(yàn)FaF拉壓壓22,aFsft兩種試驗(yàn)方法o直接測試法軸心拉拔試驗(yàn)： 100l00500mm棱柱體試件

7、o間接試驗(yàn)法劈裂試驗(yàn)： 邊長150mm立方體試件 軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值用符號(hào)f ftktk表示表示 使用意義：使用意義：用于分析混凝土構(gòu)件的開裂、裂縫寬用于分析混凝土構(gòu)件的開裂、裂縫寬度、變形及計(jì)算混凝土構(gòu)件的受沖切、受扭、受度、變形及計(jì)算混凝土構(gòu)件的受沖切、受扭、受剪等承載力剪等承載力。第二章 鋼筋和混凝土的材料性能2.1 混凝土的物理力學(xué)性能 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值與立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的換算關(guān)系為：0.450.55,20.88 0.3951 1.645tkcu kff混凝土軸心抗拉強(qiáng)度與立方體抗壓強(qiáng)度的關(guān)系 混凝土結(jié)構(gòu)和構(gòu)件通常受到軸力、彎矩、剪力混凝土結(jié)構(gòu)和構(gòu)件通常受到

8、軸力、彎矩、剪力和扭矩的不同組合作用，混凝土很少處于理想的和扭矩的不同組合作用，混凝土很少處于理想的單向受力狀態(tài)，而更多的是處于雙向或三向受力單向受力狀態(tài)，而更多的是處于雙向或三向受力狀態(tài)，因此分析混凝土在復(fù)合應(yīng)力作用下的強(qiáng)度狀態(tài)，因此分析混凝土在復(fù)合應(yīng)力作用下的強(qiáng)度就很有必要。由于混凝土的特點(diǎn)，在復(fù)合應(yīng)力作就很有必要。由于混凝土的特點(diǎn)，在復(fù)合應(yīng)力作用下的強(qiáng)度至今尚未建立起完善的強(qiáng)度理論，目用下的強(qiáng)度至今尚未建立起完善的強(qiáng)度理論，目前仍只有借助有限的試驗(yàn)資料，推薦一些近似方前仍只有借助有限的試驗(yàn)資料，推薦一些近似方法作為計(jì)算的依據(jù)。法作為計(jì)算的依據(jù)。 （2 2）復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)下混凝土的強(qiáng)度）復(fù)合

9、應(yīng)力狀態(tài)下混凝土的強(qiáng)度第二章 鋼筋和混凝土的材料性能1）混凝土的雙向（法向）受力強(qiáng)度 第一象限：雙拉 第三象限：雙壓第二、四象限：拉壓結(jié)論：結(jié)論： 雙拉雙拉強(qiáng)度接近于單拉強(qiáng)度；強(qiáng)度接近于單拉強(qiáng)度； 雙壓雙壓強(qiáng)度比單壓強(qiáng)度有很大強(qiáng)度比單壓強(qiáng)度有很大提高（最多可提高提高（最多可提高2727）；）； 雙向雙向拉壓拉壓異號(hào)應(yīng)力使強(qiáng)度異號(hào)應(yīng)力使強(qiáng)度降低。降低。 2.1 混凝土的物理力學(xué)性能第二章 鋼筋和混凝土的材料性能2）混凝土在剪應(yīng)力和正應(yīng)力共同作用下的復(fù)合強(qiáng)度）混凝土在剪應(yīng)力和正應(yīng)力共同作用下的復(fù)合強(qiáng)度混凝土的抗剪強(qiáng)度混凝土的抗剪強(qiáng)度：隨：隨拉拉應(yīng)力增大而減小，隨應(yīng)力增大而減小，隨壓壓應(yīng)力增大而增應(yīng)

10、力增大而增大；當(dāng)壓應(yīng)力在大；當(dāng)壓應(yīng)力在0.6fc左右時(shí)，抗剪強(qiáng)度達(dá)到最大；壓應(yīng)力繼續(xù)左右時(shí)，抗剪強(qiáng)度達(dá)到最大；壓應(yīng)力繼續(xù)增大，由于內(nèi)裂縫發(fā)展明顯，抗剪強(qiáng)度將隨壓應(yīng)力增大而減小增大，由于內(nèi)裂縫發(fā)展明顯，抗剪強(qiáng)度將隨壓應(yīng)力增大而減小結(jié)論：結(jié)論：剪剪壓強(qiáng)度低于單壓強(qiáng)度壓強(qiáng)度低于單壓強(qiáng)度 剪應(yīng)力使抗拉強(qiáng)度降低剪應(yīng)力使抗拉強(qiáng)度降低2.1 混凝土的物理力學(xué)性能第二章 鋼筋和混凝土的材料性能三向受壓強(qiáng)度三向受壓強(qiáng)度三向受壓試驗(yàn)一般采用圓柱體在等側(cè)壓條件下進(jìn)行。三向受壓試驗(yàn)一般采用圓柱體在等側(cè)壓條件下進(jìn)行。2.1 混凝土的物理力學(xué)性能由試驗(yàn)得到的經(jīng)驗(yàn)公式為由試驗(yàn)得到的經(jīng)驗(yàn)公式為: 式中式中 被約束混凝土的軸心

11、抗壓強(qiáng)度被約束混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度 非約束混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度非約束混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度 側(cè)向約束壓應(yīng)力側(cè)向約束壓應(yīng)力結(jié)論：三壓強(qiáng)度比單壓強(qiáng)度顯著提高！結(jié)論：三壓強(qiáng)度比單壓強(qiáng)度顯著提高！ 規(guī)范規(guī)范規(guī)定最高取規(guī)定最高取5倍倍應(yīng)用：應(yīng)用：鋼管混凝土柱、螺旋鋼箍柱等鋼管混凝土柱、螺旋鋼箍柱等 (4.57.0)ccclfffccf cf lf2.1.42.1.4混凝土的變形混凝土的變形分兩大類：受力變形、非受力（體積）變形1、受力變形：分三種情況： 1）（一次、單調(diào)）短期加載：分三種情形： a、單軸向受壓模量 b、三向受壓 c、軸向受拉 2）長期加載徐變 3）重復(fù)荷載疲勞2、非受力變形：分兩種情況:

12、1) 收縮與膨脹 2）溫度變形第二章 鋼筋和混凝土的材料性能2.1 混凝土1、單軸向受壓應(yīng)力單軸向受壓應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系應(yīng)變關(guān)系 混凝土單軸受力時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系反映了混凝土受力全過程的重要力學(xué)特征,是分析混凝土構(gòu)件應(yīng)力、建立承載力和變形計(jì)算理論的必要依據(jù)，也是利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行非線性分析的基礎(chǔ)。試驗(yàn)分析：試驗(yàn)分析：采用棱柱體試件來測定。 在普通試驗(yàn)機(jī)上采用等應(yīng)力速度加載，達(dá)到軸心抗壓強(qiáng)度fc時(shí)，試驗(yàn)機(jī)中集聚的彈性應(yīng)變能大于試件所能吸收的應(yīng)變能，會(huì)導(dǎo)致試件產(chǎn)生突然脆性破壞，只能測得應(yīng)力-應(yīng)變曲線的上升段。 采用等應(yīng)變速度加載，或在試件旁附設(shè)高彈性元件與試件一同受壓，以吸收試驗(yàn)機(jī)內(nèi)集聚的應(yīng)變能，可以測得

13、應(yīng)力-應(yīng)變曲線的下降段。2.1 混凝土的物理力學(xué)性能第二章 鋼筋和混凝土的材料性能2.1 混凝土2.1 混凝土的物理力學(xué)性能02468102030s(MPa)e 10-3第二章 鋼筋和混凝土的材料性能2.2 混凝土BACED2.1 混凝土的物理力學(xué)性能曲線特征分析： 全曲線包括兩大段：上升段和下降段，以C點(diǎn)為分界點(diǎn)； 每大段又各由三小段組成： OA段接近直線段 AB段微曲線段 BC段曲線段 CD段曲線凹向應(yīng)變軸段 DE段曲線凸向應(yīng)變軸段 EF段凸向至平行應(yīng)變軸 全曲線有六個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)： A點(diǎn)比例極限點(diǎn) B點(diǎn)臨界點(diǎn) C點(diǎn)峰點(diǎn) D點(diǎn)拐點(diǎn) E點(diǎn)收斂點(diǎn) F點(diǎn)終點(diǎn) A A點(diǎn)以前點(diǎn)以前，微裂縫沒有明顯發(fā)展，混

14、凝土的變形主要是彈性，微裂縫沒有明顯發(fā)展，混凝土的變形主要是彈性變形，應(yīng)力變形，應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系近似直線。應(yīng)變關(guān)系近似直線。A A點(diǎn)應(yīng)力隨混凝土強(qiáng)度點(diǎn)應(yīng)力隨混凝土強(qiáng)度的提高而增加，對普通強(qiáng)度混凝土的提高而增加，對普通強(qiáng)度混凝土A A約為約為 (0.3(0.30.4)0.4)f fc c， 對高強(qiáng)混凝土對高強(qiáng)混凝土A A可達(dá)可達(dá)(0.5(0.50.7)0.7)f fc c。 A A點(diǎn)以后點(diǎn)以后，由于微裂縫處的應(yīng)力集中，裂縫開始有所延伸，由于微裂縫處的應(yīng)力集中，裂縫開始有所延伸發(fā)展，產(chǎn)生部分塑性變形，應(yīng)變增長開始加快，應(yīng)力發(fā)展，產(chǎn)生部分塑性變形，應(yīng)變增長開始加快，應(yīng)力- -應(yīng)應(yīng)變曲線逐漸偏離直線。微

15、裂縫的發(fā)展導(dǎo)致混凝土的橫向變曲線逐漸偏離直線。微裂縫的發(fā)展導(dǎo)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)定擴(kuò)展的。變形增加。但該階段微裂縫的發(fā)展是穩(wěn)定擴(kuò)展的。 達(dá)到達(dá)到B B點(diǎn)點(diǎn)，內(nèi)部一些微裂縫相互連通，裂縫發(fā)展是快速而，內(nèi)部一些微裂縫相互連通，裂縫發(fā)展是快速而不穩(wěn)定，橫向變形突然增大，體積應(yīng)變開始由壓縮轉(zhuǎn)為不穩(wěn)定，橫向變形突然增大，體積應(yīng)變開始由壓縮轉(zhuǎn)為增加。在此應(yīng)力的長期作用下，裂縫會(huì)持續(xù)發(fā)展最終導(dǎo)增加。在此應(yīng)力的長期作用下，裂縫會(huì)持續(xù)發(fā)展最終導(dǎo)致破壞。致破壞。取取B B點(diǎn)的應(yīng)力作為混凝土的長期抗壓強(qiáng)度點(diǎn)的應(yīng)力作為混凝土的長期抗壓強(qiáng)度。普通。普通強(qiáng)度混凝土強(qiáng)度混凝土B B約為約為0.8

16、0.8f fc c ，高強(qiáng)度混凝土，高強(qiáng)度混凝土B B可達(dá)可達(dá)0.950.95f fc c以上。隨應(yīng)變增長，試件上相繼出現(xiàn)多條不連續(xù)的縱向以上。隨應(yīng)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。料與砂漿的粘結(jié)不斷遭到破，裂縫連通形成斜向破壞面。達(dá)到達(dá)到C C點(diǎn)點(diǎn)時(shí)內(nèi)部微裂縫連通形成破壞面，應(yīng)變增長速度明顯時(shí)內(nèi)部微裂縫連通形成破壞面，應(yīng)變增長速度明顯加快。加快。C C點(diǎn)的應(yīng)力最大，該峰值應(yīng)力點(diǎn)的應(yīng)力最大，該峰值應(yīng)力maxmax即為即為混凝土棱柱混凝土棱柱體抗壓

17、強(qiáng)度體抗壓強(qiáng)度f fc c，相應(yīng)，相應(yīng)C C點(diǎn)的縱向應(yīng)變值稱為點(diǎn)的縱向應(yīng)變值稱為峰值應(yīng)變峰值應(yīng)變e e0 0，其值為其值為0.00150.00150.00250.0025，通常取均值，通常取均值e e0 0=0.002=0.002。縱向應(yīng)變發(fā)展縱向應(yīng)變發(fā)展達(dá)到達(dá)到D D點(diǎn)點(diǎn)，內(nèi)部裂縫在試件表面出現(xiàn)第一條可，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主裂縫，曲線發(fā)生見平行于受力方向的縱向主裂縫，曲線發(fā)生反向彎曲反向彎曲直直到出現(xiàn)拐點(diǎn)到出現(xiàn)拐點(diǎn)D D。從從D D點(diǎn)發(fā)展到點(diǎn)發(fā)展到E E點(diǎn)，點(diǎn)，應(yīng)力下降變快，應(yīng)變增長較快，曲線凸向應(yīng)力下降變快，應(yīng)變增長較快，曲線凸向應(yīng)變軸并逐漸凸向水平軸方向

18、發(fā)展，應(yīng)變軸并逐漸凸向水平軸方向發(fā)展，曲率最大處曲率最大處為為E E點(diǎn)，點(diǎn)，此處此處e eE E=(2=(23)3)e e0 0，應(yīng)力，應(yīng)力E E=(0.4=(0.40.6)0.6)f fc c。從從E E點(diǎn)到點(diǎn)到F F點(diǎn)點(diǎn)，主裂縫貫通很寬，主裂縫貫通很寬，內(nèi)部結(jié)構(gòu)完全破壞內(nèi)部結(jié)構(gòu)完全破壞，對無側(cè)，對無側(cè)向約束的混凝土，此段已失去結(jié)構(gòu)意義。向約束的混凝土，此段已失去結(jié)構(gòu)意義。 混凝土破壞的根本原因混凝土破壞的根本原因：混凝土在結(jié)硬過程：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中，由于水泥石的收縮、骨料下沉以及溫度變化等原因，在等原因，在骨料和水泥石的界面骨料和水泥石的界面上形

19、成很多上形成很多微裂微裂縫縫，成為混凝土中的薄弱部位?；炷恋淖罱K破，成為混凝土中的薄弱部位?；炷恋淖罱K破壞就是由于這些微裂縫的發(fā)展造成的。壞就是由于這些微裂縫的發(fā)展造成的。第二章 鋼筋和混凝土的材料性能2.1 混凝土不同強(qiáng)度混凝土的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線上升段上升段：形狀和峰值應(yīng)變的變：形狀和峰值應(yīng)變的變化不顯著，即強(qiáng)度等級(jí)越高，化不顯著，即強(qiáng)度等級(jí)越高，線彈性段越長、峰點(diǎn)越高、峰線彈性段越長、峰點(diǎn)越高、峰值應(yīng)變有所增大。值應(yīng)變有所增大。下降段下降段：形：形狀有較大差異，強(qiáng)度越高，坡狀有較大差異，強(qiáng)度越高，坡度越陡，即應(yīng)力下降相同幅度度越陡，即應(yīng)力下降相同幅度時(shí)變形越小、延性越差。這在時(shí)變形越

20、小、延性越差。這在高強(qiáng)混凝土中尤為明顯，因水高強(qiáng)混凝土中尤為明顯，因水泥石與骨料的粘結(jié)很強(qiáng)，密實(shí)泥石與骨料的粘結(jié)很強(qiáng)，密實(shí)性好，微裂縫很少，最后的破性好，微裂縫很少，最后的破壞往往是骨料破壞，破壞時(shí)脆壞往往是骨料破壞，破壞時(shí)脆性越顯著，下降段越陡。性越顯著，下降段越陡。2.1 混凝土的物理力學(xué)性能混凝土單軸向受壓應(yīng)力應(yīng)變曲線的數(shù)學(xué)模型（本構(gòu)方程） 曲線是混凝土構(gòu)件受力性能分析的依據(jù)，因此應(yīng)確定其數(shù)學(xué)模型。模型很多，國際上應(yīng)用較廣泛的有兩種：1）美國模型：上升段為二次拋物線，下降段為斜直線。2）德國模型：上升段為二次拋物線，下降段為水平直線。3）我國模型：上升段為多次拋物線，下降段為水平直線。

21、2.1 混凝土第二章 鋼筋和混凝土的材料性能Hognestad建議的應(yīng)力建議的應(yīng)力-應(yīng)變曲應(yīng)變曲線線uuccffeeeeeeeseeeeees0000200 15. 010 200.0020.0038 fc0.15 fcsee0eu2.1 混凝土的物理力學(xué)性能第二章 鋼筋和混凝土的材料性能規(guī)范規(guī)范應(yīng)力應(yīng)力- -應(yīng)變關(guān)系應(yīng)變關(guān)系上升段：)1 (1 0ncccfees0ee下降段：ccfsueee055010)50(0033. 010)50(5 . 0002. 0)50(6012cuucucufffnee規(guī)范混凝土應(yīng)力-應(yīng)變曲線參數(shù)fcuC50C60C70C80n21.831.671.5e00.0

22、020.002050.00210.00215eu0.00330.00320.00310.0032.1 混凝土00.0010.0020.0030.00410203040506070C80C60C40C20se2.1 混凝土的物理力學(xué)性能混凝土的變形模量 應(yīng)用意義：用于計(jì)算混凝土構(gòu)件的截面應(yīng)力和變形、預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的預(yù)壓應(yīng)力及由于溫度變化、支座沉降產(chǎn)生的內(nèi)力。 混凝土受壓-曲線上,在不同的應(yīng)力階段，其應(yīng)力與應(yīng)變的比值是一個(gè)常數(shù)?；炷恋淖冃文Ａ坑腥N表示方法： 1)彈性模量（原點(diǎn)模量） 2)變形模量（割線模量、彈塑性模量） 3)切線模量第二章 鋼筋和混凝土的材料性能2 2、混凝土的變形模量、混凝

23、土的變形模量彈性模量彈性模量0tgEc變形模量變形模量1tgEc切線模量切線模量2.1 混凝土2.1 混凝土的物理力學(xué)性能tgEc 第二章 鋼筋和混凝土的材料性能彈性模量測定方法se0.5fc510 次)N/mm(7 .342 . 2102,5kcucfE2.1 混凝土2.1 混凝土的物理力學(xué)性能三向受壓狀態(tài)下混凝土的變形（圖2-13） 混凝土試件橫向受到約束時(shí)，可提高強(qiáng)度，也可提高延性。用圓柱體試件周圍施加恒定液體壓力，逐漸增加軸向壓力直至破壞，測其軸向應(yīng)變的變化。 結(jié)論：隨著側(cè)向壓力的增加，試件的強(qiáng)度和延性都顯著提高。工程應(yīng)用：配置密排螺旋筋或箍筋的鋼筋混凝土柱、鋼管混凝土柱，從側(cè)向約束了

24、混凝土，使混凝土的受力及變形性能得到改善。混凝土軸向受拉時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系（圖2-16）1）曲線形狀與受壓時(shí)相似，有上升段和下降段。2）原點(diǎn)切線斜率與受壓時(shí)基本一致。3）A點(diǎn)在（0.40.5）max時(shí)出現(xiàn)，B點(diǎn)在（0.760.83）max時(shí)出現(xiàn).4）fc越大，上升段越長，峰點(diǎn)越高，但對應(yīng)的變形幾乎沒有增大； fc越大，下降段越陡峭，變形反而越小。5）max時(shí)0=0.0000750.00015第二章 鋼筋和混凝土的材料性能2.1 混凝土2.1.5 混凝土的收縮、膨脹和溫度變形混凝土的收縮、膨脹和溫度變形1、混凝土的收縮、混凝土的收縮 定義：定義：混凝土在空氣中結(jié)硬時(shí)體積減小的現(xiàn)象?；炷猎诳諝庵?/p>

25、結(jié)硬時(shí)體積減小的現(xiàn)象。 收縮是混凝土在不受外力情況下體積變化產(chǎn)生的變形。收縮是混凝土在不受外力情況下體積變化產(chǎn)生的變形。 當(dāng)這種自發(fā)的變形受到外部（支座）或內(nèi)部（鋼筋）的約當(dāng)這種自發(fā)的變形受到外部（支座）或內(nèi)部（鋼筋）的約束時(shí)，將使混凝土中產(chǎn)生拉應(yīng)力，甚至引起混凝土的開裂。束時(shí)，將使混凝土中產(chǎn)生拉應(yīng)力，甚至引起混凝土的開裂?；炷潦湛s會(huì)使預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力損失?；炷潦湛s會(huì)使預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力損失。 引起混凝土收縮的原因：引起混凝土收縮的原因： 1）水泥凝膠體的體積凝結(jié)縮??；）水泥凝膠體的體積凝結(jié)縮小； 2）混凝土失水干縮。）混凝土失水干縮。 收縮試驗(yàn)曲線：收縮試驗(yàn)曲線：圖圖2

26、-222.1 混凝土的物理力學(xué)性能第二章 鋼筋和混凝土的材料性能2.1 混凝土影響因素影響因素 混凝土的收縮受結(jié)構(gòu)周圍的溫度、濕度、構(gòu)件斷面形狀及混凝土的收縮受結(jié)構(gòu)周圍的溫度、濕度、構(gòu)件斷面形狀及尺寸、配合比、骨料性質(zhì)、水泥性質(zhì)、混凝土澆筑質(zhì)量及養(yǎng)護(hù)尺寸、配合比、骨料性質(zhì)、水泥性質(zhì)、混凝土澆筑質(zhì)量及養(yǎng)護(hù)條件等許多因素有關(guān)。條件等許多因素有關(guān)。1）水泥品種：水泥強(qiáng)度等級(jí)越高，制成的混凝土收縮越大。2）水泥用量：水泥用量多、水灰比越大，收縮越大。3）骨料性質(zhì)：骨料彈性模量高、級(jí)配好，收縮就小。4）養(yǎng)護(hù)條件：干燥失水及高溫環(huán)境，收縮大。5）制作方法：混凝土越密實(shí)，收縮越小。6）使用環(huán)境：使用環(huán)境溫度

27、、濕度越大，收縮越小。7）形狀尺寸：構(gòu)件的體積與表面積比值大時(shí)，收縮小。2.1 混凝土的物理力學(xué)性能 影響因素多而復(fù)雜，準(zhǔn)確地計(jì)算收縮量十分困難，所以針對原因、因素采取一些技術(shù)措施來降低因收縮而引起的不利影響，如加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)、減小水灰比、減少水泥用量、加強(qiáng)振搗、在初凝時(shí)壓光構(gòu)件表面等。2、混凝土的膨脹 定義：混凝土在水中結(jié)硬時(shí)體積增大的現(xiàn)象。 混凝土的膨脹值比收縮值小很多，而且膨脹往往是有利的，故一般不予考慮，以分析研究收縮為主。 3、混凝土的溫度變形 當(dāng)溫度變化時(shí)，混凝土的體積同樣也有熱脹冷縮的性質(zhì)。當(dāng)溫度變形受到外界的約束而不能自由發(fā)生時(shí)，將在構(gòu)件內(nèi)產(chǎn)生溫度應(yīng)力。 對較長結(jié)構(gòu)，應(yīng)按規(guī)范規(guī)定設(shè)置

28、溫度縫； 對大體積混凝土，因內(nèi)部混凝土對試圖縮小體積的表面混凝土形成約束，就會(huì)在表面形成拉應(yīng)力若內(nèi)外變形差較大，會(huì)造成表層混凝土開裂，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)予考慮。第二章 鋼筋和混凝土的材料性能2.1 混凝土2.1.6 2.1.6 混凝土的混凝土的徐變 定義：混凝土在荷載的長期作用下，其變形隨時(shí)間而不斷混凝土在荷載的長期作用下，其變形隨時(shí)間而不斷增長的現(xiàn)象。增長的現(xiàn)象。 徐變對混凝土結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的工作性能有很大影響。由于混徐變對混凝土結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的工作性能有很大影響。由于混凝土的徐變，會(huì)使構(gòu)件的變形增加，在鋼筋混凝土截面中引起凝土的徐變，會(huì)使構(gòu)件的變形增加，在鋼筋混凝土截面中引起應(yīng)力重分布，在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中

29、會(huì)造成預(yù)應(yīng)力的損失。應(yīng)力重分布，在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中會(huì)造成預(yù)應(yīng)力的損失。 徐變曲線（徐變曲線（-t-t曲線曲線）：）：圖圖2-17，試件，試件100100400，混混凝土的徐變特性主要與時(shí)間參數(shù)有關(guān)。徐變由五部分組成：凝土的徐變特性主要與時(shí)間參數(shù)有關(guān)。徐變由五部分組成： 瞬時(shí)應(yīng)變瞬時(shí)應(yīng)變elaela: :加載應(yīng)力達(dá)到0.5fc作時(shí)，其加載瞬間產(chǎn)生的應(yīng)變，屬彈性應(yīng)變。2.1 混凝土的物理力學(xué)性能徐變應(yīng)變cr: cr: 荷載保持不變，隨著時(shí)間的增加而增長的應(yīng)變，前4個(gè)月增長較快，6個(gè)月可達(dá)最終徐變的（7080）%，以后增長逐漸緩慢，1年后趨于穩(wěn)定，3年左右基本終止， crcr （14）elaela

30、 。瞬時(shí)恢復(fù)應(yīng)變瞬時(shí)恢復(fù)應(yīng)變ela: ela: 兩年后卸載，兩年后卸載，瞬時(shí)恢復(fù)的一部分應(yīng)變，瞬時(shí)恢復(fù)的一部分應(yīng)變， elaelaelaela 。彈性后效ela: ela: 卸載后徐變繼續(xù)卸載后徐變繼續(xù)恢復(fù)的應(yīng)變，恢復(fù)的應(yīng)變，2020天左右結(jié)天左右結(jié)束，束，elaela crcr1212 。殘余應(yīng)變殘余應(yīng)變crcr：不可恢復(fù)的大部分應(yīng)變。不可恢復(fù)的大部分應(yīng)變。第二章 鋼筋和混凝土的材料性能2.1 混凝土 2.1 混凝土的物理力學(xué)性能第二章 鋼筋和混凝土的材料性能2.1 混凝土影響因素影響因素內(nèi)在因素內(nèi)在因素 是混凝土的組成、配比及構(gòu)件的形狀、尺寸。骨料的是混凝土的組成、配比及構(gòu)件的形狀、尺寸。

31、骨料的剛度（彈性模量）越大，體積比越大，徐變就越??；水灰比越剛度（彈性模量）越大，體積比越大，徐變就越??；水灰比越小，徐變也越?。凰嗪吭酱?，徐變越大。小，徐變也越??；水泥含量越大，徐變越大。環(huán)境因素環(huán)境因素 包括養(yǎng)護(hù)和使用條件。受荷前養(yǎng)護(hù)的溫濕度越高，水包括養(yǎng)護(hù)和使用條件。受荷前養(yǎng)護(hù)的溫濕度越高，水泥水化作用越充分，徐變就越小。采用蒸汽養(yǎng)護(hù)可使徐變減少泥水化作用越充分，徐變就越小。采用蒸汽養(yǎng)護(hù)可使徐變減少（2035）%。受荷后構(gòu)件所處的環(huán)境溫度越高，相對濕度越小，。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。受荷時(shí)齡期越長，徐變越小。徐變就越大。受荷時(shí)齡期越長，徐變越小。應(yīng)力因

32、素應(yīng)力因素 指加荷時(shí)的應(yīng)力及持荷時(shí)間。加荷時(shí)應(yīng)力越大、持荷時(shí)間越長，指加荷時(shí)的應(yīng)力及持荷時(shí)間。加荷時(shí)應(yīng)力越大、持荷時(shí)間越長，徐變越大?；炷翗?gòu)件在使用期間，應(yīng)避免經(jīng)常處于不變的高應(yīng)力狀態(tài)。徐變越大?；炷翗?gòu)件在使用期間，應(yīng)避免經(jīng)常處于不變的高應(yīng)力狀態(tài)。2.1 混凝土的物理力學(xué)性能引起混凝土徐變的主要原因 1) 具有粘性流動(dòng)性質(zhì)的水泥凝膠體，在荷載長期作用下產(chǎn)生粘性流動(dòng)； 2） 內(nèi)部微裂縫在荷載長期作用下不斷發(fā)展和增加。徐變對混凝土的影響 1) 不利影響：引起混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件變形增大及導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中預(yù)應(yīng)力損失，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起結(jié)構(gòu)破壞； 2） 有利影響：引起鋼筋混凝土截面中的應(yīng)力重發(fā)布，減小各

33、種外界因素對超靜定結(jié)構(gòu)的不利影響，降低附加應(yīng)力。第二章 鋼筋和混凝土的材料性能2.1 混凝土2.1.7混凝土在荷載重復(fù)作用下的變形-疲勞變形疲勞強(qiáng)度疲勞強(qiáng)度 混凝土的疲勞強(qiáng)度由疲勞試驗(yàn)測定。采用混凝土的疲勞強(qiáng)度由疲勞試驗(yàn)測定。采用100mm100mm100mm100mm300mm 300mm 或或著著150mm150mm150mm150mm450mm450mm的棱柱體，把棱柱體試件承受的棱柱體，把棱柱體試件承受200200萬次或其萬次或其以上循環(huán)荷載而發(fā)生破壞的壓應(yīng)力值稱為以上循環(huán)荷載而發(fā)生破壞的壓應(yīng)力值稱為混凝土的疲勞抗壓強(qiáng)度混凝土的疲勞抗壓強(qiáng)度。影響因素影響因素 施加荷載時(shí)的應(yīng)力大小是影響

34、應(yīng)力施加荷載時(shí)的應(yīng)力大小是影響應(yīng)力- -應(yīng)變曲線不同的發(fā)展和變化的關(guān)應(yīng)變曲線不同的發(fā)展和變化的關(guān)鍵因素，即混凝土的疲勞強(qiáng)度與重復(fù)作用時(shí)應(yīng)力變化的幅度有關(guān)。在鍵因素，即混凝土的疲勞強(qiáng)度與重復(fù)作用時(shí)應(yīng)力變化的幅度有關(guān)。在相同的重復(fù)次數(shù)下，疲勞強(qiáng)度隨著疲勞應(yīng)力比值的增大而增大。相同的重復(fù)次數(shù)下，疲勞強(qiáng)度隨著疲勞應(yīng)力比值的增大而增大。2.1 混凝土的物理力學(xué)性能第二章 鋼筋和混凝土的材料性能2.1 混凝土混凝土在荷載重復(fù)作用下的應(yīng)力混凝土在荷載重復(fù)作用下的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系應(yīng)變關(guān)系2.1 混凝土的物理力學(xué)性能結(jié)論 1）在荷載重復(fù)作用下，混凝土的強(qiáng)度和變形發(fā)生重要變化，即強(qiáng)度降低、變形增大； 2）引起疲勞破

35、壞的主要原因是由于混凝土內(nèi)部的骨料與水泥凝膠體接觸處的微裂縫在荷載重復(fù)作用下不斷形成、發(fā)展和貫通，導(dǎo)致疲勞破壞； 3) 疲勞破壞的特征：裂縫小而變形大，破壞是脆性的，無明顯預(yù)兆的； 4）混凝土的疲勞強(qiáng)度與重復(fù)作用時(shí)應(yīng)力變化的幅度有關(guān)。2.1.8 混凝土的選用原則 為保證結(jié)構(gòu)安全可靠、經(jīng)濟(jì)耐久，選擇混凝土?xí)r，要綜合考慮材料的力學(xué)性能、耐久性能、施工性能和經(jīng)濟(jì)性等方面的問題，按照混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中的要求進(jìn)行選用。1、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)： 1）任何情況下不應(yīng)低于C15； 2）采用HRB335級(jí)鋼筋時(shí)不宜低于C20； 3）采用HRB400、RRB400級(jí)鋼筋及承受重復(fù)荷載時(shí)不得低于C20。2、預(yù)應(yīng)力鋼筋

36、混凝土結(jié)構(gòu)： 1）任何情況下不應(yīng)低于C30； 2）當(dāng)采用鋼絞線、鋼絲、熱處理鋼筋作預(yù)應(yīng)力鋼筋時(shí)不宜低于C40。 3、當(dāng)采用山砂混凝土、高爐礦渣混凝土?xí)r，尚應(yīng)符合專門標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。規(guī)范用詞說明為便于在執(zhí)行規(guī)范條文時(shí)區(qū)別對待，對要求嚴(yán)格程度不同的用詞說明如下：1、表示很嚴(yán)格，非這樣做不可的用詞： 正面詞采用“必須”，反面詞采用“嚴(yán)禁”；2、表示嚴(yán)格，在正常情況下均應(yīng)這樣做的用詞： 正面詞采用“應(yīng)”，反面詞采用“不應(yīng)”或“不得”；3、表示允許稍有選擇，在條件許可時(shí)首先應(yīng)這樣做的用詞： 正面詞采用“宜”，反面詞采用“不宜”； 表示有選擇，在一定條件下可以這樣做的，采用“可”。4、條文中指明必須按其他有關(guān)

37、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范執(zhí)行時(shí)，采用“應(yīng)按.執(zhí)行”或“應(yīng)符合.要求或者規(guī)定”。第二章 鋼筋和混凝土的材料性能2.2 鋼筋的物理力學(xué)性能2.2 鋼筋的物理力學(xué)性能 2.2.1鋼筋的品種和級(jí)別 熱軋鋼筋、中高強(qiáng)鋼絲和鋼絞線、熱處理鋼筋和冷加工鋼筋D公稱直徑 A3 股鋼絞線量測尺寸鋼絞線圖 2-1 常用鋼筋形式刻痕鋼絲螺旋肋鋼絲第二章 鋼筋和混凝土的材料性能2.2 鋼筋的物理力學(xué)性能熱軋鋼筋的分類熱軋鋼筋的分類HPB235級(jí)、HRB335級(jí)、HRB400級(jí)、RRB400級(jí)屈服強(qiáng)度屈服強(qiáng)度 fyk（標(biāo)準(zhǔn)值標(biāo)準(zhǔn)值= =鋼材廢品限值，保證率鋼材廢品限值，保證率97.73%） HPB235級(jí)（）： fyk = 235 N

38、/mm2 HRB335級(jí)（）： fyk = 335 N/mm2 HRB400級(jí)（）： fyk = 400 N/mm2 RRB400級(jí)（）： fyk = 400 N/mm2 第二章 鋼筋和混凝土的材料性能HPB235HPB235級(jí)級(jí)(級(jí)級(jí)) )鋼筋鋼筋多為光面鋼筋，多作為現(xiàn)澆樓板多為光面鋼筋，多作為現(xiàn)澆樓板的受力鋼筋和箍筋。的受力鋼筋和箍筋。HRB335HRB335級(jí)級(jí)(級(jí)級(jí)) )和和 HRB400HRB400級(jí)級(jí)(級(jí)級(jí)) )鋼筋鋼筋強(qiáng)度較高，多強(qiáng)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，作為鋼筋混凝土構(gòu)件的受力鋼筋，尺寸較大的構(gòu)件，也有用也有用級(jí)鋼筋作箍筋以增強(qiáng)與混凝土的粘結(jié)，外

39、形級(jí)鋼筋作箍筋以增強(qiáng)與混凝土的粘結(jié)，外形制作成月牙肋或等高肋的變形鋼筋。制作成月牙肋或等高肋的變形鋼筋。RRB400RRB400級(jí)級(jí)(級(jí)級(jí)) )鋼筋鋼筋強(qiáng)度太高，不適宜作為鋼筋混凝強(qiáng)度太高，不適宜作為鋼筋混凝土構(gòu)件中的配筋，一般冷拉后作預(yù)應(yīng)力筋。土構(gòu)件中的配筋，一般冷拉后作預(yù)應(yīng)力筋。延伸率延伸率d d5 5=25=25、1616、1414、10%10%，直徑，直徑8 840mm40mm。2.2 鋼筋的物理力學(xué)性能第二章 鋼筋和混凝土的材料性能鋼絲鋼絲，中強(qiáng)鋼絲的強(qiáng)度為中強(qiáng)鋼絲的強(qiáng)度為8001200MPa，高強(qiáng)鋼絲、鋼絞線的，高強(qiáng)鋼絲、鋼絞線的為為 1470 1860MPa；延伸率延伸率d10=

40、6%，d100=3.54%；鋼絲的直；鋼絲的直徑徑39mm；外形有光面、刻痕和螺旋肋三種，另有二股、三；外形有光面、刻痕和螺旋肋三種，另有二股、三股和七股鋼絞線，外接圓直徑股和七股鋼絞線，外接圓直徑9.515.2 mm。中高強(qiáng)鋼絲和鋼。中高強(qiáng)鋼絲和鋼絞線均用于預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。絞線均用于預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。冷加工鋼筋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(qiáng)度，節(jié)約鋼材。工后而成。冷加工的目的是為了提高鋼筋的強(qiáng)度，節(jié)約鋼材。但經(jīng)冷加工后，鋼筋的延伸率降低。但經(jīng)冷加工后，鋼筋的延伸率降低。近年來，冷加工

41、鋼筋的品近年來，冷加工鋼筋的品種很多，應(yīng)根據(jù)專門規(guī)程使用。種很多，應(yīng)根據(jù)專門規(guī)程使用。熱處理鋼筋熱處理鋼筋是將是將級(jí)鋼筋通過加熱、淬火和回火等調(diào)質(zhì)工藝處級(jí)鋼筋通過加熱、淬火和回火等調(diào)質(zhì)工藝處理，使強(qiáng)度得到較大幅度的提高，而延伸率降低不多。用于預(yù)理，使強(qiáng)度得到較大幅度的提高，而延伸率降低不多。用于預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。2.2 鋼筋的物理力學(xué)性能s se e第二章 鋼筋和混凝土的材料性能2.2.2 鋼筋的強(qiáng)度與變形鋼筋的強(qiáng)度與變形 有明顯屈服點(diǎn)的鋼筋有明顯屈服點(diǎn)的鋼筋aabcdefua為比例極限oa為彈性階段de為強(qiáng)化階段b為屈服上限c為屈服下限，即屈服強(qiáng)度 fycd為屈服臺(tái)階e為極限

42、抗拉強(qiáng)度 fu fyfef為頸縮階段2.2 鋼筋的物理力學(xué)性能第二章 鋼筋和混凝土的材料性能幾個(gè)指標(biāo)：幾個(gè)指標(biāo)：屈服強(qiáng)度屈服強(qiáng)度：是鋼筋強(qiáng)度的設(shè)計(jì)依據(jù)是鋼筋強(qiáng)度的設(shè)計(jì)依據(jù)，因?yàn)殇摻钋髮l(fā)生很大，因?yàn)殇摻钋髮l(fā)生很大的塑性變形，且卸載時(shí)這部分變形的塑性變形，且卸載時(shí)這部分變形不可恢復(fù)不可恢復(fù)，這會(huì)使鋼筋混凝土，這會(huì)使鋼筋混凝土構(gòu)件產(chǎn)生很大的變形和不可閉合的裂縫。屈服上限與加載速度有構(gòu)件產(chǎn)生很大的變形和不可閉合的裂縫。屈服上限與加載速度有關(guān)，不太穩(wěn)定，一般取屈服下限作為屈服強(qiáng)度。關(guān)，不太穩(wěn)定，一般取屈服下限作為屈服強(qiáng)度。延伸率延伸率：鋼筋拉斷后的伸長值與原長的比率，是反映鋼筋塑性性：鋼筋拉

43、斷后的伸長值與原長的比率，是反映鋼筋塑性性能的指標(biāo)。延伸率大的鋼筋，在拉斷前有足夠預(yù)兆，延性較好。能的指標(biāo)。延伸率大的鋼筋，在拉斷前有足夠預(yù)兆，延性較好。0010or 5lll 屈屈 強(qiáng)強(qiáng) 比：反映鋼筋的強(qiáng)度儲(chǔ)備，比：反映鋼筋的強(qiáng)度儲(chǔ)備， fy/fu=0.60.7fy/fu=0.60.7。se殘余變形er彈性變形ee2.2 鋼筋的物理力學(xué)性能第二章 鋼筋和混凝土的材料性能有明顯屈服點(diǎn)鋼筋的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系一般可采用雙線性的理想彈塑性關(guān)系yyysfEeeseees fy ey1Es鋼筋的彈性模量(N/mm2)種 類EsHPB235 級(jí)鋼筋2.1105HRB335 級(jí)鋼筋、HRB400 級(jí)鋼筋、RR

44、B400 級(jí)鋼筋、熱處理鋼筋2.0105消除應(yīng)力鋼絲、螺旋肋鋼絲、刻痕鋼絲2.05105鋼絞線1.951052.2 鋼筋的物理力學(xué)性能第二章 鋼筋和混凝土的材料性能無明顯屈服點(diǎn)的鋼筋無明顯屈服點(diǎn)的鋼筋a0.2%s0.2 fua a點(diǎn)：比例極限，約為點(diǎn)：比例極限，約為0.650.65f fu ua a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 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，且沒有明有一定塑性變形，且沒有明 顯的屈服點(diǎn)顯的屈服點(diǎn)強(qiáng)度設(shè)計(jì)指標(biāo)強(qiáng)度設(shè)計(jì)指標(biāo)條件屈服點(diǎn)條件屈服點(diǎn): :殘余應(yīng)變?yōu)闅堄鄳?yīng)變?yōu)?.2%0.2%所對應(yīng)所對應(yīng)的應(yīng)

45、力的應(yīng)力規(guī)范規(guī)范取取s0.2 =0.85 fus0.2 =0.85 fu2.2 鋼筋的物理力學(xué)性能第二章 鋼筋和混凝土的材料性能1 1）強(qiáng)度強(qiáng)度：要求鋼筋有足夠的強(qiáng)度和適宜的強(qiáng)屈比：要求鋼筋有足夠的強(qiáng)度和適宜的強(qiáng)屈比( (極限極限 強(qiáng)度與屈服強(qiáng)度的比值強(qiáng)度與屈服強(qiáng)度的比值) )。例如，對抗震等級(jí)為一、。例如，對抗震等級(jí)為一、 二級(jí)的框架結(jié)構(gòu)，其縱向受力鋼筋的實(shí)際強(qiáng)屈比不二級(jí)的框架結(jié)構(gòu)，其縱向受力鋼筋的實(shí)際強(qiáng)屈比不 應(yīng)小于應(yīng)小于1.251.25。2 2）塑性塑性( (模型模型P24-25)P24-25)：要求鋼筋應(yīng)有足夠的變形能力：要求鋼筋應(yīng)有足夠的變形能力， 保證伸長率和冷彎性能合格。保證伸長

46、率和冷彎性能合格。3 3）可焊性可焊性：要求鋼筋焊接后不產(chǎn)生裂縫和過大的變形，：要求鋼筋焊接后不產(chǎn)生裂縫和過大的變形， 焊接接頭性能良好。焊接接頭性能良好。4 4）與混凝土的粘結(jié)力與混凝土的粘結(jié)力：要求鋼筋與混凝土之間有足夠的：要求鋼筋與混凝土之間有足夠的 粘結(jié)力，以保證兩者共同工作。粘結(jié)力，以保證兩者共同工作。5 5）耐火性耐火性：要求保護(hù)層厚度應(yīng)滿足構(gòu)件耐火極限的要求：要求保護(hù)層厚度應(yīng)滿足構(gòu)件耐火極限的要求2.2.3 混凝土結(jié)構(gòu)對鋼筋性能的要求混凝土結(jié)構(gòu)對鋼筋性能的要求2.2 鋼筋的物理力學(xué)性能鋼筋的選用原則1、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的受力筋和預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的非受力筋： 宜采用HRB40

47、0、HRB335級(jí)鋼筋，并優(yōu)先采用HRB400級(jí)鋼筋；也可采用HPB235、RRB400級(jí)鋼筋。2、預(yù)應(yīng)力鋼筋： 宜采用鋼絞線、鋼絲，也可采用熱處理鋼筋。3、冷加工鋼筋：若采用時(shí)應(yīng)符合專門標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。第二章 鋼筋和混凝土的材料性能定義：指鋼筋在承受重復(fù)、周期性的動(dòng)荷載作用下，經(jīng)定義：指鋼筋在承受重復(fù)、周期性的動(dòng)荷載作用下，經(jīng)過一定次數(shù)后，突然脆性斷裂的現(xiàn)象。如吊車梁等。過一定次數(shù)后，突然脆性斷裂的現(xiàn)象。如吊車梁等。影響因素：影響因素：1）應(yīng)力變化幅值2）最小應(yīng)力值3）鋼筋強(qiáng)度4）幾何形狀、鋼筋直徑5）鋼筋加工和使用環(huán)境2.2.4 鋼筋的疲勞鋼筋的疲勞2.2 鋼筋的物理力學(xué)性能第二章 鋼筋和混凝

48、土的材料性能2.3 混凝土與鋼筋的粘結(jié)2.3 混凝土與鋼筋的粘結(jié)混凝土與鋼筋的粘結(jié)2.3.1粘結(jié)的意義粘結(jié)的意義粘結(jié)和錨固是鋼筋和混凝土形成整體、共同工作的基礎(chǔ)粘結(jié)和錨固是鋼筋和混凝土形成整體、共同工作的基礎(chǔ)鋼筋與混凝土之間粘結(jié)應(yīng)力示意圖（a）錨固粘結(jié)應(yīng)力 （b）裂縫間的局部粘結(jié)應(yīng)力第二章 鋼筋和混凝土的材料性能2.3 混凝土與鋼筋的粘結(jié)2.3 2.3 混凝土與鋼筋的粘結(jié)混凝土與鋼筋的粘結(jié)2.3.2粘結(jié)力的形成粘結(jié)力的形成光圓鋼筋與變形鋼筋具有不同的粘結(jié)機(jī)理，其粘結(jié)作光圓鋼筋與變形鋼筋具有不同的粘結(jié)機(jī)理，其粘結(jié)作用主要由三部分組成：用主要由三部分組成：）鋼筋與混凝土接觸面上的化學(xué)吸附作用力（膠

49、結(jié)）鋼筋與混凝土接觸面上的化學(xué)吸附作用力（膠結(jié)力）。一般很小，僅在受力階段的局部無滑移區(qū)域力）。一般很小，僅在受力階段的局部無滑移區(qū)域起作用，當(dāng)接觸面發(fā)生相對滑移時(shí)，該力即消失。起作用，當(dāng)接觸面發(fā)生相對滑移時(shí)，該力即消失。）混凝土收縮握裹鋼筋而產(chǎn)生的摩阻力。）混凝土收縮握裹鋼筋而產(chǎn)生的摩阻力。）鋼筋表面凹凸不平與混凝土之間產(chǎn)生的機(jī)械咬合鋼筋表面凹凸不平與混凝土之間產(chǎn)生的機(jī)械咬合作用力（咬合力）。對于光圓鋼筋，這種咬合力來作用力（咬合力）。對于光圓鋼筋，這種咬合力來自于表面的粗糙不平。自于表面的粗糙不平。第二章 鋼筋和混凝土的材料性能2.3 混凝土與鋼筋的粘結(jié)2.3 2.3 混凝土與鋼筋的粘結(jié)混凝土與鋼筋的粘結(jié)變形鋼筋與混凝土之間的機(jī)械咬合作用主要是由于變形鋼筋與混凝土之間的機(jī)械咬合作用主要是由于變形鋼筋肋間嵌入混凝土而產(chǎn)生的。變形鋼筋肋間嵌入混凝土而產(chǎn)生的。變形鋼筋和混凝土的機(jī)械咬合作用第二章 鋼筋和混凝土的材料性能2.3 混凝土與鋼筋的粘結(jié)2.3 2.3 混凝土與鋼筋的粘結(jié)混