混凝土結(jié)構(gòu)原理1第一章

1、第一章第一章 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 1.1.掌握土建工程中常用鋼筋的品種、強度等級和表示掌握土建工程中常用鋼筋的品種、強度等級和表示符號。符號。 2.2.掌握鋼筋的強度性能和變形特點及設計強度取值。掌握鋼筋的強度性能和變形特點及設計強度取值。 3.3.了解冷加工鋼筋的性能和工程結(jié)構(gòu)對鋼筋性能的要了解冷加工鋼筋的性能和工程結(jié)構(gòu)對鋼筋性能的要求。求。 4.4.了解混凝土的強度等級及其他強度指標的確定方法。了解混凝土的強度等級及其他強度指標的確定方法。理解混凝土在荷載作用和溫濕度變化時的變形特點以及理解混凝土在荷載作用和溫濕度變化時的變形特點以及對工程結(jié)構(gòu)的影響。對工

2、程結(jié)構(gòu)的影響。 5.5.了解鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)性能，理解保證黏結(jié)了解鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)性能，理解保證黏結(jié)的工程構(gòu)造措施。的工程構(gòu)造措施。第一節(jié) 鋼 筋第二節(jié) 混凝土第三節(jié) 鋼筋與混凝土的粘結(jié)一、鋼筋的品種、等級與形式一、鋼筋的品種、等級與形式1 1、鋼筋的品種及等級、鋼筋的品種及等級（1）按化學成分不同分類）按化學成分不同分類1）碳素結(jié)構(gòu)鋼）碳素結(jié)構(gòu)鋼 低碳鋼（含碳量小于低碳鋼（含碳量小于0.25%）；）； 中碳鋼（含碳量中碳鋼（含碳量0.25%0.6%）；）； 高碳鋼（含碳量高碳鋼（含碳量0.6%1.4%）。）。 特點：隨著含碳量增加，強度提高，塑性降低。特點：隨著含碳量增加，強度提

3、高，塑性降低。2）普通低合金鋼）普通低合金鋼 在碳素鋼化學元素的基礎上，再加入少量的在碳素鋼化學元素的基礎上，再加入少量的 合金元素，如錳（合金元素，如錳（Mn）、硅（）、硅（Si）、釩（）、釩（V）、鈦）、鈦 （Ti） 等組成。等組成。 目的：提高鋼筋的強度，保證其塑性和可焊性。目的：提高鋼筋的強度，保證其塑性和可焊性。第一節(jié)第一節(jié) 鋼鋼 筋筋( (2) )按生產(chǎn)加工工藝不同分類按生產(chǎn)加工工藝不同分類 1) 1) 熱軋鋼筋熱軋鋼筋 加工工藝：由低碳鋼、普通低合金鋼在高溫下直接加工工藝：由低碳鋼、普通低合金鋼在高溫下直接 軋制而成。軋制而成。 2) 2) 熱處理鋼筋熱處理鋼筋加工工藝：由普通低

4、合金鋼加工工藝：由普通低合金鋼40Si2Mn、48Si2Mn、 45Si2Cr經(jīng)淬火和回火處理后制成。經(jīng)淬火和回火處理后制成。力學性能；強度高（強度標準值力學性能；強度高（強度標準值1470MPa）, ,塑性較塑性較好。好。 強度等級及符號：強度等級及符號： HPB300 、HRB335 、 HRB400 和HRBF400 R。 工程應用：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或預應力混凝土結(jié)構(gòu)中工程應用：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或預應力混凝土結(jié)構(gòu)中 的非預應力鋼筋。的非預應力鋼筋。 表示符號：表示符號：HT； 工程應用：預應力混凝土結(jié)構(gòu)。工程應用：預應力混凝土結(jié)構(gòu)。 3）鋼絲鋼絲 鋼絲品種：光面鋼絲、螺旋肋鋼絲和三面刻痕的鋼

5、絲品種：光面鋼絲、螺旋肋鋼絲和三面刻痕的 消除應力鋼絲。消除應力鋼絲。 力學性能：強度高（強度標準值力學性能：強度高（強度標準值1570MPa1770MPa）。 表示符號：相應符號分別為表示符號：相應符號分別為P、H、I。 工程應用：預應力混凝土結(jié)構(gòu)。工程應用：預應力混凝土結(jié)構(gòu)。 4）鋼絞線鋼絞線 加工工藝：由光面鋼絲絞織而成。加工工藝：由光面鋼絲絞織而成。 力學性能力學性能: : 強度高強度高 （強度標準值（強度標準值1570MPa-1860MPa）。）。表示符號：表示符號：s。工程應用：預應力混凝土結(jié)構(gòu)。工程應用：預應力混凝土結(jié)構(gòu)。2. 2. 鋼筋的形式鋼筋的形式 外形分類：光圓鋼筋（圖外

6、形分類：光圓鋼筋（圖a）和變形鋼筋（圖）和變形鋼筋（圖 b.c.d）。）。 變形鋼筋：包括月牙肋鋼筋、等高肋鋼筋等，其特變形鋼筋：包括月牙肋鋼筋、等高肋鋼筋等，其特點是與混凝土黏結(jié)性好。工程中常用月牙肋鋼筋。點是與混凝土黏結(jié)性好。工程中常用月牙肋鋼筋。二二 、鋼筋的強度和變形、鋼筋的強度和變形 按鋼筋受拉的應力應變關系不同分按鋼筋受拉的應力應變關系不同分: 有明顯屈服點鋼筋，例如熱軋鋼筋。有明顯屈服點鋼筋，例如熱軋鋼筋。 無明顯屈服點鋼筋，例如鋼絲和熱處理鋼筋。無明顯屈服點鋼筋，例如鋼絲和熱處理鋼筋。1 1、有明顯有明顯屈屈服點鋼筋服點鋼筋（1）受拉應力應變曲線）受拉應力應變曲線 a點對應的應

7、力稱為點對應的應力稱為比比例極限例極限，a點之前的應點之前的應力與應變關系為力與應變關系為ES,鋼筋處于彈性階段。鋼筋處于彈性階段。 b點對應的應力稱為點對應的應力稱為屈服強度屈服強度fy ，b點到點到c點的水平點的水平段稱為流幅或屈服階段，此時鋼筋的應力保持不變，段稱為流幅或屈服階段，此時鋼筋的應力保持不變，應變急劇增加。應變急劇增加。 d 點的應力稱為點的應力稱為極限強度極限強度fu，cd段稱為強化階段；段稱為強化階段；d點后，試件產(chǎn)生頸縮現(xiàn)象，斷面減小，變形迅速增大，點后，試件產(chǎn)生頸縮現(xiàn)象，斷面減小，變形迅速增大，應力明顯降低，直至應力明顯降低，直至e點試件斷裂。點試件斷裂。（2）鋼筋強

8、度設計取值的依據(jù)）鋼筋強度設計取值的依據(jù) 有明顯屈服點鋼筋的應力達到屈服強度后，將在有明顯屈服點鋼筋的應力達到屈服強度后，將在 荷載基本不變的情況下產(chǎn)生較大的塑性變形，引起荷載基本不變的情況下產(chǎn)生較大的塑性變形，引起鋼筋混凝土構(gòu)件產(chǎn)生很大的變形與不可閉合的裂縫。鋼筋混凝土構(gòu)件產(chǎn)生很大的變形與不可閉合的裂縫。因此，對有明顯屈服點的鋼筋，在構(gòu)件設計中因此，對有明顯屈服點的鋼筋，在構(gòu)件設計中以屈以屈服強度作為鋼筋強度設計取值的依據(jù)。服強度作為鋼筋強度設計取值的依據(jù)。（3）鋼筋塑性性能）鋼筋塑性性能 伸長率和冷彎性能是反映鋼筋塑性性能的基本指伸長率和冷彎性能是反映鋼筋塑性性能的基本指標。標。 1）伸長

9、率伸長率是鋼筋試件拉斷后標距間的伸長值與拉是鋼筋試件拉斷后標距間的伸長值與拉伸前相應標距間長度的比值。鋼筋的伸長率越大，則伸前相應標距間長度的比值。鋼筋的伸長率越大，則塑性性能越好，破壞前的預兆越明顯，屬于延性破壞塑性性能越好，破壞前的預兆越明顯，屬于延性破壞 2）冷彎冷彎是將鋼筋圍繞規(guī)定直徑是將鋼筋圍繞規(guī)定直徑D的鋼輥彎曲達到的鋼輥彎曲達到規(guī)定的角度規(guī)定的角度后，鋼筋無裂紋或斷裂現(xiàn)象。鋼筋繞過的后，鋼筋無裂紋或斷裂現(xiàn)象。鋼筋繞過的鋼輥直徑鋼輥直徑D越小，彎曲角度越小，彎曲角度越大，表明其塑性性能越越大，表明其塑性性能越好。好。（4 4）鋼筋質(zhì)量檢驗的主要力學技術指標鋼筋質(zhì)量檢驗的主要力學技術

10、指標 屈服強度、極限強度、伸長率和冷彎性屈服強度、極限強度、伸長率和冷彎性能是對鋼能是對鋼筋進行質(zhì)量檢驗的主要指標。筋進行質(zhì)量檢驗的主要指標。 說明：說明：鋼筋受壓的壓應力與壓應變的變化曲線在鋼筋受壓的壓應力與壓應變的變化曲線在屈服階段之前與鋼筋受拉基本相同。屈服階段之前與鋼筋受拉基本相同。2 2、無明顯屈服點鋼筋無明顯屈服點鋼筋（1）受拉應力）受拉應力應變曲線應變曲線 由圖可見，鋼筋無屈服階段，由圖可見，鋼筋無屈服階段，強度較高，最大拉應力強度較高，最大拉應力 b稱為極稱為極限抗拉強度，伸長率很小，塑性變限抗拉強度，伸長率很小，塑性變形能力較差。形能力較差。（2）鋼筋強度設計取值的依據(jù)）鋼筋

11、強度設計取值的依據(jù) 一般取相應于殘余應變?yōu)橐话闳∠鄳跉堄鄳優(yōu)?.2%時的應力時的應力0.2作為鋼作為鋼筋強度設計取值的依據(jù)，稱為筋強度設計取值的依據(jù)，稱為條件屈服強度條件屈服強度。規(guī)范規(guī)范對預應力鋼絲、鋼絞線和熱處理鋼筋，取條件屈服強對預應力鋼絲、鋼絞線和熱處理鋼筋，取條件屈服強度為度為0.85b。（3）鋼筋質(zhì)量檢驗的主要力學技術指標）鋼筋質(zhì)量檢驗的主要力學技術指標 極限抗拉強度、伸長率和冷彎性能極限抗拉強度、伸長率和冷彎性能作為質(zhì)量檢驗作為質(zhì)量檢驗的指標。的指標。3、鋼筋的彈性模量、鋼筋的彈性模量 鋼筋的強度相差較大，但其彈性模量較為接近。鋼筋的強度相差較大，但其彈性模量較為接近。用于工

12、程設計的鋼筋彈性模量用于工程設計的鋼筋彈性模量Es見表見表1-1。 三、鋼筋的冷加工三、鋼筋的冷加工1 1、冷加工鋼筋概念、冷加工鋼筋概念 為提高鋼筋的強度，節(jié)約鋼材，在常溫下通過拉為提高鋼筋的強度，節(jié)約鋼材，在常溫下通過拉伸等方法對熱軋鋼筋進行機械加工制成的鋼筋。伸等方法對熱軋鋼筋進行機械加工制成的鋼筋。2 2、冷加工鋼筋品種及性能、冷加工鋼筋品種及性能（1 1）冷拉鋼筋）冷拉鋼筋 加工工藝：將熱軋鋼筋拉伸超過其屈服階段進入強加工工藝：將熱軋鋼筋拉伸超過其屈服階段進入強 化階段的某一應力，然后卸荷至零所得化階段的某一應力，然后卸荷至零所得 到的鋼筋。到的鋼筋。 力學性能：抗拉強度有一定的提高

13、，抗壓強度維持力學性能：抗拉強度有一定的提高，抗壓強度維持 不變，伸長率減少，塑性降低。不變，伸長率減少，塑性降低。（2）冷拔鋼絲）冷拔鋼絲 加工工藝：將熱軋鋼筋用強力拔過比其直徑小的硬加工工藝：將熱軋鋼筋用強力拔過比其直徑小的硬質(zhì)合金拔絲模而成的。質(zhì)合金拔絲模而成的。 力學性能：多次冷拔后，抗拉強度和抗壓強度都有力學性能：多次冷拔后，抗拉強度和抗壓強度都有大幅度的提高，伸長率顯著的減小。大幅度的提高，伸長率顯著的減小。（3）冷軋鋼筋）冷軋鋼筋 加工工藝：指以熱軋圓盤條為母材，經(jīng)冷拉或冷拔加工工藝：指以熱軋圓盤條為母材，經(jīng)冷拉或冷拔減徑后，在其表面軋制具有兩面或三面減徑后，在其表面軋制具有兩面

14、或三面月牙紋橫肋的冷軋帶肋鋼筋。月牙紋橫肋的冷軋帶肋鋼筋。 力學性能：與冷拔鋼絲的強度基本接近，但塑性較力學性能：與冷拔鋼絲的強度基本接近，但塑性較好好。（4）冷軋扭鋼筋）冷軋扭鋼筋 加工工藝：將低碳鋼熱軋圓盤條經(jīng)專用鋼筋冷軋加工工藝：將低碳鋼熱軋圓盤條經(jīng)專用鋼筋冷軋 扭機調(diào)直、冷軋并冷扭一次成型，具扭機調(diào)直、冷軋并冷扭一次成型，具 有規(guī)定截面形狀和節(jié)距的連續(xù)螺旋狀有規(guī)定截面形狀和節(jié)距的連續(xù)螺旋狀 鋼筋。鋼筋。 力學性能：抗拉強度比軋制前母材的強度有很大力學性能：抗拉強度比軋制前母材的強度有很大 的提高，但伸長率也減少較多。的提高，但伸長率也減少較多。 近年來已生產(chǎn)出多種新品種鋼筋，例如，環(huán)氧

15、近年來已生產(chǎn)出多種新品種鋼筋，例如，環(huán)氧樹脂涂層鋼筋。樹脂涂層鋼筋。四、結(jié)構(gòu)對鋼筋性能的要求四、結(jié)構(gòu)對鋼筋性能的要求（1）選用強度較高的鋼筋）選用強度較高的鋼筋 目的：目的：l減少構(gòu)件的配筋量，節(jié)約鋼材。減少構(gòu)件的配筋量，節(jié)約鋼材。l避免配筋密集給設計、施工造成困難。避免配筋密集給設計、施工造成困難。l減少鋼筋的運輸、加工、現(xiàn)場綁扎等工作量。減少鋼筋的運輸、加工、現(xiàn)場綁扎等工作量。 要求：優(yōu)先選用要求：優(yōu)先選用HRB400級和級和HRB335級，也可采用級，也可采用 HPB300級和級和RRB400級鋼筋。級鋼筋。（2）有足夠大的塑性變形能力）有足夠大的塑性變形能力 目的：目的：l便于鋼筋施工

16、制作。便于鋼筋施工制作。l有利于提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的延性，增強結(jié)構(gòu)的抗震有利于提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的延性，增強結(jié)構(gòu)的抗震 性能。性能。（3）與混凝土的粘結(jié)好）與混凝土的粘結(jié)好 目的：保證鋼筋和混凝土有效地共同工作。目的：保證鋼筋和混凝土有效地共同工作。 要求：對強度較高的鋼筋，一般均在其表面軋制月牙要求：對強度較高的鋼筋，一般均在其表面軋制月牙 紋橫肋、螺旋肋或者刻痕等，以提高粘結(jié)強度。紋橫肋、螺旋肋或者刻痕等，以提高粘結(jié)強度。（4）良好的可焊性能）良好的可焊性能 目的：保證鋼筋焊接后的質(zhì)量。目的：保證鋼筋焊接后的質(zhì)量。 鋼筋的可焊性：鋼筋的可焊性：HRB400、HRB335級主導鋼筋均具級主導鋼筋均具 有

17、較好的焊接性能，有較好的焊接性能，RRB400級鋼筋級鋼筋 焊接受熱回火后強度可能降低。焊接受熱回火后強度可能降低。 注意：注意：在嚴寒地區(qū)尚應考慮對鋼筋低溫性能方面在嚴寒地區(qū)尚應考慮對鋼筋低溫性能方面 的要求。的要求。第二節(jié)第二節(jié) 混凝土混凝土 一、混凝土的強度一、混凝土的強度1. 1. 立方體抗壓強度立方體抗壓強度 規(guī)范規(guī)范根據(jù)立方體抗壓強度標準值確定混凝土根據(jù)立方體抗壓強度標準值確定混凝土強度等級。強度等級。 立方體抗壓強度標準值是指按照標準方法制作養(yǎng)立方體抗壓強度標準值是指按照標準方法制作養(yǎng)護（護（202、相對濕度為、相對濕度為95%以上）的邊長為以上）的邊長為150mm的立方體試件，

18、在的立方體試件，在28d齡期用標準試驗方法測齡期用標準試驗方法測得的具有得的具有95%保證率的抗壓強度，以保證率的抗壓強度，以fcu,k表示，單位表示，單位N/mm2(也可記作也可記作MPa)。 混凝土強度等級用符號混凝土強度等級用符號C和混凝土立方體抗壓強和混凝土立方體抗壓強度標準值表示。例如度標準值表示。例如C20，即表示，即表示fcu,k=20MPa。 規(guī)范規(guī)范根據(jù)立方體抗壓強度標準值，按級差根據(jù)立方體抗壓強度標準值，按級差5MPa，將混凝土從，將混凝土從C15到到C80共劃分為共劃分為14個強度等個強度等級。級。C60級以上的混凝土為高強度混凝土。級以上的混凝土為高強度混凝土。 對邊長

19、對邊長100mm的非標準立方體試件須將其抗壓的非標準立方體試件須將其抗壓強度實測平均值乘以系數(shù)強度實測平均值乘以系數(shù)=0.95換算為標準立方體換算為標準立方體試件的強度；邊長為試件的強度；邊長為200mm的立方體試件，取的立方體試件，取=1.05。2. 2. 軸心抗壓強度軸心抗壓強度 采用棱柱體試件（采用棱柱體試件（100100300mm或或150150450mm），按照測定立方體抗壓強度的條），按照測定立方體抗壓強度的條件和方法測得的抗壓強度，稱為棱柱體抗壓強度或軸件和方法測得的抗壓強度，稱為棱柱體抗壓強度或軸心抗壓強度。心抗壓強度。 棱柱體抗壓強度能較好地反映實際工程中混凝土棱柱體抗壓強度

20、能較好地反映實際工程中混凝土的實際受壓強度。的實際受壓強度。 棱柱體抗壓強度因受摩擦力的橫向約束影響較小，棱柱體抗壓強度因受摩擦力的橫向約束影響較小，故較立方體強度小。故較立方體強度小。 3.3.軸心抗拉強度軸心抗拉強度 軸心抗拉強度是確定混凝土構(gòu)件的抗裂度和變形軸心抗拉強度是確定混凝土構(gòu)件的抗裂度和變形等的重要力學性能指標。等的重要力學性能指標。（1）軸心拉伸試驗法）軸心拉伸試驗法 （2）劈拉試驗法）劈拉試驗法 混凝土軸心抗拉強度較立方體抗壓強度小的多。混凝土軸心抗拉強度較立方體抗壓強度小的多。因此，混凝土主要用于承受壓力。因此，混凝土主要用于承受壓力。4.4.混凝土強度等級的選擇混凝土強度

21、等級的選擇 規(guī)范規(guī)范對混凝土強度等級規(guī)定的最低限值要求見對混凝土強度等級規(guī)定的最低限值要求見表表1-2所列。所列。 注意表中規(guī)范用語注意表中規(guī)范用語“不應不應”、“不宜不宜”、“不得不得”。 用于基礎墊層的混凝土強度等級可采用用于基礎墊層的混凝土強度等級可采用C10。二、混凝土的變形二、混凝土的變形混凝土的變形分混凝土的變形分 受力變形：由荷載作用產(chǎn)生。受力變形：由荷載作用產(chǎn)生。 體積變形：溫濕度變化引起。體積變形：溫濕度變化引起。1.1.混凝土在一次短期荷載下的變形混凝土在一次短期荷載下的變形 棱柱體試件在一次短期壓力荷載作用下的應力應棱柱體試件在一次短期壓力荷載作用下的應力應變曲線。變曲線

22、。(1)(1)上升段上升段OC 1）壓應力）壓應力0.3fc 的的OA段，應力與應變關系基段，應力與應變關系基本為直線，混凝土表現(xiàn)為本為直線，混凝土表現(xiàn)為彈性性質(zhì)；混凝土中的骨彈性性質(zhì)；混凝土中的骨料和水泥結(jié)晶體的彈性變料和水泥結(jié)晶體的彈性變形起決定因素。形起決定因素。 2）壓應力）壓應力接近接近0.8fc，即，即B點時，應變增加更快；點時，應變增加更快；混凝土表現(xiàn)出明顯的塑性性質(zhì)。主要是混凝土內(nèi)部微混凝土表現(xiàn)出明顯的塑性性質(zhì)。主要是混凝土內(nèi)部微裂縫的擴展延伸和水泥凝膠體的粘性流動所致。裂縫的擴展延伸和水泥凝膠體的粘性流動所致。 3）壓應力）壓應力達到最大值達到最大值fc，即，即C 點時點時

23、，混凝土內(nèi)部，混凝土內(nèi)部微裂縫不斷產(chǎn)生，并相互貫通，試件表面出現(xiàn)明顯的微裂縫不斷產(chǎn)生，并相互貫通，試件表面出現(xiàn)明顯的縱向裂縫而開始破壞。相應于最大壓應力值縱向裂縫而開始破壞。相應于最大壓應力值fc的應變的應變0一般為一般為0.002。(2)(2)下降段下降段CE 1）應變過）應變過C點后，隨著緩慢的卸荷，應力逐漸減小點后，隨著緩慢的卸荷，應力逐漸減小而應變卻持續(xù)增加，在而應變卻持續(xù)增加，在D點出現(xiàn)反彎點，相應的應變稱點出現(xiàn)反彎點，相應的應變稱為混凝土的極限壓應變?yōu)榛炷恋臉O限壓應變cu。cu值越大，表示混凝土的值越大，表示混凝土的塑性變形能力越大，構(gòu)件的延性越好，抗震能力較強。塑性變形能力越大

24、，構(gòu)件的延性越好，抗震能力較強。cu值一般可取值一般可取0.0033。 2）反彎點）反彎點D之后，因試件壓碎后各塊體間存在咬合之后，因試件壓碎后各塊體間存在咬合力或摩擦力，故曲線仍能繼續(xù)延伸。力或摩擦力，故曲線仍能繼續(xù)延伸。（3 3）影響受壓應力）影響受壓應力與應變曲線的因素與應變曲線的因素 1）混凝土的強度）混凝土的強度越高，曲線越陡，越高，曲線越陡，cu越小。越小。 2）受側(cè)向約束的）受側(cè)向約束的混凝土，隨著約束作混凝土，隨著約束作用的增大，混凝土的用的增大，混凝土的強度有較大的提高，強度有較大的提高，cu亦增大。亦增大。2.混凝土在重復荷載作用下的變形混凝土在重復荷載作用下的變形 混凝土

25、棱柱體試件在多次重復荷載作用下的應力混凝土棱柱體試件在多次重復荷載作用下的應力- -應變關系曲線與加荷時的應力大小有關。應變關系曲線與加荷時的應力大小有關。 當應力不超過某一限值時，經(jīng)過多次重復加荷后，當應力不超過某一限值時，經(jīng)過多次重復加荷后，試件如同彈性體一樣工作而不破壞，則此限值稱為試件如同彈性體一樣工作而不破壞，則此限值稱為混凝土的疲勞強度。用混凝土的疲勞強度。用 表示。表示。 混凝土的強度等級越高，疲勞強度也越高；荷載混凝土的強度等級越高，疲勞強度也越高；荷載重復次數(shù)越多，疲勞強度越低；疲勞應力比值越小，重復次數(shù)越多，疲勞強度越低；疲勞應力比值越小，疲勞強度越低。疲勞強度越低。fcf

26、 計算混凝土構(gòu)件的變形、預應力混凝土構(gòu)件的預計算混凝土構(gòu)件的變形、預應力混凝土構(gòu)件的預應力以及超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力等時，需要確定混凝土應力以及超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力等時，需要確定混凝土的彈性模量。的彈性模量。混凝土的受壓變形模量可按如下方法確定：混凝土的受壓變形模量可按如下方法確定： 1）原點切線模量。）原點切線模量。又稱混凝土又稱混凝土的彈性模量。在混凝土棱柱體受的彈性模量。在混凝土棱柱體受壓應力應變曲線的原點作一切壓應力應變曲線的原點作一切線，則該切線的斜率即為原點切線，則該切線的斜率即為原點切線模量，用線模量，用Ec表示。即表示。即 Ec=tan0 3.3.混凝土的彈性模量混凝土的彈性模量 2）割

27、線模量。）割線模量。又稱混凝土的變又稱混凝土的變形模量。即通過混凝土棱柱體受壓形模量。即通過混凝土棱柱體受壓應力應變曲線上任一點應力應變曲線上任一點A的割線的割線斜率，用斜率，用Ec表示。表示。 Ec=Ec 稱為混凝土的受壓彈性系數(shù)，稱為混凝土的受壓彈性系數(shù)，一般在一般在0.51.0之間變化。之間變化。 3）切線模量。）切線模量。指混凝土棱柱體指混凝土棱柱體受壓應力應變曲線上任一點受壓應力應變曲線上任一點A的的切線斜率切線斜率, 用用 表示。即表示。即cE cdEd 規(guī)范規(guī)范采用對棱柱體試件重復加荷卸荷后的直采用對棱柱體試件重復加荷卸荷后的直線斜率作為混凝土的受壓彈性模量線斜率作為混凝土的受壓

28、彈性模量Ec，通過試驗統(tǒng)計，通過試驗統(tǒng)計分析得出分析得出5,1034.742.2Ccu kEf 規(guī)范規(guī)范給定的混凝土受壓彈性模量給定的混凝土受壓彈性模量Ec值見表值見表1-3?；炷恋氖芾瓘椥粤磕Ｈ≈低軌簭椥阅Ａ??；炷恋氖芾瓘椥粤磕Ｈ≈低軌簭椥阅Ａ?。 混凝土的剪變模量混凝土的剪變模量Gc取取0.4Ec。 4. 4. 混凝土的徐變混凝土的徐變(1)(1)徐變的定義徐變的定義 混凝土在荷載長期作用下，應力不變，應變混凝土在荷載長期作用下，應力不變，應變 隨時間不斷增長的現(xiàn)象稱為混凝土的徐變。隨時間不斷增長的現(xiàn)象稱為混凝土的徐變。(2)(2)徐變應變徐變應變cr與時間與時間t的變化曲線的變化曲

29、線 混凝土棱柱體試件在荷載長期作用下，應變混凝土棱柱體試件在荷載長期作用下，應變與與 時間時間t的變化曲線。的變化曲線。 徐變在初期發(fā)展較快，經(jīng)過很長時間后趨于穩(wěn)定。徐變在初期發(fā)展較快，經(jīng)過很長時間后趨于穩(wěn)定。 徐變應變徐變應變cr與彈性應變與彈性應變ce的比值可達的比值可達24。( (3)3)徐變的分類徐變的分類 當當0.5 fc時，時，cr與與成正比，稱為線性徐變；成正比，稱為線性徐變； 當當0.5 fc時，時，cr較較增長更快，稱為非線性徐變。增長更快，稱為非線性徐變。 當當0.8 fc時，徐變變形將導致試件破壞，因此時，徐變變形將導致試件破壞，因此 =0.8 fc可作為混凝土的長期抗壓

30、強度。可作為混凝土的長期抗壓強度。 (4)(4)徐變產(chǎn)生的主要原因徐變產(chǎn)生的主要原因 混凝土中水泥凝膠體的粘性流動和內(nèi)部微裂縫的發(fā)混凝土中水泥凝膠體的粘性流動和內(nèi)部微裂縫的發(fā) 展所致。展所致。(5) (5) 影響徐變大小的因素影響徐變大小的因素l 加荷應力越大，徐變越大；加荷應力越大，徐變越大；l 水泥用量多或水灰比大，徐變就增大；水泥用量多或水灰比大，徐變就增大；l 骨料的彈性模量大，徐變就??；骨料的彈性模量大，徐變就小；l 養(yǎng)護條件好，齡期長，則徐變就??；養(yǎng)護條件好，齡期長，則徐變就小；l 使用環(huán)境干燥、高溫，則徐變就較大。使用環(huán)境干燥、高溫，則徐變就較大。(6) (6) 徐變對結(jié)構(gòu)的影響

31、徐變對結(jié)構(gòu)的影響l 使混凝土結(jié)構(gòu)的變形增大；使混凝土結(jié)構(gòu)的變形增大；l 在預應力混凝土構(gòu)件中產(chǎn)生較大的預應力損失；在預應力混凝土構(gòu)件中產(chǎn)生較大的預應力損失；l 可引起構(gòu)件的截面應力重分布?？梢饦?gòu)件的截面應力重分布。 5.5.混凝土的收縮和溫度變形混凝土的收縮和溫度變形(1)(1)混凝土的收縮混凝土的收縮 混凝土在空氣中結(jié)硬時體積會縮小的現(xiàn)象稱為混凝混凝土在空氣中結(jié)硬時體積會縮小的現(xiàn)象稱為混凝 土的收縮。土的收縮。 混凝土的收縮變形早期發(fā)展較快，之后逐漸減慢，混凝土的收縮變形早期發(fā)展較快，之后逐漸減慢， 較長時間后趨于穩(wěn)定。較長時間后趨于穩(wěn)定。 當混凝土的收縮變形受到約束時，將在混凝土中產(chǎn)當混

32、凝土的收縮變形受到約束時，將在混凝土中產(chǎn)生拉應力，可導致混凝土構(gòu)件開裂或使預應力混凝土構(gòu)生拉應力，可導致混凝土構(gòu)件開裂或使預應力混凝土構(gòu)件產(chǎn)生預應力損失。件產(chǎn)生預應力損失。 為減小混凝土的收縮，應采取增加混凝土的密實度、為減小混凝土的收縮，應采取增加混凝土的密實度、加強對混凝土的早期養(yǎng)護或設置施工縫等措施。加強對混凝土的早期養(yǎng)護或設置施工縫等措施。(2)(2)混凝土的溫度變形混凝土的溫度變形 混凝土在溫度變化時，體積熱脹冷縮，稱為溫度混凝土在溫度變化時，體積熱脹冷縮，稱為溫度變形?；炷恋臏囟染€膨脹系數(shù)一般可取變形?；炷恋臏囟染€膨脹系數(shù)一般可取110-5/。 當混凝土的溫度變形受到約束時，將

33、產(chǎn)生溫度應當混凝土的溫度變形受到約束時，將產(chǎn)生溫度應力，可使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。故可采取在結(jié)構(gòu)的適當部位力，可使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。故可采取在結(jié)構(gòu)的適當部位設置伸縮縫等措施減小溫度變形的不利影響。鋼筋混設置伸縮縫等措施減小溫度變形的不利影響。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)伸縮縫的最大間距見凝土結(jié)構(gòu)伸縮縫的最大間距見規(guī)范規(guī)范。 第三節(jié)第三節(jié) 鋼筋與混凝土的粘結(jié)鋼筋與混凝土的粘結(jié)一、粘結(jié)的作用及產(chǎn)生的原因一、粘結(jié)的作用及產(chǎn)生的原因1. 1. 粘結(jié)的作用粘結(jié)的作用 保證混凝土與鋼筋共同受力變形的最基本條件。保證混凝土與鋼筋共同受力變形的最基本條件。2. 2. 粘結(jié)產(chǎn)生的原因及組成粘結(jié)產(chǎn)生的原因及組成l 混凝土中水泥凝膠與鋼筋表

34、面之間的膠結(jié)力?；炷林兴嗄z與鋼筋表面之間的膠結(jié)力。l 混凝土收縮，將鋼筋緊緊握裹而產(chǎn)生的摩擦力?；炷潦湛s，將鋼筋緊緊握裹而產(chǎn)生的摩擦力。l 鋼筋表面凹凸不平與混凝土之間產(chǎn)生的機械咬合鋼筋表面凹凸不平與混凝土之間產(chǎn)生的機械咬合 力。機械咬合力較大，約占總粘結(jié)力的力。機械咬合力較大，約占總粘結(jié)力的50%以上。以上。 光圓鋼筋的機械咬合力較變形鋼筋要小。光圓鋼筋的機械咬合力較變形鋼筋要小。 二、粘結(jié)強度的測定及影響因素二、粘結(jié)強度的測定及影響因素1.1.粘結(jié)強度的測定粘結(jié)強度的測定 鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)強度可用拔出試驗測定。鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)強度可用拔出試驗測定。2.2.粘結(jié)應力的分布

35、粘結(jié)應力的分布 粘結(jié)應力的分布粘結(jié)應力的分布為曲線，最大粘結(jié)應為曲線，最大粘結(jié)應力發(fā)生在距拔出端一力發(fā)生在距拔出端一定距離處；當鋼筋埋定距離處；當鋼筋埋入混凝土中較長時，入混凝土中較長時，埋入的尾部區(qū)段上粘埋入的尾部區(qū)段上粘結(jié)應力為零；結(jié)應力為零；3. 3. 影響粘結(jié)強度的因素影響粘結(jié)強度的因素l 變形鋼筋的粘結(jié)強度高；變形鋼筋的粘結(jié)強度高；l 混凝土的強度等級高，則粘結(jié)強度也高；混凝土的強度等級高，則粘結(jié)強度也高；l 鋼筋周圍的混凝土越厚，則粘結(jié)強度也越高；鋼筋周圍的混凝土越厚，則粘結(jié)強度也越高； 實際工程中為保證鋼筋與混凝土能夠共同工作，實際工程中為保證鋼筋與混凝土能夠共同工作，必須采取可

36、靠的工程構(gòu)造措施。必須采取可靠的工程構(gòu)造措施。三、保證粘結(jié)的構(gòu)造措施三、保證粘結(jié)的構(gòu)造措施 1.1.鋼筋的基本錨固長度鋼筋的基本錨固長度 基本錨固長度是指鋼筋的拉應力基本錨固長度是指鋼筋的拉應力s達到屈服強度達到屈服強度fy時，尚未產(chǎn)生粘結(jié)破壞所需的錨固長度。時，尚未產(chǎn)生粘結(jié)破壞所需的錨固長度。 規(guī)范規(guī)范規(guī)定，當計算中充分利用鋼筋的抗拉強度規(guī)定，當計算中充分利用鋼筋的抗拉強度時（如懸壁梁的上部受力鋼筋），受拉鋼筋的基本錨時（如懸壁梁的上部受力鋼筋），受拉鋼筋的基本錨固長度固長度la為為yatfldfpyatfldf對普通鋼筋對普通鋼筋對預應力鋼筋對預應力鋼筋式中式中 fy普通鋼筋的抗拉強度設計

37、值；普通鋼筋的抗拉強度設計值； ft 混凝土的軸心抗拉強度設計值，當混凝土的軸心抗拉強度設計值，當 混凝土強度等級大于混凝土強度等級大于C40時，按時，按C40級級 取值；取值； d 鋼筋的公稱直徑；鋼筋的公稱直徑； 鋼筋的外形系數(shù)，按表鋼筋的外形系數(shù)，按表1-5采用。采用。 2. 基本錨固長度基本錨固長度la的修正的修正 按公式計算出的基本錨固長度按公式計算出的基本錨固長度la應乘以如下修正系應乘以如下修正系數(shù)：數(shù)： 1) 當當HRB335、HRB400和和RRB400級鋼筋的直徑大級鋼筋的直徑大于于25mm時，錨固長度應乘以修正系數(shù)時，錨固長度應乘以修正系數(shù)1.1。 2) 具有環(huán)氧樹脂涂層

38、的具有環(huán)氧樹脂涂層的HRB335、HRB400和和RRB400級鋼筋，錨固長度應乘以修正系數(shù)級鋼筋，錨固長度應乘以修正系數(shù)1.25。 3) 在混凝土施工過程中鋼筋易受擾動（如滑模施工）在混凝土施工過程中鋼筋易受擾動（如滑模施工）時，錨固長度應乘以修正系數(shù)時，錨固長度應乘以修正系數(shù)1.1。 4) 當當HRB335、HRB400和和RRB400級鋼筋在錨固區(qū)級鋼筋在錨固區(qū)的混凝土保護層厚度大于鋼筋直徑的的混凝土保護層厚度大于鋼筋直徑的3倍且配有箍筋時，倍且配有箍筋時，其錨固長度可乘以修正系數(shù)其錨固長度可乘以修正系數(shù)0.8。 5) 除構(gòu)造需要的錨固長度外，當縱向受力鋼筋的實除構(gòu)造需要的錨固長度外，當

39、縱向受力鋼筋的實際配筋面積大于設計計算面積時，如有充分依據(jù)和可際配筋面積大于設計計算面積時，如有充分依據(jù)和可靠措施，錨固長度可乘以設計計算面積與實際配筋面靠措施，錨固長度可乘以設計計算面積與實際配筋面積的比值。對有抗震設防要求及直接承受動力荷載的積的比值。對有抗震設防要求及直接承受動力荷載的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，不得考慮此項修正。結(jié)構(gòu)構(gòu)件，不得考慮此項修正。 上述各項修正系數(shù)可以連乘，但經(jīng)以上修正后的錨上述各項修正系數(shù)可以連乘，但經(jīng)以上修正后的錨固長度不應小于按公式計算出的基本錨固長度固長度不應小于按公式計算出的基本錨固長度la的的0.7倍，且不應小于倍，且不應小于250mm。 6) 當當HRB335、H

40、RB400和和RRB400級縱向受拉鋼筋級縱向受拉鋼筋末端采用如下圖所示機械錨固措施時，包括附加錨固末端采用如下圖所示機械錨固措施時，包括附加錨固端頭在內(nèi)的錨固長度可取基本錨固長度端頭在內(nèi)的錨固長度可取基本錨固長度la的的0.7倍。倍。 在計算中充分利用鋼筋的抗壓強度時，受壓在計算中充分利用鋼筋的抗壓強度時，受壓鋼筋的錨固長度不應小于受拉鋼筋基本錨固長度鋼筋的錨固長度不應小于受拉鋼筋基本錨固長度la的的0.7倍。倍。3.3.鋼筋的連接鋼筋的連接 鋼筋連接接頭的類型鋼筋連接接頭的類型 綁扎搭接接頭綁扎搭接接頭 機械連接接頭機械連接接頭 對焊接頭對焊接頭 電壓焊接頭電壓焊接頭 規(guī)范規(guī)范對鋼筋連接的主要規(guī)定為：對鋼筋連接的主要規(guī)定為： 1）受力鋼筋的接頭宜設置在構(gòu)件受力較小的部位，）受力鋼筋的接頭宜設置在構(gòu)件受力較小的部位，同一根鋼筋上宜少設接頭。同一根鋼筋上宜少設接頭。 2) 軸心受拉構(gòu)件及小偏心受拉構(gòu)件（如桁架或拱軸心受拉構(gòu)件及小偏心受拉構(gòu)件（如桁架或拱的拉桿）的縱向受力鋼筋不得采用綁扎搭接接頭。的拉桿）的縱向受力鋼筋不得采用綁扎搭接接頭。當受拉鋼筋的直徑大于當受拉鋼筋的直徑大于28mm及受壓鋼筋的直徑大于及受壓鋼筋的直徑大于32mm時，不宜采用綁扎搭接接頭。時，不宜采用綁扎搭接接頭。 3) 在同一構(gòu)件中，相鄰縱向受力鋼筋的綁扎搭接在同一構(gòu)件中，相鄰縱向受