第二章建筑結構材料

1、第二章第二章 建筑材料建筑材料 鋼筋的品種和力學性能鋼筋的品種和力學性能 混凝土的物理力學性能混凝土的物理力學性能 鋼筋與混凝土的粘結鋼筋與混凝土的粘結一、鋼筋的品種和力學性能一、鋼筋的品種和力學性能1.鋼筋的品種鋼筋的品種熱軋鋼筋熱軋鋼筋HPB235HRB335、HRB400、RRB400熱處理鋼筋熱處理鋼筋冷加工鋼筋冷加工鋼筋鋼絲鋼絲冷拔鋼筋冷拔鋼筋冷軋鋼筋冷軋鋼筋冷拉鋼筋冷拉鋼筋碳素鋼絲、刻痕鋼絲、鋼絞線碳素鋼絲、刻痕鋼絲、鋼絞線A.按加工工藝分類按加工工藝分類B. 按化學成分分類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%）由含碳量不同分為由含碳量

2、不同分為高碳鋼、中碳鋼、低碳鋼高碳鋼、中碳鋼、低碳鋼v低碳鋼低碳鋼：（含碳量：（含碳量0.6%）強度高、塑性差強度高、塑性差v低合金鋼：低合金鋼：碳素鋼基礎上加入少量碳素鋼基礎上加入少量合金元素合金元素而成，而成， 強度高、塑性好強度高、塑性好C. 按表面形狀不同分類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。以增加與砼的粘結。月牙肋月牙肋 紋路與肋不相交，不易產生紋路與肋不相交，不易產生應力集中，粘結強度略低于等高肋鋼筋。應力集中，粘結強度略低于等高

3、肋鋼筋。等高肋等高肋（螺旋紋、人字紋）（螺旋紋、人字紋）與鋼筋砼與鋼筋砼粘結力好，紋路與肋相交，易產生應力集粘結力好，紋路與肋相交，易產生應力集中。中。鋼筋混凝土結構材料的力學性能鋼筋混凝土結構材料的力學性能常用鋼筋形式常用鋼筋形式多股鋼絞線多股鋼絞線鋼筋混凝土結構材料的力學性能鋼筋混凝土結構材料的力學性能D.熱軋鋼筋熱軋鋼筋 HPB235（Q235） 以符號以符號“ ”表示表示 光圓鋼筋，低碳鋼，質量穩(wěn)定，塑性及焊接性能很好，光圓鋼筋，低碳鋼，質量穩(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。但強度稍低。多作為現(xiàn)澆樓板受力鋼筋和箍筋。 HRB335（20Mnsi） 以符

4、號以符號“ ”表示表示， HRB400 以符號以符號“ ”表示表示， RRB400 以符號以符號“ ”表示表示。HRB335、HRB400、RRB400都屬于都屬于變形帶肋變形帶肋鋼筋，鋼筋，強度較強度較高，高，塑性和可焊性能較好，與混凝土之間的粘結性能也較好，塑性和可焊性能較好，與混凝土之間的粘結性能也較好，在工程中應用較廣。在工程中應用較廣。第一個字母是鋼筋的加工工藝的英文縮寫，第一個字母是鋼筋的加工工藝的英文縮寫， H為為熱軋熱軋、R為為余熱處理余熱處理；第二個字母是鋼筋的表面形狀的英文縮寫，第二個字母是鋼筋的表面形狀的英文縮寫， P為為光圓光圓、R為為變形帶肋變形帶肋；第三個字母是第三

5、個字母是鋼筋（鋼筋（Bar）的英文縮寫縮寫；的英文縮寫縮寫；數(shù)字表示鋼筋的數(shù)字表示鋼筋的強度標準值強度標準值（單位：（單位：N/mm2）。）。符號及數(shù)字的含義：符號及數(shù)字的含義：2.鋼筋的力學性能鋼筋的力學性能熱軋鋼筋的 曲線 oa彈性階段彈性階段 b屈服強度屈服強度fy（受拉強度限值）（受拉強度限值）bcbc流幅流幅cd強化階段強化階段de 頸縮頸縮階段階段 a比例極限比例極限 d抗拉強度抗拉強度A.軟鋼的力學性能軟鋼的力學性能軟鋼：軟鋼：有明顯屈服點的鋼筋，如熱軋有明顯屈服點的鋼筋，如熱軋 級鋼筋。級鋼筋。v屈服強度：屈服強度：是鋼筋強度的設計依據(jù)是鋼筋強度的設計依據(jù)，在混凝土中的鋼筋，在

6、混凝土中的鋼筋，應力達到屈服強度，荷載不增加，應變繼續(xù)增大，裂縫開展應力達到屈服強度，荷載不增加，應變繼續(xù)增大，裂縫開展過寬，構件變形過大，結構不能正常使用。過寬，構件變形過大，結構不能正常使用。v伸伸 長長 率：率：鋼筋拉斷時應變，反映鋼筋鋼筋拉斷時應變，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，拉斷前有足夠預兆，延性較好。伸長率大的鋼筋，拉斷前有足夠預兆，延性較好。00lll v彎曲試驗：彎曲試驗：鋼筋圍繞直徑為鋼筋圍繞直徑為D 的鋼輥彎轉的鋼輥彎轉角而不發(fā)生裂紋，角而不發(fā)生裂紋，是反映鋼筋是反映鋼筋塑性性能塑性性能的另一指標。的另一指標。D越小，越小， 越大，冷彎性能越好。

7、越大，冷彎性能越好。鋼筋混凝土結構材料的力學性能鋼筋混凝土結構材料的力學性能a 含碳量高，含碳量高，屈服強度屈服強度和和抗拉強度抗拉強度高，伸長率小高，伸長率小，流幅縮短。，流幅縮短。鋼筋混凝土結構材料的力學性能鋼筋混凝土結構材料的力學性能硬鋼的 曲線硬鋼沒有明確的屈服臺階（流幅）硬鋼沒有明確的屈服臺階（流幅），所以計算中以，所以計算中以“協(xié)定流限協(xié)定流限”作為作為強度標準以強度標準以 0.2表示，一般表示，一般 0.2相當相當于抗拉極限強度于抗拉極限強度70%90%。B.硬鋼的力學性能硬鋼的力學性能如如熱處理鋼筋熱處理鋼筋及及高強鋼絲高強鋼絲。a點：點：比例極限比例極限協(xié)定流限（條件屈服強度

8、）：協(xié)定流限（條件屈服強度）：強度強度設計指標設計指標，指經加載及卸載后尚存指經加載及卸載后尚存有有0.2%永久殘余變形時的應力。永久殘余變形時的應力。鋼筋混凝土結構材料的力學性能鋼筋混凝土結構材料的力學性能 曲線形式：曲線形式： 有明顯流幅的：分為有明顯流幅的：分為彈性、屈服、強化彈性、屈服、強化和和破壞破壞等四個階等四個階段。段。 無明顯流幅的：沒有明顯的無明顯流幅的：沒有明顯的屈服階段屈服階段。 注：鋼筋受壓和受拉時的應力注：鋼筋受壓和受拉時的應力-應變曲線幾乎相同應變曲線幾乎相同 的的曲線簡化：曲線簡化： 屈服前：屈服前：完全彈性的完全彈性的；屈服后：；屈服后：完全塑性的完全塑性的。強

9、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：以以下屈服點下屈服點對應的強度對應的強度作為作為設計強度的依據(jù)，因為，鋼筋屈服后的塑性變形導致設計強度的依據(jù)，因為，鋼筋屈服后的塑性變形導致構件產生不可恢復的變形和不可閉合的裂縫，以至不構件產生不可恢復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：以以殘余應變?yōu)闅堄鄳優(yōu)?.2%0.2%時所對應時所對應的應力值的應力值作為作為鋼筋鋼筋條件屈服強度。條件屈服強度。 鋼筋混凝土結構材料的力學性能鋼筋混凝土結構材料的力學性能C.冷加工鋼筋的力學性能冷加工鋼筋的力學性能鋼筋混凝土結構材料的力學性能

10、鋼筋混凝土結構材料的力學性能v冷拉鋼筋冷拉鋼筋 將鋼筋拉伸將鋼筋拉伸超過超過其屈服強度，放松，經一其屈服強度，放松，經一段時間之后，鋼筋會獲得比原來屈服強度段時間之后，鋼筋會獲得比原來屈服強度更更高高的屈服強度值。的屈服強度值。冷拉加工的目的冷拉加工的目的改改變鋼材內部結構，變鋼材內部結構，提高鋼材強度，節(jié)提高鋼材強度，節(jié)約鋼材約鋼材。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），鋼材性質變硬變），鋼材性質變硬變脆。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

11、仍取用原來的抗壓強度。用原來的抗壓強度。p特性：v冷拔：冷拔：將鋼筋強力拔過將鋼筋強力拔過硬合金模硬合金模（直徑小于（直徑小于鋼筋）。鋼筋）。溫度的影響：溫度的影響：高溫時恢復到原狀態(tài)，先焊后拉。高溫時恢復到原狀態(tài)，先焊后拉。特性：特性：冷拔鋼筋冷拔鋼筋沒有沒有屈服點和流幅；冷拔可同屈服點和流幅；冷拔可同時時提高抗拉、壓強度提高抗拉、壓強度（強度提高，塑性降低強度提高，塑性降低）。4.4.鋼筋的焊接性能鋼筋的焊接性能 工程中常采用焊接方式接長鋼筋；鋼筋的焊接性能與鋼工程中常采用焊接方式接長鋼筋；鋼筋的焊接性能與鋼筋的筋的化學成分化學成分有關，不同品種的鋼筋應采用不同的焊接方法。有關，不同品種的

12、鋼筋應采用不同的焊接方法。 常用的焊接方法有常用的焊接方法有: :電弧焊電弧焊、閃光對焊閃光對焊、電渣壓力焊電渣壓力焊。 3.3.鋼筋的疲勞鋼筋的疲勞 重復荷載作用下，鋼筋在低應力下產生的斷裂稱為重復荷載作用下，鋼筋在低應力下產生的斷裂稱為鋼筋鋼筋的疲勞的疲勞；在規(guī)定的應力幅度內，經規(guī)定次數(shù)的重復荷載后，；在規(guī)定的應力幅度內，經規(guī)定次數(shù)的重復荷載后，發(fā)生發(fā)生疲勞破壞疲勞破壞的的最大應力值最大應力值稱為稱為疲勞強度疲勞強度。 試驗方法試驗方法：鋼筋埋入混凝土中重復受拉或受彎與鋼筋埋入混凝土中重復受拉或受彎與單單根鋼根鋼筋的軸拉疲勞。筋的軸拉疲勞。 影響因素影響因素：應力特征值：應力特征值 ，荷載

13、重復次數(shù)，鋼筋強度。，荷載重復次數(shù)，鋼筋強度。鋼筋混凝土結構材料的力學性能鋼筋混凝土結構材料的力學性能5.5.混凝土結構對鋼筋的要求混凝土結構對鋼筋的要求 強度：強度：鋼筋有足夠的鋼筋有足夠的強度強度和適宜的和適宜的強屈比強屈比( (極限極限強度與屈服強度的比值強度與屈服強度的比值) )； 變形能力：變形能力：鋼筋的鋼筋的伸長率伸長率和和冷彎性冷彎性能均應達到能均應達到規(guī)范要求；規(guī)范要求； 可焊性：可焊性：焊接處的強度、變形應能滿足規(guī)范要焊接處的強度、變形應能滿足規(guī)范要求；求； 與混凝土的粘結性與混凝土的粘結性 ：鋼筋與混凝土之間應有足鋼筋與混凝土之間應有足夠的夠的粘結力粘結力，以保證兩者共同

14、工作。，以保證兩者共同工作。鋼筋混凝土結構材料的力學性能鋼筋混凝土結構材料的力學性能二、二、 混凝土的物理力學性能混凝土的物理力學性能 混凝土是各向不均勻、內部存在混凝土是各向不均勻、內部存在裂縫裂縫和和空隙空隙的多相的多相復合材料；壓力主要由其中的骨料傳遞，水泥凝膠體起復合材料；壓力主要由其中的骨料傳遞，水泥凝膠體起粘結和擴散壓力的作用。粘結和擴散壓力的作用。1.1.單向受力狀態(tài)下的混凝土強度單向受力狀態(tài)下的混凝土強度 a.a.立方體抗壓強度立方體抗壓強度 fcu 在標準條件下養(yǎng)護在標準條件下養(yǎng)護2828天的標準試件天的標準試件（150150150150150mm150mm），在壓力機按標準

15、加載方式進行），在壓力機按標準加載方式進行試驗，所測得的具有試驗，所測得的具有95%95%保證率的承載強度為保證率的承載強度為立方體抗立方體抗壓強度壓強度 。溫度為203、相對濕度不小于95%涂潤滑劑涂潤滑劑試驗情況試驗情況: : 壓力壓力試件試件裂縫發(fā)展裂縫發(fā)展擴張擴張喪失承載力喪失承載力影響強度的因素影響強度的因素：齡期、加載速率、試塊尺寸等涂：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：壓強度較低；我國規(guī)范的方法：不涂潤滑劑不涂潤滑劑。承壓板試試塊塊摩擦力摩擦力不涂潤滑劑不涂潤滑劑

16、強度大于強度大于PP鋼筋混凝土結構材料的力學性能鋼筋混凝土結構材料的力學性能 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，其結果應按下述強度換算方當采用非標準試件進行試驗，其結果應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 150mm （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系的，一般而試件的

17、立方體抗壓強度與其齡期是有關系的，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；某些工程因建設周期長，混凝土澆注至其受載的時間遠超過設周期長，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計?？砂椿炷恋暮笃趶姸冗M行設計。鋼筋混凝土結構材料的力學性能鋼筋混凝土結構材料的力學性能 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

18、的混凝土立方體抗壓強度處于兩等級之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間，則混凝土的強度等級按較低的一級采用按較低的一級采用。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構材料的力學性能鋼筋混凝土結構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/mm2。 b.b.棱柱體抗壓強度棱柱體抗壓強度 fc （軸心抗壓強度）（軸心抗壓強度） 因構件長度遠大于其截面尺寸，立方體強度不能很好地反因構件長

19、度遠大于其截面尺寸，立方體強度不能很好地反映構件中混凝土的受力狀態(tài)；規(guī)范采用高寬比映構件中混凝土的受力狀態(tài)；規(guī)范采用高寬比h hb b不同棱柱體不同棱柱體試件的抗壓強度來衡量。試件的抗壓強度來衡量。 h hb b過小過小時，加荷板與混凝土表面間時，加荷板與混凝土表面間摩擦力會約束混凝土的變形，但摩擦力會約束混凝土的變形，但h hb b過大過大則會在試件加載時由則會在試件加載時由于產生較大的附加偏心而引起測量誤差，而當棱柱體的于產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時可基本上消除上述兩方面的影響。我國標準棱柱體尺寸

20、為150150l50l50300300mm。 標準試塊：標準試塊：150150300mm （強度換算系數(shù)為（強度換算系數(shù)為1.00 ） 非標準試塊：非標準試塊：100100300mm （強度換算系數(shù)為（強度換算系數(shù)為0.95 ） 200200400mm （強度換算系數(shù)為（強度換算系數(shù)為1.05 ）鋼筋混凝土結構材料的力學性能鋼筋混凝土結構材料的力學性能 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 考慮到構件和考慮到構件和試件的區(qū)別，取試件的區(qū)別，取 fc=0.67fcu（水工規(guī)范）。（水工

21、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鋼筋混凝土結構材料的力學性能鋼筋混凝土結構材料的力學性能 棱柱體抗拉強度是混凝土的基本強度指標，它遠小于混棱柱體抗拉強度是混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壓強度的19118。 測量棱柱體抗拉強度：測量棱柱體抗拉強度： (1)直接受拉法直接受拉法； (2)劈裂法劈裂法。A.直接受拉時的棱柱體抗拉強度：直

22、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 試驗結果：試驗結果：ft= 0.26fcu 2/3 考慮到構件和試件的區(qū)考慮到構件和試件的區(qū)別，尺寸效應，加荷速度等別，尺寸效應，加荷速度等的影響，取的影響，取 ft= 0.225fcu 2/3 。鋼筋混凝土結構材料的力學性能鋼筋混凝土結構材料的力學性能B.劈裂受拉時的抗拉強度：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度。測定砼的抗拉強度。我國根據(jù)我國根據(jù)100mm立方體的劈立方體的劈裂

23、與抗壓試驗結果對比有：裂與抗壓試驗結果對比有： fts=0.19fcu 3/4鋼筋混凝土結構材料的力學性能鋼筋混凝土結構材料的力學性能立方體試件通過墊條施加線載荷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，產生均勻垂直截面上除墊條附近外，產生均勻拉應力，當拉應力，當拉應力達到拉應力達到ft時，試件對時，試件對半劈裂。半劈裂。3.混凝土的變形性能混凝土的變形性能 混凝土的變形：混凝土的變形：(1) 受力變形受力變形；(2) 環(huán)境條件變形環(huán)境條件變形。 （一）混凝土的受力變形（一）混凝土的受力變形 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；一次短期加載下的變形；

24、(2)重重復加載下的變形；復加載下的變形；(3)長期加載下的變形。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在一次短期加載下的變形性能 混凝土完整的應力應變曲線大致可由三階段組成。混凝土完整的應力應變曲線大致可由三階段組成。 近似直線段（近似彈性階段）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）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）下降曲線段（裂縫失穩(wěn)擴展破壞階段） 影響應力影響應力應變曲線的因素有混凝土強度、加載速度等應變曲線的因素有混凝土強度、加載速度等。v應力小于應力小于fc的的20% 30%時（時（a點）點），應，應力應變

25、關系接近力應變關系接近直線直線。v當應力當應力 ，呈現(xiàn)，呈現(xiàn)塑性塑性。應。應力增大到力增大到fc 的的80%左右（左右（b點），應變增長更快。點），應變增長更快。v應力達到應力達到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。達到的最大應力大應力o稱為砼稱為砼棱柱體抗棱柱體抗壓強度壓強度fc c，相應的應變?yōu)?，相應的應變?yōu)閛 o一般為一般為0.0020.002左右。左右。cu最大壓應變最大壓應變 (MPa)fco 0 (10-3)abcd225201510546810加載速度快加載速度快砼強度提高砼強度提高加載速度慢加載速度慢砼強度降

26、低砼強度降低作用是：加載至作用是：加載至峰值應力后，吸峰值應力后，吸收試驗機的變形收試驗機的變形能，測出下降段能，測出下降段P PP P影響應力影響應力應變曲線形狀因素應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??；??；加載速度加載速度快，最大應力提高，曲線陡；加載速度慢，曲線平快，最大應力提高，曲線陡；加載速度慢，曲線平緩，緩，cu增大。增大。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，表示混凝土的塑性變形能力越大越大，也就是延性，也就是延性(指構件最終破壞之前經受非彈性變形的能力指構件最終破壞之前經受非彈性變形的能

27、力) 越好越好?；炷恋膹姸鹊燃壔炷恋膹姸鹊燃壴礁咴礁?，上升段上升段長長，峰點越，峰點越高高，峰，峰值應變也有所增值應變也有所增大大；下降；下降段越段越陡陡。cu最大壓應變最大壓應變B.B.混凝土在重復荷載下的變形性能混凝土在重復荷載下的變形性能 因混凝土是彈塑性材料，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，其部分應變立即或經過一段時間后恢復分應變立即或經過一段時間后恢復（彈性應變），（彈性應變），而另一而另一部分應變則不能恢復部分應變則不能恢復（殘余應變），（殘余應變），一次加載、卸載循環(huán)一次加載、卸載循環(huán)中混凝土的應力應變曲線形成一閉合環(huán)。中混凝土的應力應變曲線

28、形成一閉合環(huán)。 在較高應力水平下對混凝土施加重復荷載，其應力在較高應力水平下對混凝土施加重復荷載，其應力應應變曲線環(huán)逐漸靠近，退化成一條直線，再經過數(shù)次的重復變曲線環(huán)逐漸靠近，退化成一條直線，再經過數(shù)次的重復加載，應力加載，應力應變關系曲線由應變關系曲線由“凸凸”向應力軸變?yōu)橄驊S變?yōu)椤巴雇埂毕驊冚S向應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。 p e 重復荷載下的應力重復荷載下的應力- -應變曲線應變曲線破壞破壞fcf 3 2 1 疲勞強度疲勞強度 fc 因重復荷載因重復荷載作用引起的破壞作用引起的破壞稱之

29、為稱之為疲勞破壞疲勞破壞,混凝土的疲勞破混凝土的疲勞破壞強度與其上應壞強度與其上應力力最小值與最大最小值與最大值的比值值的比值 和和荷荷載的重復次數(shù)載的重復次數(shù)有有直接關系。直接關系。0 c0.5fc ，非線性徐變。，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，盡管混凝土上的應力不變，荷載長時間持續(xù)作用下，盡管混凝土上的應力不變，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）。）。原因原因：1.1.膠凝體的

30、粘性流動膠凝體的粘性流動； 2.2.混凝土內部混凝土內部微裂縫的不斷發(fā)展微裂縫的不斷發(fā)展。 影響因素影響因素： 1.應力應力： 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??；：濕度愈大，徐變愈??； 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（彈性徐回）；大部分徐變不可恢復部分徐變可恢復（彈性徐回）；大部分徐變不可恢復（殘余變形）。（殘余變形）。徐變對混

31、凝土結構的影響徐變對混凝土結構的影響 有利：有利：徐變造成結構內力的重新分布，降低高應力，提高徐變造成結構內力的重新分布，降低高應力，提高 低應力，改善了結構的內力分布；低應力，改善了結構的內力分布； 徐變改善鋼筋與混凝土之間的應力分布，使結構最徐變改善鋼筋與混凝土之間的應力分布，使結構最 終內力分布和材料的利用趨向合理。終內力分布和材料的利用趨向合理。 不利：不利：徐變降低構件的剛度，加大構件的變形；徐變降低構件的剛度，加大構件的變形； 徐變增大預應力混凝土構件中預應力鋼筋的應力損徐變增大預應力混凝土構件中預應力鋼筋的應力損 失，降低預應力效果；失，降低預應力效果； 徐變對構件中的裂縫有增大

32、作用。徐變對構件中的裂縫有增大作用。PAsPAs s1 c1P s2As s2P P拆去，鋼筋受拆去，鋼筋受壓，混凝土受拉壓，混凝土受拉. .徐變：徐變： s ， c 在實際工程中，需在實際工程中，需要通過對結構構件的內要通過對結構構件的內力分析以及對混凝土徐力分析以及對混凝土徐變性質的認識，來利用變性質的認識，來利用或控制徐變對結構的影或控制徐變對結構的影響。響。（二）混凝土的溫度變形和干縮變形（二）混凝土的溫度變形和干縮變形 現(xiàn)象現(xiàn)象：因外界溫度變化及內部水化熱等產生的溫度變形；：因外界溫度變化及內部水化熱等產生的溫度變形； 因外界濕度變化及凝固結硬中失水等產生的變形。因外界濕度變化及凝固

33、結硬中失水等產生的變形。 原因原因：1.固體材料的熱脹冷縮固體材料的熱脹冷縮； 2.水泥凝膠體失水后轉換為水泥石的體積縮小水泥凝膠體失水后轉換為水泥石的體積縮小。 影響因素影響因素： 1.水泥品種：等級越高，收縮越大水泥品種：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。其他：養(yǎng)護條件、環(huán)境條件、體積與表面積比。 收縮對混凝土結構的影響收縮對混凝土結構的影響： 在結構中產生溫度或干縮拉應力；在結構中產生溫度或干縮拉應力；As sAs s

34、收縮：收縮： 鋼筋受壓，鋼筋受壓， 混凝土受拉混凝土受拉As導致混凝土開裂，影響結構承載導致混凝土開裂，影響結構承載能力和耐久性。能力和耐久性。 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 )(/1應變系數(shù)，受壓時，為應變系數(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、混凝土的彈性模量、泊松比泊松比、剪切模量、剪切模量 1 1）. .混凝土的彈性模量混凝土的彈性模量 a. a. 原點切線模量原點切線模量（彈性模量彈性模量）：拉壓相同）：拉壓相同混凝土彈性模量的測試方法（混

35、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低應力高應力 2 2）混凝土的泊松比混凝土的泊松比 混凝土拉、壓應變的比值稱為混凝土拉、壓應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

36、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 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，可按下列數(shù)值采用：密實度有關，可按下列數(shù)值采用： 骨料為一般重力密度巖石的混凝土，取骨料為一般重力密度巖石的混凝土，取23kNm3（人工振（人工振搗搗）；）；24kNm3（機械振搗）。（機械振搗）。骨料為大重力密度巖石的混凝骨料為大重力密度巖石的混凝土，在上述數(shù)值上再增加土，在上述數(shù)值上再增加1.0kNm3。 鋼筋混凝土的重力密度一般取為鋼筋混凝土的重力密度一般取為25kNm3

37、。三、鋼筋與混凝土的粘結三、鋼筋與混凝土的粘結 1.鋼筋與混凝土之間的粘結力鋼筋與混凝土之間的粘結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力大時粘結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：作用：保證力的相互傳遞，是兩者共同工作的基礎。保證力的相互傳遞，是兩者共同工作的基礎。 （鋼筋表面不平、微銹（鋼筋表面不平、微銹時可顯著提高咬合力）時可顯著提高咬合力）PP影響粘結力的主要因素影響粘結力的主要因素 砼強度砼強度：粘結強度隨砼強

38、度的提高而增加，粘結強度隨砼強度的提高而增加，但并不與立方但并不與立方體強度體強度fcu成正比成正比，而與抗拉強度，而與抗拉強度 ft 成正比。成正比。保護層厚度保護層厚度：變形鋼筋，粘結強度主要取決于劈裂破壞。變形鋼筋，粘結強度主要取決于劈裂破壞。相對保護層厚度相對保護層厚度c/d 越大，砼抵抗劈裂破壞的能力也越大，粘越大，砼抵抗劈裂破壞的能力也越大，粘結強度越高。結強度越高。受力情況受力情況：受壓鋼筋由于直徑增大會增加對砼的擠壓，從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。而使摩擦作用增加。鋼筋表面和外形特征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，粘結強

39、度低。光面鋼筋表面凹凸較小，機械咬合作用小，粘結強度低。 月牙肋和螺紋肋變形鋼筋，機械咬合作用大，粘結強度高。月牙肋和螺紋肋變形鋼筋，機械咬合作用大，粘結強度高。v光面鋼筋光面鋼筋b峰值隨峰值隨P增加，由加荷端移至自由端，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。圖形長度（有效埋長）達到自由端。v變形鋼筋變形鋼筋b峰值始終在加荷端附近，有效埋長增加峰值始終在加荷端附近，有效埋長增加 緩慢，粘結力大于光面鋼筋。緩慢，粘結力大于光面鋼筋。粘結力峰值關于機械咬合力關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，會產生很大的機械咬合力，從而提高了變形鋼筋的粘結能力會產生很大的機械咬合力，從而提高了變形鋼筋的粘結能力粘結破壞形式粘結破壞形式 變形鋼筋的粘結破壞：變形鋼筋的粘結破壞：橫肋擠壓混凝土使鋼筋周圍橫肋擠壓混凝土使鋼筋周圍混凝土開裂滑移變形加快，混凝土開裂滑移變形加快，肋間混凝土剪切強度不夠，肋間混凝土剪切強