第03章混凝土12年

1、第三章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能13.1 混凝土的物理力學(xué)性能第三章 鋼筋和混凝土材料的物理力學(xué)性能第三章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能23.1 混凝土的物理力學(xué)性能本章要點(diǎn)本章要點(diǎn) 混凝土的力學(xué)性能；混凝土的力學(xué)性能； 鋼筋的品種，力學(xué)性能的基本指標(biāo)；鋼筋的品種，力學(xué)性能的基本指標(biāo)； 鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)、錨固。鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)、錨固。第三章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能33.1 混凝土的物理力學(xué)性能 3.1.1、混凝土的組成結(jié)構(gòu)、混凝土的組成結(jié)構(gòu) 普通混凝土：由水泥、砂、石用水拌合硬化的人工石材，是多相復(fù)合材料。微觀結(jié)構(gòu) （水泥石結(jié)構(gòu)）亞微觀結(jié)構(gòu)（水泥砂漿結(jié)構(gòu)） 宏觀結(jié)構(gòu)（砂漿

2、和粗骨料）混凝土結(jié)構(gòu)3-1混凝土的力學(xué)性能混凝土的力學(xué)性能第三章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能43.1 混凝土的物理力學(xué)性能 1結(jié)構(gòu)組成： 水和水泥形成的水泥膠塊把砂石骨料粘結(jié)在一起。 水泥結(jié)晶體和砂石骨料組成混凝土的彈性骨架，承受外力，并使混凝土具有彈性變形的特點(diǎn)。 水泥凝膠體做為填充材料，起調(diào)整和擴(kuò)散應(yīng)力的作用，并使混凝土具有塑性變形的特點(diǎn)。 2特點(diǎn)： 混凝土的強(qiáng)度和變形隨時間的增長而增長； 界面微裂縫和內(nèi)部孔隙是受力破壞的起源； 混凝土屬于非均質(zhì)不連續(xù)各向異性材料。3.1.1混凝土的組成結(jié)構(gòu)混凝土的組成結(jié)構(gòu)第三章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能53.1 混凝土的物理力學(xué)性能1、單向受力狀態(tài)

3、下的混凝土的抗壓強(qiáng)度、單向受力狀態(tài)下的混凝土的抗壓強(qiáng)度混凝土結(jié)構(gòu)中，混凝土結(jié)構(gòu)中，主要是利用它的主要是利用它的抗壓強(qiáng)度抗壓強(qiáng)度。因此抗壓強(qiáng)度是混凝土力學(xué)性能。因此抗壓強(qiáng)度是混凝土力學(xué)性能中最主要和最基本的指標(biāo)中最主要和最基本的指標(biāo)。1、混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度fcu,k和強(qiáng)度等級和強(qiáng)度等級混凝土的混凝土的立方體立方體抗壓強(qiáng)度抗壓強(qiáng)度- 我國作為我國作為評定混凝土強(qiáng)度等級的標(biāo)準(zhǔn)(比較穩(wěn)定) 試驗(yàn)方法試驗(yàn)方法:普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法混凝土強(qiáng)度等級混凝土強(qiáng)度等級： 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定：以邊長規(guī)定：以邊長150mm立方體標(biāo)準(zhǔn)試件，在標(biāo)準(zhǔn)立方體標(biāo)準(zhǔn)試件，在標(biāo)

4、準(zhǔn)條件下（條件下（203，95%濕度）養(yǎng)護(hù)濕度）養(yǎng)護(hù)28天，用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法（加載速度天，用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法（加載速度0.150.3N/mm2/sec，兩端不涂潤滑劑）測得的，兩端不涂潤滑劑）測得的具有具有95%保證率保證率的立方體的立方體抗壓強(qiáng)度作為混凝土的抗壓強(qiáng)度作為混凝土的強(qiáng)度等級強(qiáng)度等級，用符號，用符號C表示。表示。 如如C30表示表示立方體立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fcu,k=30N/mm2 3.1.2單軸向應(yīng)力狀態(tài)下混凝土強(qiáng)度單軸向應(yīng)力狀態(tài)下混凝土強(qiáng)度第三章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能63.1 混凝土的物理力學(xué)性能 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定的規(guī)定的混凝土的強(qiáng)度等

5、級有：混凝土的強(qiáng)度等級有：C15，C20，C25，C30， C35，C40，C45，C50，C55，C60，C65，C70，C75，C80，共，共14個等級。個等級。影響影響混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度的幾個因素混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度的幾個因素： 試驗(yàn)方法試驗(yàn)方法：主要考慮壓力機(jī)墊板對試件的“套箍作用”-見P31圖圖3-1 試驗(yàn)加載速度試驗(yàn)加載速度：加載速度越快，測得的強(qiáng)度值越高。：加載速度越快，測得的強(qiáng)度值越高。 -故規(guī)定加載速度為：故規(guī)定加載速度為： C30-取每秒鐘取每秒鐘0.5-0.8N/mm2 成型后的齡期成型后的齡期:初期增長快初期增長快,后期漸緩。養(yǎng)護(hù)環(huán)境越潮濕，增長期更長。后期漸緩。

6、養(yǎng)護(hù)環(huán)境越潮濕，增長期更長。 試塊尺寸試塊尺寸：小尺寸試塊測得的：小尺寸試塊測得的強(qiáng)度值較高。強(qiáng)度值較高。-“尺寸效應(yīng)尺寸效應(yīng)”非標(biāo)試塊強(qiáng)度與標(biāo)準(zhǔn)立方體強(qiáng)度之間的換算關(guān)系非標(biāo)試塊強(qiáng)度與標(biāo)準(zhǔn)立方體強(qiáng)度之間的換算關(guān)系 ： 100150cucuff、軸心抗壓強(qiáng)度、軸心抗壓強(qiáng)度- fc采用棱柱體試件測定，它比立方體更接近實(shí)際構(gòu)件中混凝土的受壓情況。采用棱柱體試件測定，它比立方體更接近實(shí)際構(gòu)件中混凝土的受壓情況。承壓板試塊棱柱體試件棱柱體試件h/b=23，普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法（GBJ81-85）以 150mm150mm300mm的棱柱體作為的棱柱體作為標(biāo)準(zhǔn)試件。標(biāo)準(zhǔn)試件。非標(biāo)準(zhǔn)試塊：100100

7、300 換算系數(shù) 0.95 200200 400 換算系數(shù) 1.05采用棱柱體試件的特點(diǎn)：采用棱柱體試件的特點(diǎn)： 受力狀態(tài)接近實(shí)際工程中的受壓構(gòu)件；受力狀態(tài)接近實(shí)際工程中的受壓構(gòu)件； 消除試驗(yàn)機(jī)壓板摩擦力的影響（消除試驗(yàn)機(jī)壓板摩擦力的影響（試件的中間區(qū)段形成“純壓狀態(tài)”）。）。 第三章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能103.1 混凝土的物理力學(xué)性能 軸心抗壓強(qiáng)度（軸心抗壓強(qiáng)度（ fc）與立方體抗壓強(qiáng)度（）與立方體抗壓強(qiáng)度（ fcu）的對比關(guān)系：）的對比關(guān)系： P31 圖圖3-3 混凝土軸心抗壓強(qiáng)度與立方體抗壓強(qiáng)度的關(guān)系 -試驗(yàn)值試驗(yàn)值fc和和fcu的統(tǒng)計(jì)平均值大致成一條直線，比值大致在的統(tǒng)計(jì)平均

8、值大致成一條直線，比值大致在 0.70.92之間之間;強(qiáng)度大的強(qiáng)度大的,平均值大平均值大.混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中軸心抗壓強(qiáng)度與立方體抗壓強(qiáng)度的換算關(guān)系為中軸心抗壓強(qiáng)度與立方體抗壓強(qiáng)度的換算關(guān)系為:式中式中:1棱柱體強(qiáng)度與立方體強(qiáng)度之比棱柱體強(qiáng)度與立方體強(qiáng)度之比對強(qiáng)度等級不超過對強(qiáng)度等級不超過C50級的，取級的，取1=0.76;對對C80,取取1=0.82;其間按線性插值其間按線性插值另外另外, ,規(guī)范規(guī)范考慮到試件與實(shí)際結(jié)構(gòu)的差異以及高強(qiáng)混凝土的脆性特征，對軸考慮到試件與實(shí)際結(jié)構(gòu)的差異以及高強(qiáng)混凝土的脆性特征，對軸心抗壓強(qiáng)度和軸心抗拉強(qiáng)度，還采用了以下兩個心抗壓強(qiáng)度和軸心抗拉強(qiáng)

9、度，還采用了以下兩個折減系數(shù)折減系數(shù)：結(jié)構(gòu)中混凝土強(qiáng)度與混凝土試件強(qiáng)度的比值，取結(jié)構(gòu)中混凝土強(qiáng)度與混凝土試件強(qiáng)度的比值，取0.880.88；脆性折減系數(shù)脆性折減系數(shù)( (2) )，對，對C40C40及以下取及以下取1.01.0，對，對C80C80取取0.870.87，中間按線性變化取值，中間按線性變化取值kcuckff，2188.0P9公式（2-1）例例 fcu,k=30MPa, fck=0.76fcu，k0.88 30 =20.06MPa第三章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能113.1 混凝土的物理力學(xué)性能2、混凝土的軸心抗拉強(qiáng)度、混凝土的軸心抗拉強(qiáng)度- ft 混凝土構(gòu)件開裂、裂縫、變形，以及

10、受剪、受扭、受沖切等的承載力均與混凝土構(gòu)件開裂、裂縫、變形，以及受剪、受扭、受沖切等的承載力均與抗拉強(qiáng)度有關(guān)?？估瓘?qiáng)度有關(guān)。 500 150 15010016軸心受拉試驗(yàn)0102030405060708090100123456 ft fcuGBJ10-89 規(guī)范軸心受拉強(qiáng)度與立方體強(qiáng)度間的關(guān)系55. 0395. 0cutff 3/226. 0cutff 第三章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能123.1 混凝土的物理力學(xué)性能 第三章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能133.1 混凝土的物理力學(xué)性能由于軸心受拉試驗(yàn)對中困難，也常常采用立方體或圓柱體劈拉由于軸心受拉試驗(yàn)對中困難，也常常采用立方體或圓柱體劈

11、拉試驗(yàn)測定混凝土的抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)測定混凝土的抗拉強(qiáng)度劈拉試驗(yàn)PaP22aPfsp4/319. 0cuspff拉壓壓試驗(yàn)表明：軸心抗拉強(qiáng)度只有立方抗壓強(qiáng)度的1/171/8第三章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能143.1 混凝土的物理力學(xué)性能 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中中：ftk與f cu,k關(guān)系 -混凝土立方體強(qiáng)度的變異系數(shù)245. 0,55. 0,645. 11395. 088. 0kcukcutkfffcu,kC15C20C25C30.0.210.180.160.14.P11公式（2-4）第三章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能153.1 混凝土的物理力學(xué)性能v 混凝土強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值、設(shè)計(jì)

12、值混凝土強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值、設(shè)計(jì)值 規(guī)范規(guī)范規(guī)定材料強(qiáng)度的規(guī)定材料強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值標(biāo)準(zhǔn)值 （如（如fck fcu,k ）：）：是用標(biāo)是用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法測得的，準(zhǔn)試驗(yàn)方法測得的，應(yīng)具有不小于應(yīng)具有不小于95%保證率的強(qiáng)度保證率的強(qiáng)度。如如規(guī)范規(guī)范中規(guī)定的中規(guī)定的軸心抗壓強(qiáng)度和軸心抗拉強(qiáng)度與立方體抗壓強(qiáng)度軸心抗壓強(qiáng)度和軸心抗拉強(qiáng)度與立方體抗壓強(qiáng)度的關(guān)系的關(guān)系 設(shè)計(jì)值設(shè)計(jì)值與標(biāo)準(zhǔn)值間的關(guān)系：與標(biāo)準(zhǔn)值間的關(guān)系： fc= fck /c -參見規(guī)范規(guī)范第第4.1.34.1.4條文解釋條文解釋第三章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能163.1 混凝土的物理力學(xué)性能例例 fcu=30MPa, fck=0.76fcu，k0.8

13、8 30 =20.06MPa第三章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能173.1 混凝土的物理力學(xué)性能雙向應(yīng)力狀態(tài)雙向應(yīng)力狀態(tài) 實(shí)際結(jié)構(gòu)中，混凝土很少處于單向受力狀態(tài)。更多的是處于實(shí)際結(jié)構(gòu)中，混凝土很少處于單向受力狀態(tài)。更多的是處于雙向雙向或或三向三向受受力狀態(tài)。如剪力和扭矩作用下的構(gòu)件、彎剪扭和壓彎剪扭構(gòu)件力狀態(tài)。如剪力和扭矩作用下的構(gòu)件、彎剪扭和壓彎剪扭構(gòu)件(如如框架梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū))、混凝土拱壩、核電站安全殼等。、混凝土拱壩、核電站安全殼等。雙向受壓：雙向受壓：一向的受壓強(qiáng)度隨另一向壓應(yīng)力一向的受壓強(qiáng)度隨另一向壓應(yīng)力的增大而增大。的增大而增大。一拉一壓：一拉一壓：一向的強(qiáng)度隨另一向應(yīng)力的增大一向的強(qiáng)

14、度隨另一向應(yīng)力的增大而降低。而降低。雙向受拉：雙向受拉：強(qiáng)度變化不大。強(qiáng)度變化不大。3.1.3、復(fù)雜應(yīng)力下混凝土的強(qiáng)度第三章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能183.1 混凝土的物理力學(xué)性能 構(gòu)件受剪或受扭時常遇到構(gòu)件受剪或受扭時常遇到剪應(yīng)力剪應(yīng)力t t 和和正應(yīng)力正應(yīng)力s s 共同作用下的共同作用下的復(fù)合受力情況。復(fù)合受力情況。混凝土的抗剪強(qiáng)度：隨混凝土的抗剪強(qiáng)度：隨拉拉應(yīng)力增大而減小應(yīng)力增大而減小 隨隨壓壓應(yīng)力增大而增大應(yīng)力增大而增大當(dāng)壓應(yīng)力在當(dāng)壓應(yīng)力在0.6fc左右時，抗剪強(qiáng)度達(dá)到最大，左右時，抗剪強(qiáng)度達(dá)到最大，壓應(yīng)力繼續(xù)增大，則由于內(nèi)裂縫發(fā)展明顯，抗剪強(qiáng)度將隨壓應(yīng)壓應(yīng)力繼續(xù)增大，則由于內(nèi)裂

15、縫發(fā)展明顯，抗剪強(qiáng)度將隨壓應(yīng)力的增大而減小。力的增大而減小。法向應(yīng)力和剪應(yīng)力組合的破壞曲線第三章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能193.1 混凝土的物理力學(xué)性能三向應(yīng)力狀態(tài)三向應(yīng)力狀態(tài) 三軸應(yīng)力狀態(tài)有多種組合，實(shí)際工程遇到較多的螺旋箍筋柱和鋼管混凝土三軸應(yīng)力狀態(tài)有多種組合，實(shí)際工程遇到較多的螺旋箍筋柱和鋼管混凝土柱中的混凝土為三向受壓狀態(tài)。三向受壓試驗(yàn)一般采用圓柱體在等側(cè)壓條柱中的混凝土為三向受壓狀態(tài)。三向受壓試驗(yàn)一般采用圓柱體在等側(cè)壓條件進(jìn)行。件進(jìn)行。Lcccfff)0.75.4( 有側(cè)有側(cè)向約束的強(qiáng)度與無側(cè)向約束強(qiáng)度間的經(jīng)驗(yàn)向約束的強(qiáng)度與無側(cè)向約束強(qiáng)度間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式關(guān)系式：混凝土圓柱體三向受

16、壓試驗(yàn)時軸向應(yīng)力應(yīng)變曲線 從圖從圖 看出看出:隨著側(cè)向壓力的增加隨著側(cè)向壓力的增加,試件試件的強(qiáng)度和延性都有顯著提高的強(qiáng)度和延性都有顯著提高。第三章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能203.1 混凝土的物理力學(xué)性能1、單軸（單調(diào)）受壓應(yīng)力、單軸（單調(diào)）受壓應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系應(yīng)變關(guān)系Stress- strain Relationship砼的變形包括：砼的變形包括：受力變形、體積變形受力變形、體積變形 變形變形反映了混凝土受力全過程的重要力學(xué)特征，是分析混凝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

17、是利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行非線性分析的基礎(chǔ)。利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行非線性分析的基礎(chǔ)。1）混凝土在一次短期加荷時的變形性能 荷載下變形含彈性變形（卸荷可恢復(fù)）和塑性變形（卸荷不可恢復(fù)）2）混凝土強(qiáng)度等級對應(yīng)力應(yīng)變曲線的影響3）加載速度對應(yīng)力應(yīng)變曲線的影響 3.1.43.1.4混凝土的變形混凝土的變形第三章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能213.1 混凝土的物理力學(xué)性能02468102030s(MPa)e 10-3BACEDA點(diǎn)以前點(diǎn)以前，微裂縫沒有明顯發(fā)展，混凝土的變，微裂縫沒有明顯發(fā)展，混凝土的變形主要彈性變形，應(yīng)力形主要彈性變形，應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系近似直線。應(yīng)變關(guān)系近似直線。A點(diǎn)應(yīng)力隨混凝土強(qiáng)度的提高而增加，對普通

18、強(qiáng)點(diǎn)應(yīng)力隨混凝土強(qiáng)度的提高而增加，對普通強(qiáng)度混凝土度混凝土s sA約為約為 (0.30.4)fc ，對高強(qiáng)混凝土，對高強(qiáng)混凝土s sA可達(dá)可達(dá)(0.50.7)fc。AB段段，裂縫穩(wěn)定擴(kuò)展階段；臨界點(diǎn)，裂縫穩(wěn)定擴(kuò)展階段；臨界點(diǎn)B為長期抗為長期抗壓強(qiáng)度的依據(jù)；壓強(qiáng)度的依據(jù)；BC段段，裂縫快速發(fā)展的不穩(wěn)定狀態(tài)至峰點(diǎn)，裂縫快速發(fā)展的不穩(wěn)定狀態(tài)至峰點(diǎn)C混凝土棱柱體的抗壓強(qiáng)度混凝土棱柱體的抗壓強(qiáng)度 fc ，CE下降段，下降段，裂縫繼續(xù)擴(kuò)展、貫通，至拐點(diǎn)裂縫繼續(xù)擴(kuò)展、貫通，至拐點(diǎn)D，此時只靠骨料間的咬合力及摩擦力與殘余承壓此時只靠骨料間的咬合力及摩擦力與殘余承壓面來承受荷載。面來承受荷載?；炷晾庵w受壓應(yīng)

19、力-應(yīng)變曲線第三章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能223.1 混凝土的物理力學(xué)性能 單軸受壓應(yīng)力單軸受壓應(yīng)力- -應(yīng)變關(guān)系曲線，當(dāng)在普通試驗(yàn)機(jī)上采用應(yīng)變關(guān)系曲線，當(dāng)在普通試驗(yàn)機(jī)上采用等等應(yīng)力速度應(yīng)力速度加載，達(dá)到軸心抗壓強(qiáng)度加載，達(dá)到軸心抗壓強(qiáng)度f fc c時，試驗(yàn)機(jī)中集聚的彈性時，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，會導(dǎo)致試件產(chǎn)生突然脆性應(yīng)變能大于試件所能吸收的應(yīng)變能，會導(dǎo)致試件產(chǎn)生突然脆性破壞，只能測得應(yīng)力破壞，只能測得應(yīng)力- -應(yīng)變曲線的應(yīng)變曲線的上升段上升段。 采用采用等應(yīng)變速度等應(yīng)變速度加載，或在試件旁附設(shè)高彈性元件與試件加載，或在試件旁附設(shè)高彈性元件與試件一同受壓，以吸

20、收試驗(yàn)機(jī)內(nèi)集聚的應(yīng)變能，可以測得應(yīng)力一同受壓，以吸收試驗(yàn)機(jī)內(nèi)集聚的應(yīng)變能，可以測得應(yīng)力- -應(yīng)應(yīng)變曲線的變曲線的下降段下降段。第三章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能233.1 混凝土的物理力學(xué)性能不同強(qiáng)度混凝土的應(yīng)力 -應(yīng)變曲線比較2）強(qiáng)度混凝土的應(yīng)力應(yīng)變曲線 不同不同強(qiáng)度混凝土的應(yīng)力應(yīng)變曲線形狀相似 但強(qiáng)度等級越高，線彈性段越長，但強(qiáng)度等級越高，線彈性段越長，峰值應(yīng)變也略有增大峰值應(yīng)變也略有增大(不顯著不顯著)。但高。但高強(qiáng)混凝土中，砂漿與骨料的粘結(jié)很強(qiáng)混凝土中，砂漿與骨料的粘結(jié)很強(qiáng)，密實(shí)性好，微裂縫很少，最后強(qiáng)，密實(shí)性好，微裂縫很少，最后的破壞往往是骨料破壞，破壞時脆的破壞往往是骨料破壞，破

21、壞時脆性越顯著，下降段越陡性越顯著，下降段越陡,延性延性越差越差(即即應(yīng)力下降相同幅度時應(yīng)力下降相同幅度時,變形越小變形越小)。第三章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能243.1 混凝土的物理力學(xué)性能 seEc= tan 原點(diǎn)切線模量原點(diǎn)切線模量Elastic Modulus0sesddEc混凝土的彈性模量混凝土的彈性模量第三章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能253.1 混凝土的物理力學(xué)性能彈性模量測定方法se0.5fc510 次)N/mm(7 .342 . 21025cucfE第三章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能263.1 混凝土的物理力學(xué)性能 seEc= tan 割線模量割線模量Secant M

22、odulusescEseEc= tan 切線模量切線模量Tangent ModulusesddEc 彈性系數(shù)彈性系數(shù)n n (coefficient of elasticity) 隨應(yīng)力增大而減小隨應(yīng)力增大而減小eeelcEcEn混凝土的變形模量混凝土的變形模量第三章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能273.1 混凝土的物理力學(xué)性能 螺旋螺旋箍筋約束對強(qiáng)度和變形能力均有很大提高（箍筋約束對強(qiáng)度和變形能力均有很大提高（低強(qiáng)度試件更明顯） 矩形矩形箍筋約束對強(qiáng)度的提高不是很顯著，但對變形能力有顯箍筋約束對強(qiáng)度的提高不是很顯著，但對變形能力有顯著改善著改善(a) 螺旋箍筋壓應(yīng)變壓應(yīng)力(N/mm2)箍筋

23、s=(b) 矩形箍筋壓應(yīng)變壓力箍筋 d=4.76mm，s=38.1mm箍筋 d=4.76mm，s=63.5mm無箍筋3、箍筋約束混凝土受壓的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系第三章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能283.1 混凝土的物理力學(xué)性能se ftet0ctctcttEfEfEf25 . 00ev不同強(qiáng)度混凝土拉伸應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)€，總結(jié)以下幾點(diǎn)：總結(jié)以下幾點(diǎn)：曲線形狀與受壓時相似，包括上升段和下降段。曲線峰值應(yīng)變只有75x10-6 115x10-6曲線下降段的坡度隨混凝土強(qiáng)度的提高而更陡峭（即延性降低）。混凝土受拉彈性模量與受壓彈性模量基本相同。4 4、混凝土受拉應(yīng)力、混凝土受拉應(yīng)力- -應(yīng)變關(guān)系應(yīng)變關(guān)系第三

24、章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能293.1 混凝土的物理力學(xué)性能1.混凝土的收縮混凝土的收縮 Shrinkage (1)定義：定義：混凝土在混凝土在空氣中硬化空氣中硬化時體積會縮小，這種現(xiàn)象時體積會縮小，這種現(xiàn)象稱為混凝土的收縮。稱為混凝土的收縮。收縮是混凝土在收縮是混凝土在不受外力不受外力情況下體積變化產(chǎn)生的變形。情況下體積變化產(chǎn)生的變形。 （2）規(guī)律：）規(guī)律：收縮變形的發(fā)展也是先快后慢，半月完成收縮變形的發(fā)展也是先快后慢，半月完成25%，一個月完成一個月完成50%，3個月后逐漸緩慢，個月后逐漸緩慢，2年完成最終收縮年完成最終收縮2510-4，對一般混凝土取，對一般混凝土取310-4，鋼筋混

25、凝土取，鋼筋混凝土取1.510-4。 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，時，將使混凝土中產(chǎn)生拉應(yīng)力，甚至引起混凝土的開裂?；鞂⑹够炷林挟a(chǎn)生拉應(yīng)力，甚至引起混凝土的開裂?；炷潦湛s會使預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力損失。凝土收縮會使預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力損失。 某些某些對跨度比較敏感的超靜定結(jié)構(gòu)對跨度比較敏感的超靜定結(jié)構(gòu)（如拱結(jié)構(gòu)），收縮也（如拱結(jié)構(gòu)），收縮也會引起不利的內(nèi)力。會引起不利的內(nèi)力。5 5、混凝土的收縮和徐變、混凝土的收縮和徐變第三章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能303.1 混凝土的物理力學(xué)性能14d 28d

26、tesh(25)10-425%50%混凝土的收縮是隨時間而增長的變形，混凝土的收縮是隨時間而增長的變形， 一般情況下，最終收縮應(yīng)變值約為一般情況下，最終收縮應(yīng)變值約為(25)10-4 混凝土開裂應(yīng)變?yōu)榛炷灵_裂應(yīng)變?yōu)?0.52.7)10-4圖圖3-11 3-11 混凝土的收縮混凝土的收縮第三章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能313.1 混凝土的物理力學(xué)性能收縮產(chǎn)生的原因水泥凝膠體結(jié)硬引起體積的凝縮?；炷羶?nèi)游離水分蒸發(fā)逸散引起的干縮（故蒸汽養(yǎng)護(hù)可減少收縮變形）。收縮的危害 收縮受外部支座或內(nèi)部鋼筋約束時，將在混凝土中產(chǎn)生拉應(yīng)力，甚至導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生收縮裂縫。 在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力損失。

27、使某些對跨度變化比較敏感的超靜定結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利內(nèi)力。第三章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能323.1 混凝土的物理力學(xué)性能影響因素 混凝土的收縮受結(jié)構(gòu)周圍的溫度、濕度、構(gòu)件斷面形狀及尺混凝土的收縮受結(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)條寸、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)。件等許多因素有關(guān)。 水泥用量多、水灰比越大，收縮越大。水泥用量多、水灰比越大，收縮越大。 骨料彈性模量高、級配好，收縮就小。骨料彈性模量高、級配好，收縮就小。 干燥失水及高溫環(huán)境，收縮大。干燥失水及高溫環(huán)境，收縮大。 小尺寸構(gòu)件收縮大，大尺寸

28、構(gòu)件收縮小。小尺寸構(gòu)件收縮大，大尺寸構(gòu)件收縮小。 高強(qiáng)混凝土收縮大。高強(qiáng)混凝土收縮大。 在實(shí)際工程中，要采取一定措施減小收縮應(yīng)力的不利影響在實(shí)際工程中，要采取一定措施減小收縮應(yīng)力的不利影響施工縫施工縫。第三章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能333.1 混凝土的物理力學(xué)性能 定義：定義：混凝土在混凝土在荷載的長期作用荷載的長期作用下，其變形隨時間而不斷下，其變形隨時間而不斷增長的現(xiàn)象稱為徐變。增長的現(xiàn)象稱為徐變。 徐變會使結(jié)構(gòu)（構(gòu)件）的（撓度）變形增大，引起預(yù)應(yīng)力徐變會使結(jié)構(gòu)（構(gòu)件）的（撓度）變形增大，引起預(yù)應(yīng)力損失，在長期高應(yīng)力作用下，甚至?xí)?dǎo)致破壞。損失，在長期高應(yīng)力作用下，甚至?xí)?dǎo)致破壞。

29、與混凝土的收縮一樣，徐變也與時間有關(guān)。因此，在測定與混凝土的收縮一樣，徐變也與時間有關(guān)。因此，在測定混凝土的徐變時，應(yīng)同批澆筑同樣尺寸不受荷的試件，在同樣混凝土的徐變時，應(yīng)同批澆筑同樣尺寸不受荷的試件，在同樣環(huán)境下同時量測混凝土的收縮變形，從徐變試件的變形中扣除環(huán)境下同時量測混凝土的收縮變形，從徐變試件的變形中扣除對比的收縮試件的變形，才可得到徐變變形。對比的收縮試件的變形，才可得到徐變變形。 徐變規(guī)律：徐變規(guī)律：開始快，隨后逐步減慢而趨于穩(wěn)定。開始快，隨后逐步減慢而趨于穩(wěn)定。 6個月可完個月可完成總變形的成總變形的7080%，一年完成，一年完成90%，二年可以完成。徐變變形，二年可以完成。徐

30、變變形為瞬時變形的為瞬時變形的14倍。倍。2.混凝土的徐變 Creep第三章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能343.1 混凝土的物理力學(xué)性能 在應(yīng)力（0.5fc）作用瞬間，首先產(chǎn)生瞬時彈性應(yīng)變eel 隨荷載作用時間的延續(xù)，變形不斷增長，前4個月徐變增長較快，6個月 可達(dá)最終徐變的（7080）%，以后增長逐漸緩慢，23年后趨于穩(wěn)定。 當(dāng)卸載時，則產(chǎn)生瞬時彈性恢復(fù)應(yīng)變eel。一段時間后，還有一部分應(yīng)變eel可恢復(fù)，為彈性后效，但仍有不可恢復(fù)的殘留永久應(yīng)變ecr圖2-17 混凝土的徐變（應(yīng)變與時間的關(guān)系曲線）第三章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能353.1 混凝土的物理力學(xué)性能影響影響徐變的徐變的因素因

31、素 內(nèi)在因素內(nèi)在因素尚未轉(zhuǎn)化為結(jié)晶體的水泥凝膠體產(chǎn)生粘性流動，壓應(yīng)尚未轉(zhuǎn)化為結(jié)晶體的水泥凝膠體產(chǎn)生粘性流動，壓應(yīng)力逐漸轉(zhuǎn)移給水泥結(jié)晶體，使其應(yīng)力增大，而試件變形也隨之力逐漸轉(zhuǎn)移給水泥結(jié)晶體，使其應(yīng)力增大，而試件變形也隨之增大。增大。混凝土的組成和配比。骨料的剛度（彈性模量）越大，混凝土的組成和配比。骨料的剛度（彈性模量）越大，體積比越大，徐變就越小。水灰比越小，徐變也越小。體積比越大，徐變就越小。水灰比越小，徐變也越小。環(huán)境影響環(huán)境影響 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。構(gòu)件所處的環(huán)境溫度越高，相對濕度越小，徐變就越大。應(yīng)力條件應(yīng)力條件 由由P18圖圖2-18 壓應(yīng)力與徐變的關(guān)系壓應(yīng)力與徐變的關(guān)系,可以看出可以看出: 當(dāng)應(yīng)力當(dāng)應(yīng)力si /fc 0.5時，徐變值與初應(yīng)力基本上成正比，這種徐變稱為時，徐變值與初應(yīng)力