第一章：混凝土結(jié)構(gòu)材料的性能學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1第一章：混凝土結(jié)構(gòu)材料第一章：混凝土結(jié)構(gòu)材料(cilio)的性能的性能第一頁，共37頁。混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 1 章1.1.1 建筑用鋼筋(gngjn)的種類與性能v熱軋鋼筋(gngjn)（普通低碳鋼和普通低合金鋼）500400650HRB400RRB400 HRBF400335650HRB335HRBF335300622HPB300fyk/(N/mm2)d/(mm)符號(hào)(fho)種 類1.1 鋼 筋650HRB500HRBF500FFF第1頁/共36頁第二頁，共37頁?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 1 章 HPB Hot rolled plain Steel bars熱軋光面(un min)

2、鋼筋 ; HRB Hot rolled ribbed Steel bars熱軋帶肋鋼筋； RRB Remained-heat-treatment ribbed Steel bars余熱處理鋼；HRBF采用溫控工藝處理的細(xì)晶粒帶肋鋼筋。v直徑大于40mm的鋼筋主要用于大體積混凝土結(jié)構(gòu)(jigu)v中，當(dāng)采用直徑大于40mm的鋼筋時(shí)，應(yīng)有可靠的工v程經(jīng)驗(yàn)。第2頁/共36頁第三頁，共37頁?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 1 章v熱軋(r zh)鋼筋的力學(xué)性能應(yīng)力應(yīng)變曲線的一般特征A.假設(shè)鋼筋在屈服點(diǎn)以前(yqin)處于理想彈性階段B.不利用應(yīng)力強(qiáng)化階段00.050.100.150.200.250.30200

3、400600(N/mm )HRB400HRB335HPB235HPB300第3頁/共36頁第四頁，共37頁?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 1 章塑性(sxng)性能A.伸長率l1ld上述伸長率只反映斷口附近殘留變形(bin xng)大小，不反映鋼筋總伸長率情況。均勻伸長率鋼筋彈性模量實(shí)測鋼筋拉斷強(qiáng)度gt殘余應(yīng)變00lll s0bE已回復(fù)彈性應(yīng)變+=1510100100%510100mmlllldldl l1ld:第4頁/共36頁第五頁，共37頁?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 1 章鋼筋均勻(jnyn)伸長率的測定0拉斷點(diǎn)斷口標(biāo)線頸縮區(qū)量測區(qū)域l050mm或2dObregt第5頁/共36頁第六頁，共37頁?；炷?/p>

4、土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 1 章B.冷彎性能(xngnng)Dd合格標(biāo)準(zhǔn)(biozhn)：在規(guī)定的和D下，冷彎后 無裂縫、鱗落或斷裂。 反彎性能要求冷彎是檢驗(yàn)鋼筋局部變形能力的指標(biāo)。 鋼筋塑性愈好，構(gòu)件破壞前預(yù)兆愈明顯。 強(qiáng)度及彈性模量第6頁/共36頁第七頁，共37頁?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 1 章v中、高強(qiáng)(goqing)鋼絲、鋼絞線中強(qiáng)：8001270MPa高強(qiáng)(goqing)：14701960MPav預(yù)應(yīng)力螺紋鋼筋v 大直徑(zhjng)，高強(qiáng)度，直徑(zhjng)在18-50mm，屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為785-1080MPa，極限強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為980-1230MPa。v冷加工鋼筋（常溫下采用某種工藝對熱

5、軋鋼筋進(jìn)行加工得到） 冷加工工藝：冷拉、冷拔、冷軋、冷軋扭。 目的：提高強(qiáng)度，節(jié)約鋼材。但塑性減小。冷拉鋼筋仍有屈服臺(tái)階。第7頁/共36頁第八頁，共37頁?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 1 章OO第一次加載冷拉經(jīng)時(shí)效K冷拉未經(jīng)時(shí)效BKDDEE冷拉鋼筋(gngjn)應(yīng)力應(yīng)變曲線第8頁/共36頁第九頁，共37頁?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 1 章1.1.2 混凝土結(jié)構(gòu)(jigu)對鋼筋性能的要求v 強(qiáng)度(qingd)高屈 服 點(diǎn)0by0b0.2條 件 屈 服 點(diǎn)殘 余 應(yīng) 變 0.2有明顯(mngxin)屈服點(diǎn) 無明顯屈服點(diǎn)條件屈服強(qiáng)度第9頁/共36頁第十頁，共37頁?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 1 章v 塑性(sx

6、ng)好： ： v可加工性好焊接彎折v與混凝土粘結(jié)(zhn ji)錨固性好光面變形變形鋼筋(gngjn)比光面鋼筋(gngjn)好第10頁/共36頁第十一頁，共37頁?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 1 章v鋼筋(gngjn)的選用普通鋼筋： 優(yōu)先采用HRB400，HRB500，HRBF400， HRBF500 可用HPB300和RRB400、HRB335，HRBF335預(yù)應(yīng)力筋：宜用鋼鉸線、中高強(qiáng)(goqing)鋼絲和預(yù)應(yīng)力螺紋鋼筋。 第11頁/共36頁第十二頁，共37頁?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 1 章1.2 混凝土1.2.1混凝土強(qiáng)度(qingd)主要組成材料：水泥、水、砂、石 特點(diǎn):1）固、液、氣三

7、相體；2）水化過程長，性能要很長時(shí)間才穩(wěn)定； 3）水泥石收縮可形成微裂縫；4）受制作、養(yǎng)護(hù)、使用(shyng)條件影 響大。 第12頁/共36頁第十三頁，共37頁?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 1 章v立方體抗壓強(qiáng)度(qingd) fcu,k（強(qiáng)度(qingd)等級(jí)）v 1.標(biāo)準(zhǔn)尺寸：150mm150mm150mmv 2.養(yǎng)護(hù)條件：20 3，濕度90%；28dv 3.加荷方法：加荷速度0.30.8MPa/s，v 墊板不涂油或墊橡膠板。v 4.強(qiáng)度(qingd)保證率：95% ，f = -1.645 第13頁/共36頁第十四頁，共37頁?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 1 章 5.非標(biāo)準(zhǔn)試塊強(qiáng)度換算系數(shù)： 200

8、mm200mm200mm:1.05； 100mm100mm100mm:0.95。 612圓柱體：1.20 （1=2.54cm） 6.分級(jí)：C15,C20,C25,C30,C35,C40,C45,C50, C55, C60, C65,C70,C75,C80 (高強(qiáng)混凝土），共14個(gè)等級(jí)(dngj)。 CConcrete,單位：N/mm2或MPa第14頁/共36頁第十五頁，共37頁?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 1 章v軸心(zhu xn)抗壓強(qiáng)度 ckc1c2cu,k0.88ff 混凝土強(qiáng)度與試塊混凝土強(qiáng)度的修正系數(shù)脆性影響系數(shù) 棱柱體強(qiáng)度與立方體強(qiáng)度之比值fckfcu,kh b1.00.5012345

9、bbh第15頁/共36頁第十六頁，共37頁?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 1 章混凝土混凝土強(qiáng)度強(qiáng)度等級(jí)等級(jí)C40C45C50C55C60C65C70C75C80 c10.760.760.760.770.780.790.800.810.82 c21.000.9840.9680.9510.9350.9190.9030.8870.87 c1 和 c2 值第16頁/共36頁第十七頁，共37頁。混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 1 章v軸心(zhu xn)抗拉強(qiáng)度0.550.45tk2cu,k0.880.395(1 1.645 )cff軸心抗拉強(qiáng)度與立方體抗壓強(qiáng)度的折算系數(shù) 試驗(yàn)離散性的影響系數(shù) 試驗(yàn)變異系數(shù) 10010

10、0500mm150mm150mm第17頁/共36頁第十八頁，共37頁?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 1 章v劈裂(p li)試驗(yàn) ddftsFFFF02tFfdl第18頁/共36頁第十九頁，共37頁?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 1 章v復(fù)雜(fz)應(yīng)力下的強(qiáng)度ftr，fcr混凝土單軸抗 拉、 抗壓強(qiáng)度(kn y qin d)；f1 ，f2，f3混凝土的多軸強(qiáng) 度, f1f2f3雙向受力此圖說明(shumng)： 壓-壓：強(qiáng)度提高； 拉-拉：強(qiáng)度不變； 拉-壓：抗拉和抗壓強(qiáng)度都低。1.01.01.21.2-1.0-1.0f1/fcrf2/fcr拉壓f2/ftrf1/ftr第19頁/共36頁第二十頁，共37頁。

11、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 1 章剪力存在(cnzi)時(shí)拉-剪：抗拉、抗剪強(qiáng)度都降低；壓-剪：當(dāng) 時(shí)，抗剪強(qiáng)度隨壓應(yīng)力提高而增大； 當(dāng) 時(shí)，內(nèi)部裂縫增加， 抗剪強(qiáng)度降低。 6 . 0/cf6 . 0/cf0.10.20.3/fc純剪剪壓t/fc*-0.1軸拉軸壓fcft00.20.40.60.81.0第20頁/共36頁第二十一頁，共37頁?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 1 章1.2.2 混凝土的變形(bin xng)v一次加載655545352515（N/mm）2OO.002605040302010O.004 O.006O.010O.008O.012高強(qiáng)混凝土： ， 0cu 30.0（N/mm）2破壞點(diǎn)F比

12、例極限A臨界點(diǎn) B峰值點(diǎn)C拐點(diǎn)D收斂點(diǎn)E5.010.015.020.025.035.00.0010.0030.0070.0090.0110.0020.0040.0060.0080.0100.012O0.0050A:近似彈性 AB:非線性 (塑性)BC:體積增大 CF:破壞 峰值(fn zh)應(yīng)變極限(jxin)應(yīng)變第21頁/共36頁第二十二頁，共37頁?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 1 章三向受力三向受壓時(shí)，強(qiáng)度(qingd)增大 (4.57.0)cccLfff第22頁/共36頁第二十三頁，共37頁?；炷恋膹椥阅Ａ?tn xn m lin)ccccep01原點(diǎn)切線模量（彈性模量(tn xn m li

13、n)）：拉壓相同ecctgE/0變形模量（割線模量、彈塑性模量）ccctgE/1切線模量cccddtgE cccecEEE第23頁/共36頁第二十四頁，共37頁?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 1 章v彈性模量(tn xn m lin)割線模量。棱柱體試件。受壓：受拉：Ec=0.5 Ec剪切模量：Gc=0.4 Ec 泊松比 = 橫向應(yīng)變/縱向 應(yīng)變=0.2cu5c7 .342 . 210tanfE殘余變形elEc=/e12 3 45 0/fcE00.10.20.30.40.50.60.00040.00020.00060.00050.0003第24頁/共36頁第二十五頁，共37頁?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 1

14、 章v 徐變 定義：在荷載保持不變的情況下，變形隨時(shí)間繼續(xù) 增大的現(xiàn)象。 特點(diǎn)：早期發(fā)展快，但可以延續(xù)數(shù)年。 影響因素：加載時(shí)的混凝土齡期； 持續(xù)壓力大小； 混凝土的組成材料及配合(pih)比； 混凝土的制作養(yǎng)護(hù)條件。第25頁/共36頁第二十六頁，共37頁。0.51.01.52.02.505101520253035(10-3)(月)cre第26頁/共36頁第二十七頁，共37頁?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 1 章徐變對結(jié)構(gòu)的影響：使構(gòu)件變形增大；在軸壓構(gòu)件中，使鋼筋應(yīng)力增加(zngji)， 混凝土應(yīng)力減??；在預(yù)應(yīng)力構(gòu)件中，使預(yù)應(yīng)力發(fā)生損失；在超靜定結(jié)構(gòu)中，使內(nèi)力發(fā)生重分布。 第27頁/共36頁第二十八

15、頁，共37頁?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 1 章v 收縮(shu su)定義：混凝土在空氣中結(jié)硬時(shí)體積減小的現(xiàn)象。 收縮率：310-4。收縮=凝縮+干縮特點(diǎn)：早期快，可延續(xù)(ynx)12年。影響因素：混凝土的組成及配合比，尤其是水灰比； 養(yǎng)護(hù)條件；使用時(shí)的溫度與濕度。第28頁/共36頁第二十九頁，共37頁?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 1 章收縮對結(jié)構(gòu)的影響： 當(dāng)收縮受約束時(shí)，引起(ynq)構(gòu)件開裂。減少收縮的措施： 限制(xinzh)水泥用量；減小水灰比；加強(qiáng)振搗和養(yǎng)護(hù)； 構(gòu)造鋼筋數(shù)量加強(qiáng)；設(shè)置變形縫；摻膨脹劑。第29頁/共36頁第三十頁，共37頁?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 1 章1.2.3 混凝土的選用(x

16、unyng)原則v鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中：v 混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C20。v 用400MPa及以上鋼筋時(shí)，混凝土強(qiáng)度不應(yīng)低于C25；v 承受重復(fù)(chngf)荷載的鋼筋混凝土構(gòu)件，混凝土的強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C30v預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中 ：v 混凝土強(qiáng)度等級(jí)(dngj)不應(yīng)低于C30，不宜低于C40。 第30頁/共36頁第三十一頁，共37頁。混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 1 章v粘結(jié)力的定義v 若鋼筋和混凝土有相對變形(bin xng)，就會(huì)在鋼筋和混凝土交界面上產(chǎn)生沿鋼筋軸線方向的相互作用力1.3鋼筋與混凝土的粘結(jié)v粘結(jié)力的組成(z chn)v 1. 粘結(jié)力的組成(z chn)v 化學(xué)膠結(jié)力v 摩擦力v 機(jī)械咬合力v 鋼筋端部錨固力v2. 粘結(jié)性能第31頁/共36頁第三十二頁，共37頁?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 1 章As100100加荷端套管自由端（2-3）dl=5ddF平均粘結(jié)應(yīng)力 amdlF光面鋼筋 帶肋鋼筋 2mN/mm5 . 35 . 12mN/mm0 . 65 . 2dfflyta第32頁/共36頁第三十三頁，共37頁?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 1 章v影響粘結(jié)強(qiáng)度(qingd)的因素v 混凝土強(qiáng)度(qingd)，保護(hù)層厚度和鋼筋凈距，橫向鋼 筋，鋼筋端部的彎鉤，彎折及附加錨固措施v v保證(bozhng)可靠粘結(jié)的構(gòu)造措施v 光面(un min)鋼筋端部做彎鉤：手工彎(1.250.5