鋼筋和混凝土的力學(xué)性能

1、9、 鋼筋和混凝土的力學(xué)性能 力學(xué)性能：材料強(qiáng)度和變形的變化規(guī)律。 有關(guān)鋼筋砼結(jié)構(gòu)的一切計(jì)算、構(gòu)造和設(shè)計(jì)問(wèn)題，歸根結(jié)底都是源于材料性能的特點(diǎn)。 9-1 鋼筋一、強(qiáng)度鋼筋分為兩類：以是否有明顯屈服點(diǎn)區(qū)分為軟鋼和 硬鋼。 1、軟鋼：軟鋼的應(yīng)力應(yīng)變曲線分為四個(gè)階段：oa段：彈性階段 比例極限 應(yīng)力和應(yīng)變成正比， 符合虎克定律。 ad段：塑性階段 應(yīng)變快于應(yīng)力增長(zhǎng)。 屈服階段（臺(tái)階） 也稱為流塑階段 屈服上限 屈服下限 de段：強(qiáng)化階段 極限強(qiáng)度 ef段：頸縮階段 破壞（1）極限抗拉強(qiáng)度； 作為質(zhì)量檢驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)。（2） 屈服強(qiáng)度； 以屈服下限作為設(shè)計(jì)強(qiáng)度 （即鋼筋的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 并具有95%的保證率） 和

2、質(zhì)量檢驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度。 ykfabceE2、硬鋼（1）極限抗拉強(qiáng)度； 作為質(zhì)量檢驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度。（2）條件屈服強(qiáng)度； 作為設(shè)計(jì)強(qiáng)度。 （即鋼筋的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 并具有95%的保證率）規(guī)范規(guī)定： 取相應(yīng)殘余應(yīng)變?yōu)?.2%時(shí) 的應(yīng)力值為條件屈服強(qiáng)度。a0.2%0.2 fuykf3、鋼筋的屈強(qiáng)比 屈服強(qiáng)度 屈強(qiáng)比= 極限抗拉強(qiáng)度 表示結(jié)構(gòu)可靠性的潛力，抗震結(jié)構(gòu)中要求0.8 二、鋼筋的塑性（變形） 延性：最大抗力下維持繼續(xù)變形的能力。 用于鋼筋混凝土的鋼筋，不僅要強(qiáng)度高，同時(shí)也要求具有 較好的塑性。 檢驗(yàn)鋼筋變形性能的兩個(gè)指標(biāo)：（1）伸長(zhǎng)率（延伸率）（%） L = x 100% L 越大，塑性越好。軟鋼

3、伸長(zhǎng)率較大，硬鋼較小。（2）冷彎性能 冷彎實(shí)驗(yàn)是檢驗(yàn)鋼筋在加工中承受變形的能力。 具體作法是將直徑為d的鋼筋試件，繞直徑為D的彎心彎曲90或180，然后檢驗(yàn)鋼筋有無(wú)裂縫、起層或斷裂現(xiàn)象。 當(dāng)D=1d 時(shí) =180 D=2d =180 越大，冷彎性能越好。 D=3d =90 冷彎性能可間接地反映鋼筋的塑性性能和內(nèi)在質(zhì)量。三、鋼筋砼結(jié)構(gòu)對(duì)鋼筋性能的要求（1）強(qiáng)度高；（2）塑性好；（3）易于加工焊接；（4）與砼共同工作的性能好；對(duì)一般工程，施工單位檢驗(yàn)鋼筋是否合格的指標(biāo)為： （1）屈服強(qiáng)度； （2）極限抗拉強(qiáng)度； （3）伸長(zhǎng)率； （4）冷彎性能；對(duì)重要工程，還需檢驗(yàn)低溫沖擊韌性、常溫沖擊韌性。四、鋼

4、筋的冷加工 1、冷拉 只能提高鋼筋的抗拉強(qiáng)度，但塑性性能降低。 2、冷拔 既能提高鋼筋的抗拉強(qiáng)度，又能提高抗壓強(qiáng)度。 塑性降低。 3、冷軋五、鋼筋的種類及級(jí)別 低碳鋼 C 0.22% （1） 碳素鋼 中碳鋼 0.22%C 0.6 %由成分分為： （2） 普通低合金鋼：在碳素鋼中加入有 益合金，如 Si 、Mn、Ti、V等， 可提高鋼材強(qiáng)度，又能保持 一定塑性，但成本高。300 6 22 300 270 0.575335335 6 50 335 300 0.55400400400 6 50 400 360 0.518500500 ykyybykyybykyybHPBfffHRBHRBFfffHR

5、BHRBFRRBfffHRBHRBF、 6 50 500 435 410 0.482ykyybfff按生產(chǎn)工藝和力學(xué)性能分熱軋鋼筋（軟鋼）冷拉鋼筋（軟鋼）：通過(guò)冷拉提高鋼筋強(qiáng)度，但塑性降低；熱處理鋼筋（硬鋼）：調(diào)質(zhì)鋼，經(jīng)過(guò)加工改善鋼材組織，強(qiáng)度顯著提高， 塑形降低不多。成本高。 高碳鋼絲 鋼絲 冷拔低碳鋼絲9-2 混凝土 混凝土是用水泥、砂子和石子用水拌合經(jīng)過(guò)凝固硬化后做成的人工石材，簡(jiǎn)寫為“砼”。一、砼的強(qiáng)度（單向受力）1、砼的立方體強(qiáng)度 N/mm2 ( MPa) 邊長(zhǎng)為150mm的標(biāo)準(zhǔn)立方體試塊在標(biāo)準(zhǔn)條件（溫度、濕度）下養(yǎng)護(hù)28天，按標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法加壓至試件破壞時(shí)所測(cè)得的 最大平均壓應(yīng)力。（

6、具有95%的保證率） 測(cè)定時(shí)也可用100 x100 x100mm或200 x200 x200mm的試塊。其換算系數(shù)分別為0.95、1.05 即： （150）=0.95 （100） （150）=1.05 （200）,cu kf,cu kf,cu kf,cu kf,cu kf規(guī)范將砼的強(qiáng)度等級(jí)分為以下14個(gè)級(jí)別： C15 C20 C25 C30 C35 C40 C45 C50 C55 C60 C65 C70 C75 C80 其數(shù)字表示立方體強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。如C35：2、砼的軸心抗壓強(qiáng)度 (棱柱體抗壓強(qiáng)度） N/mm2 (MPa) 標(biāo)準(zhǔn)尺寸： 150 x150 x300mm 用 作為設(shè)計(jì)用的強(qiáng)度。 3、

7、砼的抗拉強(qiáng)度 N/mm2 (MPa) 測(cè)試方法：（1）直接測(cè)試法 （2）間接測(cè)試法 ,35cu kfckcff、ckfccufft ktff、4、復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)下的砼強(qiáng)度 砼抗剪強(qiáng)度：隨拉應(yīng)力增大而減??； 隨壓應(yīng)力增大而增大；二、砼的變形（一）砼在荷載作用下的變形1、砼在一次短期荷載作用下的變形 （1）oa段 彈性階段 =0.3fc（2） ab段 =0.3fc0.8fc（3） bc段 =0.8fc1.0fc 此時(shí)fc對(duì)應(yīng)的應(yīng)變o=0.002（4） cd段 若試驗(yàn)機(jī)的剛度大，試件不會(huì)馬上 破壞應(yīng)變可繼續(xù)增加直到max=0.0033 規(guī)范規(guī)定：均勻受壓時(shí)： max=0.002 非均勻受壓時(shí)： max

8、=0.00332、砼在重復(fù)荷載作用下的變形 疲勞破壞：因荷載重復(fù)作用而引起的破壞。 疲勞強(qiáng)度 fcf：重復(fù)加卸載200萬(wàn)次后砼的界限強(qiáng)度。 fcf=0.5fc3、砼在長(zhǎng)期荷載作用下的變形 徐變：砼在長(zhǎng)期不變荷載作用下，其變形隨時(shí)間 增長(zhǎng)而增長(zhǎng)的現(xiàn)象。 原因：（1）尚未轉(zhuǎn)化為結(jié)晶體的水泥膠體粘性 流動(dòng)的結(jié)果 （2）砼內(nèi)部的微裂縫在荷載長(zhǎng)期作用下 持續(xù)延伸和擴(kuò)展的結(jié)果。 （二）砼的自身體積變形（與荷載無(wú)關(guān)） 砼在空氣中結(jié)硬時(shí)體積收縮，在水中結(jié)硬時(shí)體積膨脹。 原因：（1）水泥膠體凝固過(guò)程中體積縮小， 稱為凝縮； （2）砼中水分蒸發(fā)則體積縮小，稱為干縮； 砼的收縮對(duì)結(jié)構(gòu)是有害的，會(huì)使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生收縮裂縫。三、砼的選用原則 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的砼不應(yīng)低于C20 預(yù)應(yīng)力砼不宜 低于C40且不應(yīng)低于C30。 當(dāng)采用強(qiáng)度高的鋼筋，如400MP及以上時(shí)砼強(qiáng)度 相應(yīng)提高。 9-3 鋼筋與混凝土的粘結(jié)一、粘結(jié)力包括三部分（1）砼收縮將鋼筋緊緊握固產(chǎn)生的摩擦力；（2）砼與鋼筋接觸表面的膠合力（化學(xué)作用）；（3）鋼筋凸凹不平而產(chǎn)生的機(jī)械咬合力； （占50%以上）二、粘結(jié)力的測(cè)定三、保證二者共同工作的措施（1）砼應(yīng)有足夠的強(qiáng)度；（2）鋼筋要有