第三章 鋼筋混凝土材料力學(xué)性質(zhì)

1、第二章 鋼筋和混凝土的材料性能2 鋼筋混凝土材料的力學(xué)性能第二章 鋼筋和混凝土的材料性能第二章 鋼筋和混凝土的材料性能2.1 2.1 鋼筋的形式和品種鋼筋的形式和品種1 鋼筋的成分鋼筋的成分（1）碳素鋼：）碳素鋼：低碳鋼低碳鋼（含（含C量少于量少于0.25%）；）；高碳鋼高碳鋼（含（含C量量0.6%-1.4%）。）。*鋼筋含鋼筋含C量越高強度越高，但塑性和可焊性降低。量越高強度越高，但塑性和可焊性降低。（2）普通低合金鋼）普通低合金鋼：在鋼材中除在鋼材中除C元素外加入元素外加入Mn（錳）、（錳）、Si（硅）、（硅）、V（礬）、（礬）、Nb（鈮）、（鈮）、Ti（鈦）、（鈦）、Cr（鉻）等合金元（

2、鉻）等合金元素，既能使鋼筋的強度提高，又能保持一定的塑性。素，既能使鋼筋的強度提高，又能保持一定的塑性。第二章 鋼筋和混凝土的材料性能第二章 鋼筋和混凝土的材料性能2 鋼筋的品種和級別鋼筋的品種和級別第二章 鋼筋和混凝土的材料性能（1）熱軋鋼筋：）熱軋鋼筋：第二章 鋼筋和混凝土的材料性能第二章 鋼筋和混凝土的材料性能第二章 鋼筋和混凝土的材料性能RRB400 （KL400）級(級) （鋼筋混凝土用余熱處理鋼筋GB1499-1998）鋼筋強度太高，不適宜作為鋼鋼筋強度太高，不適宜作為鋼筋混凝土構(gòu)件中的配筋，一般冷拉后作預(yù)應(yīng)力筋。筋混凝土構(gòu)件中的配筋，一般冷拉后作預(yù)應(yīng)力筋。第二章 鋼筋和混凝土的材

3、料性能第二章 鋼筋和混凝土的材料性能（2）冷拉鋼筋：）冷拉鋼筋：由熱軋鋼筋和盤條經(jīng)冷拉、冷拔、冷軋、冷扭由熱軋鋼筋和盤條經(jīng)冷拉、冷拔、冷軋、冷扭加工后而成。加工后而成。l冷加工的目的：冷加工的目的：為了提高鋼筋的強度，節(jié)約鋼材。為了提高鋼筋的強度，節(jié)約鋼材。但經(jīng)冷加但經(jīng)冷加工后，鋼筋的延伸率降低。工后，鋼筋的延伸率降低。近年來，冷加工鋼筋的品種很多，近年來，冷加工鋼筋的品種很多，應(yīng)根據(jù)專門規(guī)程使用。應(yīng)根據(jù)專門規(guī)程使用。（3）鋼絲、鋼絞線：）鋼絲、鋼絞線：高強鋼絲（高強鋼絲（1570Mpa、1860Mpa），中強），中強鋼絲（鋼絲（800-1370Mpa），鋼絞線（），鋼絞線（1570Mpa、1

4、860Mpa，分，分為為7股、股、3股等）。股等）。第二章 鋼筋和混凝土的材料性能第二章 鋼筋和混凝土的材料性能（4）熱處理鋼筋：）熱處理鋼筋：是將是將級鋼筋通過級鋼筋通過加熱、淬火和回火加熱、淬火和回火等調(diào)質(zhì)等調(diào)質(zhì)工藝處理，使強度得到較大幅度的提高，而延伸率降低不多。工藝處理，使強度得到較大幅度的提高，而延伸率降低不多。用于預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。用于預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。第二章 鋼筋和混凝土的材料性能第二章 鋼筋和混凝土的材料性能柔性鋼筋和勁性鋼筋柔性鋼筋和勁性鋼筋(1)勁性鋼筋：勁性鋼筋：由各種型鋼或型鋼與鋼筋焊成骨架，施工由各種型鋼或型鋼與鋼筋焊成骨架，施工時模板及混凝土的重量由鋼筋本身承擔(dān)。時

5、模板及混凝土的重量由鋼筋本身承擔(dān)。 (2)柔性鋼筋：柔性鋼筋：由鋼筋經(jīng)綁扎或焊接成鋼筋網(wǎng)及空間骨架，由鋼筋經(jīng)綁扎或焊接成鋼筋網(wǎng)及空間骨架，便于固定在模板中澆注混凝土。便于固定在模板中澆注混凝土。第二章 鋼筋和混凝土的材料性能第二章 鋼筋和混凝土的材料性能2.2 2.2 鋼筋的力學(xué)性能鋼筋的力學(xué)性能1 1 鋼筋的應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力- -應(yīng)變關(guān)系應(yīng)變關(guān)系 Stress-Strain Relation 有明顯屈服點的鋼筋（軟鋼）有明顯屈服點的鋼筋（軟鋼） 第二章 鋼筋和混凝土的材料性能殘余變形r彈性變形e第二章 鋼筋和混凝土的材料性能 比例極限比例極限，應(yīng)力和應(yīng)變成比例，卸，應(yīng)力和應(yīng)變成比例，卸荷后應(yīng)變

6、恢復(fù)為零，荷后應(yīng)變恢復(fù)為零， 彈性極限彈性極限，超過比例極限后應(yīng)變增，超過比例極限后應(yīng)變增長速度比應(yīng)力增長速度略快，但卸長速度比應(yīng)力增長速度略快，但卸荷后應(yīng)變?nèi)阅芑謴?fù)為零，荷后應(yīng)變?nèi)阅芑謴?fù)為零， 上屈服點上屈服點（其值不夠穩(wěn)定），（其值不夠穩(wěn)定）， 下屈服點下屈服點（其值穩(wěn)定），對有明顯（其值穩(wěn)定），對有明顯屈服點的鋼筋，下屈服點的應(yīng)力值屈服點的鋼筋，下屈服點的應(yīng)力值稱為鋼筋的稱為鋼筋的屈服強度屈服強度或或流限流限， 屈服臺階屈服臺階或或流幅流幅， 強化階段強化階段，d點的應(yīng)力稱為點的應(yīng)力稱為極限抗極限抗拉強度拉強度， 頸縮階段。頸縮階段。第二章 鋼筋和混凝土的材料性能殘余變形r彈性變形e第二

7、章 鋼筋和混凝土的材料性能幾個指標(biāo)：幾個指標(biāo)：屈服強度屈服強度：是鋼筋強度的設(shè)計依據(jù)是鋼筋強度的設(shè)計依據(jù)。？。？因為鋼筋屈服后將發(fā)生很大的塑性變形，且卸載時這部分變形因為鋼筋屈服后將發(fā)生很大的塑性變形，且卸載時這部分變形不不可恢復(fù)可恢復(fù)，這會使鋼筋混凝土構(gòu)件產(chǎn)生很大的變形和不可閉合的裂，這會使鋼筋混凝土構(gòu)件產(chǎn)生很大的變形和不可閉合的裂縫?？p。延延 伸伸 率：率：鋼筋拉斷后的伸長值與原長的比率，是反映鋼筋塑性鋼筋拉斷后的伸長值與原長的比率，是反映鋼筋塑性性能的指標(biāo)。延伸率大的鋼筋，在拉斷前有足夠預(yù)兆，延性較好。性能的指標(biāo)。延伸率大的鋼筋，在拉斷前有足夠預(yù)兆，延性較好。/115 or 101lll

8、屈屈 強強 比：比：反映鋼筋的強度儲備，反映鋼筋的強度儲備，fy/fu=0.60.7。在抗震結(jié)構(gòu)中：在抗震結(jié)構(gòu)中： fy/fu不小于不小于0.8殘余變形r彈性變形e第二章 鋼筋和混凝土的材料性能第二章 鋼筋和混凝土的材料性能有明顯屈服點鋼筋的應(yīng)力有明顯屈服點鋼筋的應(yīng)力- -應(yīng)變關(guān)系應(yīng)變關(guān)系一般可采用雙線性的一般可采用雙線性的理想彈塑性理想彈塑性關(guān)系關(guān)系 syyyEf fy y1Es鋼筋的彈性模量(N/mm2)種 類EsHPB235 級鋼筋2.1105HRB335 級鋼筋、HRB400 級鋼筋、RRB400 級鋼筋、熱處理鋼筋2.0105消除應(yīng)力鋼絲、螺旋肋鋼絲、刻痕鋼絲2.05105鋼絞線1.

9、95105第二章 鋼筋和混凝土的材料性能第二章 鋼筋和混凝土的材料性能（2）無明顯屈服點的鋼筋（硬鋼）無明顯屈服點的鋼筋（硬鋼）a點：比例極限，約為點：比例極限，約為0.65fua點前：應(yīng)力點前：應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系為線彈性應(yīng)變關(guān)系為線彈性a點后：應(yīng)力點后：應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系為非線性，應(yīng)變關(guān)系為非線性，有一定塑性變形，且沒有明顯的屈有一定塑性變形，且沒有明顯的屈服點服點強度設(shè)計指標(biāo)強度設(shè)計指標(biāo)條件屈服點條件屈服點(Equivalent yield point)殘余應(yīng)變?yōu)闅堄鄳?yīng)變?yōu)?.2%所對應(yīng)的應(yīng)力所對應(yīng)的應(yīng)力規(guī)范取規(guī)范取 0.2 =0.85 fu第二章 鋼筋和混凝土的材料性能第二章 鋼筋和混凝土的材料

10、性能2.3 2.3 鋼筋的冷加工和熱處理鋼筋的冷加工和熱處理鋼筋的冷加工（冷拉、冷拔、冷軋、冷軋扭）鋼筋的冷加工（冷拉、冷拔、冷軋、冷軋扭）（1）冷拉）冷拉u 冷拉（所有冷加工鋼筋）一般情況下不能焊接，如必須焊接，冷拉（所有冷加工鋼筋）一般情況下不能焊接，如必須焊接，應(yīng)先焊后拉。應(yīng)先焊后拉。 冷拉只能提高鋼材的抗拉強度冷拉只能提高鋼材的抗拉強度第二章 鋼筋和混凝土的材料性能第二章 鋼筋和混凝土的材料性能（2）冷拔）冷拔*冷拔可同時提高鋼筋的抗拉屈服強度和抗壓屈服強度。冷拔可同時提高鋼筋的抗拉屈服強度和抗壓屈服強度。(3) 冷軋：冷軋帶肋鋼筋冷軋：冷軋帶肋鋼筋(4) 冷軋扭：冷軋扭鋼筋冷軋扭：冷

11、軋扭鋼筋2.鋼筋的熱處理鋼筋的熱處理 對某些特定鋼號（對某些特定鋼號（40Si2Mn、48Si2Mn、45Si2Cr）的熱軋鋼）的熱軋鋼筋進(jìn)行淬火和回火處理，鋼筋強度大幅度提高，并保留較好的塑筋進(jìn)行淬火和回火處理，鋼筋強度大幅度提高，并保留較好的塑性和韌性，成為較理想的預(yù)應(yīng)力鋼筋。性和韌性，成為較理想的預(yù)應(yīng)力鋼筋。 第二章 鋼筋和混凝土的材料性能第二章 鋼筋和混凝土的材料性能2.4 對鋼筋質(zhì)量的要求對鋼筋質(zhì)量的要求1 強度強度 鋼筋的鋼筋的屈服強度屈服強度是設(shè)計依據(jù)，是設(shè)計依據(jù)，極限強度極限強度表示鋼筋拉斷時的實表示鋼筋拉斷時的實際強度。際強度。2 塑性塑性（1）伸長率（伸長率越大，表示鋼筋塑

12、性或延性越好）伸長率（伸長率越大，表示鋼筋塑性或延性越好）鋼筋的斷后伸長率：鋼筋的斷后伸長率：（2）冷彎性能）冷彎性能111lll 第二章 鋼筋和混凝土的材料性能第二章 鋼筋和混凝土的材料性能 =90,180 ,反復(fù)彎曲反復(fù)彎曲要要求：冷彎過程中無裂縫、鱗求：冷彎過程中無裂縫、鱗落或斷裂。落或斷裂。D 愈小，要求愈高。愈小，要求愈高。反復(fù)次數(shù)愈高，要求愈高。反復(fù)次數(shù)愈高，要求愈高。Dd 冷彎是檢驗鋼筋局部變形能力的指標(biāo)。冷彎是檢驗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。鋼筋塑性愈好，構(gòu)件破壞前預(yù)兆愈明顯。 冷彎冷彎第二章 鋼筋和混凝土的材料性能第二章 鋼筋和混凝土的材料性能

13、*對有明顯屈服點的鋼筋：檢驗對有明顯屈服點的鋼筋：檢驗屈服強度、極限抗拉強度、伸長屈服強度、極限抗拉強度、伸長率、冷彎性能率、冷彎性能四項指標(biāo)，四項指標(biāo)，*對沒有明顯屈服點的鋼筋：只須檢驗對沒有明顯屈服點的鋼筋：只須檢驗極限抗拉強度、伸長率、極限抗拉強度、伸長率、冷彎性能冷彎性能三項指標(biāo)。三項指標(biāo)。 可焊性可焊性 第二章 鋼筋和混凝土的材料性能第二章 鋼筋和混凝土的材料性能l 松弛：松弛：鋼筋受力后，若保持長度不變，其應(yīng)力隨時間鋼筋受力后，若保持長度不變，其應(yīng)力隨時間增長而降低的現(xiàn)象。增長而降低的現(xiàn)象。l 鋼筋的疲勞：鋼筋的疲勞：指鋼筋在重復(fù)、周期荷載作用下，經(jīng)指鋼筋在重復(fù)、周期荷載作用下，經(jīng)

14、過一定次數(shù)后，從塑性破壞的性質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈酝蝗贿^一定次數(shù)后，從塑性破壞的性質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈酝蝗粩嗔训默F(xiàn)象。斷裂的現(xiàn)象。l 蠕變：蠕變：鋼筋鋼筋在高應(yīng)力作用下在高應(yīng)力作用下，隨時間的增長其應(yīng)變，隨時間的增長其應(yīng)變繼續(xù)增長的現(xiàn)象為蠕變。繼續(xù)增長的現(xiàn)象為蠕變。2.52.5鋼筋的蠕變、松弛和疲勞鋼筋的蠕變、松弛和疲勞第二章 鋼筋和混凝土的材料性能第二章 鋼筋和混凝土的材料性能v 鋼筋的直徑鋼筋的直徑常用：常用： 6mm，6.5mm，8mm，8.2mm，10mm，12mm， 14mm，16mm，18mm，20mm，22mm，25mm， 28mm，32mm，36mm，40mm，50mm。其中，其中， 8.2mm

15、僅適用有縱肋的熱處理鋼筋。僅適用有縱肋的熱處理鋼筋。v 鋼筋的選用鋼筋的選用d=650mm第二章 鋼筋和混凝土的材料性能第二章 鋼筋和混凝土的材料性能公路橋涵應(yīng)按下列規(guī)定采用：公路橋涵應(yīng)按下列規(guī)定采用：1.鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件中的普通鋼筋宜選用熱軋鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件中的普通鋼筋宜選用熱軋HRB300、HRB335、HRB400及及KL400鋼筋，預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)鋼筋，預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件中的箍筋應(yīng)選用其中的帶肋鋼筋；按構(gòu)造要求配置的鋼筋網(wǎng)件中的箍筋應(yīng)選用其中的帶肋鋼筋；按構(gòu)造要求配置的鋼筋網(wǎng)可采用冷軋帶肋鋼筋?？刹捎美滠垘Ю咪摻?。2.預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件中的預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)選用鋼絞線、鋼絲

16、；中預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件中的預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)選用鋼絞線、鋼絲；中小型構(gòu)件或豎、橫向預(yù)應(yīng)力鋼筋，也可選用精軋螺紋鋼筋。小型構(gòu)件或豎、橫向預(yù)應(yīng)力鋼筋，也可選用精軋螺紋鋼筋。注意：注意：上述上述“鋼筋鋼筋”系指系指普通鋼筋普通鋼筋和和預(yù)應(yīng)力鋼筋預(yù)應(yīng)力鋼筋的統(tǒng)稱，的統(tǒng)稱，“普通鋼筋普通鋼筋”指鋼筋混凝土構(gòu)件中鋼筋和預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件中指鋼筋混凝土構(gòu)件中鋼筋和預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件中的的非非預(yù)應(yīng)力鋼筋。預(yù)應(yīng)力鋼筋。第二章 鋼筋和混凝土的材料性能第二章 鋼筋和混凝土的材料性能第二章 鋼筋和混凝土的材料性能規(guī)范根據(jù)強度范圍，規(guī)范根據(jù)強度范圍，從從C15C80共劃分為共劃分為14個強度等級個強度等級，級差為級差為5N/mm2

17、。與原規(guī)范與原規(guī)范GBJ10-89相比，混凝土強度等級范圍由相比，混凝土強度等級范圍由C60提提高到高到C80，C50以上為以上為高強混凝土高強混凝土。非標(biāo)準(zhǔn)試塊強度換算系數(shù)：非標(biāo)準(zhǔn)試塊強度換算系數(shù)： 200mm200mm200mm:1.05； 100mm100mm100mm:0.95。 2.6 2.6 混凝土的強度等級混凝土的強度等級第二章 鋼筋和混凝土的材料性能第二章 鋼筋和混凝土的材料性能2.7 2.7 混凝土的強度混凝土的強度(Strength of concrete)(Strength of concrete)1、立方體抗壓強度（強度等級）（、立方體抗壓強度（強度等級）（ Stren

18、gth Grade ） 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度抗壓強度(Compressive Strength) )。因此抗壓強度是混凝土力學(xué)性能中最主要和最基本。因此抗壓強度是混凝土力學(xué)性能中最主要和最基本的指標(biāo)。的指標(biāo)?；炷恋膹姸鹊燃壥怯每箟簭姸葋韯澐值幕炷恋膹姸鹊燃壥怯每箟簭姸葋韯澐值幕炷翉姸鹊燃壔炷翉姸鹊燃墸哼呴L：邊長150mm立方體標(biāo)準(zhǔn)試件，在立方體標(biāo)準(zhǔn)試件，在標(biāo)準(zhǔn)條件標(biāo)準(zhǔn)條件下下203，90%濕度濕度(Degree of humidity)養(yǎng)護(hù)養(yǎng)護(hù)(curing)28天，天，用用標(biāo)準(zhǔn)試驗方法標(biāo)準(zhǔn)試驗方法（加載速度（加載速度0.150.3N/mm2

19、/sec，兩端不涂潤滑，兩端不涂潤滑劑劑(lubricant)）測得的）測得的具有具有95%保證率保證率的立方體抗壓強度的立方體抗壓強度(Cube Strength)，用符號，用符號C表示。表示。 C30：fcu,k=30N/mm2 第二章 鋼筋和混凝土的材料性能第二章 鋼筋和混凝土的材料性能美國、日本、加拿大等國家，采用圓柱體（直徑美國、日本、加拿大等國家，采用圓柱體（直徑150mm，高高300 mm）標(biāo)準(zhǔn)試件測定的抗壓強度來劃分強度等級，符）標(biāo)準(zhǔn)試件測定的抗壓強度來劃分強度等級，符號記為號記為 fc。圓柱體強度圓柱體強度( Cylinder strength )與我國標(biāo)準(zhǔn)立方體抗壓強度與我

20、國標(biāo)準(zhǔn)立方體抗壓強度( Unfactored cube strength )的換算關(guān)系為，的換算關(guān)系為，cucff)81. 079. 0(立方體和圓柱體抗壓試驗都不能代表混凝土在實際構(gòu)件中的立方體和圓柱體抗壓試驗都不能代表混凝土在實際構(gòu)件中的受力狀態(tài)，只是用來在同一標(biāo)準(zhǔn)條件下比較混凝土強度水平受力狀態(tài)，只是用來在同一標(biāo)準(zhǔn)條件下比較混凝土強度水平和品質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)（和品質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)（制作、測試方便制作、測試方便）。）。第二章 鋼筋和混凝土的材料性能第二章 鋼筋和混凝土的材料性能2、軸心抗壓強度、軸心抗壓強度Axial Compressive Strength 軸心抗壓強度采用棱柱體試件軸心抗壓強度采用棱柱

21、體試件(Prism sample)測定，用符號測定，用符號fc表示，它比較接近實際構(gòu)件中混凝土的受壓情況。棱柱體試件表示，它比較接近實際構(gòu)件中混凝土的受壓情況。棱柱體試件高寬比一般為高寬比一般為h/b=34，國家標(biāo)準(zhǔn)普通混凝土力學(xué)性能試驗國家標(biāo)準(zhǔn)普通混凝土力學(xué)性能試驗方法規(guī)定采用方法規(guī)定采用100100300試件。試件。fckfcu,kh b1.00.5012345bbh第二章 鋼筋和混凝土的材料性能0012ccccuff 脆性影響脆性影響系數(shù)系數(shù) 棱柱體強度棱柱體強度與立方體強與立方體強度之比值度之比值對于同一混凝土，對于同一混凝土，棱柱體抗壓強度小于立方體抗壓強度棱柱體抗壓強度小于立方體抗

22、壓強度。棱柱體抗壓強度和立方體抗壓強度的換算關(guān)系為：棱柱體抗壓強度和立方體抗壓強度的換算關(guān)系為：第二章 鋼筋和混凝土的材料性能第二章 鋼筋和混凝土的材料性能混凝土混凝土強度強度等級等級C40C45C50C55C60C65C70C75C80 c10.760.760.760.770.780.790.800.810.82 c21.000.9840.9680.9510.9350.9190.9030.8870.87 c1 和和 c2 值值第二章 鋼筋和混凝土的材料性能第二章 鋼筋和混凝土的材料性能第二章 鋼筋和混凝土的材料性能 規(guī)范對混凝土試件強度取修正系數(shù)規(guī)范對混凝土試件強度取修正系數(shù)0.88，則結(jié)構(gòu)

23、中混凝土軸，則結(jié)構(gòu)中混凝土軸心抗壓強度平均值心抗壓強度平均值fc0為：為：00120.88ccccuff 在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，計算軸心受壓構(gòu)件時，要采用混凝土的在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，計算軸心受壓構(gòu)件時，要采用混凝土的軸心抗壓強度。軸心抗壓強度。第二章 鋼筋和混凝土的材料性能第二章 鋼筋和混凝土的材料性能3、軸心抗拉強度、軸心抗拉強度Axial Tensile Strength也是其基本力學(xué)性能，用符號也是其基本力學(xué)性能，用符號 ft 表示?；炷翗?gòu)件開裂、裂縫、表示?；炷翗?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度有關(guān)。變形，以及受剪、受扭、受沖切等的承載力均與抗拉強度有

24、關(guān)。 500 150 15010016軸心受拉試驗0102030405060708090100123456 ft fcuGBJ10-89 規(guī)范軸心受拉強度與立方體強度間的換算關(guān)系3/226. 0cutff 00.5520.395tcucff第二章 鋼筋和混凝土的材料性能第二章 鋼筋和混凝土的材料性能劈拉試驗PaP拉壓壓由于軸心受拉試驗對中困難，也常常采用立方體或圓柱體劈拉由于軸心受拉試驗對中困難，也常常采用立方體或圓柱體劈拉試驗測定混凝土的抗拉強度試驗測定混凝土的抗拉強度(Splitting Strength )第二章 鋼筋和混凝土的材料性能第二章 鋼筋和混凝土的材料性能考慮到結(jié)構(gòu)中混凝土的工

25、作條件與試件的工作條件的差異，規(guī)考慮到結(jié)構(gòu)中混凝土的工作條件與試件的工作條件的差異，規(guī)范乘以修正系數(shù)范乘以修正系數(shù)0.88，則結(jié)構(gòu)中混凝土軸心抗拉強度值，則結(jié)構(gòu)中混凝土軸心抗拉強度值ft0為：為：00.550.55220.88 0.3950.348tcuccucfff各個強度等級混凝土的軸心抗壓、軸心抗拉強度，我國規(guī)范已各個強度等級混凝土的軸心抗壓、軸心抗拉強度，我國規(guī)范已經(jīng)給出具體設(shè)計計算數(shù)值，進(jìn)行結(jié)構(gòu)計算時，可以直接查用。經(jīng)給出具體設(shè)計計算數(shù)值，進(jìn)行結(jié)構(gòu)計算時，可以直接查用。第二章 鋼筋和混凝土的材料性能第二章 鋼筋和混凝土的材料性能第二章 鋼筋和混凝土的材料性能第二章 鋼筋和混凝土的材料

26、性能三軸應(yīng)力狀態(tài)三軸應(yīng)力狀態(tài) Triaxial Stress State三軸應(yīng)力狀態(tài)有多種組合，實際工程遇到較多的螺旋箍筋柱和三軸應(yīng)力狀態(tài)有多種組合，實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)。一般采用圓柱體在鋼管混凝土柱中的混凝土為三向受壓狀態(tài)。一般采用圓柱體在等側(cè)壓條件下的試驗測定抗壓強度。等側(cè)壓條件下的試驗測定抗壓強度。第二章 鋼筋和混凝土的材料性能第二章 鋼筋和混凝土的材料性能2.8荷載作用下混凝土的變形性能荷載作用下混凝土的變形性能不涂潤滑劑不涂潤滑劑涂潤滑劑涂潤滑劑混凝土的破壞機理混凝土的破壞機理第二章 鋼筋和混凝土的材料性能02468102030(MPa)

27、 10-3第二章 鋼筋和混凝土的材料性能混凝土在結(jié)硬過程中，混凝土在結(jié)硬過程中，由于水泥石的收縮、骨由于水泥石的收縮、骨料下沉以及溫度變化等料下沉以及溫度變化等原因，在骨料和水泥石原因，在骨料和水泥石的界面上形成很多的界面上形成很多微裂微裂縫縫 Micro-fissure，成為，成為混凝土中的薄弱部位?；炷林械谋∪醪课??；炷恋淖罱K破壞就是混凝土的最終破壞就是由于這些微裂縫的發(fā)展由于這些微裂縫的發(fā)展造成的。造成的。BACED第二章 鋼筋和混凝土的材料性能02468102030(MPa) 10-3第二章 鋼筋和混凝土的材料性能AA點以前點以前，微裂縫沒有，微裂縫沒有明顯發(fā)展，混凝土的變明顯發(fā)展

28、，混凝土的變形主要是彈性變形，應(yīng)形主要是彈性變形，應(yīng)力力-應(yīng)變關(guān)系近似為直應(yīng)變關(guān)系近似為直線。線。A點應(yīng)力隨混凝土點應(yīng)力隨混凝土強度的提高而增加，對強度的提高而增加，對普通強度混凝土普通強度混凝土 A約為約為 (0.30.4)fc ，對高強混，對高強混凝土凝土 A可達(dá)可達(dá)(0.50.7)fc。BCED第二章 鋼筋和混凝土的材料性能02468102030(MPa) 10-3第二章 鋼筋和混凝土的材料性能BAA點以后點以后，由于微裂縫，由于微裂縫處的應(yīng)力集中，裂縫開處的應(yīng)力集中，裂縫開始有所延伸發(fā)展，產(chǎn)生始有所延伸發(fā)展，產(chǎn)生部分塑性變形，應(yīng)變增部分塑性變形，應(yīng)變增長開始加快，應(yīng)力長開始加快，應(yīng)力-

29、應(yīng)應(yīng)變曲線逐漸偏離直線。變曲線逐漸偏離直線。微裂縫的發(fā)展導(dǎo)致混凝微裂縫的發(fā)展導(dǎo)致混凝土的土的橫向變形增加橫向變形增加 Expansion。但該階段。但該階段微裂縫的發(fā)展是穩(wěn)定的。微裂縫的發(fā)展是穩(wěn)定的。CED第二章 鋼筋和混凝土的材料性能02468102030(MPa) 10-3第二章 鋼筋和混凝土的材料性能BA達(dá)到達(dá)到B點，內(nèi)部一些微點，內(nèi)部一些微裂縫相互連通，裂縫發(fā)裂縫相互連通，裂縫發(fā)展已不穩(wěn)定，橫向變形展已不穩(wěn)定，橫向變形突然增大，體積應(yīng)變開突然增大，體積應(yīng)變開始由壓縮轉(zhuǎn)為增加。在始由壓縮轉(zhuǎn)為增加。在此應(yīng)力的長期作用下，此應(yīng)力的長期作用下，裂縫會持續(xù)發(fā)展最終導(dǎo)裂縫會持續(xù)發(fā)展最終導(dǎo)致破壞。取

30、致破壞。取B點的應(yīng)力點的應(yīng)力作為混凝土的作為混凝土的長期抗壓長期抗壓強度強度。普通強度混凝土。普通強度混凝土 B約為約為0.8fc，高強度混，高強度混凝土凝土 B可達(dá)可達(dá)0.95fc以上。以上。CED第二章 鋼筋和混凝土的材料性能02468102030(MPa) 10-3第二章 鋼筋和混凝土的材料性能BACED達(dá)到達(dá)到C點點fc，內(nèi)部微裂縫，內(nèi)部微裂縫連通形成破壞面，應(yīng)變連通形成破壞面，應(yīng)變增長速度明顯加快，增長速度明顯加快，C點的縱向應(yīng)變值稱為點的縱向應(yīng)變值稱為峰峰值應(yīng)變值應(yīng)變 0，約為約為0.002?？v向應(yīng)變發(fā)展達(dá)到縱向應(yīng)變發(fā)展達(dá)到D點，點，內(nèi)部裂縫在試件表面出內(nèi)部裂縫在試件表面出現(xiàn)第一條

31、可見平行于受現(xiàn)第一條可見平行于受力方向的縱向裂縫。力方向的縱向裂縫。第二章 鋼筋和混凝土的材料性能02468102030(MPa) 10-3第二章 鋼筋和混凝土的材料性能BACED隨應(yīng)變增長，試件上相隨應(yīng)變增長，試件上相繼出現(xiàn)多條不連續(xù)的縱繼出現(xiàn)多條不連續(xù)的縱向裂縫，橫向變形急劇向裂縫，橫向變形急劇發(fā)展，承載力明顯下降。發(fā)展，承載力明顯下降。第二章 鋼筋和混凝土的材料性能02468102030(MPa) 10-3第二章 鋼筋和混凝土的材料性能BACED混凝土骨料與砂漿的粘混凝土骨料與砂漿的粘結(jié)不斷遭到破壞，裂縫結(jié)不斷遭到破壞，裂縫連通形成斜向破壞面。連通形成斜向破壞面。E點的應(yīng)變點的應(yīng)變 =

32、(23) 0，應(yīng)力應(yīng)力 = (0.40.6) fc。第二章 鋼筋和混凝土的材料性能02468102030(MPa) 10-3第二章 鋼筋和混凝土的材料性能BACEDE點以后，縱向裂縫形成點以后，縱向裂縫形成一斜向破壞面，此破壞面一斜向破壞面，此破壞面受正應(yīng)力和剪應(yīng)力的作用受正應(yīng)力和剪應(yīng)力的作用繼續(xù)擴展，形成一破壞帶。繼續(xù)擴展，形成一破壞帶。此時試件的強度由斜向破此時試件的強度由斜向破壞面上的骨料間的摩阻力壞面上的骨料間的摩阻力提供。提供。隨應(yīng)變繼續(xù)發(fā)展，隨應(yīng)變繼續(xù)發(fā)展，摩阻力和粘結(jié)力不斷下降，摩阻力和粘結(jié)力不斷下降，但即使在很大的應(yīng)變下，但即使在很大的應(yīng)變下，骨料間仍有一定摩阻力，骨料間仍有一

33、定摩阻力，殘余強度，約為殘余強度，約為(0.10.4) fc。第二章 鋼筋和混凝土的材料性能第二章 鋼筋和混凝土的材料性能由上述混凝土的破壞機理可知，由上述混凝土的破壞機理可知，微裂縫的發(fā)展導(dǎo)致橫向變微裂縫的發(fā)展導(dǎo)致橫向變形的增大。形的增大。對橫向變形加以約束對橫向變形加以約束(Lateral Constraint )，就可，就可以限制微裂縫的發(fā)展，從而可提高混凝土的抗壓強度。立以限制微裂縫的發(fā)展，從而可提高混凝土的抗壓強度。立方體試件受約束范圍大，而棱柱體試件中部未受約束，因方體試件受約束范圍大，而棱柱體試件中部未受約束，因此造成了不同受壓試件強度的差別和破壞形態(tài)的不同。此造成了不同受壓試件

34、強度的差別和破壞形態(tài)的不同。第二章 鋼筋和混凝土的材料性能第二章 鋼筋和混凝土的材料性能了解混凝土的破壞機理，不僅可以解釋各種不同試驗混凝土強了解混凝土的破壞機理，不僅可以解釋各種不同試驗混凝土強度的差別，還可以通過約束混凝土的度的差別，還可以通過約束混凝土的橫向變形橫向變形來提高混凝土的來提高混凝土的抗壓強度。如圖采用配置螺旋箍筋形成所謂抗壓強度。如圖采用配置螺旋箍筋形成所謂“約束混凝土約束混凝土”，可顯著提高混凝土的抗壓強度，并且可以提高混凝土變形能力?？娠@著提高混凝土的抗壓強度，并且可以提高混凝土變形能力。螺旋箍筋約束混凝土螺旋箍筋約束混凝土第二章 鋼筋和混凝土的材料性能螺旋箍筋約束混凝

35、土螺旋箍筋約束混凝土第二章 鋼筋和混凝土的材料性能由螺旋箍筋約束混凝土的應(yīng)力由螺旋箍筋約束混凝土的應(yīng)力-應(yīng)變曲線可見，應(yīng)變曲線可見，當(dāng)應(yīng)力較小時當(dāng)應(yīng)力較小時，橫向變形很小，箍筋的約束作用不明顯；橫向變形很小，箍筋的約束作用不明顯；當(dāng)應(yīng)力超過當(dāng)應(yīng)力超過B點的應(yīng)力點的應(yīng)力時時，由于混凝土的橫向變形開始顯著增大，側(cè)向膨脹使螺旋箍筋，由于混凝土的橫向變形開始顯著增大，側(cè)向膨脹使螺旋箍筋產(chǎn)生環(huán)向拉應(yīng)力，其反作用力使混凝土的橫向變形受到約束，從產(chǎn)生環(huán)向拉應(yīng)力，其反作用力使混凝土的橫向變形受到約束，從而使混凝土的而使混凝土的強度強度和和變形能力變形能力都得到提高。都得到提高。第二章 鋼筋和混凝土的材料性能第

36、二章 鋼筋和混凝土的材料性能“約束混凝土約束混凝土(Confined Concrete) )”的概念在工程中的概念在工程中許多地方都有應(yīng)用，如螺旋箍筋柱、后張法預(yù)應(yīng)力錨許多地方都有應(yīng)用，如螺旋箍筋柱、后張法預(yù)應(yīng)力錨具下局部受壓區(qū)域配置的鋼筋網(wǎng)或螺旋筋等。具下局部受壓區(qū)域配置的鋼筋網(wǎng)或螺旋筋等。鋼管混凝土鋼管混凝土(Concrete Filled Tube)對內(nèi)部混凝土的約對內(nèi)部混凝土的約束效果更好，因此近年來在我國工程中得到許多應(yīng)用。束效果更好，因此近年來在我國工程中得到許多應(yīng)用。約束混凝土可以提高混凝土的強度，約束混凝土可以提高混凝土的強度，但更值得注意的但更值得注意的是可以提高混凝土的是可

37、以提高混凝土的變形能力變形能力(Deformation Capacity)，這一點對于抗震結(jié)構(gòu)非常重要。這一點對于抗震結(jié)構(gòu)非常重要。在抗震結(jié)構(gòu)對于可能出現(xiàn)塑性鉸的區(qū)域，均要求加密在抗震結(jié)構(gòu)對于可能出現(xiàn)塑性鉸的區(qū)域，均要求加密箍筋配置來提高構(gòu)件的變形能力，達(dá)到箍筋配置來提高構(gòu)件的變形能力，達(dá)到壞而不倒壞而不倒的目的目的。的。第二章 鋼筋和混凝土的材料性能第二章 鋼筋和混凝土的材料性能1.1.混凝土的應(yīng)力混凝土的應(yīng)力- -應(yīng)變關(guān)系應(yīng)變關(guān)系Stress- strain Stress- strain RelationshipRelationship 混凝土單軸受力時的應(yīng)力混凝土單軸受力時的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)

38、系反映了混凝土受力全過程應(yīng)變關(guān)系反映了混凝土受力全過程的重要力學(xué)特征的重要力學(xué)特征是分析混凝土構(gòu)件應(yīng)力、建立承載力和變形計是分析混凝土構(gòu)件應(yīng)力、建立承載力和變形計算理論的必要依據(jù)算理論的必要依據(jù)，也是利用計算機進(jìn)行非線性分析的基礎(chǔ)。，也是利用計算機進(jìn)行非線性分析的基礎(chǔ)。 混凝土單軸受壓應(yīng)力混凝土單軸受壓應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線，常采用棱柱體試件來應(yīng)變關(guān)系曲線，常采用棱柱體試件來測定。測定。 在普通試驗機上采用在普通試驗機上采用等應(yīng)力速度等應(yīng)力速度加載，達(dá)到軸心抗壓加載，達(dá)到軸心抗壓強度強度fc時，試驗機中集聚的彈性應(yīng)變能大于試件所能吸收的應(yīng)時，試驗機中集聚的彈性應(yīng)變能大于試件所能吸收的應(yīng)變能，會導(dǎo)致

39、試件產(chǎn)生突然脆性破壞，變能，會導(dǎo)致試件產(chǎn)生突然脆性破壞，只能測得應(yīng)力只能測得應(yīng)力-應(yīng)變曲應(yīng)變曲線的線的上升段上升段(Ascending Curve)。 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)高彈性元件與試件一加載，或在試件旁附設(shè)高彈性元件與試件一同受壓，以吸收試驗機內(nèi)集聚的應(yīng)變能，可以測得應(yīng)力同受壓，以吸收試驗機內(nèi)集聚的應(yīng)變能，可以測得應(yīng)力-應(yīng)變應(yīng)變曲線的曲線的下降段下降段(Descending Curve) 。第二章 鋼筋和混凝土的材料性能第二章 鋼筋和混凝土的材料性能第二章 鋼筋和混凝土的材料性能第二章 鋼筋和混凝土的材料性能不同強度混凝土的應(yīng)力不同強度混凝土的應(yīng)力- -應(yīng)變關(guān)系

40、曲線應(yīng)變關(guān)系曲線l強度等級越高，線彈性段強度等級越高，線彈性段越長，峰值應(yīng)變也有所增越長，峰值應(yīng)變也有所增大。大。l高強混凝土中，砂漿與骨高強混凝土中，砂漿與骨料的粘結(jié)很強，密實性好，料的粘結(jié)很強，密實性好，微裂縫很少，最后的破壞微裂縫很少，最后的破壞往往是骨料破壞，破壞時往往是骨料破壞，破壞時脆性越顯著，下降段越陡。脆性越顯著，下降段越陡。第二章 鋼筋和混凝土的材料性能第二章 鋼筋和混凝土的材料性能Hognestad建議的應(yīng)力建議的應(yīng)力-應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線uuccff0000200 15. 010 200.0020.0038 fc0.15 fc0u第二章 鋼筋和混凝土的材料性能第二章 鋼筋和混

41、凝土的材料性能規(guī)范應(yīng)力規(guī)范應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系應(yīng)變關(guān)系上升段：)1 (1 0ncccf0下降段：ccfu050512(50)600.0020.5(50) 100.0033(50) 10cucuucunfff00.0010.0020.0030.00410203040506070C80C60C40C20規(guī)范混凝土應(yīng)力-應(yīng)變曲線參數(shù)fcuC50C60C70C80n21.831.671.500.0020.002050.00210.00215u0.00330.00320.00310.003第二章 鋼筋和混凝土的材料性能影響混凝土應(yīng)力影響混凝土應(yīng)力應(yīng)變曲線形狀的因素應(yīng)變曲線形狀的因素: a).混凝土強度混凝土強

42、度 b).組成材料的性質(zhì)及配合比組成材料的性質(zhì)及配合比 c).試驗方法試驗方法: 如如:加荷速度加荷速度 d).約束情況約束情況: 如如:橫向鋼筋的約束橫向鋼筋的約束第二章 鋼筋和混凝土的材料性能第二章 鋼筋和混凝土的材料性能第二章 鋼筋和混凝土的材料性能3 3、混凝土的彈性模量、混凝土的彈性模量 Modulus of ElasticityEc= tan 原點切線模量原點切線模量Initial Modulus0ddEcEc= tan 割線模量割線模量Secant ModuluscEEc= tan 切線模量切線模量Tangent ModulusddEc el第二章 鋼筋和混凝土的材料性能第二章

43、鋼筋和混凝土的材料性能彈性模量測定方法彈性模量測定方法0.5fc510 次5210(N/mm )34.72.2ccuEfcccE取取10次加載循環(huán)后應(yīng)力次加載循環(huán)后應(yīng)力差與應(yīng)變差的比值差與應(yīng)變差的比值彈性模量與抗壓強度彈性模量與抗壓強度之間的關(guān)系之間的關(guān)系第二章 鋼筋和混凝土的材料性能混凝土的泊松比和剪切模量混凝土的泊松比和剪切模量混凝土的泊松比，在壓力較小時為0.150.18，接近破壞時可達(dá)0.5以上，一般可取0.2混凝土的剪切模量：混凝土的剪切模量：0.42(1)ccccEGE第二章 鋼筋和混凝土的材料性能第二章 鋼筋和混凝土的材料性能第二章 鋼筋和混凝土的材料性能2.92.9混凝土的收縮

44、和徐變混凝土的收縮和徐變Shrinkage and Creep1 1、混凝土的徐變、混凝土的徐變 Creep: Creep:在荷載在荷載長期長期作用下，混凝土的作用下，混凝土的變變形形隨時間而隨時間而徐徐增長徐徐增長的現(xiàn)象。的現(xiàn)象。徐變的特點徐變的特點：u開始增長較快，以后逐漸減慢，最后趨于穩(wěn)定。開始增長較快，以后逐漸減慢，最后趨于穩(wěn)定。 混凝土的徐變混凝土的徐變 第二章 鋼筋和混凝土的材料性能第二章 鋼筋和混凝土的材料性能u在應(yīng)力（在應(yīng)力（0.5fc）作用瞬間，首先產(chǎn)生瞬時）作用瞬間，首先產(chǎn)生瞬時彈性應(yīng)變彈性應(yīng)變 ce 。u隨荷載作用時間的延續(xù)，變形不斷增長，前隨荷載作用時間的延續(xù)，變形不斷

45、增長，前4個月徐變增長個月徐變增長較快，較快，6個月可達(dá)最終徐變的（個月可達(dá)最終徐變的（7080）%，以后增長逐漸緩，以后增長逐漸緩慢，慢，23年后趨于穩(wěn)定。年后趨于穩(wěn)定。u彈性后效：彈性后效：第二章 鋼筋和混凝土的材料性能徐變的原因：徐變的原因：水泥凝膠體的黏性流動，使骨料應(yīng)力增大。水泥凝膠體的黏性流動，使骨料應(yīng)力增大。 混凝土中內(nèi)部微裂縫的發(fā)展?；炷林袃?nèi)部微裂縫的發(fā)展。 影響徐變的因素：影響徐變的因素： 應(yīng)力的大??；應(yīng)力的大??；應(yīng)力大徐變??；應(yīng)力大徐變??；混凝土的齡期；混凝土的齡期； 加荷時齡期長，徐變??；加荷時齡期長，徐變??；混凝土的制作、養(yǎng)護(hù)環(huán)境；混凝土的制作、養(yǎng)護(hù)環(huán)境； 溫度、濕度

46、；溫度、濕度；水灰比與水泥用量；水灰比與水泥用量；水泥用量多，徐變大；水泥用量多，徐變大；骨料用量及力學(xué)性能。骨料用量及力學(xué)性能。骨料強度高，用量多，徐變??；骨料強度高，用量多，徐變??；第二章 鋼筋和混凝土的材料性能第二章 鋼筋和混凝土的材料性能徐變對結(jié)構(gòu)設(shè)計的影響：徐變對結(jié)構(gòu)設(shè)計的影響： 使鋼筋混凝土構(gòu)件截面產(chǎn)生使鋼筋混凝土構(gòu)件截面產(chǎn)生內(nèi)力重分布內(nèi)力重分布； 使受彎構(gòu)件和偏壓構(gòu)件的使受彎構(gòu)件和偏壓構(gòu)件的變形加大變形加大 ； 使預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件產(chǎn)生使預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力損失預(yù)應(yīng)力損失 。第二章 鋼筋和混凝土的材料性能第二章 鋼筋和混凝土的材料性能第二章 鋼筋和混凝土的材料性能2、混凝土的

47、收縮、混凝土的收縮 Shrinkage 混凝土混凝土在空氣中在空氣中硬化硬化(hardening)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。 收縮是混凝土在不受外力情況下體積變化產(chǎn)生的變形。收縮是混凝土在不受外力情況下體積變化產(chǎn)生的變形。 當(dāng)這種自發(fā)的變形受到外部（支座）或內(nèi)部（鋼筋）的約當(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，束時，將使混凝土中產(chǎn)生拉應(yīng)力，甚至引起混凝土的開裂。將使混凝土中產(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?；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。 某些某些對跨度比較敏感的

48、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。第二章 鋼筋和混凝土的材料性能墻板干燥收縮裂縫與邊框架的變形第二章 鋼筋和混凝土的材料性能第二章 鋼筋和混凝土的材料性能第二章 鋼筋和混凝土的材料性能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，早期收縮變形發(fā)展較早期收縮變形發(fā)展較快，兩周可完成全部收縮的快，兩周可完成全部收縮的25%，一個月可完成，一個月可完成50%，以后，以后變形發(fā)展逐漸減慢，整個收縮過程可延續(xù)兩年以上。變形發(fā)展逐漸減慢，整個收縮過程可延續(xù)兩年以上。一般情況下，最終收縮應(yīng)變值約為一般情況下，

49、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)10-414d 28dtsh(25)10-425%50%第二章 鋼筋和混凝土的材料性能第二章 鋼筋和混凝土的材料性能影響因素影響因素 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)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)條件等許多因素有關(guān)。護(hù)條件等許多因素有關(guān)。u 水泥用量多、水灰比越大水泥用量多、水灰比越大，收縮越大，收縮越大u 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

50、小u 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u 小尺寸構(gòu)件收縮大，大尺寸構(gòu)件收縮小小尺寸構(gòu)件收縮大，大尺寸構(gòu)件收縮小u 高強混凝土收縮大高強混凝土收縮大 影響收縮的因素多且復(fù)雜，要精確計算尚有一定的困難。影響收縮的因素多且復(fù)雜，要精確計算尚有一定的困難。減少收縮的措施：減少收縮的措施：限制水泥用量；減小水灰比；加強振搗和限制水泥用量；減小水灰比；加強振搗和養(yǎng)護(hù)；構(gòu)造鋼筋數(shù)量加強；設(shè)置變形縫；摻膨脹劑。養(yǎng)護(hù)；構(gòu)造鋼筋數(shù)量加強；設(shè)置變形縫；摻膨脹劑。第二章 鋼筋和混凝土的材料性能混凝土的選用原則混凝土的選用原則v 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中 混凝土強度等級混凝土強度等級不應(yīng)不應(yīng)

51、低于低于C15。 用用HRB335級鋼筋時，級鋼筋時，不宜不宜低于低于C20； 用用HRB400和和RRB400級鋼筋時，級鋼筋時，不得不得低于低于C20。v 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中 混凝土強度等級不應(yīng)低于混凝土強度等級不應(yīng)低于C30。 當(dāng)采用鋼絲、鋼絞線、熱處理鋼筋時，不宜低于當(dāng)采用鋼絲、鋼絞線、熱處理鋼筋時，不宜低于C40。 第二章 鋼筋和混凝土的材料性能1、表示嚴(yán)格，非這樣做不可的用詞：正面采用、表示嚴(yán)格，非這樣做不可的用詞：正面采用“必須必須”，反，反面采用面采用“禁止禁止”。2、表示嚴(yán)格，在正常情況下均應(yīng)這樣做，正面采用、表示嚴(yán)格，在正常情況下均應(yīng)這樣做，正面采用“應(yīng)應(yīng)

52、 ”，反面采用反面采用“不應(yīng)不應(yīng)”或或“不得不得”。3、表示允許稍有選擇，在條件允許時首先這樣做的詞：正面、表示允許稍有選擇，在條件允許時首先這樣做的詞：正面采用采用“宜宜 ”，反面采用，反面采用“不宜不宜”。表示有選擇，在一定條件。表示有選擇，在一定條件下可以這樣做的，采用下可以這樣做的，采用“可可” 。第二章 鋼筋和混凝土的材料性能2.10 2.10 鋼筋與混凝土的粘結(jié)鋼筋與混凝土的粘結(jié) 鋼筋和混凝土之間的粘結(jié)，是保證鋼筋和混凝土這兩鋼筋和混凝土之間的粘結(jié)，是保證鋼筋和混凝土這兩種力學(xué)性能截然不同的材料在結(jié)構(gòu)中共同工作的基本種力學(xué)性能截然不同的材料在結(jié)構(gòu)中共同工作的基本前提。前提。粘結(jié)力的

53、定義及組成粘結(jié)力的定義及組成1.1.定義：定義：當(dāng)鋼筋于混凝土之間產(chǎn)生相對變形（滑移），當(dāng)鋼筋于混凝土之間產(chǎn)生相對變形（滑移），在鋼筋和混凝土的交界面上產(chǎn)生沿鋼筋軸線方向的相在鋼筋和混凝土的交界面上產(chǎn)生沿鋼筋軸線方向的相互作用力，此作用力稱為粘結(jié)力。互作用力，此作用力稱為粘結(jié)力。2.2.組成：組成：化學(xué)膠結(jié)力化學(xué)膠結(jié)力鋼筋與混凝土接觸面上的化學(xué)吸附鋼筋與混凝土接觸面上的化學(xué)吸附作用力（一般很小，一旦產(chǎn)生相對滑移即消失）。作用力（一般很小，一旦產(chǎn)生相對滑移即消失）。第二章 鋼筋和混凝土的材料性能第二章 鋼筋和混凝土的材料性能摩擦力摩擦力混凝土收縮后將鋼筋緊握產(chǎn)生的摩擦混凝土收縮后將鋼筋緊握產(chǎn)生的

54、摩擦力，鋼筋表面越粗糙，摩擦力越大。（鋼筋表面微銹力，鋼筋表面越粗糙，摩擦力越大。（鋼筋表面微銹摩擦力增加）。摩擦力增加）。機械咬合力機械咬合力鋼筋表面凹凸不平與混凝土產(chǎn)生鋼筋表面凹凸不平與混凝土產(chǎn)生的機械咬合作用（是變形鋼筋粘結(jié)力的主要組成部的機械咬合作用（是變形鋼筋粘結(jié)力的主要組成部分）。分）。 鋼筋端部的錨固作用鋼筋端部的錨固作用鋼筋端部的彎鉤、彎折，鋼筋端部的彎鉤、彎折，在鋼筋端部焊短鋼筋、短角鋼等措施（布置不當(dāng)，會在鋼筋端部焊短鋼筋、短角鋼等措施（布置不當(dāng)，會產(chǎn)生較大的鋼筋與混凝土的相對滑移、混凝土內(nèi)部裂產(chǎn)生較大的鋼筋與混凝土的相對滑移、混凝土內(nèi)部裂縫和局部混凝土破碎）?？p和局部混凝

55、土破碎）。粘結(jié)強度：粘結(jié)強度：鋼筋單位表面積上所能承擔(dān)的最大縱向剪應(yīng)力。鋼筋單位表面積上所能承擔(dān)的最大縱向剪應(yīng)力。第二章 鋼筋和混凝土的材料性能第二章 鋼筋和混凝土的材料性能第二章 鋼筋和混凝土的材料性能第二章 鋼筋和混凝土的材料性能第二章 鋼筋和混凝土的材料性能ssdASdxsssssSdxAdA 得得上式表明，粘結(jié)應(yīng)力上式表明，粘結(jié)應(yīng)力使鋼筋應(yīng)力使鋼筋應(yīng)力s發(fā)生變化，或者說沒有發(fā)生變化，或者說沒有就不會有此就不會有此ds 。反之，沒有鋼筋應(yīng)力的變化。反之，沒有鋼筋應(yīng)力的變化就不存在就不存在。因此。因此 在構(gòu)件中間距離在構(gòu)件中間距離端部超過端部超過lt的各個截面上的各個截面上=0，s和和c均

56、不再改變。均不再改變。鋼筋混凝土梁在荷載作用使混鋼筋混凝土梁在荷載作用使混凝土凝土的下部受拉，粘結(jié)應(yīng)力的下部受拉，粘結(jié)應(yīng)力將混凝土將混凝土承受的部分拉力傳給鋼筋承受的部分拉力傳給鋼筋，使鋼筋使鋼筋受拉受拉。第二章 鋼筋和混凝土的材料性能局部粘結(jié)：局部粘結(jié)：梁開裂后，混凝土開裂前承受的拉力通過粘結(jié)應(yīng)力梁開裂后，混凝土開裂前承受的拉力通過粘結(jié)應(yīng)力傳傳遞給鋼筋、從而使裂縫處鋼筋應(yīng)力增大、這種粘結(jié)應(yīng)力遞給鋼筋、從而使裂縫處鋼筋應(yīng)力增大、這種粘結(jié)應(yīng)力稱為稱為局部粘結(jié)應(yīng)力局部粘結(jié)應(yīng)力，其作用是使裂縫之間的混凝土參與，其作用是使裂縫之間的混凝土參與受拉。受拉。錨固粘結(jié)：錨固粘結(jié)：鋼筋在支座處的錨固粘結(jié)應(yīng)力是

57、構(gòu)件承載力至關(guān)重要的鋼筋在支座處的錨固粘結(jié)應(yīng)力是構(gòu)件承載力至關(guān)重要的因素。梁、柱和屋架的支座因素。梁、柱和屋架的支座. .受拉鋼筋在支座處必須要有受拉鋼筋在支座處必須要有足夠的錨固長度才能通過在錨固長度上粘結(jié)應(yīng)力的積累，足夠的錨固長度才能通過在錨固長度上粘結(jié)應(yīng)力的積累，受鋼筋中建立能發(fā)揮鋼筋強度的應(yīng)力。如錨固粘結(jié)長度受鋼筋中建立能發(fā)揮鋼筋強度的應(yīng)力。如錨固粘結(jié)長度不夠，將會造成錨固粘結(jié)應(yīng)力的喪失使構(gòu)件提前破壞。不夠，將會造成錨固粘結(jié)應(yīng)力的喪失使構(gòu)件提前破壞。 第二章 鋼筋和混凝土的材料性能第二章 鋼筋和混凝土的材料性能 鋼筋的粘結(jié)性能鋼筋的粘結(jié)性能 1.1.光面鋼筋的粘結(jié)性能光面鋼筋的粘結(jié)性能

58、粘結(jié)作用在鋼筋與混凝土間出現(xiàn)粘結(jié)作用在鋼筋與混凝土間出現(xiàn)相對滑移相對滑移前主要取決于前主要取決于化學(xué)膠著力化學(xué)膠著力，發(fā)生滑移后則由，發(fā)生滑移后則由摩擦力摩擦力和和機械咬合力機械咬合力提供。提供。粘結(jié)強度通常采用粘結(jié)強度通常采用標(biāo)準(zhǔn)拔出試件標(biāo)準(zhǔn)拔出試件來測定，設(shè)拔出力來測定，設(shè)拔出力為為F，鋼筋中的總拉力，鋼筋中的總拉力F=sAs，則鋼筋與混凝土界面，則鋼筋與混凝土界面上的平均粘結(jié)應(yīng)力上的平均粘結(jié)應(yīng)力為為F/(dl) 試驗中可同時量測加荷端滑移和自由端滑移，由于試驗中可同時量測加荷端滑移和自由端滑移，由于埋入長度埋入長度l較短較短。可認(rèn)為達(dá)到最大荷載時粘結(jié)應(yīng)力沿可認(rèn)為達(dá)到最大荷載時粘結(jié)應(yīng)力沿埋

59、長近乎相等，可用粘結(jié)破壞時的最大平均粘結(jié)應(yīng)埋長近乎相等，可用粘結(jié)破壞時的最大平均粘結(jié)應(yīng)力代表鋼筋與混凝士的粘結(jié)強度。力代表鋼筋與混凝士的粘結(jié)強度。 第二章 鋼筋和混凝土的材料性能第二章 鋼筋和混凝土的材料性能第二章 鋼筋和混凝土的材料性能第二章 鋼筋和混凝土的材料性能u上上圖為典型的光面鋼筋拔出試驗曲線圖為典型的光面鋼筋拔出試驗曲線(-sl曲線曲線)。u光面鋼筋的粘結(jié)強度較低，光面鋼筋的粘結(jié)強度較低，u=(0.41.4)ft，到達(dá)，到達(dá)最大粘結(jié)應(yīng)力后，加荷端滑移最大粘結(jié)應(yīng)力后，加荷端滑移sl急劇增大。曲線出現(xiàn)急劇增大。曲線出現(xiàn)下降段、試件的破壞是鋼筋徐徐被拔出的剪切破壞下降段、試件的破壞是鋼筋

60、徐徐被拔出的剪切破壞 ，滑移可達(dá)數(shù)毫米。滑移可達(dá)數(shù)毫米。u很大程度上取決于鋼筋的表面狀況，表面越凹很大程度上取決于鋼筋的表面狀況，表面越凹凸不平，則凸不平，則u越高。越高。u光面鋼筋的主要問題是強度低滑移大。光面鋼筋的主要問題是強度低滑移大。 第二章 鋼筋和混凝土的材料性能第二章 鋼筋和混凝土的材料性能l粘結(jié)強度仍由粘結(jié)強度仍由膠著力膠著力、摩擦力摩擦力和和機械咬合力機械咬合力組成。組成。但主要為但主要為機械咬合力機械咬合力。l鋼筋開始鋼筋開始滑移滑移后，粘結(jié)力主要由鋼筋后，粘結(jié)力主要由鋼筋凸肋凸肋對混凝土對混凝土的的斜向擠壓力斜向擠壓力和界面上的和界面上的摩擦力摩擦力組成。組成。l若鋼筋外圍