第04章混凝土結(jié)構(gòu)材料的性能.

1、第第4 4章章 混凝土結(jié)構(gòu)混凝土結(jié)構(gòu) 材料的性能材料的性能2022-5-2334.1 混凝土的力學(xué)性能混凝土的力學(xué)性能一、混凝土的強(qiáng)度等級一、混凝土的強(qiáng)度等級v立方抗壓立方抗壓4.1.1 混凝土的強(qiáng)度試驗混凝土的強(qiáng)度試驗 壓壞試樣，取具有壓壞試樣，取具有95%保證率的抗壓保證率的抗壓強(qiáng)度作為立方抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值強(qiáng)度作為立方抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 fcu,k。2022-5-234v混凝土的強(qiáng)度等級混凝土的強(qiáng)度等級工程實踐中，已超過工程實踐中，已超過C100國外已經(jīng)配制出國外已經(jīng)配制出C200以上的混凝土以上的混凝土C20：fcu,k=20N/mm2C35：fcu,k=35N/mm22022-5-235二、

2、混凝土棱柱體抗壓強(qiáng)度試驗二、混凝土棱柱體抗壓強(qiáng)度試驗v棱柱體棱柱體v抗壓強(qiáng)度抗壓強(qiáng)度cucff76. 02022-5-236三、混凝土軸心抗拉強(qiáng)度試驗三、混凝土軸心抗拉強(qiáng)度試驗v直接拉伸試驗直接拉伸試驗FFAFf t斷裂面斷裂面2022-5-237v劈裂拉伸試驗劈裂拉伸試驗1tsfdlF22022-5-238四、混凝土復(fù)合受力時的強(qiáng)度四、混凝土復(fù)合受力時的強(qiáng)度v二向應(yīng)力狀態(tài)二向應(yīng)力狀態(tài)二向受壓二向受壓，一向強(qiáng)度隨另一，一向強(qiáng)度隨另一向壓應(yīng)力的增加而增加。向壓應(yīng)力的增加而增加。二向受拉二向受拉，抗拉強(qiáng)度接近，抗拉強(qiáng)度接近于單向抗拉強(qiáng)度于單向抗拉強(qiáng)度一向受拉、一向受壓一向受拉、一向受壓，混，混凝土

3、的強(qiáng)度低于單向受力凝土的強(qiáng)度低于單向受力時的強(qiáng)度時的強(qiáng)度2022-5-239混凝土的抗壓強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度混凝土的抗壓強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度由于剪應(yīng)力的存由于剪應(yīng)力的存在而下降。在而下降?；炷恋目辜魪?qiáng)度混凝土的抗剪強(qiáng)度由于拉應(yīng)力的存在而下降。由于拉應(yīng)力的存在而下降?；炷恋目辜魪?qiáng)度混凝土的抗剪強(qiáng)度隨壓應(yīng)力增加增加或降低隨壓應(yīng)力增加增加或降低抗剪強(qiáng)度隨壓應(yīng)力抗剪強(qiáng)度隨壓應(yīng)力的增大而增大的增大而增大抗剪強(qiáng)度隨壓應(yīng)力抗剪強(qiáng)度隨壓應(yīng)力的增大而減小的增大而減小2022-5-2310v三向應(yīng)力狀態(tài)三向應(yīng)力狀態(tài)從試驗曲線可知：從試驗曲線可知：軸心抗壓強(qiáng)度軸心抗壓強(qiáng)度fcc隨側(cè)壓力的增加隨側(cè)壓力的增加而增加而增加2cc

4、ckff側(cè)向應(yīng)力系數(shù)，側(cè)向應(yīng)力系數(shù)，4.57.0由鋼管或間接鋼由鋼管或間接鋼筋實現(xiàn)約束筋實現(xiàn)約束2022-5-23114.1.2 混凝土的變形性能混凝土的變形性能混凝土混凝土變形變形荷載引起的變形荷載引起的變形短期變形短期變形長期變形長期變形徐變徐變非荷載引非荷載引起的變形起的變形收縮變形收縮變形溫度變形溫度變形地基沉降不均勻引起的變形地基沉降不均勻引起的變形構(gòu)造措施構(gòu)造措施施工措施施工措施計算計算2022-5-2312一、荷載產(chǎn)生的短期變形一、荷載產(chǎn)生的短期變形v應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系2022-5-2313v混凝土的模量混凝土的模量彈性模量彈性模量Ec=原點切線模量原點切線模量0cddE變

5、形模量變形模量E c=割線模量割線模量1ctanEcc0tancE = e/ c為混凝土彈性應(yīng)變和總壓應(yīng)為混凝土彈性應(yīng)變和總壓應(yīng)變之比，稱為混凝土的彈性系數(shù)。變之比，稱為混凝土的彈性系數(shù)。 eecce0tan2022-5-2314二、荷載產(chǎn)生的長期變形二、荷載產(chǎn)生的長期變形v徐變現(xiàn)象徐變現(xiàn)象徐變是材料徐變是材料黏彈性、黏黏彈性、黏塑性的表現(xiàn)塑性的表現(xiàn)若應(yīng)變不變，則若應(yīng)變不變，則應(yīng)力隨時間減小應(yīng)力隨時間減小=松弛松弛2022-5-2315v影響徐變的主要因素影響徐變的主要因素2022-5-2316v徐變對結(jié)構(gòu)的影響徐變對結(jié)構(gòu)的影響徐變對結(jié)構(gòu)（構(gòu)件）徐變對結(jié)構(gòu)（構(gòu)件）產(chǎn)生負(fù)面影響產(chǎn)生負(fù)面影響202

6、2-5-2317三、非荷載變形三、非荷載變形v溫度變形溫度變形v收縮變形收縮變形2022-5-2318v影響收縮變形的因素影響收縮變形的因素v收縮對結(jié)構(gòu)的影響收縮對結(jié)構(gòu)的影響2022-5-23194.2 混凝土的性能指標(biāo)取值混凝土的性能指標(biāo)取值4.2.1 混凝土的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值混凝土的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值kcu,2c1cck88. 0ff一、混凝土軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值一、混凝土軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值立方抗壓強(qiáng)立方抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值度標(biāo)準(zhǔn)值C40以上混凝土脆性折減以上混凝土脆性折減系數(shù)：系數(shù)：C40取取 c2=1.0，C80取取 c2=0.87，中間按，中間按線性規(guī)律變化線性規(guī)律變化棱柱強(qiáng)度與立方強(qiáng)度之比，棱柱強(qiáng)度與立

7、方強(qiáng)度之比，C50及以下取及以下取 c1= 0.76，C80取取 c1=0. 82，中間按，中間按線性規(guī)律變化線性規(guī)律變化結(jié)果修結(jié)果修約到約到0.1修正系數(shù)：結(jié)構(gòu)修正系數(shù)：結(jié)構(gòu)與試件有差異與試件有差異2022-5-2320例題例題4-1解解kcu,2c1cck88. 0ff76. 01c0 . 1c220kcu,f200 . 176. 088. 04 .13N/mm2見附表見附表12022-5-2321二、混凝土軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值二、混凝土軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值45. 055. 0kcu,2ctk)645. 11 (395. 088. 0ff結(jié)果修結(jié)果修約到約到0.01混凝土立方強(qiáng)混凝土立方強(qiáng)度變

8、異系數(shù)度變異系數(shù)fcu,k 公式擬公式擬合系數(shù)合系數(shù)表表4-12022-5-2322例題例題4-2解解13. 00 . 1c235kcu,f20. 2N/mm2見附表見附表145. 055. 0kcu,2ctk)645. 11 (395. 088. 0ff45. 055. 0)13. 0645. 11 (350 . 1395. 088. 02022-5-23234.2.2 混凝土的強(qiáng)度設(shè)計值混凝土的強(qiáng)度設(shè)計值強(qiáng)度設(shè)計值為強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，除以材料分項強(qiáng)度設(shè)計值為強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，除以材料分項系數(shù)系數(shù) c。按可靠指標(biāo)要求，混凝土的材料分。按可靠指標(biāo)要求，混凝土的材料分項系數(shù)取項系數(shù)取1.40cckcff c

9、tktff 承載力極限狀態(tài)計算承載力極限狀態(tài)計算使用材料強(qiáng)度設(shè)計值使用材料強(qiáng)度設(shè)計值正常使用極限狀態(tài)計算正常使用極限狀態(tài)計算使用材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值使用材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值40. 1ckf40. 1tkf2022-5-2324例題例題4-3解解N/mm2見附表見附表2查附表查附表1，強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值8 .26ckfN/mm239. 2tkfN/mm240. 1ckcff 40. 1tktff 1 .1940. 18 .2671. 140. 139. 2N/mm22022-5-23254.2.3 混凝土的彈性模量混凝土的彈性模量混凝土的彈性模量測定方法混凝土的彈性模量測定方法kcu,5c7 .342

10、. 210fEN/mm2計算結(jié)果修約到計算結(jié)果修約到 0.05 104 N/mm2實際應(yīng)用時混凝土的彈性模量由實際應(yīng)用時混凝土的彈性模量由混凝土的強(qiáng)度等級（立方抗壓強(qiáng)混凝土的強(qiáng)度等級（立方抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值）按公式計算，而不實度標(biāo)準(zhǔn)值）按公式計算，而不實際測定。際測定。2022-5-2326例題例題4-4解解kcu,5c7 .342 . 210fE607 .342 . 21054105993. 3N/mm2修約結(jié)果為修約結(jié)果為Ec=3.60 104 N/mm2見附表見附表32022-5-23274.3 鋼筋的種類及其性能鋼筋的種類及其性能普通普通鋼筋鋼筋預(yù)應(yīng)力預(yù)應(yīng)力鋼筋鋼筋光圓鋼筋光圓鋼筋帶肋鋼筋

11、帶肋鋼筋圓鋼圓鋼螺紋鋼螺紋鋼鋼筋鋼筋=加固混凝土所用的鋼條加固混凝土所用的鋼條直條直條盤條盤條=變形鋼筋變形鋼筋2022-5-2328國外的變形鋼筋國外的變形鋼筋將鋼筋的截面面積換算為一個圓的面積將鋼筋的截面面積換算為一個圓的面積d換算圓的直徑換算圓的直徑=鋼筋的公稱直徑鋼筋的公稱直徑光圓鋼筋的公稱直徑光圓鋼筋的公稱直徑=鋼筋直徑鋼筋直徑帶肋鋼筋的公稱直徑帶肋鋼筋的公稱直徑大于基圓直徑大于基圓直徑（內(nèi)徑）（內(nèi)徑）di，外接圓直徑（外徑）外接圓直徑（外徑）de表4-2 帶肋鋼筋公稱直徑d與內(nèi)徑di、橫肋高h(yuǎn)和外徑de 之間的對應(yīng)關(guān)系 (mm)d68101214161820222528323640

12、50di5.87.79.611.513.415.417.319.321.324.227.231.035.038.748.5h0.60.81.01.21.41.51.61.71.92.12.22.42.62.93.2de7.09.311.613.916.218.420.522.725.128.431.635.840.244.554.92022-5-23294.3.1 鋼筋的種類鋼筋的種類一、普通鋼筋一、普通鋼筋v普通熱軋鋼筋普通熱軋鋼筋2022-5-2330v細(xì)晶粒熱軋鋼筋細(xì)晶粒熱軋鋼筋v余熱處理鋼筋余熱處理鋼筋2022-5-2331二、預(yù)應(yīng)力筋二、預(yù)應(yīng)力筋v鋼絞線鋼絞線v鋼絲鋼絲v預(yù)應(yīng)力螺紋鋼

13、筋預(yù)應(yīng)力螺紋鋼筋光面光面螺旋肋螺旋肋光面光面螺旋肋螺旋肋2022-5-23324.3.2 鋼筋的力學(xué)性能鋼筋的力學(xué)性能一、材料強(qiáng)度一、材料強(qiáng)度v熱軋鋼筋熱軋鋼筋2022-5-2333v預(yù)應(yīng)力筋預(yù)應(yīng)力筋uy85. 0ff 2022-5-2334最大力下的總伸長率最大力下的總伸長率 gt gt拉斷前達(dá)到最大力時的拉斷前達(dá)到最大力時的均勻應(yīng)變均勻應(yīng)變 = 均勻伸長率均勻伸長率鋼筋的延性指標(biāo)鋼筋的延性指標(biāo)二、材料的伸長率二、材料的伸長率v最大拉力下的總伸長率最大拉力下的總伸長率2022-5-2335v延伸率或斷后伸長率延伸率或斷后伸長率%100001lll 5%，塑性材料，塑性材料 5%，脆性材料，脆

14、性材料三、鋼筋的冷彎性能三、鋼筋的冷彎性能v冷彎試驗冷彎試驗v檢驗塑性應(yīng)變能力和鋼筋質(zhì)量的綜合指標(biāo)檢驗塑性應(yīng)變能力和鋼筋質(zhì)量的綜合指標(biāo)2022-5-23364.4 鋼筋的性能指標(biāo)取值鋼筋的性能指標(biāo)取值鋼筋強(qiáng)度鋼筋強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值標(biāo)準(zhǔn)值熱軋鋼筋熱軋鋼筋HPB300：fyk=300N/mm2HRB335：fyk=335N/mm2HRB400：fyk=400N/mm2RRB400：fyk=400N/mm2屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 fyk，=鋼筋級別后面的數(shù)字：鋼筋級別后面的數(shù)字：預(yù)應(yīng)力筋預(yù)應(yīng)力筋屈服強(qiáng)度屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值標(biāo)準(zhǔn)值fpyk 抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值標(biāo)準(zhǔn)值fptk附表附表5附表附表4HRB500：

15、fyk=500N/mm24.4.1 鋼筋強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值鋼筋強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值2022-5-2337v普通鋼筋強(qiáng)度設(shè)計值普通鋼筋強(qiáng)度設(shè)計值v對于對于500MPa級鋼筋，取級鋼筋，取 s=1.15 ，抗壓強(qiáng)，抗壓強(qiáng)度特殊取值度特殊取值yyffsykf10. 1ykfsykyff 15. 1ykf4.4.2 鋼筋強(qiáng)度設(shè)計值鋼筋強(qiáng)度設(shè)計值2022-5-233810. 1ykyyfffHPB300:7 .27210. 1300yy ff修約結(jié)果為修約結(jié)果為270N/mm2HRB335:5 .30410. 1335yy ff修約結(jié)果為修約結(jié)果為300N/mm2HRB400、RRB400:6 .36310. 1400y

16、y ff修約結(jié)果為修約結(jié)果為360N/mm2見見 附附 表表 6并取并取: f y=410N/mm2HRB500:8 .43415. 1500yf修約結(jié)果為修約結(jié)果為435N/mm22022-5-2339v預(yù)應(yīng)力筋強(qiáng)度設(shè)計值預(yù)應(yīng)力筋強(qiáng)度設(shè)計值spykpyff20. 1pykf計算結(jié)果修約計算結(jié)果修約到到10N/mm2對于中強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力鋼絲和預(yù)應(yīng)力螺紋對于中強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力鋼絲和預(yù)應(yīng)力螺紋鋼筋，還考慮到工程經(jīng)驗，對抗拉強(qiáng)鋼筋，還考慮到工程經(jīng)驗，對抗拉強(qiáng)度設(shè)計值進(jìn)行了適當(dāng)調(diào)整。度設(shè)計值進(jìn)行了適當(dāng)調(diào)整。spykpyff20. 185. 0ptkf2022-5-2340pypyffssspy002. 0EEf

17、鋼筋的彈性模鋼筋的彈性模量，見附表量，見附表8預(yù)應(yīng)力筋的強(qiáng)度設(shè)計值見附表預(yù)應(yīng)力筋的強(qiáng)度設(shè)計值見附表7不宜用高不宜用高強(qiáng)度鋼筋強(qiáng)度鋼筋受壓受壓2022-5-2341一、代換原則一、代換原則v等強(qiáng)度代換等強(qiáng)度代換v等面積代換等面積代換v附加要求附加要求4.4.3 工地上鋼筋代換工地上鋼筋代換2022-5-2342二、鋼筋代換方法二、鋼筋代換方法v受力鋼筋代換基本公式受力鋼筋代換基本公式1s1y2s2yAfAf442111y2222ydnfdnf2y221y2112fdfdnn 222112ddnn 2y1y12ffnn 2022-5-23431s1y2s2yAfAf442111y2222ydnfd

18、nf2y221y2112fdfdnnv構(gòu)造鋼筋代換構(gòu)造鋼筋代換1s2sAA44211222dndn222112ddnn 2022-5-2344v例題例題4-5v解解2y221y2112fdfdnn 2261067 .1622211ddn2022-5-2345v例題例題4-6v解解2y221y2112fdfdnn 435163002052239. 52022-5-23464.5 混凝土結(jié)構(gòu)對材料的要求混凝土結(jié)構(gòu)對材料的要求一、混凝土結(jié)構(gòu)對鋼筋質(zhì)量的要求一、混凝土結(jié)構(gòu)對鋼筋質(zhì)量的要求v對鋼筋性能的要求對鋼筋性能的要求v適當(dāng)?shù)那鼜?qiáng)比適當(dāng)?shù)那鼜?qiáng)比v鋼筋的選擇鋼筋的選擇2022-5-2347HRBF系列

19、鋼筋：使用成功的經(jīng)驗較少，一般系列鋼筋：使用成功的經(jīng)驗較少，一般用于承受靜力荷載用于承受靜力荷載2022-5-2348RRB400鋼筋，其延性、可焊性、機(jī)械連接性鋼筋，其延性、可焊性、機(jī)械連接性能及施工適應(yīng)性降低，可用于對變形性能及能及施工適應(yīng)性降低，可用于對變形性能及加工性能要求不高的構(gòu)件中，如基礎(chǔ)、大體加工性能要求不高的構(gòu)件中，如基礎(chǔ)、大體積混凝土、樓板、墻體以及次要的中小結(jié)構(gòu)積混凝土、樓板、墻體以及次要的中小結(jié)構(gòu)構(gòu)件。不適宜直接承受疲勞荷載的構(gòu)件。構(gòu)件。不適宜直接承受疲勞荷載的構(gòu)件。2022-5-2349二、混凝土結(jié)構(gòu)對混凝土強(qiáng)度的要求二、混凝土結(jié)構(gòu)對混凝土強(qiáng)度的要求v鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋

20、混凝土結(jié)構(gòu)v預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)2022-5-2350三、耐久性對混凝土的要求三、耐久性對混凝土的要求v耐久性極限狀態(tài)的表現(xiàn)耐久性極限狀態(tài)的表現(xiàn)v材料性能劣化的影響因素材料性能劣化的影響因素材料性材料性能劣化能劣化對臨時性的混凝土結(jié)構(gòu)，可對臨時性的混凝土結(jié)構(gòu)，可不考慮混凝土的耐久性要求不考慮混凝土的耐久性要求2022-5-2351v設(shè)計使用年限設(shè)計使用年限50a（一（一三類環(huán)境）三類環(huán)境）v設(shè)計使用年限設(shè)計使用年限100a（一類環(huán)境）（一類環(huán)境）與環(huán)境類與環(huán)境類別有關(guān)別有關(guān)2022-5-23524.6 鋼筋與混凝土的黏結(jié)鋼筋與混凝土的黏結(jié)一、黏結(jié)力一、黏結(jié)力v定義：鋼筋和混凝土之間

21、縱向相互作用力定義：鋼筋和混凝土之間縱向相互作用力v黏結(jié)力的組成黏結(jié)力的組成摩擦力摩擦力咬合力咬合力膠結(jié)力膠結(jié)力錨固力錨固力4.6.1 黏結(jié)強(qiáng)度黏結(jié)強(qiáng)度2022-5-2353二、黏結(jié)強(qiáng)度與拔出試驗二、黏結(jié)強(qiáng)度與拔出試驗v黏結(jié)強(qiáng)度黏結(jié)強(qiáng)度v試驗方法試驗方法平均黏結(jié)強(qiáng)度（應(yīng)力）平均黏結(jié)強(qiáng)度（應(yīng)力）dlF黏結(jié)強(qiáng)度精確計算很困難黏結(jié)強(qiáng)度精確計算很困難2022-5-2354v拔出試驗定性結(jié)果拔出試驗定性結(jié)果2022-5-2355一、鋼筋端部處理一、鋼筋端部處理v光圓鋼筋：光圓鋼筋：180 彎鉤彎鉤v帶肋鋼筋帶肋鋼筋4.6.2 保證黏結(jié)強(qiáng)度的措施保證黏結(jié)強(qiáng)度的措施2022-5-2356二、鋼筋錨固長度二、鋼筋錨固長度v基本錨固長度基本錨固長度dffltyabfy 錨固鋼筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計值錨固鋼筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計值 鋼筋的外形系數(shù)鋼筋的外形系數(shù)鋼筋類型鋼筋