第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料

1、第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能性能多媒體輔助教學(xué)課程多媒體輔助教學(xué)課程混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理Concrete Structure第第2章章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能Mechanical Properties of Reinforcement and Concrete第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能性能2.1 混凝土第第2 2章章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能2.1 2.1 混凝土的物理力學(xué)性能混凝土的物理力學(xué)性能 2.1.1 2.1.1 混凝土的組成結(jié)構(gòu)混凝土的組成結(jié)構(gòu) 2.1.2 2.1.2 單向受力狀態(tài)下混凝土的強(qiáng)度單向受力狀態(tài)下

2、混凝土的強(qiáng)度 2.1.3 2.1.3 混凝土破壞機(jī)理混凝土破壞機(jī)理 2.1.4 2.1.4 復(fù)雜應(yīng)力下混凝土的受力性能復(fù)雜應(yīng)力下混凝土的受力性能 2.1.5 2.1.5 混凝土的變形混凝土的變形 2.1.6 2.1.6 混凝土的收縮和徐變混凝土的收縮和徐變第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能性能2.1 混凝土2.1.1 2.1.1 混凝土的組成結(jié)構(gòu)混凝土的組成結(jié)構(gòu)普通砼是由水泥、石、砂、水按一定的配合比拌制，經(jīng)過(guò)凝固硬化后做成的人工石材。骨料水泥結(jié)晶體水泥凝膠體彈性變形的基礎(chǔ)塑性變形的基礎(chǔ)砼的強(qiáng)度及變形隨時(shí)間、隨環(huán)境的變化而變化。返回混凝土混凝土2.1第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能性能2.1 混

3、凝土1、混凝土立方體抗壓強(qiáng)度和強(qiáng)度等級(jí)（、混凝土立方體抗壓強(qiáng)度和強(qiáng)度等級(jí)（ Strength 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(qiáng)度抗壓強(qiáng)度(Compressive Strength) )。因此抗壓強(qiáng)度是混凝土力學(xué)性能中最主要和最基本。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)。的指標(biāo)?；炷粱炷亮⒎襟w抗壓強(qiáng)度立方體抗壓強(qiáng)度：邊長(zhǎng)：邊長(zhǎng)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)準(zhǔn)條件下（條件下（203，90%濕度）養(yǎng)護(hù)濕度）養(yǎng)護(hù)28天，用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法天，用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法（加載速度（加載速度0.150.3N/mm2/sec，兩端不涂潤(rùn)滑

4、劑）測(cè)得的，兩端不涂潤(rùn)滑劑）測(cè)得的具有具有95%保證率保證率的立方體抗壓強(qiáng)度的立方體抗壓強(qiáng)度(Cube Strength)，用符號(hào)，用符號(hào)C表示。表示。 C30：fcu,k=30N/mm2 2.1.2 2.1.2 單向受力狀態(tài)下混凝土的強(qiáng)度單向受力狀態(tài)下混凝土的強(qiáng)度2.1.2 2.1.2 單向受力狀態(tài)下混凝土的強(qiáng)度單向受力狀態(tài)下混凝土的強(qiáng)度第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能性能混凝土的強(qiáng)度等級(jí)是用抗壓強(qiáng)度來(lái)劃分的混凝土的強(qiáng)度等級(jí)是用抗壓強(qiáng)度來(lái)劃分的規(guī)范規(guī)范用標(biāo)準(zhǔn)制作方式制成的用標(biāo)準(zhǔn)制作方式制成的150150150mm150mm的立方體試塊，的立方體試塊，在在2828天齡期，用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法測(cè)得具有

5、天齡期，用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法測(cè)得具有9595保證率的抗壓強(qiáng)保證率的抗壓強(qiáng)度。度。根據(jù)強(qiáng)度范圍，根據(jù)強(qiáng)度范圍，從從C15C80共劃分為共劃分為14個(gè)強(qiáng)度等級(jí)個(gè)強(qiáng)度等級(jí)，級(jí)，級(jí)差為差為5N/mm2。C50以上為以上為高強(qiáng)混凝土高強(qiáng)混凝土。第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能性能2.1 混凝土立方體強(qiáng)度的影響因素立方體強(qiáng)度的影響因素：試驗(yàn)方法（試驗(yàn)方法（潤(rùn)滑劑潤(rùn)滑劑）加載速度加載速度試驗(yàn)環(huán)境（溫濕度）試驗(yàn)環(huán)境（溫濕度） 試試件尺寸件尺寸Size Affection 。100mm立方體強(qiáng)度與標(biāo)準(zhǔn)立方體強(qiáng)度之間的換算關(guān)系立方體強(qiáng)度與標(biāo)準(zhǔn)立方體強(qiáng)度之間的換算關(guān)系100150cucuff小于小于C50的混凝土，修正系

6、數(shù)的混凝土，修正系數(shù) =0.95。隨混凝土強(qiáng)度的提高，修。隨混凝土強(qiáng)度的提高，修正系數(shù)正系數(shù) 值有所降低。當(dāng)值有所降低。當(dāng)fcu100=100N/mm2時(shí)，換算系數(shù)時(shí)，換算系數(shù) 約為約為0.920015005. 1cucuff第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能性能2.1 混凝土美國(guó)、日本、加拿大等國(guó)家，采用圓柱體（直徑美國(guó)、日本、加拿大等國(guó)家，采用圓柱體（直徑150mm，高高300 mm）標(biāo)準(zhǔn)試件測(cè)定的抗壓強(qiáng)度來(lái)劃分強(qiáng)度等級(jí)，符）標(biāo)準(zhǔn)試件測(cè)定的抗壓強(qiáng)度來(lái)劃分強(qiáng)度等級(jí)，符號(hào)記為號(hào)記為 fc。圓柱體強(qiáng)度與我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)立方體抗壓強(qiáng)度的換算關(guān)系為，圓柱體強(qiáng)度與我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)立方體抗壓強(qiáng)度的換算關(guān)系為，kcucff

7、,)875. 079. 0(立方體和圓柱體抗壓試驗(yàn)都不能代表混凝土在實(shí)際構(gòu)件中的立方體和圓柱體抗壓試驗(yàn)都不能代表混凝土在實(shí)際構(gòu)件中的受力狀態(tài)，只是用來(lái)在同一標(biāo)準(zhǔn)條件下比較混凝土強(qiáng)度水平受力狀態(tài)，只是用來(lái)在同一標(biāo)準(zhǔn)條件下比較混凝土強(qiáng)度水平和品質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)（和品質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)（制作、測(cè)試方便制作、測(cè)試方便）。）。規(guī)范規(guī)范對(duì)小于對(duì)小于C60級(jí)的混凝土取級(jí)的混凝土取0.79，對(duì)，對(duì)C60取取0.833，對(duì)對(duì)C70取取0.857，對(duì)對(duì)C80取取0.875第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能性能高強(qiáng)混凝土的脆性折減系數(shù)：高強(qiáng)混凝土的脆性折減系數(shù)： 規(guī)范規(guī)范對(duì)小于對(duì)小于C40級(jí)的混級(jí)的混凝土取凝土取1.00，對(duì)，對(duì)C80

8、取取0.87，其間按線性插值其間按線性插值2.1 混凝土2、軸心抗壓強(qiáng)度、軸心抗壓強(qiáng)度Axial Compressive Strength采用棱柱體試件測(cè)定，用符號(hào)采用棱柱體試件測(cè)定，用符號(hào)fc表示，它比較接近實(shí)際構(gòu)件中表示，它比較接近實(shí)際構(gòu)件中混凝土的受壓情況。混凝土的受壓情況。為消除端部約束的影響，棱柱體試件高寬比一般為為消除端部約束的影響，棱柱體試件高寬比一般為h/b=34，我國(guó)通常取我國(guó)通常取150mm150mm450mm，也常用，也常用100100300。對(duì)于同一混凝土，對(duì)于同一混凝土，棱柱體抗壓強(qiáng)度小于立方體抗壓強(qiáng)度棱柱體抗壓強(qiáng)度小于立方體抗壓強(qiáng)度。棱柱。棱柱體抗壓強(qiáng)度和立方體抗壓

9、強(qiáng)度的換算關(guān)系為，體抗壓強(qiáng)度和立方體抗壓強(qiáng)度的換算關(guān)系為，kcuckff,2188. 0規(guī)范規(guī)范對(duì)小于對(duì)小于C50級(jí)的混凝土取級(jí)的混凝土取0.76，對(duì)，對(duì)C80取取0.82，其間按線性插值其間按線性插值12第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能性能2.1 混凝土也是其基本力學(xué)性能，用符號(hào)也是其基本力學(xué)性能，用符號(hào) ft 表示。混凝土構(gòu)件開(kāi)裂、裂縫、表示。混凝土構(gòu)件開(kāi)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)。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)。 500 150 15010016軸心受拉試驗(yàn)0102030405060708090100123456 ft fcu

10、GBJ10-89 規(guī)范軸心受拉強(qiáng)度與立方體強(qiáng)度間的換算關(guān)系55. 0395. 0cutff 3/226. 0cutff 3、軸心抗拉強(qiáng)度、軸心抗拉強(qiáng)度Axial Tensile Strength第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能性能2.1 混凝土劈拉試驗(yàn)PaP拉壓壓由于軸心受拉試驗(yàn)對(duì)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(duì)中困難，也常常采用立方體或圓柱體劈拉試驗(yàn)測(cè)定混凝土的抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)測(cè)定混凝土的抗拉強(qiáng)度(Splitting Strength )22aPfsp45. 055. 0,2)645. 11 (395. 088. 0kcuspff第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能性能2.1

11、混凝土4、混凝土強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值、混凝土強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值 Characteristic Strength規(guī)范規(guī)范規(guī)定材料強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值規(guī)定材料強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值 fk 應(yīng)具有不小于應(yīng)具有不小于95%的保證率的保證率)645. 11 (mkff立方體強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值立方體強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值即為混凝土強(qiáng)度等級(jí)即為混凝土強(qiáng)度等級(jí)fcu。規(guī)范規(guī)范在確定混凝土軸心抗壓強(qiáng)度和軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值在確定混凝土軸心抗壓強(qiáng)度和軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，假定它們的變異系數(shù)與立方體強(qiáng)度的變異系數(shù)相同，利時(shí)，假定它們的變異系數(shù)與立方體強(qiáng)度的變異系數(shù)相同，利用與立方體強(qiáng)度平均值的換算關(guān)系，便可按上式計(jì)算得到。用與立方體強(qiáng)度平均值的換算關(guān)系，便可按上式計(jì)算

12、得到。Question:Can you feel safe enough to use characteristic strength?第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能性能2.1 混凝土 規(guī)范規(guī)范考慮到試件考慮到試件與實(shí)際結(jié)構(gòu)的差異與實(shí)際結(jié)構(gòu)的差異以及以及高強(qiáng)混凝土高強(qiáng)混凝土的脆性特征的脆性特征，對(duì)軸心抗壓強(qiáng)度和軸心抗拉強(qiáng)度，還采用了以，對(duì)軸心抗壓強(qiáng)度和軸心抗拉強(qiáng)度，還采用了以下兩個(gè)下兩個(gè)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0.88；脆性折減系數(shù)，對(duì)脆性折減系數(shù)，對(duì)C40取取1.0，對(duì)，對(duì)C80取取0.87，中間按線性，中間按線

13、性規(guī)律變化。規(guī)律變化。例例 fcu=30MPa, =0.12, fcu,m=fcu/(1-1.645 ) fc,m=0.76fcu,m fc,k=fc,m(1-1.645 )0.881.0 =0.76fcu0.88 1.0 =20.06MPa第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能性能2.1 混凝土混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（N/mm2）混混 凝凝 土土 強(qiáng)強(qiáng) 度度 等等 級(jí)級(jí)強(qiáng)強(qiáng)度度種種類類符符號(hào)號(hào)C15C20C25C30C35軸軸心心抗抗壓壓強(qiáng)強(qiáng)度度f(wàn)ck10.013.416.720.123.4軸軸心心抗抗拉拉強(qiáng)強(qiáng)度度f(wàn)tk1.271.541.782.012.20混混 凝凝 土土 強(qiáng)強(qiáng) 度度 等等 級(jí)級(jí)C4

14、0C45C50C55C60C65C70C75C8026.829.632.435.538.541.544.547.450.22.402.512.652.742.852.933.003.053.10返回第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能性能2.1 混凝土fc 2.1.3 混凝土破壞機(jī)理混凝土破壞機(jī)理 Failure Mechanism第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能性能02468102030s(MPa)e 10-32.1 混凝土初始裂縫：初始裂縫：混凝土在結(jié)硬混凝土在結(jié)硬過(guò)程中，由于水泥石的收過(guò)程中，由于水泥石的收縮、骨料下沉以及溫度變縮、骨料下沉以及溫度變化等原因，在骨料和水泥化等原因，在骨料和水

15、泥石的界面上形成很多石的界面上形成很多微裂微裂縫縫 Micro-fissure，成為混，成為混凝土中的薄弱部位?；炷林械谋∪醪课弧；炷恋淖罱K破壞就是由于這土的最終破壞就是由于這些微裂縫的發(fā)展造成的。些微裂縫的發(fā)展造成的。BACED第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能性能02468102030s(MPa)e 10-32.1 混凝土AA點(diǎn)以前點(diǎn)以前，微裂縫沒(méi)有，微裂縫沒(méi)有明顯發(fā)展，混凝土的變明顯發(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)度的點(diǎn)應(yīng)力隨混凝土強(qiáng)度的提高而增加，對(duì)普通強(qiáng)提高而增加，對(duì)普通強(qiáng)度混凝土度混凝土s sA約為

16、約為 (0.30.4)fc ，對(duì)高強(qiáng)混，對(duì)高強(qiáng)混凝土凝土s sA可達(dá)可達(dá)(0.50.7)fc。BCED第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能性能02468102030s(MPa)e 10-32.1 混凝土BAA點(diǎn)以后點(diǎn)以后，由于微裂縫，由于微裂縫處的應(yīng)力集中，裂縫開(kāi)處的應(yīng)力集中，裂縫開(kāi)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?cè)霾糠炙苄宰冃?，?yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)開(kāi)始加快，應(yīng)力長(zhǎng)開(kāi)始加快，應(yīng)力-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

17、第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能性能02468102030s(MPa)e 10-32.1 混凝土BA達(dá)到達(dá)到B點(diǎn)，內(nèi)部一些微點(diǎn)，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(kāi)突然增大，體積應(yīng)變開(kāi)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(zhǎng)期作用下，此應(yīng)力的長(zhǎng)期作用下，裂縫會(huì)持續(xù)發(fā)展最終導(dǎo)裂縫會(huì)持續(xù)發(fā)展最終導(dǎo)致破壞。取致破壞。取B點(diǎn)的應(yīng)力點(diǎn)的應(yīng)力作為混凝土的作為混凝土的長(zhǎng)期抗壓長(zhǎng)期抗壓強(qiáng)度強(qiáng)度。普通強(qiáng)度混凝土。普通強(qiáng)度混凝土s sB約為約為0.8fc，高強(qiáng)強(qiáng)度，高強(qiáng)強(qiáng)度混凝土混凝土s sB可達(dá)可達(dá)0.95fc以上。以上。CED

18、第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能性能02468102030s(MPa)e 10-32.1 混凝土BACED達(dá)到達(dá)到C點(diǎn)點(diǎn)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?cè)鲩L(zhǎng)速度明顯加快，增長(zhǎng)速度明顯加快，C點(diǎn)的縱向應(yīng)變值稱為點(diǎn)的縱向應(yīng)變值稱為峰峰值應(yīng)變值應(yīng)變 e e 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(diǎn)，點(diǎn)，內(nèi)部裂縫在試件表面出內(nèi)部裂縫在試件表面出現(xiàn)第一條可見(jiàn)平行于受現(xiàn)第一條可見(jiàn)平行于受力方向的縱向裂縫。力方向的縱向裂縫。第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能性能02468102030s(MPa)e 10-32.1 混凝土BACED隨應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)，試件上相隨

19、應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)，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2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能性能02468102030s(MPa)e 10-32.1 混凝土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，裂縫連結(jié)不斷遭到破，裂縫連通形成斜向破壞面。通形成斜向破壞面。E點(diǎn)的應(yīng)變點(diǎn)的應(yīng)變e e = (23) e e 0，應(yīng)力應(yīng)力s s = (0.40.6) fc。第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能性能02468102030s(MPa)e 10-32.1 混凝土BACEDE點(diǎn)以后，縱向裂縫形成點(diǎn)以后，縱向

20、裂縫形成一斜向破壞面，此破壞一斜向破壞面，此破壞面受正應(yīng)力和剪應(yīng)力的面受正應(yīng)力和剪應(yīng)力的作用繼續(xù)擴(kuò)展，形成一作用繼續(xù)擴(kuò)展，形成一破壞帶。此時(shí)試件的強(qiáng)破壞帶。此時(shí)試件的強(qiáng)度由斜向破壞面上的骨度由斜向破壞面上的骨料間的摩阻力提供。隨料間的摩阻力提供。隨應(yīng)變繼續(xù)發(fā)展，摩阻力應(yīng)變繼續(xù)發(fā)展，摩阻力和粘結(jié)力不斷下降，但和粘結(jié)力不斷下降，但即使在很大的應(yīng)變下，即使在很大的應(yīng)變下，骨料間仍有一定摩阻力，骨料間仍有一定摩阻力，殘余強(qiáng)，約為殘余強(qiáng)，約為(0.10.4) fc。第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能性能2.1 混凝土縱向應(yīng)變e1、橫向應(yīng)變e2及體積應(yīng)變DV/V00.511.52se 10-3ABCD-3-

21、2-1 fc縱向應(yīng)變橫向應(yīng)變體積應(yīng)變第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能性能2.1 混凝土由上述混凝土的破壞機(jī)理可知，微裂縫的發(fā)展導(dǎo)致橫向變形的由上述混凝土的破壞機(jī)理可知，微裂縫的發(fā)展導(dǎo)致橫向變形的 增大。增大。對(duì)橫向變形加以約束對(duì)橫向變形加以約束(Lateral Constraint )，就可以限制微，就可以限制微裂縫的發(fā)展，從而裂縫的發(fā)展，從而 可提高混凝土的抗壓強(qiáng)度。立方體試件受約可提高混凝土的抗壓強(qiáng)度。立方體試件受約束范圍大，而棱柱束范圍大，而棱柱 體試件中部未受約束，因此造成了不同受壓體試件中部未受約束，因此造成了不同受壓試件強(qiáng)度的差別和試件強(qiáng)度的差別和 破壞形態(tài)的不同。破壞形態(tài)的不同。

22、1：局部受壓強(qiáng)度局部受壓強(qiáng)度f(wàn)cl (Local Compressive Strength) 比軸比軸心抗壓強(qiáng)度心抗壓強(qiáng)度 fc 大很多，也是大很多，也是因?yàn)榫植渴軌好娣e以因?yàn)榫植渴軌好娣e以 外的混外的混凝土對(duì)局部受壓區(qū)凝土對(duì)局部受壓區(qū) 域內(nèi)部混域內(nèi)部混凝土微裂縫產(chǎn)生凝土微裂縫產(chǎn)生 了較強(qiáng)的約了較強(qiáng)的約束。束。局部受壓試件第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能性能2.1 混凝土了解混凝土的破壞機(jī)理，不僅可以解釋各種不同試驗(yàn)混凝土強(qiáng)了解混凝土的破壞機(jī)理，不僅可以解釋各種不同試驗(yàn)混凝土強(qiáng)度的差別，還可以通過(guò)約束混凝土的度的差別，還可以通過(guò)約束混凝土的橫向變形橫向變形來(lái)提高混凝土的來(lái)提高混凝土的抗壓強(qiáng)度。

23、如圖采用配置螺旋箍筋形成所謂抗壓強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)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2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能性能螺旋箍筋約束混凝土螺旋箍筋約束混凝土2.1 混凝土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(jiàn)，應(yīng)變曲線可見(jiàn)，當(dāng)應(yīng)力較小時(shí)當(dāng)應(yīng)力較小時(shí)，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(guò)當(dāng)應(yīng)力超過(guò)B點(diǎn)的應(yīng)力點(diǎn)的應(yīng)力時(shí)時(shí)，由于混凝土的橫向變形開(kāi)始顯著增大，側(cè)向膨脹使螺旋箍

24、筋，由于混凝土的橫向變形開(kāi)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(qiáng)度強(qiáng)度和和變形能力變形能力都得到提高。都得到提高。第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能性能2.1 混凝土“約束混凝土約束混凝土(Confined Concrete) )”的概念在工程中許多地方都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)力錨具下局部受壓區(qū)域配有應(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。而置的鋼筋網(wǎng)或螺旋筋等。而鋼管混凝土鋼管混凝土(Concret

25、e Filled Tube)對(duì)內(nèi)部混凝土的約束效果更好，因此近年來(lái)在我國(guó)工程中得到對(duì)內(nèi)部混凝土的約束效果更好，因此近年來(lái)在我國(guó)工程中得到許多應(yīng)用。許多應(yīng)用。約束混凝土可以提高混凝土的強(qiáng)度，約束混凝土可以提高混凝土的強(qiáng)度，但更值得注意的是可以提但更值得注意的是可以提高混凝土的高混凝土的變形能力變形能力(Deformation Capacity)，這一點(diǎn)對(duì)于抗震，這一點(diǎn)對(duì)于抗震結(jié)構(gòu)非常重要。結(jié)構(gòu)非常重要。在抗震結(jié)構(gòu)對(duì)于可能出現(xiàn)塑性鉸的區(qū)域，均要求加密箍筋配置在抗震結(jié)構(gòu)對(duì)于可能出現(xiàn)塑性鉸的區(qū)域，均要求加密箍筋配置來(lái)提高構(gòu)件的變形能力，達(dá)到來(lái)提高構(gòu)件的變形能力，達(dá)到壞而不倒壞而不倒的目的。的目的。由螺

26、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(jiàn)，應(yīng)變曲線可見(jiàn)，當(dāng)應(yīng)力較小時(shí)當(dāng)應(yīng)力較小時(shí)，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(guò)當(dāng)應(yīng)力超過(guò)B點(diǎn)的應(yīng)力點(diǎn)的應(yīng)力時(shí)時(shí)，由于混凝土的橫向變形開(kāi)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(kāi)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(qiáng)度強(qiáng)度和和變形能力變形能力都得到提高。都得到提高。返回第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能性能2.1 混凝土2.1.4 2.1.4 復(fù)合應(yīng)力

27、狀態(tài)下混凝土強(qiáng)度看以下三種受力（1） 雙向正應(yīng)力作用（2） 正應(yīng)力和剪應(yīng)力作用（3） 三軸受壓（4） 局部抗壓強(qiáng)度實(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)。更多的是處于雙雙向向或或三向三向受力狀態(tài)。如剪力和扭矩作用下的構(gòu)件、彎剪扭和壓受力狀態(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、混凝土拱壩、核電站安全殼等。彎剪扭構(gòu)件、混凝土拱壩、核電站安全殼等。2.1.4 2.1.4 復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)下混凝土強(qiáng)度第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能性能2.1 混凝土6 . 04 . 02 . 00 . 12 . 18 . 04 . 02 . 06 . 08

28、 . 00 . 12 . 12s1s1s2sc2/ fsc1/ fsc227. 1fs1c22ssc1c25 . 12fssc127. 1maxfsc15 . 0fs01 . 0（1） 雙向正應(yīng)力作用Biaxial Stress States1, s2 (壓壓) 強(qiáng)度增加s1, s2 (拉壓) 強(qiáng)度降低s1, s2 (拉拉) 強(qiáng)度基本不變第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能性能第二章 鋼筋和混凝土的材料性能2.1 混凝土雙向受壓強(qiáng)度大于單向受壓強(qiáng)度，最大受壓強(qiáng)度發(fā)生在兩個(gè)雙向受壓強(qiáng)度大于單向受壓強(qiáng)度，最大受壓強(qiáng)度發(fā)生在兩個(gè)壓應(yīng)力之比為壓應(yīng)力之比為0.3 0.6之間，約為之間，約為(1.251.60

29、 )fc。雙軸受壓狀態(tài)下混凝土的應(yīng)力雙軸受壓狀態(tài)下混凝土的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系與單軸受壓曲線相應(yīng)變關(guān)系與單軸受壓曲線相似，但峰值應(yīng)變均超過(guò)單軸受壓時(shí)的峰值應(yīng)變。似，但峰值應(yīng)變均超過(guò)單軸受壓時(shí)的峰值應(yīng)變。在一軸受壓一軸受拉狀態(tài)下在一軸受壓一軸受拉狀態(tài)下(第二、第二、四象限四象限)，任意應(yīng)力比情況下均不超，任意應(yīng)力比情況下均不超過(guò)其相應(yīng)單軸強(qiáng)度。并且抗壓強(qiáng)度過(guò)其相應(yīng)單軸強(qiáng)度。并且抗壓強(qiáng)度或抗拉強(qiáng)度均隨另一方向拉應(yīng)力或或抗拉強(qiáng)度均隨另一方向拉應(yīng)力或壓應(yīng)力的增加而減小。壓應(yīng)力的增加而減小。在雙軸受拉在雙軸受拉狀態(tài)下（第一象限），則不論應(yīng)力狀態(tài)下（第一象限），則不論應(yīng)力比多大，抗拉強(qiáng)度均與單軸抗拉強(qiáng)比多大，抗

30、拉強(qiáng)度均與單軸抗拉強(qiáng)度接近。度接近。返回第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能性能2.1 混凝土 （2） 正應(yīng)力和剪應(yīng)力作用構(gòu)件受剪或受扭時(shí)常遇到剪應(yīng)力構(gòu)件受剪或受扭時(shí)常遇到剪應(yīng)力t t 和正應(yīng)力和正應(yīng)力s s 共同作共同作用下的復(fù)合受力情況。用下的復(fù)合受力情況。第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能性能2.1 混凝土0.61.00-0.10.2/fc/fc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（0.50.7）fc左右時(shí)，抗剪強(qiáng)度達(dá)到最大，左右時(shí)，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

31、壓應(yīng)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)力的增大而減小。力的增大而減小。返回第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能性能2.1 混凝土（3） 三軸受壓 Triaxial Stress State200s3= 50N/mm235N/mm2s1s3s310N/mm2150100500510152025s1s2(N/mm2)e1 ()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)。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(yàn)測(cè)定抗壓強(qiáng)度。等側(cè)壓條件下

32、的試驗(yàn)測(cè)定抗壓強(qiáng)度。214sccff返回第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能性能局部抗壓強(qiáng)度局部抗壓強(qiáng)度 Local Bearing Strength2.1 混凝土clbcclfAAff返回第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能性能2.1 混凝土2.1.5 2.1.5 混凝土的變形混凝土的變形Deformation 混凝土的變形可分為兩類：（1）荷載作用下的受力變形，如單調(diào)短期加載的變形、荷載長(zhǎng)期作用下的變形以及多次重復(fù)加載的變形。（2）與受力無(wú)關(guān)，稱為體積變形，如混凝土收縮以及溫度變化引起的變形。2.1.5 2.1.5 混凝土的變形混凝土的變形Deformation第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能性能

33、2.1 混凝土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 混凝土單軸受力時(shí)的應(yīng)力混凝土單軸受力時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系反映了混凝土受力全過(guò)程應(yīng)變關(guān)系反映了混凝土受力全過(guò)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(jì)算理論的必要是分析混凝土構(gòu)件應(yīng)力、建立承載力和變形計(jì)算理論的必要依據(jù)，也是利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行非線性分析的基礎(chǔ)。依據(jù)，也是利用計(jì)算機(jī)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(lái)應(yīng)變關(guān)系曲線，常采用棱柱體試件來(lái)測(cè)定。測(cè)定。 在普通試驗(yàn)機(jī)上采用在普通

34、試驗(yàn)機(jī)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(qiáng)度強(qiáng)度f(wàn)c時(shí)，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)時(shí)，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(huì)導(dǎo)致試件產(chǎn)生突然脆性破壞，只能測(cè)得應(yīng)力變能，會(huì)導(dǎo)致試件產(chǎn)生突然脆性破壞，只能測(cè)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(yàn)機(jī)內(nèi)集聚的應(yīng)變能，可以測(cè)得應(yīng)力同受壓，以吸收試驗(yàn)機(jī)內(nèi)集聚的應(yīng)變能，可以測(cè)得應(yīng)力-應(yīng)變應(yīng)變曲線的曲線的下降段下降段(Descending C

35、urve) 。第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能性能2.1 混凝土不同強(qiáng)度混凝土的應(yīng)力不同強(qiáng)度混凝土的應(yīng)力- -應(yīng)變關(guān)系曲線應(yīng)變關(guān)系曲線強(qiáng)度等級(jí)越高，線彈性段強(qiáng)度等級(jí)越高，線彈性段越長(zhǎng)，峰值應(yīng)變也有所增越長(zhǎng)，峰值應(yīng)變也有所增大。但高強(qiáng)混凝土中，砂大。但高強(qiáng)混凝土中，砂漿與骨料的粘結(jié)很強(qiáng)，密漿與骨料的粘結(jié)很強(qiáng)，密實(shí)性好，微裂縫很少，最實(shí)性好，微裂縫很少，最后的破壞往往是骨料破壞，后的破壞往往是骨料破壞，破壞時(shí)脆性越顯著，下降破壞時(shí)脆性越顯著，下降段越陡。段越陡。第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能性能2.1 混凝土反映混凝土全部受壓力學(xué)性能，反映混凝土全部受壓力學(xué)性能，可采用混凝土應(yīng)力可采用混凝土應(yīng)力

36、-應(yīng)變?nèi)€應(yīng)變?nèi)€的形式。的形式。若采用無(wú)量綱坐標(biāo)若采用無(wú)量綱坐標(biāo)x=e e/e e0，y=s s/fc，則混凝土應(yīng)力，則混凝土應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)鷳?yīng)變?nèi)€的幾何特征必須滿足線的幾何特征必須滿足 y=s /fc x=e e11DE x=0，y=0，0ddEExyc 0 x 1，0dd22xy x=1，0ddxy，y=1 拐點(diǎn) D，22ddxyxd=0，xd1 曲率最大點(diǎn) E，33ddxyxe=0，xe xd 當(dāng) x時(shí)，y0，0ddxy x0，0y 1第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能性能2.1 混凝土根據(jù)以上條件，過(guò)鎮(zhèn)海提出的應(yīng)力根據(jù)以上條件，過(guò)鎮(zhèn)海提出的應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)€表達(dá)式應(yīng)變?nèi)€表達(dá)式1

37、 ) 1(1 )2()23()(232xxxxxxaxaaxxyca=Ec/E0，Ec為初始彈性模量；為初始彈性模量；E0為峰值點(diǎn)時(shí)的割線模量，為峰值點(diǎn)時(shí)的割線模量，為滿足條件為滿足條件和和，一般，一般應(yīng)有應(yīng)有1.5a3； c 為下降段為下降段參數(shù)參數(shù)00.0020.0040.0060.0080.01204060s (MPa)eC20C40C60C80第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能性能2.1 混凝土Hognestad建議的應(yīng)力建議的應(yīng)力-應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線uuccffeeeeeeeseeeeees0000200 15. 010 200.0020.0038 fc0.15 fcsee0eu第2章

38、混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能性能規(guī)范規(guī)范應(yīng)力應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系應(yīng)變關(guān)系上升段：)1 (1 0ncccfees0ee下降段：ccfsueee066010)50(0033. 010)50(5 . 0002. 0)50(6012cuucucufffnee規(guī)范混凝土應(yīng)力-應(yīng)變曲線參數(shù)fcuC50C60C70C80n21.831.671.5e00.0020.002050.00210.00215eu0.00330.00320.00310.0032.1 混凝土00.0010.0020.0030.00410203040506070C80C60C40C20se第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能性能2 2、混凝土的彈性模量

39、、混凝土的彈性模量 Modulus of ElasticityseEc= tan （1）原點(diǎn)切線模量）原點(diǎn)切線模量Initial Modulus0sesddEcseEc= tan （2）割線模量）割線模量Secant ModulusescEseEc= tan （3）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n n =10.52.1 混凝土eeelcEcEneel第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能性能彈性模量測(cè)定方法se0.5fc510 次)N/mm(74.342 .

40、 21025cucfE2.1 混凝土第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能性能3、箍筋約束混凝土受壓的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系 螺旋箍筋約束對(duì)強(qiáng)度和變形能力均有很大提高螺旋箍筋約束對(duì)強(qiáng)度和變形能力均有很大提高 矩形箍筋約束對(duì)強(qiáng)度的提高不是很顯著，但對(duì)變形能力有矩形箍筋約束對(duì)強(qiáng)度的提高不是很顯著，但對(duì)變形能力有顯著改善顯著改善Confinement of Transversal Reinforcement 第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能性能 箍筋與內(nèi)部混凝土的體積比；箍筋與內(nèi)部混凝土的體積比； 箍筋的屈服強(qiáng)度；箍筋的屈服強(qiáng)度； 箍筋間距與核心截面直徑或邊長(zhǎng)的比值；箍筋間距與核心截面直徑或邊長(zhǎng)的比值； 箍筋直徑

41、與肢距的比值；箍筋直徑與肢距的比值； 混凝土強(qiáng)度，對(duì)高強(qiáng)混凝土的約束效果差一些?；炷翉?qiáng)度，對(duì)高強(qiáng)混凝土的約束效果差一些。影響因素第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能性能R.Park建議的矩形封閉箍筋約束混凝土的應(yīng)力-應(yīng)變曲線A0.002BCDe50ue50he50e20cfZtan約束混凝土非約束混凝土cf 0.5cf 0.2cf se2.1 混凝土第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能性能2.1 混凝土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2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能性能2.1 混凝土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se ftet0ctctctt

42、EfEfEf25 . 00e第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能性能2.1 混凝土在應(yīng)力（在應(yīng)力（0.5fc）作用瞬間，首先產(chǎn)生瞬時(shí)）作用瞬間，首先產(chǎn)生瞬時(shí)彈性應(yīng)變彈性應(yīng)變e eel（= s si/Ec(t0)，t0加荷時(shí)的齡期）。加荷時(shí)的齡期）。隨荷載作用時(shí)間的延續(xù)，變形不斷增長(zhǎng)，前隨荷載作用時(shí)間的延續(xù)，變形不斷增長(zhǎng)，前4個(gè)月徐變?cè)鲩L(zhǎng)較個(gè)月徐變?cè)鲩L(zhǎng)較快，快，6個(gè)月可達(dá)最終徐變的（個(gè)月可達(dá)最終徐變的（7080）%，以后增長(zhǎng)逐漸緩慢，以后增長(zhǎng)逐漸緩慢，23年后趨于穩(wěn)定。年后趨于穩(wěn)定。161284369121518212427Aeceecr徐變eel彈性變形esh收縮eceeaeeerBCDe(104

43、)t (月)0徐變-時(shí)間關(guān)系曲線2.1.62.1.6混凝土的收縮和徐變混凝土的收縮和徐變Shrinkage and Creep第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能性能2.1 混凝土如在時(shí)間如在時(shí)間t 卸載，則會(huì)產(chǎn)生卸載，則會(huì)產(chǎn)生瞬時(shí)彈性恢復(fù)應(yīng)變瞬時(shí)彈性恢復(fù)應(yīng)變e eel。由于混凝土。由于混凝土彈性模量隨時(shí)間增大，故彈性恢復(fù)應(yīng)變彈性模量隨時(shí)間增大，故彈性恢復(fù)應(yīng)變e eel小于加載時(shí)的瞬時(shí)彈小于加載時(shí)的瞬時(shí)彈性應(yīng)變性應(yīng)變 e eel。再經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，還有一部分應(yīng)變。再經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，還有一部分應(yīng)變e eel可以恢復(fù)，可以恢復(fù)，稱為稱為彈性后效彈性后效或徐變恢復(fù)，但仍有不可恢復(fù)的殘留永久應(yīng)變或徐變恢復(fù)

44、，但仍有不可恢復(fù)的殘留永久應(yīng)變e ecrt0eeleeleshecreeleelecret記記(t- -t0)時(shí)間后的總應(yīng)變?yōu)闀r(shí)間后的總應(yīng)變?yōu)閑 e c(t, ,t0)，此時(shí)混凝土的收縮應(yīng)變?yōu)?，此時(shí)混凝土的收縮應(yīng)變?yōu)閑 esh(t，t0)，則徐變?yōu)?，則徐變?yōu)椋琫 ecr (t, ,t0) = e ec(t, ,t0)- - e e c(t0)- - e esh(t, ,t0)= e ec(t, ,t0)- - e eel- - e esh(t, ,t0)第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能性能2.1 混凝土徐變系數(shù)徐變系數(shù)j (t，t0) Creep Coefficientelcrtttteej)

45、,(),(00當(dāng)初始應(yīng)力小于當(dāng)初始應(yīng)力小于0.5fc時(shí)，徐變?cè)跁r(shí)，徐變?cè)?年以后可趨于穩(wěn)定，最終的年以后可趨于穩(wěn)定，最終的徐變系數(shù)徐變系數(shù)j j =24。影響因素影響因素內(nèi)在因素內(nèi)在因素是混凝土的組成和配比。骨料是混凝土的組成和配比。骨料(aggregate)的剛度（彈的剛度（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。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)包括養(yǎng)護(hù)和使用條件。受荷前養(yǎng)護(hù)(curing)的溫濕度越的溫濕度越高，水泥水化作用月充分，徐變就越小。采用蒸汽養(yǎng)護(hù)可使徐高，水泥水化作用月充分，徐變就

46、越小。采用蒸汽養(yǎng)護(hù)可使徐變減少（變減少（2035）%。受荷后構(gòu)件所處的環(huán)境溫度越高，相對(duì)濕。受荷后構(gòu)件所處的環(huán)境溫度越高，相對(duì)濕度越小，徐變就越大。度越小，徐變就越大。第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能性能2.1 混凝土應(yīng)力條件應(yīng)力條件是指初應(yīng)力水平是指初應(yīng)力水平s si /fc和加荷時(shí)混凝土的齡期和加荷時(shí)混凝土的齡期t0應(yīng)力水平對(duì)徐變的影響第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能性能2.1 混凝土u當(dāng)初始應(yīng)力水平當(dāng)初始應(yīng)力水平s si /fc 0.5時(shí)，徐變值與初應(yīng)力基本上成正比，時(shí)，徐變值與初應(yīng)力基本上成正比，也即（最終）也即（最終）徐變系數(shù)徐變系數(shù)j j =e ecr /e eel =Ece ec

47、r /s si =常數(shù)常數(shù)，這種徐變稱為，這種徐變稱為線性徐變線性徐變。u當(dāng)初應(yīng)力當(dāng)初應(yīng)力s si 在在(0.50.8) fc 范圍時(shí)，徐變最終雖仍收斂，但最終徐范圍時(shí)，徐變最終雖仍收斂，但最終徐變與初應(yīng)力變與初應(yīng)力s si不成比例，也即徐變系數(shù)不成比例，也即徐變系數(shù)j j 隨隨s si的增大而增大，這的增大而增大，這種徐變稱為種徐變稱為非線性徐變非線性徐變。當(dāng)初應(yīng)力。當(dāng)初應(yīng)力s si 0.8fc 時(shí)，混凝土內(nèi)部微裂時(shí)，混凝土內(nèi)部微裂縫的發(fā)展已處于不穩(wěn)定的狀態(tài)，徐變的發(fā)展將不收斂，最終導(dǎo)縫的發(fā)展已處于不穩(wěn)定的狀態(tài)，徐變的發(fā)展將不收斂，最終導(dǎo)致混凝土的破壞。因此將致混凝土的破壞。因此將0.8fc

48、作為混凝土的作為混凝土的長(zhǎng)期抗壓強(qiáng)度長(zhǎng)期抗壓強(qiáng)度。u高強(qiáng)混凝土高強(qiáng)混凝土的密實(shí)性好，在相同的的密實(shí)性好，在相同的s s /fc比值下，徐變比普通混凝比值下，徐變比普通混凝土小得多。但由于高強(qiáng)混凝土承受較高的應(yīng)力值，初始變形較土小得多。但由于高強(qiáng)混凝土承受較高的應(yīng)力值，初始變形較大，故兩者總變形接近。此外，高強(qiáng)混凝土線性徐變的范圍可大，故兩者總變形接近。此外，高強(qiáng)混凝土線性徐變的范圍可達(dá)達(dá)0.65fc，長(zhǎng)期強(qiáng)度約為，長(zhǎng)期強(qiáng)度約為0.85fc，也比普通混凝土大一些。，也比普通混凝土大一些。第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能性能2.1 混凝土2、混凝土的收縮、混凝土的收縮 Shrinkage 混凝土在

49、空氣中硬化時(shí)體積會(huì)縮小，這種現(xiàn)象稱為混凝土混凝土在空氣中硬化時(shí)體積會(huì)縮小，這種現(xiàn)象稱為混凝土的收縮。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(shí)，束時(shí)，將使混凝土中產(chǎn)生拉應(yīng)力，甚至引起混凝土的開(kāi)裂。將使混凝土中產(chǎn)生拉應(yīng)力，甚至引起混凝土的開(kāi)裂?；炷潦湛s會(huì)使預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力損失。混凝土收縮會(huì)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(duì)跨度比較敏感的超靜定結(jié)構(gòu)對(duì)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)），

50、收縮也會(huì)引起不利的內(nèi)力。會(huì)引起不利的內(nèi)力。第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能性能墻板干燥收縮裂縫與邊框架的變形第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能性能2.1 混凝土混凝土的收縮是隨時(shí)間而增長(zhǎng)的變形，混凝土的收縮是隨時(shí)間而增長(zhǎng)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(gè)月可完成，一個(gè)月可完成50%，以后，以后變形發(fā)展逐漸減慢，整個(gè)收縮過(guò)程可延續(xù)兩年以上。變形發(fā)展逐漸減慢，整個(gè)收縮過(guò)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，最終收縮應(yīng)變值約為(25)10-4 混凝土開(kāi)裂應(yīng)變?yōu)榛炷灵_(kāi)裂應(yīng)變?yōu)?0.52.7)10-4混凝土的收縮

51、蒸汽養(yǎng)護(hù)常溫養(yǎng)護(hù)051015200.10.20.30.4收縮(103)時(shí)間 (月)第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能性能2.1 混凝土影響因素影響因素 混凝土的收縮受結(jié)構(gòu)周?chē)臏囟?、濕度、?gòu)件斷面形狀及混凝土的收縮受結(jié)構(gòu)周?chē)臏囟?、濕度、?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)。 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(jí)配好，收縮就小骨料彈性模量高、級(jí)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

52、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 高強(qiáng)混凝土收縮大高強(qiáng)混凝土收縮大 影響收縮的因素多且復(fù)雜，要精確計(jì)算尚有一定的困難。影響收縮的因素多且復(fù)雜，要精確計(jì)算尚有一定的困難。 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)力的不利影響響施工縫施工縫第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能性能2.1 混凝土影響因素影響因素 （1）水泥品種、用量。水泥強(qiáng)度越高、用量越多、水泥強(qiáng)度越高、用量越多、 水灰比越大，收縮越大水灰比越大，收縮越大（2）骨料的性質(zhì)。骨料彈性模量高、級(jí)配好，收縮小骨料彈性模量高、級(jí)配好，收縮小 （3）養(yǎng)護(hù)條件。溫濕度越大，收縮越小收縮越小（4）混凝土制作方法。越密實(shí)，收縮越小收縮越?。?）使用環(huán)境。環(huán)境溫濕度越大，收縮越小收縮越?。?）構(gòu)件的體積與表面積的比值。比值越大，收收縮越小縮越小第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能性能2.2 2.2 鋼筋的物理力學(xué)性能鋼筋的物理力學(xué)性能 2.2.1 2.2.1 鋼筋的品種鋼筋的品種 2.2.2 2.2.2 鋼筋的強(qiáng)度和變形鋼筋的強(qiáng)度和變形