混凝土結(jié)構(gòu)材料的性能.

1、建建 筑筑 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu)第 1章主主 頁頁目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章第第 1 章章 鋼筋和混凝土的物理力學(xué)性能鋼筋和混凝土的物理力學(xué)性能建建 筑筑 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu)主主 頁頁目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章本章重點本章重點 鋼筋的強度等級，受拉性能。鋼筋的強度等級，受拉性能。 混凝土的立方體抗壓強度和軸心抗壓強混凝土的立方體抗壓強度和軸心抗壓強度，混凝土強度等級的確定，混凝土的受壓度，混凝土強度等級的確定，混凝土的受壓性能。性能。 鋼筋和混凝土的黏結(jié)強度組成及其影響鋼筋和混凝土的黏結(jié)強度組成及其影響因素。因素。第 1章建建 筑筑 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu)第 1章主主 頁頁目目 錄錄幫幫

2、 助助上一章上一章下一章下一章1.1.1 建筑用鋼筋的種類建筑用鋼筋的種類v熱軋鋼筋熱軋鋼筋400840RRB400(K20MnSi)400650HRB400(20MnSiV, 20MnSiNb,20MnTi)335650HRB335(20MnSi)235820HPB235(Q235)fyk/(N/mm2)d/(mm)符號符號種種 類類1.1鋼鋼 筋筋建建 筑筑 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu)第 1章主主 頁頁目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章 HPB 熱軋光面鋼筋，橋梁規(guī)范用熱軋光面鋼筋，橋梁規(guī)范用R表示；表示； HRB 熱軋帶肋鋼筋；熱軋帶肋鋼筋； RRB 余熱處理鋼，橋梁規(guī)范用余熱處理鋼，橋梁規(guī)范

3、用KL表示。表示。Mn 錳，錳，Si 硅，硅，V 釩，釩，Nb 鈮，鈮，Ti 鈦，鈦， C 碳碳低低 碳：碳：C0.6%20MnSiV含碳含碳萬分數(shù)萬分數(shù)含錳、硅、釩的含錳、硅、釩的百分數(shù)百分數(shù)，取整。，取整。建建 筑筑 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu)第 1章主主 頁頁目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章v 中、高強鋼絲、鋼絞線中、高強鋼絲、鋼絞線做預(yù)應(yīng)力筋用做預(yù)應(yīng)力筋用中強：中強：8001370MPa高強：高強：14701860MPa1003.5% 4% 00.050.100.150.200.250.30200400600(N/mm )HRB400HRB335HPB235建建 筑筑 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu)第 1章主

4、主 頁頁目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章v 熱處理鋼筋熱處理鋼筋 經(jīng)淬火處理得，經(jīng)淬火處理得，fptk=1470MPa，無明顯屈服點。，無明顯屈服點。v 冷加工鋼筋冷加工鋼筋 冷加工工藝：冷加工工藝：冷拉、冷拔、冷軋、冷軋扭。冷拉、冷拔、冷軋、冷軋扭。 目的：目的：提高強度，節(jié)約鋼材。提高強度，節(jié)約鋼材。但但塑性減小。塑性減小。冷拉鋼筋仍有屈服臺階。冷拉鋼筋仍有屈服臺階。OO第一次加載冷拉經(jīng)時效K冷拉未經(jīng)時效BKDDEE建建 筑筑 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu)第 1章主主 頁頁目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章1.1.2 混凝土結(jié)構(gòu)對鋼筋性能的要求混凝土結(jié)構(gòu)對鋼筋性能的要求v 強度高強度高

5、屈 服 點0by0b0.2條 件 屈 服 點殘 余 應(yīng) 變 0.2熱軋鋼筋熱軋鋼筋鋼絲、鋼絞線、鋼絲、鋼絞線、各種冷加工鋼筋各種冷加工鋼筋建建 筑筑 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu)第 1章主主 頁頁目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章v 塑性好塑性好 伸長率伸長率同一根鋼筋同一根鋼筋上述伸長率只反映斷口附近殘留變形大小，上述伸長率只反映斷口附近殘留變形大小， 不反映鋼筋總伸長率情況。不反映鋼筋總伸長率情況。105： ： 1510100100%510100mmlllldldl l1ld:建建 筑筑 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu)第 1章主主 頁頁目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章v均勻伸長率均勻伸長率鋼筋彈鋼筋彈性模

6、量性模量實測鋼筋實測鋼筋拉斷強度拉斷強度gt殘余殘余伸長伸長00lll s0bE已回復(fù)彈已回復(fù)彈性應(yīng)變性應(yīng)變+=建建 筑筑 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu)第 1章主主 頁頁目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章鋼筋均勻伸長率的測定鋼筋均勻伸長率的測定0拉斷點斷口標(biāo)線頸縮區(qū)量測區(qū)域l050mm或2dObregt建建 筑筑 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu)第 1章 =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主主 頁頁目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章 冷彎冷彎 冷彎是檢驗鋼

7、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。 建建 筑筑 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu)第 1章主主 頁頁目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章v 可加工性好可加工性好焊接彎折v 與混凝土粘結(jié)錨固性好與混凝土粘結(jié)錨固性好光面變形變形鋼筋比光面鋼筋好變形鋼筋比光面鋼筋好建建 筑筑 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu)第 1章主主 頁頁目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章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，32

8、mm，36mm，40mm，50mm。v 鋼筋的選用鋼筋的選用普通鋼筋：普通鋼筋：宜用宜用HRB400和和HRB335 可用可用HPB235和和RRB400、冷加工鋼筋、冷加工鋼筋預(yù)應(yīng)力筋：預(yù)應(yīng)力筋：宜用宜用鋼鉸線、鋼絲鋼鉸線、鋼絲 可用可用熱處理鋼筋和冷加工鋼筋熱處理鋼筋和冷加工鋼筋d=650mm建建 筑筑 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu)第 1章主主 頁頁目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章1.2混凝土混凝土1.2.1 組成及特點組成及特點主要材料：主要材料：水泥、水、砂、石水泥、水、砂、石 特點特點:2）水化過程長，性能要很長時間才穩(wěn)定；）水化過程長，性能要很長時間才穩(wěn)定； 3）水泥石收縮可形成微裂縫；

9、）水泥石收縮可形成微裂縫；4）受制作、養(yǎng)護、使用條件影）受制作、養(yǎng)護、使用條件影 響大。響大。1）以固相為主，包含固體、液本、氣體的三相體；）以固相為主，包含固體、液本、氣體的三相體；建建 筑筑 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu)第 1章主主 頁頁目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章1.2.2 混凝土強度混凝土強度v立方體抗壓強度立方體抗壓強度（強度等級）（強度等級） 1.標(biāo)準尺寸：標(biāo)準尺寸：150mm150mm150mm 2.養(yǎng)護條件：養(yǎng)護條件：20 3，濕度，濕度90%；28d 3.加荷方法：加荷速度加荷方法：加荷速度0.150.25MPa/s， 墊板不涂油或墊橡膠板。墊板不涂油或墊橡膠板。 4.強度保證

10、率：強度保證率：95% ，f = -1.645 建建 筑筑 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu)第 1章主主 頁頁目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章壓力實驗機壓力實驗機受壓后的破壞形狀受壓后的破壞形狀建建 筑筑 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu)第 1章主主 頁頁目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章 5.非標(biāo)準試塊強度換算系數(shù)：非標(biāo)準試塊強度換算系數(shù)： 200mm200mm200mm:1.05； 100mm100mm100mm:0.95。 612圓柱體：圓柱體：1.20 612棱柱體：棱柱體：1.32（1=2.54cm） 6.分級：分級：C15,C20,C25,C30,C35,C40,C45,C50, C55, C60, C

11、65,C70,C75,C80 (高強混凝土），共高強混凝土），共14個等級。個等級。 CConcrete,單位：單位：N/mm2或或MPa建建 筑筑 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu)第 1章主主 頁頁目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章建建 筑筑 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu)第 1章主主 頁頁目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章v軸心抗壓強度軸心抗壓強度 ckc1c2cu,k0.88ff 混凝土強度與試混凝土強度與試塊混凝土強度的塊混凝土強度的修正系數(shù)修正系數(shù)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fckfcu,kh b1.00.5012345bbh建建 筑筑 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu)第

12、1章主主 頁頁目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章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 c24.000.9840.9680.9510.9350.9190.9030.8870.87 c1 和和 c2 值值建建 筑筑 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu)第 1章建建 筑筑 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu)第 1章主主 頁頁目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章v 軸心抗拉強度軸心抗拉強度45. 00.55kcu,2tk)645. 11 (395. 088. 0ff軸心抗拉強度與軸心抗拉強度與立方體抗壓強度立方

13、體抗壓強度的折算系數(shù)的折算系數(shù) 試驗離散性的試驗離散性的影響系數(shù)影響系數(shù) 試驗離散試驗離散性系數(shù)性系數(shù) 100100500mm150mm150mm建建 筑筑 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu)第 1章建建 筑筑 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu)第 1章主主 頁頁目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章v 復(fù)雜應(yīng)力下的強度復(fù)雜應(yīng)力下的強度ft*，fc*混凝土單軸抗混凝土單軸抗 拉、拉、 抗壓強度；抗壓強度；f1 ，f2，f3混凝土的多軸強混凝土的多軸強 度度, f1f2f3 雙向受力雙向受力01.01.0-1.2-1.2-1.0(壓-壓)(拉-壓)2 cf /f*f /f*f /f3 c2 3/=0.22 3/=1.01 3/=-0.0

14、5*f /f(拉-拉)1 t2 t此圖說明：此圖說明： 壓壓-壓：強度提高；壓：強度提高； 拉拉-拉：強度不變；拉：強度不變； 拉拉-壓：抗拉和抗壓強度都低。壓：抗拉和抗壓強度都低。建建 筑筑 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu)第 1章主主 頁頁目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章 剪力存在時剪力存在時拉拉-剪：抗拉、抗剪強度都降低；剪：抗拉、抗剪強度都降低；壓壓-剪：當(dāng)剪：當(dāng) 時，抗剪強度隨壓應(yīng)力提高而增大；時，抗剪強度隨壓應(yīng)力提高而增大； 當(dāng)當(dāng) 時，內(nèi)部裂縫增加，時，內(nèi)部裂縫增加， 抗剪抗壓強度均降低?？辜艨箟簭姸染档?。 6 . 0/cf6 . 0/cf0.10.20.3/fc純剪剪壓t/fc*-0.1

15、軸拉軸壓fcft00.20.40.60.81.0建建 筑筑 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu)第 1章主主 頁頁目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章 三向受力三向受力影響混凝土強度的主要因素影響混凝土強度的主要因素 1.原材料的品質(zhì)原材料的品質(zhì) 2.水灰比及水泥用量水灰比及水泥用量 3.齡期齡期三向受壓時，強三向受壓時，強度增加，最大增度增加，最大增加加5倍倍1.2/2 3-f /f3 c*/=0.31 3/=0.251 3/=0.201 31 3/=0.15/=0.101 31 3/=0.05/=0.01 31 2/00.20.40.60.81.01.02.03.04.05.05.03.93.02.31.8

16、1.4建建 筑筑 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu)第 1章主主 頁頁目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章1.2.3 混凝土的變形混凝土的變形v 一次加載一次加載655545352515（N/mm）2OO.002605040302010O.004 O.006O.010O.008O.012高強混凝土：高強混凝土： ， 0cu 30.0（N/mm）2破壞點F比例極限A臨界點 B峰值點C拐點D收斂點E5.010.015.020.025.035.00.0010.0030.0070.0090.0110.0020.0040.0060.0080.0100.012O0.0050A:近似彈性近似彈性 AB:非線性非線性 BC:

17、體積增大體積增大 CF:破壞破壞 建建 筑筑 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu)第 1章主主 頁頁目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章v多次加載多次加載割線模量。棱柱體試件。割線模量。棱柱體試件。受壓：受壓：受拉：受拉：Ec=0.5 Ec剪切模量：剪切模量：Gc=0.4 Ec 泊松比泊松比 = 橫向應(yīng)變橫向應(yīng)變/縱向縱向 應(yīng)變應(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建建 筑筑 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu)第 1章主主 頁頁目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章v

18、徐變徐變 定義：定義：在荷載保持不變的情況下，變形隨時間繼續(xù)在荷載保持不變的情況下，變形隨時間繼續(xù) 增大的現(xiàn)象。增大的現(xiàn)象。 特點：特點：早期發(fā)展快，但可以延續(xù)數(shù)年。早期發(fā)展快，但可以延續(xù)數(shù)年。 影響因素：影響因素：加載時的混凝土齡期；加載時的混凝土齡期； 持續(xù)壓力大??；持續(xù)壓力大??； 混凝土的組成材料及配合比；混凝土的組成材料及配合比； 混凝土的制作養(yǎng)護條件?；炷恋闹谱黟B(yǎng)護條件。建建 筑筑 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu)第 1章主主 頁頁目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章徐變對結(jié)構(gòu)的影響：徐變對結(jié)構(gòu)的影響：使構(gòu)件變形增大；使構(gòu)件變形增大；在軸壓構(gòu)件中，使鋼筋應(yīng)力增加，在軸壓構(gòu)件中，使鋼筋應(yīng)力增加，

19、混凝土應(yīng)力減??；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。在超靜定結(jié)構(gòu)中，使內(nèi)力發(fā)生重分布。 建建 筑筑 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu)第 1章主主 頁頁目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章v收縮收縮定義：定義：混凝土在空氣中結(jié)硬時體積減小的現(xiàn)象?；炷猎诳諝庵薪Y(jié)硬時體積減小的現(xiàn)象。 收縮率：收縮率：310-4。收縮。收縮=凝縮凝縮+干縮干縮特點：特點：早期快，可延續(xù)早期快，可延續(xù)12年。年。影響因素：影響因素：混凝土的組成及配合比，尤其是水灰比；混凝土的組成及配合比，尤其是水灰比； 養(yǎng)護條件；使用時的溫度與濕度。養(yǎng)護條件；使用時

20、的溫度與濕度。建建 筑筑 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu)第 1章主主 頁頁目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章收縮對結(jié)構(gòu)的影響：收縮對結(jié)構(gòu)的影響： 當(dāng)收縮受約束時，引起構(gòu)件開裂。當(dāng)收縮受約束時，引起構(gòu)件開裂。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；加強振搗和養(yǎng)護；限制水泥用量；減小水灰比；加強振搗和養(yǎng)護； 構(gòu)造鋼筋數(shù)量加強；設(shè)置變形縫；摻膨脹劑。構(gòu)造鋼筋數(shù)量加強；設(shè)置變形縫；摻膨脹劑。建建 筑筑 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu)第 1章主主 頁頁目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章1.2.3 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： 混凝土強度等級不應(yīng)低于混凝土強度等

21、級不應(yīng)低于C15。 用用HRB335級鋼筋時，不宜低于級鋼筋時，不宜低于C20； 用用HRB400和和RRB400級鋼筋時，不得低于級鋼筋時，不得低于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。 建建 筑筑 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu)第 1章主主 頁頁目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章1.3鋼筋與混凝土共同工作鋼筋與混凝土共同工作v粘結(jié)錨固長度粘結(jié)錨固長度As100100加荷端套管自由端（2-3）dl=5ddF平均粘結(jié)應(yīng)力平均粘結(jié)應(yīng)力 amdlF光面鋼筋光面鋼筋 帶肋鋼筋帶肋鋼筋 2mN/mm5 . 35 . 12mN/mm0 . 65 . 2由由 和鋼筋強度可推算出錨固長度和鋼筋強度可推算出錨固長度 mal建建 筑筑 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu)第 1章主主 頁頁目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一章下一章普通鋼筋錨固長度普通鋼筋錨固長度 按下列公式計算：按下列公式計算：aldffltya鋼筋抗拉強鋼筋抗拉強度設(shè)計值度設(shè)計值 鋼筋外鋼筋外形系數(shù)形系數(shù) 鋼筋直徑鋼