第2章：混凝土結(jié)構(gòu)材料的性能

1、混凝土結(jié)構(gòu)設計原理混凝土結(jié)構(gòu)設計原理第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本章重點本章重點 熟悉土木工程用鋼筋的品種、級別、性能熟悉土木工程用鋼筋的品種、級別、性能及其選用原則；及其選用原則； 熟悉熟悉混凝土在各種受力狀態(tài)下的強度與混凝土在各種受力狀態(tài)下的強度與變形性能及其選用原則；變形性能及其選用原則； 了解了解鋼筋與混凝土的共同工作原理。鋼筋與混凝土的共同工作原理?；炷两Y(jié)構(gòu)設計原理混凝土結(jié)構(gòu)設計原理第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1.1.1 建筑用鋼筋的種類建筑用鋼筋的種類1.1鋼鋼 筋筋低低 碳：碳：C0.6%普通碳素鋼普通碳素鋼（含碳

2、量的多少（含碳量的多少）低合金鋼：低合金鋼：10%合金鋼合金鋼（合金元素總含量）（合金元素總含量）含碳量的增加，強度提含碳量的增加，強度提 高，塑性和可焊性降低。高，塑性和可焊性降低。合金元素能提高鋼筋合金元素能提高鋼筋的強度和塑形。的強度和塑形?；炷两Y(jié)構(gòu)設計原理混凝土結(jié)構(gòu)設計原理第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普通鋼筋預應力筋預應力筋熱軋鋼筋熱軋鋼筋鋼絞線鋼絞線消除應力鋼絲消除應力鋼絲預應力螺紋鋼筋預應力螺紋鋼筋低碳鋼低碳鋼普通低合金鋼普通低合金鋼HRB335HRB400RRB400HPB300HRB500HRBF335HRBF400HRBF5001.1

3、.2 混凝土用鋼筋混凝土用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設計原理混凝土結(jié)構(gòu)設計原理第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熱軋鋼筋：熱軋鋼筋：低碳鋼、普通合金鋼或細晶粒鋼高溫狀態(tài)下軋制而成低碳鋼、普通合金鋼或細晶粒鋼高溫狀態(tài)下軋制而成1.1鋼鋼 筋筋v普通鋼筋強度標準值見附表普通鋼筋強度標準值見附表1（P303)，符號說明如下：，符號說明如下：HPB300 生產(chǎn)工藝：生產(chǎn)工藝： hot rolled 表面形狀：表面形狀：plain 鋼筋：鋼筋：bar 屈服強度屈服強度HRB335 hot rolledribbed bar 混凝土結(jié)構(gòu)設計原理混凝土結(jié)構(gòu)設計原理第1章主主 頁頁目目 錄錄幫幫

4、 助助上一章上一章下一章下一章RRB300 remained heat treatmentribbed bar HRBF500 hot rolledribbed bar 熱軋鋼筋熱軋鋼筋fine 混凝土結(jié)構(gòu)設計原理混凝土結(jié)構(gòu)設計原理第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 預應力筋預應力筋預應力筋預應力筋v預應力筋強度標準值見附表預應力筋強度標準值見附表2（P303)混凝土結(jié)構(gòu)設計原理混凝土結(jié)構(gòu)設計原理第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有明顯流幅鋼筋的應力有明顯流幅鋼筋的應力應變曲線應變曲線 a 比例極限比例極限b 彈性極限彈性極限ob 彈性階段

5、彈性階段d 極限抗拉強度極限抗拉強度bc 屈服階段屈服階段cd 強化階段強化階段de 破壞階段破壞階段e 極限應變極限應變混凝土結(jié)構(gòu)設計原理混凝土結(jié)構(gòu)設計原理第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無明顯流幅鋼筋的應力無明顯流幅鋼筋的應力應變曲線應變曲線 b 極限抗拉強度極限抗拉強度c 極限應變極限應變 條件屈服強度：條件屈服強度：u 取殘余應變?yōu)槿堄鄳優(yōu)?.2%所對應的應力作為無明顯流幅所對應的應力作為無明顯流幅鋼筋的強度限值，通常稱為條件屈服強度。鋼筋的強度限值，通常稱為條件屈服強度?；炷两Y(jié)構(gòu)設計原理混凝土結(jié)構(gòu)設計原理第1章主主 頁頁目目 錄錄幫幫 助助上一章上一

6、章下一章下一章鋼筋的應力鋼筋的應力應變應變簡化模型簡化模型 （1 1）理想彈塑性模型理想彈塑性模型（2 2）三段線性模型三段線性模型混凝土結(jié)構(gòu)設計原理混凝土結(jié)構(gòu)設計原理第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 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:混凝土結(jié)構(gòu)設計原理混凝土結(jié)構(gòu)設計原理第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

7、的測定：混凝土結(jié)構(gòu)設計原理混凝土結(jié)構(gòu)設計原理第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已回復彈已回復彈性應變性應變+=混凝土結(jié)構(gòu)設計原理混凝土結(jié)構(gòu)設計原理第1章 =90,180 ,反復彎曲反復彎曲要要求：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。反復次數(shù)愈高，要求愈高。反復次數(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 彎心彎心直徑直徑越小，彎過的越小，彎過的角

8、度角度越大，冷彎性能越大，冷彎性能越好，鋼筋的越好，鋼筋的塑性性能塑性性能越好。越好。混凝土結(jié)構(gòu)設計原理混凝土結(jié)構(gòu)設計原理第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 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。但塑性減小。提高強度，節(jié)約鋼材。但塑性減小。冷拉鋼筋仍有屈服臺階。冷拉鋼筋仍有屈服臺階?；炷两Y(jié)構(gòu)設計原理混凝土結(jié)構(gòu)設計原理第1章主主 頁頁目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章

9、下一章下一章冷拔：冷拔： 將熱軋鋼筋將熱軋鋼筋強行強行拔過小于其直徑的硬質(zhì)合金拔過小于其直徑的硬質(zhì)合金拔絲拔絲模具模具。 經(jīng)過幾次冷拔的鋼絲，抗拉、抗壓經(jīng)過幾次冷拔的鋼絲，抗拉、抗壓強度均強度均大大提大大提高，但高，但塑性塑性降低。降低?；炷两Y(jié)構(gòu)設計原理混凝土結(jié)構(gòu)設計原理第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冷軋：冷軋： 冷軋帶肋鋼筋是用熱軋圓盤條經(jīng)冷軋后，在其表冷軋帶肋鋼筋是用熱軋圓盤條經(jīng)冷軋后，在其表面帶有沿長度方向均勻分布的三面或二面橫肋的鋼筋。面帶有沿長度方向均勻分布的三面或二面橫肋的鋼筋。 冷軋帶肋鋼筋冷軋帶肋鋼筋伸長率伸長率明顯提高，可改善構(gòu)件在正明顯提高，

10、可改善構(gòu)件在正常使用階段的受力性能。常使用階段的受力性能。CRB550 冷軋冷軋帶肋帶肋 鋼筋鋼筋 屈服強度屈服強度混凝土結(jié)構(gòu)設計原理混凝土結(jié)構(gòu)設計原理第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 適當?shù)膹姸群颓鼜姳冗m當?shù)膹姸群颓鼜姳惹?服 點0by0b0 . 2條 件 屈 服 點殘 余 應 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混凝土結(jié)構(gòu)設計原理混凝土結(jié)構(gòu)設計原理第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足夠的塑性：避免發(fā)生足夠的塑性：避免發(fā)生

11、脆性脆性破壞。破壞。耐久性和耐火性：必要的混凝土保護層厚度以耐久性和耐火性：必要的混凝土保護層厚度以 滿足對構(gòu)件滿足對構(gòu)件耐火極限耐火極限的要求。的要求。寒冷地區(qū)，防止鋼筋寒冷地區(qū)，防止鋼筋低溫冷脆低溫冷脆導致破壞。導致破壞。 混凝土結(jié)構(gòu)設計原理混凝土結(jié)構(gòu)設計原理第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混凝土結(jié)構(gòu)設計原理混凝土結(jié)構(gòu)設計原理第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 鋼筋的選用鋼筋的選用見見混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范混凝土結(jié)構(gòu)

12、設計規(guī)范GB50010-2010混凝土結(jié)構(gòu)設計原理混凝土結(jié)構(gòu)設計原理第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:1）以固相為主，包含固體、液體、氣體的三相體；）以固相為主，包含固體、液體、氣體的三相體；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；）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。 混凝土結(jié)構(gòu)設計原理混凝土結(jié)構(gòu)設計原理第1章主主 頁頁目目 錄錄幫幫

13、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（強度等級）立方體抗壓強度（強度等級）混凝土受壓破壞機理混凝土受壓破壞機理骨料之間的微裂縫是內(nèi)骨料之間的微裂縫是內(nèi)因因縱向受壓破壞是橫向拉縱向受壓破壞是橫向拉裂造成的。裂造成的。骨料之間的微裂縫骨料之間的微裂縫混凝土結(jié)構(gòu)設計原理混凝土結(jié)構(gòu)設計原理第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立方體抗壓強度（強度等級）立方體抗壓強度（強度等級） 1.標準尺寸：標準尺寸：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

14、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.強度保證率：強度保證率：95% ，f cu，k= f-1.645 f 混凝土結(jié)構(gòu)設計原理混凝土結(jié)構(gòu)設計原理第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.非標準試塊強度換算系數(shù)：非標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 （1=2.54cm） 612棱柱體：棱柱體：1.32 6.分級：分級：C15,C20,C25,C30,C35,C40,C45,C50, C55, C60,

15、 C65,C70,C75,C80 ，共，共14個等級。個等級。 CConcrete,單位：單位：N/mm2或或MPa。當當C50C50時，普通混凝土（時，普通混凝土（normal-strength concretenormal-strength concrete） 當當C50C50時，高強混凝土（時，高強混凝土（high-strength concretehigh-strength concrete） 混凝土結(jié)構(gòu)設計原理混凝土結(jié)構(gòu)設計原理第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影響因素分析影響因素分析材料組成：材料組成：最主要因素最主要因素在材料組成一定時，還有下列因素在材

16、料組成一定時，還有下列因素: :1 1、加載速度、加載速度：加載速度快，微裂縫不能充分擴展，強度高加載速度快，微裂縫不能充分擴展，強度高2 2、試驗條件、試驗條件：試件上、下表面不涂油，橫向變形受到約束，試件上、下表面不涂油，橫向變形受到約束，強度高強度高3 3、試件尺寸、試件尺寸：尺寸大，內(nèi)部缺陷相對較多，端部摩擦力影尺寸大，內(nèi)部缺陷相對較多，端部摩擦力影響相對較大，強度低響相對較大，強度低 4 4、齡期、齡期：齡期長，試件強度高齡期長，試件強度高 5 5、約束、約束：端部約束，環(huán)箍效應端部約束，環(huán)箍效應混凝土結(jié)構(gòu)設計原理混凝土結(jié)構(gòu)設計原理第1章主主 頁頁目目 錄錄幫幫 助助上一章上一章下一

17、章下一章1.2.2 混凝土強度混凝土強度v軸心抗壓強度軸心抗壓強度 采用棱柱體試件，能夠反映混凝土的實際工作狀采用棱柱體試件，能夠反映混凝土的實際工作狀態(tài)。態(tài)。 我國取我國取150150150150300mm300mm為標準試件，按與立方為標準試件，按與立方體試驗相同的規(guī)定所得的平均應力值，為體試驗相同的規(guī)定所得的平均應力值，為 f fc c 。 棱柱體高度取值的原因：棱柱體高度取值的原因： 擺脫端部摩擦力的影響擺脫端部摩擦力的影響 試件不致失穩(wěn)，不受附加偏心距的影響試件不致失穩(wěn)，不受附加偏心距的影響混凝土結(jié)構(gòu)設計原理混凝土結(jié)構(gòu)設計原理第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

18、章v軸心抗壓強度軸心抗壓強度 ckc1c2cu,k0.88ff 結(jié)構(gòu)混凝土強度結(jié)構(gòu)混凝土強度與試塊混凝土強與試塊混凝土強度間的修正系數(shù)度間的修正系數(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混凝土結(jié)構(gòu)設計原理混凝土結(jié)構(gòu)設計原理第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 c21.000.9840.9680.9510.9350.91

19、90.9030.8870.87 c1 和和 c2 值值混凝土結(jié)構(gòu)設計原理混凝土結(jié)構(gòu)設計原理第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軸心抗拉強度軸心抗拉強度 ft混凝土的抗拉強度遠低于抗壓強度混凝土的抗拉強度遠低于抗壓強度對于普通混凝土，抗拉強度約對于普通混凝土，抗拉強度約 1/17-1/8 1/17-1/8 的抗壓強度的抗壓強度對于高強混凝土，抗拉強度約對于高強混凝土，抗拉強度約 1/24-1/20 1/24-1/20 的抗壓強度的抗壓強度軸心抗拉強度的試驗方法軸心抗拉強度的試驗方法直接受拉試驗直接受拉試驗劈裂試驗劈裂試驗彎折試驗彎折試驗混凝土結(jié)構(gòu)設計原理混凝土結(jié)構(gòu)設計原理

20、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 軸心受拉試驗軸心受拉試驗0.55kcu,2tk395. 088. 0ffc軸心抗拉強度與軸心抗拉強度與立方體抗壓強度立方體抗壓強度間的折算系數(shù)間的折算系數(shù) 結(jié)構(gòu)混凝土強度結(jié)構(gòu)混凝土強度與試塊混凝土強與試塊混凝土強度間的修正系數(shù)度間的修正系數(shù)C40以上混凝土以上混凝土脆性影響系數(shù)脆性影響系數(shù) u軸直接受拉試驗的缺點：容易引起偏拉破壞軸直接受拉試驗的缺點：容易引起偏拉破壞混凝土結(jié)構(gòu)設計原理混凝土結(jié)構(gòu)設計原理第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n劈裂試驗劈裂試驗PP222ttPfaPfdl對立方體試件對圓柱體試件

21、a12n彎折試驗彎折試驗n 復雜受力狀態(tài)下混凝土的強度復雜受力狀態(tài)下混凝土的強度 雙軸應力狀態(tài)雙軸應力狀態(tài)雙等拉雙等拉雙等壓雙等壓-1.2600.20.4-0.6 -0.4 -0.2-1.2 -1.0 -0.8-1.400.20.4-0.6-0.4-0.2-1.2-1.0-0.8-1.42cfKupfer的強度包絡圖的強度包絡圖n 雙向受拉的破壞雙向受拉的破壞強度接近于單軸抗強度接近于單軸抗拉強度。拉強度。n 雙向受壓的破壞雙向受壓的破壞強度高于單軸抗壓強度高于單軸抗壓強度。強度。n 一拉一壓的破壞一拉一壓的破壞強度低于相應的單強度低于相應的單軸受力強度。軸受力強度。n 雙軸受壓的強度雙軸受壓

22、的強度最大值不是發(fā)生在最大值不是發(fā)生在雙軸等壓的情況下雙軸等壓的情況下, ,而 是 發(fā) 生 在而 是 發(fā) 生 在1 1/ /2 20.50.5時。時。2.1.1 混凝土的強度混凝土的強度n 三軸受壓狀態(tài)三軸受壓狀態(tài) 側(cè)向等壓（常規(guī)三軸）的情況側(cè)向等壓（常規(guī)三軸）的情況23r11通 過 液 體通 過 液 體靜 壓 力 對靜 壓 力 對圓 柱 體 試圓 柱 體 試件施壓件施壓14ccrff11 1.52rrccccffffn 當側(cè)向壓力較較高低時當側(cè)向壓力較較高低時, ,上式上式不再為線性關(guān)系不再為線性關(guān)系, ,可采用蔡紹懷可采用蔡紹懷經(jīng)驗公式經(jīng)驗公式n 當側(cè)向壓力較低時當側(cè)向壓力較低時, ,對于

23、普通對于普通混凝土混凝土混凝土結(jié)構(gòu)設計原理混凝土結(jié)構(gòu)設計原理第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：當剪：當 時，抗剪強度隨壓應力提高而增大；時，抗剪強度隨壓應力提高而增大； 當當 時，內(nèi)部裂縫增加，抗剪抗壓強度時，內(nèi)部裂縫增加，抗剪抗壓強度 均降低。均降低。 6 . 0/cf6 . 0/cf混凝土結(jié)構(gòu)設計原理混凝土結(jié)構(gòu)設計原理第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u混凝土的變形混凝土的變形受受力變形力變形單調(diào)短期加載下的變形單調(diào)短期加載下的變形( (重點重點

24、) )：軸壓、軸拉、復合應力狀態(tài)：軸壓、軸拉、復合應力狀態(tài)下承載力計算；非線性分析下承載力計算；非線性分析荷載長期作用下的變形荷載長期作用下的變形（徐變）（徐變）：變形和裂縫寬度計算；預：變形和裂縫寬度計算；預應力損失應力損失重復荷載作用下的變形重復荷載作用下的變形（疲勞性能）（疲勞性能）：確定彈性模量；疲勞：確定彈性模量；疲勞驗算驗算體積變形體積變形收縮變形：收縮裂縫；預應力損失收縮變形：收縮裂縫；預應力損失溫度變形：溫度應力溫度變形：溫度應力裂縫，防止溫度、收縮裂縫的構(gòu)造措施裂縫，防止溫度、收縮裂縫的構(gòu)造措施混凝土結(jié)構(gòu)設計原理混凝土結(jié)構(gòu)設計原理第2章主主 頁頁目目 錄錄幫幫 助助上一章上一

25、章下一章下一章1.2.3 混凝土的變形混凝土的變形v 一次加載時一次加載時0A:近似彈性近似彈性 AB:非線性非線性 BC:體積增大體積增大 CF:破壞破壞 高強混凝土：高強混凝土： ， 0cu 混凝土結(jié)構(gòu)設計原理混凝土結(jié)構(gòu)設計原理第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應力應力- -應變曲線特點應變曲線特點 oa段段：即應力比：即應力比0.3時，時，應力應力-應變應變關(guān)系接近于直線，故關(guān)系接近于直線，故a點相當于混凝點相當于混凝土的彈性極限土的彈性極限。ab段段 ：當應力比約為（當應力比約為（0.30.8）時，）時，應力應力-應變關(guān)系偏離直線，應變的增應變關(guān)系偏離直線，應

26、變的增長速度比應力增長快，故長速度比應力增長快，故b點稱為點稱為臨臨界應力點界應力點。 bc段段 ：當應力比約為（當應力比約為（0.81.0）時，應變增長速度進一步加快）時，應變增長速度進一步加快，應力，應力-應變曲線的斜率急劇減小，混凝土內(nèi)部微裂縫進入應變曲線的斜率急劇減小，混凝土內(nèi)部微裂縫進入非穩(wěn)定非穩(wěn)定發(fā)展階段發(fā)展階段。當應力到達。當應力到達c點時，混凝土發(fā)揮出受壓時的最大承載點時，混凝土發(fā)揮出受壓時的最大承載能力，即能力，即軸心抗壓強度（極限強度）軸心抗壓強度（極限強度），相應的應變值稱為，相應的應變值稱為峰值應峰值應變變。cd 段段：下降段，由滑移面上的摩擦咬合力和混凝土柱體的殘余強

27、：下降段，由滑移面上的摩擦咬合力和混凝土柱體的殘余強度提供度提供2.1.2 混凝土的變形性能混凝土的變形性能n應力應力- -應變曲線上應變曲線上三個特征點三個特征點 峰值應力：峰值應力： 材料的最大承載力材料的最大承載力 峰值應變峰值應變 ： 與峰值應力相應的應變與峰值應力相應的應變 極限壓應變：極限壓應變： 試件破壞時的最大應變值試件破壞時的最大應變值n混凝土材料的混凝土材料的延性延性 混凝土試件在強度沒有顯著降低情混凝土試件在強度沒有顯著降低情況下承受變形的能力況下承受變形的能力n混凝土強度越高，混凝土強度越高， 越大；越大； 越??；越小；材料的脆性越明顯材料的脆性越明顯n問題：混凝土應力

28、問題：混凝土應力- -應變曲線如何表達？應變曲線如何表達？數(shù)學表達式數(shù)學表達式00cucu02.1.2 混凝土的變形性能混凝土的變形性能n混凝土混凝土單軸受壓應力單軸受壓應力-應變關(guān)系模型（本構(gòu)模型）應變關(guān)系模型（本構(gòu)模型） 應力應力-應變關(guān)系模型是應力應變關(guān)系模型是應力-應變曲線的應變曲線的數(shù)學表達式數(shù)學表達式，可根據(jù)，可根據(jù)某一應變值求出相應的應力值。某一應變值求出相應的應力值。 應用應用：承載力計算；混凝土結(jié)構(gòu)非線性分析：承載力計算；混凝土結(jié)構(gòu)非線性分析n本節(jié)給出的兩個應力本節(jié)給出的兩個應力-應變關(guān)系模型，一般應變關(guān)系模型，一般用于結(jié)構(gòu)的非線性用于結(jié)構(gòu)的非線性分析分析。nHognesta

29、d模型（早期）模型（早期） 上升段上升段下降段下降段2002scf001 0.15sccuf2.1.2 混凝土的變形性能混凝土的變形性能n 混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范規(guī)定的單軸受壓應力規(guī)定的單軸受壓應力-應變應變關(guān)系模型關(guān)系模型482ec,x Ose c,xfecu c,r0 5 . fcc1dEtd 5ttt11.20.2() 1 tt1.7tt1 1 (1)t sttctfE2.1.2 混凝土的變形性能混凝土的變形性能n 混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范規(guī)定的單軸受拉應力規(guī)定的單軸受拉應力-應變應變關(guān)系模型關(guān)系模型n 混凝土規(guī)范混凝土規(guī)范建議的單軸受拉應力建議的單軸受拉應力-

30、應變關(guān)系模型應變關(guān)系模型Os tc1 dEt,xftn混凝土的彈性模量、剪變模量和泊松比混凝土的彈性模量、剪變模量和泊松比混凝土的混凝土的變形模量變形模量 初始彈性模量初始彈性模量 ：過：過原點原點切線的斜率。切線的斜率。 切線模量：過某一點切線模量：過某一點切線切線的斜率。的斜率。 割線模量：某一點與原點割線模量：某一點與原點連線連線的斜率。的斜率。2.1.2 混凝土的變形性能混凝土的變形性能n混凝土彈性模量混凝土彈性模量 初始彈性模量不易準確測定；多次重復加載、卸載初始彈性模量不易準確測定；多次重復加載、卸載 后，應力后，應力-應變曲線變?yōu)橹本€，且與原點切線平行。應變曲線變?yōu)橹本€，且與原點

31、切線平行。 我國規(guī)范規(guī)定用下述方法測定混凝土彈性模量：我國規(guī)范規(guī)定用下述方法測定混凝土彈性模量： 將棱柱體試件加載至應力，重復加載、卸載各將棱柱體試件加載至應力，重復加載、卸載各5次后次后 應力應力-應變曲線基本上趨于直線，將應力應變曲線基本上趨于直線，將應力-應變曲線上應變曲線上 與與0.5N/mm2的應力差與相應的應變差的比值作為彈的應力差與相應的應變差的比值作為彈 性模量。性模量。 2.1.2 混凝土的變形性能混凝土的變形性能tctEn混凝土混凝土彈性模量彈性模量與立方體抗壓強度之間的關(guān)系與立方體抗壓強度之間的關(guān)系混凝土彈性模量是試驗結(jié)果的混凝土彈性模量是試驗結(jié)果的試驗平均值試驗平均值，

32、保證率，保證率50%;50%;彈性模量隨立方體強度標準值彈性模量隨立方體強度標準值非線性增長非線性增長; ;混凝土混凝土受拉與受壓彈性模量相同受拉與受壓彈性模量相同. .n混凝土的泊松比混凝土的泊松比 n混凝土的剪變模量混凝土的剪變模量0.2cv 52ccu,k10(N/mm )34.72.2Ef2(1)cccEGv0.4ccGE0.2cv 2.1.2 混凝土的變形性能混凝土的變形性能2.1.2 混凝土的變形性能混凝土的變形性能n混凝土在復合應力下的應力混凝土在復合應力下的應力-應變關(guān)系應變關(guān)系三軸受壓三軸受壓：隨側(cè)向壓應力增加，縱向強度和變形能力均提：隨側(cè)向壓應力增加，縱向強度和變形能力均提

33、高。側(cè)向壓力約束了混凝土橫向變形，限制了橫向膨脹和高。側(cè)向壓力約束了混凝土橫向變形，限制了橫向膨脹和內(nèi)部微裂縫的擴展。（內(nèi)部微裂縫的擴展。（約束混凝土約束混凝土）2.1.2 混凝土的變形性能混凝土的變形性能2. 混凝土在混凝土在重復荷載作用下重復荷載作用下的變形性能的變形性能 一次加載、卸載下的應力一次加載、卸載下的應力-應變曲線應變曲線 總應變總應變 = 彈性應變彈性應變 + 彈性后效彈性后效 + 殘余應變殘余應變 加載、卸載形成環(huán)狀，其面積為加載、卸載過程中加載、卸載形成環(huán)狀，其面積為加載、卸載過程中消耗的能量消耗的能量 卸載曲線在卸載曲線在A點的切線與加載曲線在原點的點的切線與加載曲線在

34、原點的切線平行切線平行n多次重復荷載作用下的應力多次重復荷載作用下的應力-應變曲線應變曲線 當加載、卸載的最大壓應力值不超過當加載、卸載的最大壓應力值不超過某個限值某個限值時，每次加載時，每次加載、卸載過程都將形成塑性變形。經(jīng)多次重復后，塑性變形將不、卸載過程都將形成塑性變形。經(jīng)多次重復后，塑性變形將不再增長，混凝土加、卸載的應力再增長，混凝土加、卸載的應力-應變曲線呈直線變化，且應變曲線呈直線變化，且此此直線大致與第一次加載時的原點切線平行。直線大致與第一次加載時的原點切線平行。 當應力值超過當應力值超過一特定值之后，出一特定值之后，出現(xiàn)直線后就產(chǎn)生反現(xiàn)直線后就產(chǎn)生反向彎曲。應變越來向彎曲。

35、應變越來越大，就會發(fā)生破越大，就會發(fā)生破壞，即疲勞破壞。壞，即疲勞破壞。該特定值就是混凝該特定值就是混凝土的土的疲勞強度疲勞強度。2.1.2 混凝土的變形性能混凝土的變形性能3. 3. 混凝土在荷載長期作用下的變形性能混凝土在荷載長期作用下的變形性能n 徐變徐變 在不變的應力長期持續(xù)作用下，混凝土的變形隨時間徐徐在不變的應力長期持續(xù)作用下，混凝土的變形隨時間徐徐增長的現(xiàn)象稱為混凝土的徐變。增長的現(xiàn)象稱為混凝土的徐變。30300 00.50.51.01.01.51.52.02.05 51010151520202525壓應變壓應變1010 -3 -3時間時間 / /月月瞬時瞬時變形變形徐變變形徐變

36、變形卸 載 時 瞬卸 載 時 瞬時 恢 復 的時 恢 復 的變形變形殘余變形殘余變形卸 載 后 的卸 載 后 的彈性后效彈性后效2.1.2 混凝土的變形性能混凝土的變形性能n徐變的特點徐變的特點 先快后慢，最后趨于穩(wěn)定先快后慢，最后趨于穩(wěn)定 n徐變的原因徐變的原因 水泥凝膠體的黏性流動，使水泥凝膠體的黏性流動，使 骨料應力增大骨料應力增大 混凝土中內(nèi)部微裂縫的發(fā)展混凝土中內(nèi)部微裂縫的發(fā)展影響徐變的因素影響徐變的因素 線性徐變，徐變與應力成正比線性徐變，徐變與應力成正比 非線性徐變，徐變增長速度比應力增長快非線性徐變，徐變增長速度比應力增長快 徐變與時間曲線發(fā)散。徐變與時間曲線發(fā)散。 sc0.5

37、fsc0.5fsc0.8f2.1.2 混凝土的變形性能混凝土的變形性能應力的大小應力的大小n影響徐變的因素影響徐變的因素混凝土組成和配合比混凝土組成和配合比 骨料（不產(chǎn)生徐變）多，徐變??；骨料（不產(chǎn)生徐變）多，徐變?。?水泥用量和水灰比大（混凝土中凝膠體比重大），徐變大。水泥用量和水灰比大（混凝土中凝膠體比重大），徐變大。環(huán)境條件環(huán)境條件 濕度低，溫度高，徐變大（高溫干燥下，砼水份逸失較多，轉(zhuǎn)濕度低，溫度高，徐變大（高溫干燥下，砼水份逸失較多，轉(zhuǎn)化為水泥結(jié)晶體的水泥漿少，凝膠體較多）；化為水泥結(jié)晶體的水泥漿少，凝膠體較多）； 齡期短，徐變大。齡期短，徐變大。注注：徐變是受力變形，有應力存在就有

38、徐變變形；：徐變是受力變形，有應力存在就有徐變變形； 徐變方向與受力方向一致，有受拉、壓徐變；徐變方向與受力方向一致，有受拉、壓徐變； 徐變隨時間變化。徐變隨時間變化。2.1.2 混凝土的變形性能混凝土的變形性能n徐變對結(jié)構(gòu)的影響（研究徐變的意義）徐變對結(jié)構(gòu)的影響（研究徐變的意義） 1）使鋼筋混凝土構(gòu)件）使鋼筋混凝土構(gòu)件截面產(chǎn)生內(nèi)力重分布截面產(chǎn)生內(nèi)力重分布 ：混凝土應力減小，：混凝土應力減小，鋼筋應力增大。鋼筋應力增大。 2）使受彎構(gòu)件和偏壓構(gòu)件的變形加大：徐變使截面受壓區(qū)變形）使受彎構(gòu)件和偏壓構(gòu)件的變形加大：徐變使截面受壓區(qū)變形增大，引起受彎構(gòu)件撓度增大，偏壓構(gòu)件偏心距增大。增大，引起受彎構(gòu)

39、件撓度增大，偏壓構(gòu)件偏心距增大。 3）使預應力混凝土構(gòu)件產(chǎn)生）使預應力混凝土構(gòu)件產(chǎn)生預應力損失預應力損失：預壓力使混凝土產(chǎn)生：預壓力使混凝土產(chǎn)生徐變，構(gòu)件縮短，引起預應力損失。徐變，構(gòu)件縮短，引起預應力損失。2.1.2 混凝土的變形性能混凝土的變形性能n 混凝土的收縮混凝土的收縮n混凝土在空氣中結(jié)硬時其體積會縮小，這種現(xiàn)象稱為混凝混凝土在空氣中結(jié)硬時其體積會縮小，這種現(xiàn)象稱為混凝土的收縮。使結(jié)構(gòu)土的收縮。使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生收縮裂縫產(chǎn)生收縮裂縫，引起預應力損失引起預應力損失。n 混凝土的膨脹混凝土的膨脹n 混凝土的溫度變形混凝土的溫度變形n混凝土在水中結(jié)硬時體積會膨脹，稱為混凝土的膨脹?；炷猎谒薪Y(jié)硬

40、時體積會膨脹，稱為混凝土的膨脹。n溫度變化會使混凝土熱脹冷縮，在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生溫度變化會使混凝土熱脹冷縮，在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生溫度應力溫度應力，甚至會使構(gòu)件甚至會使構(gòu)件開裂以至于損壞開裂以至于損壞。2.1.2 混凝土的變形性能混凝土的變形性能2.3 混凝土與鋼筋之間的黏結(jié)混凝土與鋼筋之間的黏結(jié)n黏結(jié)力黏結(jié)力n黏結(jié)機理黏結(jié)機理n影響?zhàn)そY(jié)性能的因素影響?zhàn)そY(jié)性能的因素2.3.1 黏結(jié)力黏結(jié)力黏結(jié)力：黏結(jié)力：鋼筋混凝土受力后會沿其接觸面產(chǎn)生剪應力，鋼筋混凝土受力后會沿其接觸面產(chǎn)生剪應力， 通常把這種剪應力稱為黏結(jié)應力通常把這種剪應力稱為黏結(jié)應力 局部黏結(jié)應力：局部黏結(jié)應力：在相鄰兩個開裂截面之間產(chǎn)生的；在相鄰兩個

41、開裂截面之間產(chǎn)生的； 錨固黏結(jié)應力：錨固黏結(jié)應力：鋼筋伸進支座或在連續(xù)梁中承擔負彎矩的鋼筋伸進支座或在連續(xù)梁中承擔負彎矩的 上部鋼筋在跨中截斷時，需要延伸一段長上部鋼筋在跨中截斷時，需要延伸一段長 度，即錨固長度。度，即錨固長度。根據(jù)受力性質(zhì)的不同，鋼筋與混凝土之間的黏結(jié)應力可以分為：根據(jù)受力性質(zhì)的不同，鋼筋與混凝土之間的黏結(jié)應力可以分為：2.3.2 黏結(jié)機理黏結(jié)機理1、黏結(jié)力的組成、黏結(jié)力的組成 化學膠結(jié)力：化學膠結(jié)力：水泥凝膠體和鋼筋表面化學變化而產(chǎn)生的吸水泥凝膠體和鋼筋表面化學變化而產(chǎn)生的吸附作用力，這種作用力很弱；附作用力，這種作用力很弱； 摩阻力：摩阻力：鋼筋與混凝土接觸面之間的摩擦

42、力；鋼筋與混凝土接觸面之間的摩擦力； 機械咬合力：機械咬合力：鋼筋表面凹凸不平與混凝之間產(chǎn)生的機械咬鋼筋表面凹凸不平與混凝之間產(chǎn)生的機械咬合作用力，變形鋼筋的橫肋會產(chǎn)生這種咬合力；合作用力，變形鋼筋的橫肋會產(chǎn)生這種咬合力； 鋼筋端部的錨固力：鋼筋端部的錨固力：一般是通過鋼筋端部的彎鉤、彎折、一般是通過鋼筋端部的彎鉤、彎折、在鋼筋端部焊接短鋼筋或焊短角鋼來提供的錨固力。在鋼筋端部焊接短鋼筋或焊短角鋼來提供的錨固力。2、黏結(jié)強度、黏結(jié)強度 鋼筋的黏結(jié)強度通常采用下直接拔出試驗來鋼筋的黏結(jié)強度通常采用下直接拔出試驗來測定，通常按下式計算平均黏結(jié)應力：測定，通常按下式計算平均黏結(jié)應力：PdlP拔出力；

43、拔出力；d鋼筋直徑；鋼筋直徑；l錨固長度。錨固長度。2.3.3 影響?zhàn)そY(jié)性能的因素影響?zhàn)そY(jié)性能的因素影響鋼筋與混凝土黏結(jié)強度的因素主要有：影響鋼筋與混凝土黏結(jié)強度的因素主要有：1、混凝土強度等級；、混凝土強度等級；2、鋼筋的外形、直徑和表面狀態(tài)；、鋼筋的外形、直徑和表面狀態(tài)；3、混凝土保護層厚度與鋼筋凈距；、混凝土保護層厚度與鋼筋凈距；4、橫向鋼筋；、橫向鋼筋；5、側(cè)向壓力；、側(cè)向壓力；6、混凝土澆筑狀態(tài)。、混凝土澆筑狀態(tài)。2.4 鋼筋錨固與接頭構(gòu)造鋼筋錨固與接頭構(gòu)造n鋼筋錨固與搭接的意義鋼筋錨固與搭接的意義n鋼筋錨固的長度鋼筋錨固的長度n鋼筋的連接鋼筋的連接2.4.1 鋼筋錨固與搭接的意義鋼

44、筋錨固與搭接的意義 由于黏破壞機理復雜、影響?zhàn)そY(jié)力的因素眾多、工程結(jié)構(gòu)中由于黏破壞機理復雜、影響?zhàn)そY(jié)力的因素眾多、工程結(jié)構(gòu)中黏結(jié)受力的多樣性，目前尚無比較完整的黏結(jié)力計算理論。黏結(jié)受力的多樣性，目前尚無比較完整的黏結(jié)力計算理論。構(gòu)造措施：構(gòu)造措施： 對不同等級的混凝土和鋼筋，規(guī)定了要保證對不同等級的混凝土和鋼筋，規(guī)定了要保證最小搭接長度最小搭接長度與與錨固長度錨固長度和考慮各級抗震設防時的最小搭接長度與錨固長度；和考慮各級抗震設防時的最小搭接長度與錨固長度； 為了保證混凝土與鋼筋之間有足夠的黏結(jié)強度，必須滿足為了保證混凝土與鋼筋之間有足夠的黏結(jié)強度，必須滿足混混凝土保護層最小厚度凝土保護層最小厚度和和鋼筋最小凈距鋼筋最小凈距的要求；的要求； 在鋼筋接頭范圍內(nèi)應在鋼筋接頭范圍內(nèi)應加密箍筋加密箍筋； 受力的光面鋼筋端部應做受力的光面鋼筋端部應做彎鉤彎鉤。2.4.2 鋼筋錨固的長度鋼筋錨固的長度yabtfldfpyabtfldfablyfpyftfd普通鋼筋普通鋼筋預應力鋼筋預應力鋼筋式中：式中：受拉鋼筋的基本錨固長度；受