混凝土結(jié)構(gòu)基本原理第2章混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能

1、混凝土結(jié)構(gòu)基本原理第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能2.1 混凝土的物理力學(xué)性能2.2 鋼筋的物理力學(xué)性能2.3 混凝土與鋼筋的粘結(jié)學(xué) 習(xí) 目 標(biāo)1.理解混凝土在各種受力狀態(tài)下的強(qiáng)度與變形性能；2.掌握混凝土的基本強(qiáng)度指標(biāo)和混凝土的選用原則；3.了解土木工程所用鋼筋的品種、級別及其性能；4.掌握鋼筋的強(qiáng)度及變形指標(biāo)；5.掌握土木工程對鋼筋性能的要求及選用原則；6.了解鋼筋與混凝土的共同工作原理，理解保證鋼筋與混凝土之間協(xié)同工作的構(gòu)造措施。 混凝土： 由水泥、骨料和水按一定比例拌合，經(jīng)過硬化后形成的人工合成材料。其為一多相復(fù)合材料，其質(zhì)量的好壞與材料、施工配合比、施工工藝、齡期、環(huán)境等諸多因素

2、有關(guān)。特 點(diǎn)： 非彈性、非線性、非勻質(zhì)材料，較大離散性。通常將其組成結(jié)構(gòu)分為： 宏觀結(jié)構(gòu)：兩組分體系，砂漿和粗骨料。 亞微觀結(jié)構(gòu)：水泥砂漿結(jié)構(gòu)。 微觀結(jié)構(gòu)： 水泥石結(jié)構(gòu)。2.1 混凝土的物理力學(xué)性能2.1.1 混凝土的組成結(jié)構(gòu)第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能2.1 混凝土的物理力學(xué)性能宏觀結(jié)構(gòu)亞微觀結(jié)構(gòu)微觀結(jié)構(gòu)粗骨料（分散相）水泥石（基相）細(xì)骨料（分散相）砂漿（基相）晶體骨架晶體帶核凝膠體干縮孔隙凝縮氫氧化鈣凝膠體混凝土組成結(jié)構(gòu)第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能2.1 混凝土的物理力學(xué)性能晶體骨架：由未水化顆粒組成，承受外力，具有彈性變形特點(diǎn)。塑性變形：在外力作用下由凝膠、孔隙、微裂縫產(chǎn)

3、生。破壞起源：孔隙、微裂縫等原因造成。PH值：由于水泥石中的氫氧化鈣存在，混凝土偏堿性。由于水泥凝膠體的硬化過程需要若干年才能完成，所以，混凝土的強(qiáng)度、變形也會在較長時間內(nèi)發(fā)生變化，強(qiáng)度逐漸增長，變形逐漸加大。第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能2.1 混凝土的物理力學(xué)性能第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能2.1 混凝土的物理力學(xué)性能單軸應(yīng)力狀態(tài)下的混凝土強(qiáng)度1、混凝土強(qiáng)度等級混凝土結(jié)構(gòu)中，主要是利用它的抗壓強(qiáng)度。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)。混凝土的強(qiáng)度等級是用抗壓強(qiáng)度來劃分的混凝土強(qiáng)度等級：邊長150mm立方體標(biāo)準(zhǔn)試件，在標(biāo)準(zhǔn)條件下（203，90%濕度）養(yǎng)護(hù)28天，

4、用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法（加載速度2/sec，兩端不涂潤滑劑）測得的具有95%保證率的立方體抗壓強(qiáng)度，用符號C表示，C30表示fcu,k=30N/mm2 規(guī)范根據(jù)強(qiáng)度范圍，從C15C80共劃分為14個強(qiáng)度等級，級差為5N/mm2。與原規(guī)范GBJ10-89相比，混凝土強(qiáng)度等級范圍由C60提高到C80，C50以上為高強(qiáng)混凝土，有關(guān)指標(biāo)和計(jì)算公式在C50與原規(guī)范GBJ10-89銜接。承壓板試塊摩擦力不涂潤滑劑涂潤滑劑強(qiáng)度大于我國規(guī)范的方法：不涂潤滑劑試驗(yàn)機(jī)通過鋼墊板對試件施加壓力。由于墊板的剛度有限，以及試件內(nèi)部和表層的受力狀態(tài)和材料性能有差別，致使試件承壓面上的豎向壓應(yīng)力分布不均勻。同時，鋼墊板和試件混凝土

5、的彈性模量和泊松比值不等，在相同應(yīng)力作用下的橫向應(yīng)變不等。故墊板約束了試件的橫向變形，在試件的承壓面上作用著水平摩擦力。第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能2.1 混凝土的物理力學(xué)性能試驗(yàn)錄像第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能2.1 混凝土的物理力學(xué)性能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)系小于C50的混凝土，修正系數(shù)m 。隨混凝土強(qiáng)度的提高，修正系數(shù)m 值有所降低。當(dāng)fcu100=100N/mm2時，換算系數(shù)m 約為美國、日本、加拿大等國家，采用圓柱體（直徑150mm，高300 mm）標(biāo)準(zhǔn)試件測定的抗壓強(qiáng)度來劃分強(qiáng)度等級，符號記為 fc。圓柱體強(qiáng)度與我國標(biāo)準(zhǔn)立方體抗壓強(qiáng)度的換算

6、關(guān)系為，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)（制作、測試方便）。第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能2.1 混凝土的物理力學(xué)性能2、軸心抗壓強(qiáng)度軸心抗壓強(qiáng)度采用棱柱體試件測定，用符號fc表示，它比較接近實(shí)際構(gòu)件中混凝土的受壓情況。棱柱體試件高寬比一般為h/b=23，我國取150mm150mm300mm的標(biāo)準(zhǔn)試件，試件上下表面不涂潤滑劑。對于同一混凝土，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)度和立方體抗壓強(qiáng)度的換算關(guān)系為，規(guī)范對小于等于C50的混凝土取c1 ，對C80取c1 ，其間按線性插值。對小于等于C40

7、的混凝土取c2，對C80取c2 =0.87 ，其間按線性插值。第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能2.1 混凝土的物理力學(xué)性能試驗(yàn)錄像第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能2.1 混凝土的物理力學(xué)性能3、軸心抗拉強(qiáng)度也是其基本力學(xué)性能，用符號 ft 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(qiáng)度有關(guān)。第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能2.1 混凝土的物理力學(xué)性能試驗(yàn)錄像第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能2.1 混凝土的物理力學(xué)性能劈拉試驗(yàn)PaP拉壓壓由于軸心受拉試驗(yàn)對中困難，也常常采用立方體或圓柱體劈拉試驗(yàn)測定混凝土的抗拉強(qiáng)度第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性

8、能2.1 混凝土的物理力學(xué)性能4、混凝土強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值規(guī)范規(guī)定材料強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值 fk 應(yīng)具有不小于95%的保證率立方體強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值即為混凝土強(qiáng)度等級fcuk。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)值時，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。同時，規(guī)范考慮到試件與實(shí)際結(jié)構(gòu)的差異以及高強(qiáng)混凝土的脆性特征，對軸心抗壓強(qiáng)度和軸心抗拉強(qiáng)度，還采用了以下兩個折減系數(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；脆性折減系數(shù)，對C40取，對C80取，中間按線性規(guī)律變化。第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能2.1 混凝土的物理力學(xué)性能例 fcu

9、=30MPa, d =0.12, fcu,m=fcud) fc,mcu,m fc,k=fc,mdcu第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能2.1 混凝土的物理力學(xué)性能5. 混凝土破壞機(jī)理fc xd 當(dāng)x時，y0，0dd=xy x0，0y 1第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能2.1 混凝土的物理力學(xué)性能根據(jù)以上條件，過鎮(zhèn)海提出的應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)€表達(dá)式a=Ec/E0，Ec為初始彈性模量；E0為峰值點(diǎn)時的割線模量，為滿足條件和，一般應(yīng)有1.5a3；ac 為下降段參數(shù)第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能2.1 混凝土的物理力學(xué)性能Hognestad建議的應(yīng)力-應(yīng)變曲線第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性

10、能2.1 混凝土的物理力學(xué)性能規(guī)范應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系上升段：下降段：第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能2.1 混凝土的物理力學(xué)性能2、混凝土的彈性模量 Elastic Modulus原點(diǎn)切線模量Elastic Modulus割線模量Secant Modulus切線模量Tangent Modulus彈性系數(shù)n (coefficient of elasticity) 隨應(yīng)力增大而減小n 第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能2.1 混凝土的物理力學(xué)性能彈性模量測定方法第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能2.1 混凝土的物理力學(xué)性能3、箍筋約束混凝土受壓的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系 螺旋箍筋約束對強(qiáng)度和變形能力均有

11、很大提高 矩形箍筋約束對強(qiáng)度的提高不是很顯著，但對變形能力有顯著改善Confinement with Transverse Reinforcement 第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能2.1 混凝土的物理力學(xué)性能 箍筋與內(nèi)部混凝土的體積比； 箍筋的屈服強(qiáng)度； 箍筋間距與核心截面直徑或邊長的比值； 箍筋直徑與肢距的比值； 混凝土強(qiáng)度，對高強(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)材料的物理力學(xué)性能2.1 混凝土的物理力學(xué)性能建議的矩形封閉箍筋約束混凝土的應(yīng)力-應(yīng)變曲線第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能2.1 混凝土的物理力學(xué)性能4、混凝土受拉應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的

12、物理力學(xué)性能2.1 混凝土的物理力學(xué)性能纖維混凝土第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能2.1 混凝土的物理力學(xué)性能第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能2.1 混凝土的物理力學(xué)性能第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能2.1 混凝土的物理力學(xué)性能2.1.4 復(fù)雜應(yīng)力下混凝土的受力性能雙軸應(yīng)力狀態(tài) Biaxial Stress State實(shí)際結(jié)構(gòu)中，混凝土很少處于單向受力狀態(tài)。更多的是處于雙向或三向受力狀態(tài)。如剪力和扭矩作用下的構(gòu)件、彎剪扭和壓彎剪扭構(gòu)件、混凝土拱壩、核電站安全殼等。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)生在兩個壓應(yīng)力之比為之間，約為(1.251.60 )fc。雙軸受壓狀態(tài)下混

13、凝土的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系與單軸受壓曲線相似，但峰值應(yīng)變均超過單軸受壓時的峰值應(yīng)變。第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能2.1 混凝土的物理力學(xué)性能在一軸受壓一軸受拉狀態(tài)下，任意應(yīng)力比情況下均不超過其相應(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)力或壓應(yīng)力的增加而減小。2.1.4 復(fù)雜應(yīng)力下混凝土的受力性能雙軸應(yīng)力狀態(tài) Biaxial Stress State實(shí)際結(jié)構(gòu)中，混凝土很少處于單向受力狀態(tài)。更多的是處于雙向或三向受力狀態(tài)。如剪力和扭矩作用下的構(gòu)件、彎剪扭和壓彎剪扭構(gòu)件、混凝土拱壩、核電站安全殼等。2.1 混凝土的物理力學(xué)性能第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能試驗(yàn)錄像第2章 混凝土結(jié)構(gòu)

14、材料的物理力學(xué)性能2.1 混凝土的物理力學(xué)性能構(gòu)件受剪或受扭時常遇到剪應(yīng)力t 和正應(yīng)力s 共同作用下的復(fù)合受力情況?；炷恋目辜魪?qiáng)度：隨拉應(yīng)力增大而減小 隨壓應(yīng)力增大而增大當(dāng)壓應(yīng)力在fc左右時，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)度將隨壓應(yīng)力的增大而減小。第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能2.1 混凝土的物理力學(xué)性能三軸應(yīng)力狀態(tài) Triaxial Stress State三軸應(yīng)力狀態(tài)有多種組合，實(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)。三向受壓試驗(yàn)一般采用圓柱體在等側(cè)壓條件進(jìn)行。第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能2.1 混凝土的物理力學(xué)性

15、能局部抗壓強(qiáng)度 Local Bearing Strength第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能2.1 混凝土的物理力學(xué)性能2.1.5 混凝土的收縮和徐變Shrinkage and Creep1、混凝土的收縮 Shrinkage 混凝土在空氣中硬化時體積會縮小，這種現(xiàn)象稱為混凝土的收縮。 收縮是混凝土在不受外力情況下體積變化產(chǎn)生的變形。 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，將使混凝土中產(chǎn)生拉應(yīng)力，甚至引起混凝土的開裂。混凝土收縮會使預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力損失。 某些對跨度比較敏感的超靜定結(jié)構(gòu)（如拱結(jié)構(gòu)），收縮也會引起不利的內(nèi)力。第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能2.1

16、 混凝土的物理力學(xué)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)材料的物理力學(xué)性能2.1 混凝土的物理力學(xué)性能混凝土的收縮是隨時間而增長的變形，早期收縮變形發(fā)展較快，兩周可完成全部收縮的25%，一個月可完成50%，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。一般情況下，最終收縮應(yīng)變值約為(25)10-4 混凝土開裂應(yīng)變?yōu)?0.52.7)10-4第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能2.1 混凝土的物理力學(xué)性能 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)。 水泥用量多、水灰比越大，收縮越大。 骨料

17、彈性模量高、級配好，收縮就小。 干燥失水及高溫環(huán)境，收縮大。 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。 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)力的不利影響 施工縫。第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能2.1 混凝土的物理力學(xué)性能2、混凝土的徐變 Creep 混凝土在荷載的長期作用下，其變形隨時間而不斷增長的現(xiàn)象稱為徐變。 徐變會使結(jié)構(gòu)（構(gòu)件）的（撓度）變形增大，引起預(yù)應(yīng)力損失，在長期高應(yīng)力作用下，甚至?xí)?dǎo)致破壞。 不過，徐變有利于結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生內(nèi)（應(yīng)）力重分布，降低結(jié)構(gòu)的受力（如支座不均勻沉降），減小大體積混凝土內(nèi)的溫度應(yīng)力，受

18、拉徐變可延緩收縮裂縫的出現(xiàn)。 與混凝土的收縮一樣，徐變也與時間有關(guān)。因此，在測定混凝土的徐變時，應(yīng)同批澆筑同樣尺寸不受荷的試件，在同樣環(huán)境下同時量測混凝土的收縮變形，從徐變試件的變形中扣除對比的收縮試件的變形，才可得到徐變變形。第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能2.1 混凝土的物理力學(xué)性能在應(yīng)力（fc）作用瞬間，首先產(chǎn)生瞬時彈性應(yīng)變eel（= si/Ec(t0)，t0加荷時的齡期）。隨荷載作用時間的延續(xù)，變形不斷增長，前4個月徐變增長較快，6個月可達(dá)最終徐變的（7080）%，以后增長逐漸緩慢，23年后趨于穩(wěn)定。第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能2.1 混凝土的物理力學(xué)性能記(t-t0)時間

19、后的總應(yīng)變?yōu)閑 c(t,t0)，此時混凝土的收縮應(yīng)變?yōu)閑sh(t，t0)，則徐變?yōu)?，ecr (t,t0) = ec(t,t0)- e c(t0)- esh(t,t0)= ec(t,t0)- eel- esh(t,t0)第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能2.1 混凝土的物理力學(xué)性能如在時間t 卸載，則會產(chǎn)生瞬時彈性恢復(fù)應(yīng)變eel。由于混凝土彈性模量隨時間增大，故彈性恢復(fù)應(yīng)變eel小于加載時的瞬時彈性應(yīng)變 eel。再經(jīng)過一段時間后，還有一部分應(yīng)變eel可以恢復(fù)，稱為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ecr第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能2.1 混凝土的物理力學(xué)性能徐變系數(shù)j (

20、t，t0) Creep Coefficient當(dāng)初始應(yīng)力小于fc時，徐變在2年以后可趨于穩(wěn)定，最終的徐變系數(shù)j =24。影響因素內(nèi)在因素是混凝土的組成和配比。骨料(aggregate)的剛度（彈性模量）越大，體積比越大，徐變就越小。水灰比越小，徐變也越小。環(huán)境影響包括養(yǎng)護(hù)和使用條件。受荷前養(yǎng)護(hù)(curing)的溫濕度越高，水泥水化作用越充分，徐變就越小。采用蒸汽養(yǎng)護(hù)可使徐變減少（2035）%。受荷后構(gòu)件所處的環(huán)境溫度越高，相對濕度越小，徐變就越大。第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能2.1 混凝土的物理力學(xué)性能應(yīng)力條件是指初應(yīng)力(initial stress)水平si /fc和加荷時混凝土的齡

21、期t0，它們是影響徐變的非常主要的因素。當(dāng)初始應(yīng)力水平si /fc 時，徐變值與初應(yīng)力基本上成正比，也即（最終）徐變系數(shù)j =ecr /eel =Ececr /si =常數(shù)，這種徐變稱為線性徐變。 當(dāng)初應(yīng)力si 在(0.50.8) fc 范圍時，徐變最終雖仍收斂，但最終徐變與初應(yīng)力si不成比例，也即徐變系數(shù)j 隨si的增大而增大，這種徐變稱為非線性徐變。當(dāng)初應(yīng)力si fc 時，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)致混凝土的破壞。因此將fc作為混凝土的長期抗壓強(qiáng)度。 高強(qiáng)混凝土的密實(shí)性好，在相同的s /fc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

22、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達(dá)fc，長期強(qiáng)度約為fc，也比普通混凝土大一些。第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能2.1 混凝土的物理力學(xué)性能第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能2.1 混凝土的物理力學(xué)性能第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能2.1 混凝土的物理力學(xué)性能3. 混凝土的疲勞破壞重復(fù)荷載下的應(yīng)力-應(yīng)變曲線fcf321疲勞強(qiáng)度fcfcf的確定原則：100100 300或150150 450 的棱柱體試塊承受200萬次（或以上）循環(huán)荷載時發(fā)生破壞的最大壓應(yīng)力值第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能2.1 混凝土的物理力學(xué)性能包羅線與一次性加載時的

23、應(yīng)力-應(yīng)變曲線相似作 業(yè)：1.混凝土立方體抗壓強(qiáng)度、軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值、軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值是如何確定的？它們之間的關(guān)系如何？2.混凝土的強(qiáng)度等級是如何確定的？我國規(guī)范規(guī)定的混凝土強(qiáng)度等級有哪些？3.混凝土軸心受壓應(yīng)力-應(yīng)變曲線有何特點(diǎn)？試列出三種常用的數(shù)學(xué)模型。4.混凝土的變形模量和彈性模量如何確定？5.混凝土的收縮和徐變對構(gòu)件有何影響？6.查閱相關(guān)文獻(xiàn)或規(guī)范給出混凝土多軸強(qiáng)度計(jì)算圖。第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能2.1 混凝土的物理力學(xué)性能2.2 鋼筋的物理力學(xué)性能按化學(xué)成分碳素鋼（鐵、碳、硅、錳、硫、磷等元素）普通低合金鋼（另加硅、錳、鈦、釩、鉻等）2.2 鋼筋的物理力學(xué)性能 Ste

24、el Reinforcement鋼筋的種類第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能低碳鋼（含碳量0.25%）中碳鋼（含碳量0.250.6%）高碳鋼（含碳量0.61.4%）硅系硅釩系硅鈦系硅錳系硅鉻系鋼筋熱軋鋼筋：熱軋光面鋼筋HPB235，熱軋帶肋鋼筋HRB335、HRB400，余熱處理鋼筋RRB400冷拉鋼筋：由熱軋鋼筋在常溫下用機(jī)械拉伸而成熱處理鋼筋：將HRB400、RRB400鋼筋通過加熱、淬火、回火而成按加工方法鋼絲碳素鋼絲：高碳鎮(zhèn)靜鋼通過多次冷拔、應(yīng)力消除、矯正、回火處理而成刻痕鋼絲：在鋼絲表面刻痕，以增強(qiáng)其與混凝土間的粘結(jié)力鋼絞線：多根相同直徑的鋼絲成螺旋狀鉸繞在一起（3股或7股）冷拔低

25、碳鋼絲：由低碳鋼冷拔而成第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能2.2 鋼筋的物理力學(xué)性能熱軋鋼筋 Hot Rolled Steel Reinforcing BarHPB235級、HRB335級、HRB400級、RRB400級HPBHot rolledPlainBarHRBHot rolledRolledBarRRBRolledRibbedBar屈服強(qiáng)度 fyk（標(biāo)準(zhǔn)值=鋼材廢品限值，保證率97.73%）HPB235級： fyk = 235 N/mm2HRB335級： fyk = 335 N/mm2HRB400級、RRB400級： fyk = 400 N/mm2

26、第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能2.2 鋼筋的物理力學(xué)性能HPB235級(級)鋼筋多為光面鋼筋（Plain Bar），多作為現(xiàn)澆樓板的受力鋼筋和箍筋。 HRB335級(級)和 HRB400級(級)鋼筋強(qiáng)度較高，多作為鋼筋混凝土構(gòu)件的受力鋼筋，尺寸較大的構(gòu)件，也有用級鋼筋作箍筋的。為增強(qiáng)與混凝土的粘結(jié)（Bond），外形制作成月牙肋或等高肋的變形鋼筋（Deformed Bar）。 RRB400級（級）鋼筋強(qiáng)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。延伸率d5=25、16、14、10%，直徑840。第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能2.2 鋼筋的物理力學(xué)性能鋼絲，中強(qiáng)鋼絲

27、的強(qiáng)度為8001200MPa，高強(qiáng)鋼絲、鋼絞線為 1470 1860MPa；延伸率d10=6%，d100=3.54%；鋼絲的直徑39mm；外形有光面、刻痕和螺旋肋三種，另有二股、三股和七股鋼絞線，外接圓直徑9.515.2 mm。中高強(qiáng)鋼絲和鋼絞線均用于預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。冷加工鋼筋是由熱軋鋼筋和盤條經(jīng)冷拉、冷拔、冷軋、冷扭加工后而成。冷加工的目的是為了提高鋼筋的強(qiáng)度，節(jié)約鋼材。但經(jīng)冷加工后，鋼筋的延伸率降低。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。熱處理鋼筋是將級鋼筋通過加熱、淬火和回火等調(diào)質(zhì)工藝處理，使強(qiáng)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)。第2章 混凝土結(jié)構(gòu)

28、材料的物理力學(xué)性能2.2 鋼筋的物理力學(xué)性能se鋼筋的強(qiáng)度與變形 有明顯屈服點(diǎn)的鋼筋 Steel bar with yield pointa為比例極限proportional limit s =Eseaa為彈性極限elastic limitade為強(qiáng)化段strain hardening stagebb為屈服上限upper yield strengthc為屈服下限，即屈服強(qiáng)度 fylower yield strengthcdcd為屈服臺階yield plateauefue為極限抗拉強(qiáng)度 fu ultimate tensile strengthfyf第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能2.2 鋼筋

29、的物理力學(xué)性能幾個指標(biāo)：屈服強(qiáng)度yield strength：是鋼筋強(qiáng)度的設(shè)計(jì)依據(jù)，因?yàn)殇摻钋髮a(chǎn)生很大的塑性變形，且卸載時這部分變形不可恢復(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縫。屈服上限與加載速度有關(guān)，不太穩(wěn)定，一般取屈服下限作為屈服強(qiáng)度。延 伸 率elongation rate：鋼筋拉斷時的應(yīng)變，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。屈強(qiáng)比反映鋼筋的強(qiáng)度儲備，fy/fu。均勻延伸率dgt對應(yīng)最大應(yīng)力時應(yīng)變，包括了殘余應(yīng)變和彈性應(yīng)變，反映了鋼筋真實(shí)的變形能力(2.5%)第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能2.2 鋼筋的物理力學(xué)性能無明顯屈

30、服點(diǎn)的鋼筋Steel bar without yield pointa點(diǎn)：比例極限，約為fua點(diǎn)前：應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系為線彈性a點(diǎn)后：應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系為非線性，有一定塑性變形，且沒有明顯的屈服點(diǎn)強(qiáng)度設(shè)計(jì)指標(biāo)條件屈服點(diǎn)殘余應(yīng)變?yōu)?.2%所對應(yīng)的應(yīng)力規(guī)范取s fu第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能2.2 鋼筋的物理力學(xué)性能鋼筋的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值( Characteristic or Standard Strength) 按冶金鋼材質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)，鋼筋的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值是取其出廠時的廢品限值，其數(shù)值相當(dāng)于fy,m-3s，具有97.73%的保證率，滿足建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值保證率95%的要求。第2章 混凝土

31、結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能2.2 鋼筋的物理力學(xué)性能第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能2.2 鋼筋的物理力學(xué)性能第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能2.2 鋼筋的物理力學(xué)性能1.描述完全彈塑性的雙直線模型（流幅較長）1Es第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能2.2 鋼筋的物理力學(xué)性能2.2.3 鋼筋的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線sss=Essys,hfyfs,us,u2.描述完全彈塑性加硬化的三折線模型（流幅較短）s,usss=Essyfys,hfs,u3.描述彈塑性的雙斜線模型（無明顯流幅）2.2.4 鋼筋的疲勞重復(fù)荷載作用下，鋼筋的強(qiáng)度0.7ftbh0時，las0.35la第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能2.3混凝土與鋼筋的粘結(jié)錨固區(qū)箍筋要求規(guī)范規(guī)定在受力鋼筋錨固長度范圍內(nèi)箍筋的直徑不小于d（或de），箍筋間距不大于10d，采用機(jī)械錨固措施時不應(yīng)大于5d，在錨固長度范圍內(nèi)箍筋的數(shù)量不少于三個。當(dāng)錨固鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度大于5d（或5de）時，箍筋