水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)學(xué)：第1章 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的材料

1、第一章 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的材料Chp.1 Materials for RC Structures本章重點(diǎn)鋼筋鋼筋的品種、分類(lèi)、等級(jí)鋼筋的表達(dá)方法鋼筋的力學(xué)性能混凝土各個(gè)混凝土單軸強(qiáng)度的試驗(yàn)條件、方法、意義復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)下混凝土強(qiáng)度的特點(diǎn)混凝土短期、重復(fù)應(yīng)力-應(yīng)變曲線的特點(diǎn)混凝土彈性模量的確定方法混凝土的徐變和溫度、濕度變形本章重點(diǎn)鋼筋與混凝土的粘結(jié)光圓鋼筋與變形鋼筋粘結(jié)力的異同粘結(jié)力的組成、影響因素粘結(jié)力的保證措施鋼筋的錨固與接頭最小錨固長(zhǎng)度光圓鋼筋的彎鉤接長(zhǎng)鋼筋的方法化學(xué)成分鋼筋的力學(xué)性能主要取決于它的化學(xué)成分。其主要成分是鐵元素，此外還含有少量的碳、錳、硅、硫等元素。增加含碳量可提高鋼材的強(qiáng)度

2、，但塑性和可焊性降低。錳、硅元素可提高鋼材強(qiáng)度，并保持一定塑性；磷、硫是有害元素，其含量超過(guò)一定限度時(shí)，鋼材塑性明顯降低，磷使鋼材冷脆，硫使鋼材熱脆，且焊接質(zhì)量也不易保證。除上述元素外，再加入少量合金元素，如錳、硅、釩、鈦等即制成低合金鋼。鋼筋鋼筋的分類(lèi)1.按加工方法分：熱軋鋼筋、冷加工鋼筋、熱處理鋼筋、鋼絲、鋼絞線等種類(lèi)，其中應(yīng)用量最大的是熱軋鋼筋。2.按使用用途分：普通鋼筋、預(yù)應(yīng)力鋼筋3.按化學(xué)成分分：低碳鋼鋼筋、普通低合金鋼鋼筋4.按力學(xué)性能分：有明顯屈服點(diǎn)鋼筋（軟鋼）、無(wú)明顯屈服點(diǎn)鋼筋（硬鋼）5.按鋼筋表明形狀分：光面鋼筋、變形鋼筋低碳鋼和低合金鋼低碳鋼：（含碳量0.6%）強(qiáng)度高、塑性

3、差低合金鋼：碳素鋼基礎(chǔ)上加入少量合金元素而成，強(qiáng)度高、塑性好軟鋼和硬鋼根據(jù)鋼筋在單調(diào)受拉時(shí)所反映的應(yīng)力-應(yīng)變性質(zhì)的不同，可以把鋼筋分為有明顯屈服點(diǎn)的和沒(méi)有明顯屈服點(diǎn)的兩大類(lèi)，有時(shí)也分別稱為有明顯物理流限和無(wú)明顯物理流限的鋼筋。有明顯屈服點(diǎn)和屈服平臺(tái)的鋼筋，稱為軟鋼，沒(méi)有明顯屈服點(diǎn)和屈服平臺(tái)的鋼筋，稱為硬鋼。熱軋鋼筋熱軋鋼筋是鋼廠用普通低碳鋼(含碳量不大于0.25)和普通低合金鋼(合金元素不大于5)制成。 常用熱軋鋼筋的種類(lèi)、代表符號(hào)和直徑范圍 強(qiáng)度等級(jí)代號(hào)鋼種符號(hào)d/mmHPB235Q235（低碳鋼）A620HRB33520MnSi（低合金鋼）B650HRB40020MnSiV,20MnSiN

4、b,20MnTi（低合金鋼）c650RRB400K20MnSi（低合金鋼）d840HPB235為熱軋光面鋼筋，普通鋼筋，“軟鋼”HRB335和HRB400是熱軋變形鋼筋，普通鋼筋，“軟鋼”RRB400是余熱處理鋼筋冷加工鋼筋冷加工鋼筋是指在常溫下采用某種工藝對(duì)熱軋鋼筋進(jìn)行加工得到的鋼筋。常用的加工工藝有冷拉、冷拔、冷軋和冷軋扭四種。其目的都是為了提高鋼筋的強(qiáng)度，以節(jié)約鋼材。但是，經(jīng)冷加工后的鋼筋在強(qiáng)度提高的同時(shí)，延伸率顯著降低，除冷拉鋼筋仍具有明顯的屈服點(diǎn)外，其余冷加工鋼筋均無(wú)明顯屈服點(diǎn)和屈服臺(tái)階。冷拉是指有明顯屈服點(diǎn)的鋼筋用卷?yè)P(yáng)機(jī)或其他拉伸裝置逐根拉到其應(yīng)力超過(guò)原有的屈服強(qiáng)度，使之進(jìn)入應(yīng)力-

5、應(yīng)變曲線的強(qiáng)化階段，然后卸掉全部拉力，并停留一段時(shí)間，使鋼筋應(yīng)力重新恢復(fù)到零。冷拉只能提高鋼筋的抗拉強(qiáng)度。冷加工鋼筋冷軋帶肋鋼筋是以低碳鋼筋或低合金鋼筋為原材料，在常溫下進(jìn)行軋制而成的表面帶有縱肋和月牙紋橫肋的鋼筋。它的極限強(qiáng)度與冷拔低碳鋼絲相近，但伸長(zhǎng)率比冷拔低碳鋼絲有明顯提高。冷軋帶肋鋼筋的抗拉強(qiáng)度分別為550MPa，650MPa，800MPa，970MPa和 1170MPa幾種。其中，550MPa的冷軋帶肋鋼筋用作非預(yù)應(yīng)力鋼筋，其余的用作預(yù)應(yīng)力鋼筋。冷加工鋼筋冷拔是將鋼筋用強(qiáng)力拔過(guò)比其直徑小的硬質(zhì)合金撥絲模。這時(shí)鋼筋受到縱向拉力和橫向壓力的作用，內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，截面變小而長(zhǎng)度增加。經(jīng)過(guò)

6、幾次冷拔，鋼筋強(qiáng)度比原來(lái)的有很大提高，但塑性則顯著降低。且沒(méi)有明顯的屈服點(diǎn)。冷拔可以同時(shí)提高鋼筋的抗拉強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度。 冷加工鋼筋冷軋扭鋼筋是以熱軋光面鋼筋HPB 235為原材料，按規(guī)定的工藝參數(shù)，經(jīng)鋼筋冷軋扭機(jī)一次加工軋扁扭曲呈連續(xù)螺旋狀的冷強(qiáng)化鋼筋。鋼絲和鋼鉸線我國(guó)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)采用的鋼絲都是消除應(yīng)力鋼絲，其中大部分為低松弛鋼絲。消除應(yīng)力鋼絲是將鋼筋拉拔后，經(jīng)中溫回火消除應(yīng)力并進(jìn)行穩(wěn)定化處理的鋼絲，按其表面形狀可分為光圓、螺旋肋及刻痕三種。螺旋肋鋼絲是以普通低碳鋼或普通低合金鋼熱軋的圓盤(pán)條為母材，經(jīng)冷軋減徑后在其表面冷軋成二面或三面有月牙肋的鋼絲?？毯垆摻z是用高碳鋼光圓盤(pán)條鋼筋經(jīng)冷拔和矯

7、直回火，再將表面經(jīng)過(guò)機(jī)械刻痕制成。鋼絞線則是由幾根高強(qiáng)鋼絲用絞盤(pán)捻制在一起經(jīng)過(guò)低溫回火處理清除內(nèi)應(yīng)力后而制成。螺紋鋼筋和鋼棒過(guò)去習(xí)慣上將螺紋鋼筋稱為“高強(qiáng)精軋螺紋鋼筋”，目前稱為“預(yù)應(yīng)力混凝土用螺紋鋼筋”，主要用作為預(yù)應(yīng)力錨桿。在我國(guó)的橋梁工程及水電站地下廠房的預(yù)應(yīng)力巖壁吊車(chē)梁中，已有較多的應(yīng)用。預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼棒按表面形狀分為光圓鋼棒、螺旋槽鋼棒、螺旋肋鋼棒、帶肋鋼棒四種。由于光圓鋼棒和帶肋鋼棒的粘結(jié)錨固性能較差，故現(xiàn)行水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范僅列入了螺旋槽鋼棒和螺旋肋鋼棒兩種。預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼棒的主要優(yōu)點(diǎn)為強(qiáng)度高、延性好，具有可焊性，鐓鍛性，可盤(pán)卷。主要應(yīng)用于預(yù)應(yīng)力混凝土離心管樁、電桿、鐵路

8、軌枕、橋梁、碼頭基礎(chǔ)、地下工程、污水處理工程及其他建筑預(yù)制構(gòu)件中。熱處理鋼筋熱處理是對(duì)某些特定鋼號(hào)的熱軋鋼筋進(jìn)行淬火和回火處理。鋼筋經(jīng)淬火后,硬度大幅度提高,但塑性和韌性降低，通過(guò)回火又可以在不降低強(qiáng)度的前提下，消除由淬火產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，改善塑性和韌性，使這些鋼筋成為預(yù)應(yīng)力鋼筋。熱處理鋼筋沒(méi)有明顯的屈服點(diǎn)和屈服臺(tái)階。光圓鋼筋和變形鋼筋鋼筋表面形狀的選擇取決于鋼筋的強(qiáng)度。為了使鋼筋的強(qiáng)度能夠充分地利用，強(qiáng)度越高的鋼筋要求與混凝土粘結(jié)的強(qiáng)度越大。提高粘結(jié)強(qiáng)度的辦法是將鋼筋表面軋成有規(guī)律的凸出花紋，稱為變形鋼筋。HPB235鋼筋的強(qiáng)度低，表面做成光面即可。其余級(jí)別的鋼筋強(qiáng)度較高，表面均應(yīng)做成帶肋形式。

9、變形鋼筋的表面形狀，我國(guó)以往采用螺旋紋和人字紋兩種。鑒于這種形式的橫肋較密，消耗于肋紋的鋼材較多，縱肋和橫肋相交，容易造成應(yīng)力集中，對(duì)鋼筋的動(dòng)力性能不利，故近十多年來(lái)我國(guó)已將變形鋼筋的肋紋改為月牙紋。月牙紋鋼筋的特點(diǎn)是橫肋呈月牙形，與縱肋不相交，且橫肋的間距比老式變形鋼筋大，故可克服老式鋼筋的缺點(diǎn)，而粘結(jié)強(qiáng)度降低不多。 鋼筋的品種鋼筋鋼絲熱軋鋼筋冷拉鋼筋冷軋帶肋鋼筋熱處理鋼筋光圓螺旋紋鋼絞線I級(jí)II級(jí)III級(jí)IV級(jí)碳素鋼普通低合金鋼冷拉IV級(jí)冷拉III級(jí)冷拉II級(jí)冷拉I級(jí)LL800LL650LL550光面鋼筋變形鋼筋螺旋紋人字紋月牙紋等高肋鋼筋（螺旋鋼）月牙肋鋼筋軟鋼的力學(xué)性能a為比例極限 c

10、d為強(qiáng)化段b為屈服強(qiáng)度 fybc為屈服臺(tái)階d為抗拉強(qiáng)度軟鋼：有明顯屈服點(diǎn)的鋼筋，如熱軋 級(jí)鋼筋。軟鋼的力學(xué)性能 含碳量越高，屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度高，伸長(zhǎng)率小，流幅縮短，塑性越差。硬鋼的力學(xué)性能塑性差，脆性大，基本上沒(méi)有屈服階段。計(jì)算中以“協(xié)定流限”作為強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)。協(xié)定流限-經(jīng)過(guò)加載及卸載后尚有0.2%永久殘余變形時(shí)的應(yīng)力，用s0.2表示，一般相當(dāng)于抗拉極限強(qiáng)度的70%90%。 硬鋼：沒(méi)有明顯屈服點(diǎn)的鋼筋，如熱處理鋼筋及高強(qiáng)鋼絲。冷加工鋼筋的力學(xué)性能冷拉鋼筋的力學(xué)性能將鋼筋拉伸超過(guò)其屈服強(qiáng)度，放松，經(jīng)一段時(shí)間之后，鋼筋會(huì)獲得比原來(lái)屈服強(qiáng)度更高的屈服強(qiáng)度值。如圖所示。冷拉后，屈服強(qiáng)度提高了，抗拉強(qiáng)度提

11、高，冷拉后塑性變差，屈服點(diǎn)與極限點(diǎn)接近。冷拉后，抗壓強(qiáng)度沒(méi)有提高，計(jì)算仍取用原來(lái)的抗壓強(qiáng)度。屈服強(qiáng)化(拉)-新的屈服強(qiáng)度(拉)-冷拉時(shí)效屈服強(qiáng)度提高，流幅縮短，變硬變脆。冷拉時(shí)，控制應(yīng)力或控制冷拉率冷加工鋼筋的力學(xué)性能冷拔 將鋼筋用強(qiáng)力拔過(guò)硬質(zhì)合金拔絲模，截面變小而長(zhǎng)度增加，強(qiáng)度提高，塑性降低。冷軋 將熱軋鋼筋在常溫下表面軋制成不同的形狀，強(qiáng)度提高，塑性降低。 冷軋帶肋鋼筋采用低碳熱軋盤(pán)圓進(jìn)行冷軋減徑，表面軋出月牙紋。 冷軋扭鋼筋鋼筋經(jīng)冷軋并經(jīng)扭轉(zhuǎn)而成。d1d2P鋼筋的疲勞強(qiáng)度鋼筋在多次重復(fù)加載時(shí)，會(huì)呈現(xiàn)疲勞的特性。雜質(zhì)和氣孔外表有斑痕和缺陷表面形狀突變應(yīng)力集中微裂紋微裂紋擴(kuò)展，突然斷裂疲勞破

12、壞:鋼筋在承受重復(fù)、周期動(dòng)荷載作用下,經(jīng)過(guò)一定次數(shù)后,從塑性破壞的性質(zhì)轉(zhuǎn)變成脆性突然斷裂的現(xiàn)象。疲勞強(qiáng)度:在某一規(guī)定應(yīng)力幅度內(nèi),經(jīng)受某一規(guī)定次數(shù)循環(huán)加載后,才發(fā)生疲勞破壞的最大應(yīng)力值。 影響鋼筋疲勞強(qiáng)度的因素:應(yīng)力的幅度、最大應(yīng)力值、鋼筋外表面的幾何形狀、鋼筋直徑、鋼筋等級(jí)和試驗(yàn)方法等。鋼筋的重要力學(xué)指標(biāo)(1) 屈服強(qiáng)度：是鋼筋強(qiáng)度的設(shè)計(jì)依據(jù)，在混凝土中的鋼筋，應(yīng)力達(dá)到屈服強(qiáng)度，荷載不增加，應(yīng)變繼續(xù)增大，裂縫開(kāi)展過(guò)寬，構(gòu)件變形過(guò)大，結(jié)構(gòu)不能正常使用。(2) 伸 長(zhǎng) 率：鋼筋拉斷時(shí)應(yīng)變，反映鋼筋塑性性能的指標(biāo)。伸長(zhǎng)率大的鋼筋，拉斷前有足夠預(yù)兆，延性較好。(3) 彎曲試驗(yàn)：鋼筋圍繞直徑為D 的鋼輥

13、彎轉(zhuǎn)角而不發(fā)生裂紋，是反映鋼筋塑性性能的另一指標(biāo)。(4) 屈 強(qiáng) 比：反映鋼筋的強(qiáng)度儲(chǔ)備，fy/fu=0.60.7。彎心直徑冷彎角度混凝土結(jié)構(gòu)對(duì)鋼筋性能的要求 有較好的經(jīng)濟(jì)效果，保證構(gòu)件具有一定的強(qiáng)度儲(chǔ)備。（1）足夠的強(qiáng)度和適當(dāng)?shù)那鼜?qiáng)比（2）足夠的塑性 避免發(fā)生脆性破壞。（4）耐久性和耐火性（3）可焊性 要求鋼筋具備良好的焊接性能。 （5）與混凝土具有良好的粘結(jié) 必要的混凝土保護(hù)層厚度以滿足對(duì)構(gòu)件耐火極限的要求。 （6）寒冷地區(qū)，防止鋼筋低溫冷脆導(dǎo)致破壞。 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)常用鋼筋普通鋼筋宜采用HRB335級(jí)和HRB400級(jí)鋼筋，也可采用HPB235級(jí)和III級(jí)作余熱處理RRB400級(jí)鋼筋。 預(yù)

14、應(yīng)力鋼筋宜采用鋼絞線、鋼絲，也可采用螺紋鋼筋或鋼棒。 HPBHot rolled Plain BarsHRBHot rolled Ribbed BarsRRBRemain heat treated Ribbed Bars常用預(yù)應(yīng)力鋼筋鋼絞線KStrand光面鋼絲NPlain刻痕鋼絲PIndented螺旋肋鋼絲OHelix熱處理鋼筋QHeat-treated混凝土的強(qiáng)度立方體強(qiáng)度f(wàn)cuk標(biāo)準(zhǔn)立方體試件測(cè)得的抗壓強(qiáng)度影響因素混凝土材料試件形狀試件尺寸試驗(yàn)方法水泥標(biāo)號(hào)、水泥用量、水灰比、配合比、齡期、施工方法、養(yǎng)護(hù)條件立方體、圓柱體100mm、150mm、200mm涂油、不涂油混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值：15

15、0mm立方體不涂油， 203，不低于90%濕度養(yǎng)護(hù)28天，95%保證率加載速率、試驗(yàn)時(shí)間混凝土的強(qiáng)度水利水電工程用砼分10個(gè)強(qiáng)度等級(jí)，C15C60，級(jí)差為5N/mm2。 鋼筋砼：C15 HRB335、HRB400、RRB400時(shí)， C20，保證足夠的粘結(jié)力預(yù)應(yīng)力砼， C30 采用鋼絞線、鋼絲作預(yù)應(yīng)力筋時(shí)， C40混凝土的強(qiáng)度棱柱體抗壓強(qiáng)度軸心抗壓強(qiáng)度f(wàn)c鋼筋混凝土受壓構(gòu)件的長(zhǎng)度遠(yuǎn)大于截面尺寸，因此棱柱體強(qiáng)度能更好地反映受壓構(gòu)件中混凝土的實(shí)際強(qiáng)度。棱柱體試件高度與寬度比大于3時(shí)，試件兩端接觸面摩擦力對(duì)試件中部的影響不明顯， fc趨于穩(wěn)定。標(biāo)準(zhǔn)尺寸：150mm150mm300mm fc與fcu的關(guān)

16、系： fc=0.67 fcu混凝土的強(qiáng)度軸心抗拉強(qiáng)度f(wàn)t遠(yuǎn)低于抗壓強(qiáng)度，與抗壓強(qiáng)度的比值隨抗壓強(qiáng)度的提高而降低。凡影響抗壓強(qiáng)度的因素，對(duì)抗拉強(qiáng)度也有影響，但影響程度不同。此外，用碎石拌制的混凝土，抗拉強(qiáng)度高于用卵石拌制的。測(cè)定方法：(1)直接拉伸法。150mm150mm550mm棱柱，兩端埋深125mm對(duì)中變形鋼筋，直接受拉。缺點(diǎn)：對(duì)中、應(yīng)力集中。(2)劈裂法。測(cè)得強(qiáng)度受墊條的剛度及寬度影響。我國(guó)采用直接拉伸法，混凝土的強(qiáng)度復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)下的混凝土強(qiáng)度 實(shí)際工程中，一般為雙向或三向受力的復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)。但復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)下混凝土的強(qiáng)度問(wèn)題比較復(fù)雜，尚未能建立起完整的強(qiáng)度理論。 現(xiàn)在已經(jīng)得到的一些公認(rèn)的

17、結(jié)果： (1)雙壓時(shí)強(qiáng)度提高 (2)雙拉時(shí)強(qiáng)度不變 (3)拉壓時(shí)一向的強(qiáng)度隨另一向應(yīng)力的提高而降低 (4)三向受壓下一向抗壓強(qiáng)度隨另二向應(yīng)力的增加而增加混凝土的強(qiáng)度雙軸受壓下混凝土的強(qiáng)度雙向受壓時(shí) 雙向受拉，接近單軸抗拉強(qiáng)度； 雙向受壓，混凝土的側(cè)向變形受到約束，強(qiáng)度提高 ； 一拉一壓，加速了混凝土內(nèi)部微裂縫的發(fā)展 ，抗拉、抗壓強(qiáng)度均降低。 混凝土的強(qiáng)度壓剪及拉剪下混凝土的強(qiáng)度 隨著拉應(yīng)力的增大 ， 混凝土的抗剪強(qiáng)度降低。 隨著壓應(yīng)力的增大 ， 混凝土的抗剪強(qiáng)度逐漸增大；當(dāng)壓應(yīng)力超過(guò)某一數(shù)值后，抗剪強(qiáng)度隨壓應(yīng)力增大而減小?；炷恋膹?qiáng)度三軸應(yīng)力狀態(tài)下混凝土的強(qiáng)度 試件側(cè)向變形受到限制，其內(nèi)部微裂

18、縫的產(chǎn)生和發(fā)展受到阻礙，當(dāng)側(cè)壓力增大時(shí)，軸向抗壓強(qiáng)度也相應(yīng)增大?；炷恋氖芰ψ冃?(1)應(yīng)力較小時(shí)，接近直線 (2)應(yīng)力繼續(xù)增大，呈現(xiàn)出塑性性質(zhì) (3)應(yīng)力達(dá)到極限強(qiáng)度時(shí)出現(xiàn)平行裂縫 (4)普通試驗(yàn)機(jī)上下降段無(wú)規(guī)律 (5)伺服機(jī)上可得到下降段 (6)上升段公式： 一次短期加載時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變曲線(7)影響因素：混凝土強(qiáng)度，加載速率，組成材料的性質(zhì)及配合比、試驗(yàn)方法及約束情況等混凝土的受力變形重復(fù)荷載下的應(yīng)力應(yīng)變曲線 (1)一次加卸載過(guò)程中，應(yīng)力應(yīng)變曲線形成一個(gè)環(huán)狀 (2)隨著加卸載次數(shù)的增加，應(yīng)力應(yīng)變曲線越來(lái)越閉合接近直線 (3)當(dāng)應(yīng)力超過(guò)某一限值，多次循環(huán)后，應(yīng)力應(yīng)變曲線重新彎曲，試件很快破壞混

19、凝土的受力變形三向受壓時(shí)混凝土的應(yīng)力應(yīng)變曲線 試件縱向受壓時(shí)，混凝土的橫向膨脹受到約束，使核心混凝土處于三向受壓狀態(tài)，內(nèi)部微裂縫的發(fā)展受到抑制，從而提高了試件的縱向強(qiáng)度和延性，特別是延性大為提高。 混凝土圓柱體三向受壓時(shí)軸向應(yīng)力應(yīng)變曲線 混凝土的彈性模量為方便常近似將混凝土看作彈性材料進(jìn)行分析，但混凝土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系為曲線，因此需要恰當(dāng)?shù)匾?guī)定混凝土的彈性模量?；炷翉椖３跏紡椥阅Ａ扛罹€模量切線模量0.5fc經(jīng)5次加卸載后模量混凝土的極限變形混凝土的極限應(yīng)變與混凝土本身性質(zhì)、加載速度、量測(cè)標(biāo)距等因素有關(guān)。加載速度快時(shí)，極限應(yīng)變減??；受壓時(shí)，隨偏心距的增大，極限應(yīng)變?cè)龃螅狠S壓0.002；偏壓0.0

20、0250.005，大多0.0030.004；受拉極限應(yīng)變0.000050.00027，計(jì)算中一般取0.0001；養(yǎng)護(hù)條件、水泥標(biāo)號(hào)、骨料彈模、骨料成分以及水灰比對(duì)受拉極限應(yīng)變都有影響?；炷恋男熳兓炷猎诤奢d的長(zhǎng)期作用下，應(yīng)力不變，變形也會(huì)隨著時(shí)間而增長(zhǎng)。這種現(xiàn)象稱為徐變。（如果結(jié)構(gòu)受外界約束而無(wú)法變形，結(jié)構(gòu)的應(yīng)力會(huì)隨時(shí)間的增長(zhǎng)而降低。這種現(xiàn)象稱為應(yīng)力松弛。）徐變的特點(diǎn)：開(kāi)始增長(zhǎng)較快，以后逐漸減慢，最后趨于穩(wěn)定，但時(shí)間很長(zhǎng)。 徐變的原因： 水泥凝膠體的黏性流動(dòng)，使骨料應(yīng)力增大?；炷羶?nèi)部微裂縫在長(zhǎng)期作用下不斷發(fā)展和增加?；炷恋男熳冃熳兣c塑性變形的區(qū)別：發(fā)生原因：塑性變形主要由混凝土中結(jié)合面裂

21、縫的擴(kuò)展延伸而引起；徐變是因?yàn)榛炷潦芰笏嘀心z體產(chǎn)生的粘性流動(dòng)引起。性質(zhì)：塑性變形不可恢復(fù)，與時(shí)間無(wú)關(guān)；徐變部分可恢復(fù)，與時(shí)間有關(guān)。影響徐變的因素： (1)加載應(yīng)力 (2)加載齡期 (3)周?chē)鷿穸?(4)水泥用量、水灰比、水泥品種及養(yǎng)護(hù)條件等混凝土的徐變 徐變的影響（哪些影響對(duì)結(jié)構(gòu)有利，哪些影響對(duì)結(jié)構(gòu)不利？）a.使鋼筋與混凝土產(chǎn)生應(yīng)力重分布，引起超靜定結(jié)構(gòu)產(chǎn)生應(yīng)力松弛（因?yàn)槌o定結(jié)構(gòu)的變形受到約束，混凝土的應(yīng)力隨時(shí)間的增長(zhǎng)而降低，即產(chǎn)生應(yīng)力松弛）可緩解應(yīng)力集中、調(diào)節(jié)溫度應(yīng)力、調(diào)節(jié)由支座不均勻沉降產(chǎn)生的附加應(yīng)力。b.造成結(jié)構(gòu)變形增大c.引起預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中預(yù)應(yīng)力損失混凝土的體積變形混凝土

22、的收縮與膨脹收縮混凝土在空氣中結(jié)硬時(shí)，體積減小的現(xiàn)象，易造成混凝土表面開(kāi)裂。膨脹混凝土在水中或處于飽和濕度情況下結(jié)硬時(shí)體積增大的現(xiàn)象。一般情況下混凝土的收縮值比膨脹值大很多，所以分析研究收縮和膨脹的現(xiàn)象以收縮為主。引起收縮的主要原因：干燥失水是引起收縮的重要因素。使用環(huán)境的溫度越高、濕度越低，收縮越大。蒸汽養(yǎng)護(hù)的收縮值要小于常溫養(yǎng)護(hù)的收縮值，這是因?yàn)楦邷馗邼窨杉涌焖饔?，減少混凝土的自由水分，加速了凝結(jié)與硬化的時(shí)間。混凝土的收縮與膨脹對(duì)于養(yǎng)護(hù)不好的混凝土構(gòu)件，表面在受荷前可能產(chǎn)生收縮裂縫。需要說(shuō)明，混凝土的收縮對(duì)處于完全自由狀態(tài)的構(gòu)件只會(huì)引起構(gòu)件的縮短而不開(kāi)裂。對(duì)于周邊有約束而不能自由變形的

23、構(gòu)件， 收縮會(huì)引起構(gòu)件內(nèi)混凝土產(chǎn)生拉應(yīng)力，甚至?xí)辛芽p產(chǎn)生。在不受約束的混凝土結(jié)構(gòu)中，鋼筋和混凝土由于粘接力的作用，相互之間變形是協(xié)調(diào)的。混凝土具有收縮的性質(zhì)。而鋼筋并沒(méi)有這種性質(zhì)，鋼筋的存在限制了混凝土的自由收縮 使混凝土受拉、鋼筋受壓，如果截面的配筋率較高時(shí)會(huì)導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂?；炷恋捏w積變形混凝土的體積變形混凝土的溫度變形當(dāng)溫度變化時(shí)，混凝土的體積同樣也有熱脹冷縮的性質(zhì)。當(dāng)溫度變形受到外界的約束而不能自由發(fā)生時(shí)，將在構(gòu)件內(nèi)產(chǎn)生溫度應(yīng)力。在大體積混凝土中 ，由于混凝土表面較內(nèi)部的收縮量大，再加上水泥水化熱使混凝土的內(nèi)部溫度比表面溫度高，如果把內(nèi)部混凝土視為相對(duì)不變形體，它將對(duì)試圖縮小體積的表

24、面混凝土形成約束，在表面混凝土形成拉應(yīng)力， 如果內(nèi)外變形差較大，將會(huì)造成表層混凝土開(kāi)裂。 混凝土的體積變形溫度裂縫和干縮裂縫的應(yīng)對(duì)措施：(1)無(wú)法用鋼筋來(lái)防止 (2)適當(dāng)布置鋼筋可使裂縫分散，限制裂縫寬度(3)應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)形式、施工工藝及施工程序等方面加以研究，比如設(shè)置伸縮縫混凝土的其它性能重力密度與所用的骨料及振搗的密實(shí)程度有關(guān)。人工振搗的， 23kN/m3 ；機(jī)械振搗的， 24kN/m3；鋼筋混凝土，25kN/m3耐久性在設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)，結(jié)構(gòu)在正常使用和維護(hù)條件下，隨時(shí)間變化而仍能滿足預(yù)定功能要求的能力。與環(huán)境條件、使用條件、結(jié)構(gòu)形式和細(xì)部構(gòu)造、結(jié)構(gòu)表層保護(hù)措施、施工質(zhì)量等因素有關(guān)。引起混凝土

25、耐久性失效的原因：混凝土的低強(qiáng)度風(fēng)化；堿骨料反應(yīng) ；滲漏溶蝕；凍融破壞；水質(zhì)侵蝕；沖刷磨損和空蝕；混凝土的碳化與鋼筋銹蝕；由荷載、溫度、收縮等原因產(chǎn)生的裂縫以及止水失效等引進(jìn)滲漏病害的加劇。鋼筋與混凝土的粘結(jié)粘結(jié)力鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)是兩種材料共同受力的基本前提。外力作用在混凝土上，依靠粘結(jié)力傳力給鋼筋。 當(dāng)鋼筋于混凝土之間產(chǎn)生相對(duì)變形（滑移），在鋼筋和混凝土的交界面上產(chǎn)生沿鋼筋軸線方向的相互作用力，此作用力稱為粘結(jié)力。粘結(jié)應(yīng)力 鋼筋與混凝土接觸面上產(chǎn)生的沿鋼筋縱向的剪應(yīng)力 。粘結(jié)強(qiáng)度 粘結(jié)失效時(shí)的最大（平均）粘結(jié)應(yīng)力 。鋼筋與混凝土的粘結(jié)鋼筋拉拔試驗(yàn) 鋼筋與混凝土的粘結(jié)a13光圓鋼筋b13

26、帶肋鋼筋膠結(jié)力摩擦力機(jī)械咬合力鋼筋與混凝土的粘結(jié)粘結(jié)力的組成光圓鋼筋變形鋼筋 膠結(jié)力 摩擦力 鋼筋橫肋對(duì)混凝土的擠壓力粘結(jié)力的幾部分都與鋼筋表面的粗糙程度及銹蝕程度相關(guān)，在試驗(yàn)中很難單獨(dú)測(cè)量或嚴(yán)格區(qū)分。此外，鋼筋端部彎鉤的錨固作用在很大程度上加強(qiáng)了鋼筋與混凝土的共同作用能力。粘結(jié)破壞機(jī)理 （1）光圓鋼筋的粘結(jié)破壞：粘結(jié)作用在鋼筋與混凝土間出現(xiàn)相對(duì)滑移前主要取決于化學(xué)膠著力，發(fā)生滑移后則由摩擦力和機(jī)械咬合力提供。鋼筋與混凝土的粘結(jié)光面鋼筋的粘結(jié)強(qiáng)度較低，tu=(0.41.4)ft，到達(dá)最大粘結(jié)應(yīng)力后，加荷端滑移sl急劇增大。曲線出現(xiàn)下降段、試件的破壞是鋼筋徐徐被拔出的剪切破壞 ，滑移可達(dá)數(shù)毫米。

27、tu很大程度上取決于鋼筋的表面狀況，表面越凹凸不平，則tu越高。光面鋼筋的主要問(wèn)題是強(qiáng)度低、滑移大。 粘結(jié)破壞機(jī)理 （2） 變形鋼筋的粘結(jié)破壞粘結(jié)強(qiáng)度仍由膠著力、摩擦力和機(jī)械咬合力組成。但主要為機(jī)械咬合力。鋼筋開(kāi)始滑移后，粘結(jié)力主要由鋼筋凸肋對(duì)混凝土的斜向擠壓力和界面上的摩擦力組成。若鋼筋外圍混凝土很薄且沒(méi)有環(huán)向箍筋約束，形成縱向劈裂裂縫，沿鋼筋縱向產(chǎn)生劈裂破壞。若有環(huán)向箍筋約束混凝土的變形，縱向劈裂裂縫的發(fā)展受到限制，最后鋼筋沿肋外徑的圓柱面出現(xiàn)整體滑移，發(fā)生刮犁式破壞（剪切破壞）。鋼筋與混凝土的粘結(jié)加荷初期期(ttA)，鋼筋肋對(duì)混凝土斜向擠壓形成了滑動(dòng)阻力，滑動(dòng)的產(chǎn)生使肋根部混凝土出現(xiàn)局部

28、擠壓變形，粘結(jié)剛度較大。曲線近似為直線關(guān)系。隨荷載的增大，斜向擠壓力沿鋼筋縱向分力的產(chǎn)生內(nèi)部斜裂縫，徑向分力使混凝土環(huán)向受拉，從而產(chǎn)生內(nèi)部徑向裂縫，當(dāng)徑向內(nèi)裂縫到達(dá)試件表面時(shí)，相應(yīng)的應(yīng)力稱劈裂粘結(jié)應(yīng)力ts=(0.80.85)tu 。 t-s曲線到達(dá)峰值tu時(shí)，相應(yīng)的滑移s隨混凝士的強(qiáng)度的不同約在0.350.45mm之間波動(dòng)。對(duì)于無(wú)橫向配筋的一段保護(hù)層試件，到達(dá)tu 后，在s增長(zhǎng)不大的情況下出現(xiàn)脆性劈裂破壞。 鋼筋與混凝土的粘結(jié)鋼筋與混凝土的粘結(jié)鋼筋與混凝土的粘結(jié)（1）混凝土的強(qiáng)度等級(jí)：鋼筋的粘結(jié)強(qiáng)度均隨混凝土的強(qiáng)度提高而提高。其它條件相同時(shí)，tu與ft大致成正比關(guān)系。（2）混凝土保護(hù)層c和鋼筋凈距：增大保護(hù)層厚度或鋼筋之間的凈距越大，混凝土劈裂抗力越大，因而粘結(jié)強(qiáng)度越高，但當(dāng)c/d5時(shí)，tu不再增長(zhǎng)，也就是說(shuō)此時(shí)粘結(jié)強(qiáng)度不由劈裂破壞來(lái)決定，而是沿鋼筋外徑圓柱面上發(fā)生剪切破壞。（3）橫向鋼筋限制了縱向裂縫的發(fā)展，可使粘結(jié)強(qiáng)度提高，因而在鋼筋錨固區(qū)和搭接長(zhǎng)度范圍內(nèi)，加強(qiáng)橫向鋼筋可提高混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度。（4）鋼筋端部的彎鉤、彎折及附加錨固措施（如焊鋼筋和焊鋼板等）可以提高鋼筋的錨固和粘結(jié)能力。 （5）側(cè)向壓力約束對(duì)粘接強(qiáng)度也有提高作用。（6）鋼筋位置：混凝土中不同位置的密實(shí)性不同。（7）鋼筋的外形。影響粘結(jié)強(qiáng)度的因素保護(hù)層厚度不宜過(guò)小鋼筋之間凈距不