混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能T40

鋼筋混凝土基本構(gòu)件主講：范進第二章混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能2.1鋼筋2.2混凝土2.3鋼筋與混凝土的黏結(jié)2.4鋼筋的錨固和連接2.1鋼筋2.1.1鋼筋的種類2.1.2鋼筋的強度和變形2.1.3鋼筋的冷加工2.1.4鋼筋的疲勞2.1.5混凝土結(jié)構(gòu)對鋼筋性能的要求2.1.1鋼筋的種類

鋼筋的種類

元素組成：碳鋼（低、中、高碳鋼）

合金鋼（錳、硅、釩等）

加工方式：熱軋、冷拉、熱處理鋼筋

強度等級：HPB300、HRB335、HRBF335、HRB400、HRBF400、RRB400、HRB500、HRBF500

外形：光圓鋼筋、變形鋼筋、鋼絲、

鋼絲束、鋼絞線2.1.1鋼筋的種類2.1.2鋼筋的強度和變形根據(jù)力學(xué)性能不同分為：硬鋼：無明顯流幅的鋼筋(鋼絲、熱處理鋼筋)軟鋼：有明顯流幅的鋼筋(熱軋鋼筋、冷拉鋼筋)2.1.2鋼筋的強度和變形軟鋼應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系硬鋼應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系比例極限屈服強度極限強度o(N/mm2)fyfted流幅abc0.2%0.2(N/mm2)o2.1.2鋼筋的強度和變形鋼筋的力學(xué)性能指標(biāo)：

軟鋼：屈服強度、延伸率、屈強比

硬鋼：條件屈服點殘余應(yīng)變?yōu)?.2%所對應(yīng)的應(yīng)力，《規(guī)范》取為0.85fu。2.1.2鋼筋的強度和變形鋼筋的變形性能：

塑性變形（伸長率、冷彎）最大力下的總伸長率量測方法鋼筋的冷彎2.1.3鋼筋的冷加工鋼筋的冷加工冷拉冷拔冷軋2.1.4鋼筋的疲勞勞疲勞破壞是指鋼筋在在承受重復(fù)復(fù)、周期性性的荷載作作用下，經(jīng)經(jīng)過一定次次數(shù)后，突突然脆性斷斷裂的現(xiàn)象。與一次單單調(diào)加載時時的塑性破破壞不同，，疲勞破壞壞時鋼筋的最大應(yīng)力力明顯低于靜荷載作用用下鋼筋的極限強度。鋼筋的疲勞強度是指在某一規(guī)規(guī)定應(yīng)力變變化幅度內(nèi)內(nèi)，經(jīng)受一一定次數(shù)循循環(huán)荷載后發(fā)生破壞的的最大應(yīng)力力值。鋼筋疲勞斷斷裂，一般般認為是由由于鋼筋內(nèi)部和外部部的缺陷引起。影響鋼筋疲勞強度最主要的因素是鋼鋼筋的疲勞應(yīng)力幅，即。。2.1.5混凝土結(jié)構(gòu)對鋼筋筋性能的要要求適當(dāng)?shù)膹姸榷群颓鼜姳缺人苄院每珊感院门c混凝土有有良好的黏黏結(jié)力2.2混凝土1混凝土的強強度2混凝土的變形由水泥、石石、砂、水水按一定的的配合比制成，經(jīng)凝結(jié)硬硬化形成的的復(fù)合材料料。通常把混凝土的的結(jié)構(gòu)分為為三種類型型：Ａ.微觀結(jié)構(gòu)：：即水泥石結(jié)結(jié)構(gòu)Ｂ.亞微觀結(jié)構(gòu)構(gòu)：即混凝土土中的水泥泥砂漿結(jié)構(gòu)構(gòu)。Ｃ.宏觀結(jié)構(gòu)：即砂漿和和粗骨料兩兩組分體系系?；炷恋慕M組成1、混凝土為為多相、多多種材料、、具有初始缺陷；2、骨料的分分布及骨料料與基相之之間在界面的結(jié)合強度是是影響混凝凝土強度的重要因素；3、在荷載的的作用下，，微裂縫的的擴展對混凝土的力學(xué)性能能有著極為為重要的影影響。注意:混凝土的組組成2.2.1混凝土的強強度混凝土立方方體抗壓強強度混凝土軸心心抗壓強度度混凝土抗拉拉強度混凝土在復(fù)復(fù)雜應(yīng)力下下強度2.2.1混凝土的強強度在混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)中，主要要是利用它它的抗壓強強度。因此此抗壓強度度是混凝土土力學(xué)性能能中最主要要和最基本本的指標(biāo)。。（1）立方體的的抗壓強度度fcu從C15～C80共劃分為14個強度等級級，級差為。?；炷恋膹姀姸鹊燃壥鞘怯每箟簭姸葋韯澐郑?）軸心抗壓壓強度fc150mm×150mm×300mm棱柱體用立方體強強度反映：：考慮實際情情況(施工狀況、、養(yǎng)護條件件等)真實反映以以受壓為主主的混凝土土結(jié)構(gòu)構(gòu)件件的抗壓度度。2.2.1混凝土的強強度混凝土的軸軸心抗拉強強度可以采用直直接軸心受受拉或圓柱體或立方方體的劈裂裂試驗的試驗方法來來測定。劈拉試驗FaF（3）軸心抗拉拉強度ft混凝土構(gòu)件件開裂、裂裂縫、變形形，以及受受剪、受扭扭、受沖切切等的承載載力均與抗拉強度有關(guān)。拉壓壓2.2.1混凝土的強強度在平面（兩向向）應(yīng)力狀狀態(tài)下，當(dāng)當(dāng)兩方向應(yīng)應(yīng)力均為壓壓應(yīng)力時，，抗壓強度度相互提高高，最大可可增加27％，而當(dāng)一一方向為壓壓應(yīng)力，另另一方向為為拉應(yīng)力時時，強度相相互降低。。復(fù)雜應(yīng)力狀狀態(tài)下的強強度2.2.1混凝土的強強度2.2.1混凝土的強強度同一種混凝土土的各種強強度（立方方體抗壓強度、軸心抗壓壓強度、、抗拉強度度、兩向強度、三向強度度、局壓強強度）相互互之間都有一定的關(guān)系系。2.2.1混凝土的強強度2.2.1混凝土的強度2.2.2混凝土的變變形骨料水泥結(jié)晶體體水泥凝膠體體彈性變形的的基礎(chǔ)塑性變形的的基礎(chǔ)混凝土變形形與材料組組成的關(guān)系系混凝土2.2.2混凝土的變變形（1）一次短期期荷載作用用的變形2.2.2混凝土的變變形CBDEfc00???Acu??一次短期荷荷載作用的的應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系OA–––彈性階段A:0.3fcAB––––彈塑性階段、裂縫穩(wěn)定階階段BC––––裂縫不穩(wěn)定定階段:0.8fc～1.0fc:0.3fc～0.8fc2.2.2混凝土的變變形0–––對應(yīng)于峰值值點應(yīng)變《規(guī)范》0=0.002cu–––混凝土極限限壓應(yīng)變《規(guī)范》cu=0.0033fc–––軸心抗壓強強度特征點：2.2.2混凝土的變變形變形模量一次短期荷荷載作用的的變形模量量彈性模量切線模量2.2.2混凝土的變變形（2）長期荷載載作用下的的變形—徐變混凝土在荷荷載的長期期作用下，，其變形隨隨時間而不不斷增長的的現(xiàn)象稱為為徐變。2.2.2混凝土的變變形徐變對混凝凝土結(jié)構(gòu)工作作性能有很大大影響使構(gòu)件的變變形增加引起應(yīng)力重重分布引起預(yù)應(yīng)力力的損失影響徐變的的因素有混混凝土的級級配、水灰灰比、初始始加載齡期期、初應(yīng)力力大小，養(yǎng)養(yǎng)護使用條條件等。2.2.2混凝土的變變形徐變性質(zhì)：：線性徐變c0.5fc非線性徐變變c>0.5fc當(dāng)c>0.8fc，徐變發(fā)展最最終導(dǎo)致破破壞，一般取混凝土應(yīng)應(yīng)力約作為混凝土的長期抗壓強強度。0.75～0.8fc2.2.2混凝土的變變形（3）長期混凝土土的收縮、、膨脹和溫溫度變形2.2.3混凝土的疲勞重復(fù)荷載作用下下的變形—疲勞2.3鋼筋與混凝凝土的黏結(jié)結(jié)2.3.1黏結(jié)的作用與機理2.3.2黏結(jié)的含義2.3.3黏結(jié)作用的特點點2.3.4黏結(jié)作用的機理理2.3.1黏結(jié)的作用與機理粘結(jié)和錨固是鋼鋼筋和混凝凝土形成整整體、共同同工作的基礎(chǔ)。鋼筋與混凝土之之間粘結(jié)應(yīng)應(yīng)力示意圖圖（a）錨固粘結(jié)應(yīng)應(yīng)力（（b）裂縫間的局局部粘結(jié)應(yīng)力力黏結(jié)的意義：光圓鋼筋與變變形鋼筋具有有不同的粘結(jié)結(jié)機理，其粘粘結(jié)作用主要由三部分分組成：（１）膠結(jié)：鋼筋與混凝土土接觸面上的的化學(xué)吸附作作用力（膠結(jié)力），，一般很小，，僅在受力階階段的局部無無滑移區(qū)域起起作用，當(dāng)接觸觸面發(fā)生相對對滑移時，該該力即消失。。（２）摩擦：混凝土收縮握握裹鋼筋而產(chǎn)產(chǎn)生的摩阻力力。（３）咬合：鋼筋表面凹凸凸不平與混凝凝土之間產(chǎn)生生的機械咬合作用力（（咬合力）。。對于光圓鋼鋼筋，這種咬咬合力來自于于表面的粗糙不不平。黏結(jié)作用的機理理：2.3.1黏結(jié)的作用與機理2.3.1黏結(jié)的作用與機理2.3.2影響?zhàn)そY(jié)強度度的因素混凝土強度：：混凝土強度越越高，鋼筋與與混凝土的黏結(jié)力越高；保護層厚度：：混凝土保護層層較薄時，其其粘結(jié)力降低低，并在保護護層最薄弱位置容易出現(xiàn)現(xiàn)劈裂裂縫，，促使粘結(jié)力力提早破壞；；鋼筋表面形狀狀：帶肋鋼筋表面面凹凸不平，，與混凝土之之間的機械咬合力較好，破壞時時粘結(jié)強度大大；光面鋼筋筋的粘結(jié)強度度則較小，所以要在鋼鋼筋端部做成成彎鉤，可以以增加拔力；；橫向壓應(yīng)力：：如支座處的反反力作用在鋼鋼筋錨固端，，增大了摩阻力有利于黏結(jié)錨固。澆筑混凝土?xí)r時鋼筋的位置置：澆筑混凝土?xí)r時鋼筋的位置置也會影響?zhàn)そY(jié)的強度。保證粘結(jié)的措施：(1)對不同等級的混混凝土和鋼筋筋，要保證最最小搭接長度度和錨固長度度。(2)為了保證混凝土與與鋼筋之間有有足夠的粘粘結(jié)，必須滿滿足鋼筋最小小間距和混凝凝土保護層最最小厚度的要要求；(3)在鋼筋的搭接接接頭內(nèi)應(yīng)加加密箍筋；(4)為了保證足夠夠的粘結(jié)在鋼鋼筋端部應(yīng)設(shè)設(shè)置彎鉤；(5)對大深度混凝凝土構(gòu)件應(yīng)分分層澆筑或二二次澆搗；(6)一般除重銹鋼鋼筋外，可不不必除銹。2.4鋼筋的錨固和連接接鋼筋的錨固：通過混凝土中鋼筋筋埋置段或機機械措施將鋼鋼筋所受的力力傳給混凝土，使鋼鋼筋錨固于混混凝土而不