鋼筋和混凝土材料的力學(xué)性能

鋼筋和混凝土材料的力學(xué)性能

為了合理地進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，需要深入地了解混凝土和鋼筋的受力性能。對(duì)混凝土和鋼筋力學(xué)性能、相互作用和共同工作的了解，是掌握混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件性能并對(duì)其進(jìn)行分析與設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。概述本章重點(diǎn)熟悉土木工程用鋼筋的品種、級(jí)別、性能及其選用原則；

熟悉混凝土在各種受力狀態(tài)下的強(qiáng)度與變形性能及其選用原則；

了解鋼筋與混凝土的粘結(jié)性能。1.定義：

在混凝土結(jié)構(gòu)中采用的棒狀、絲狀鋼材。一、鋼筋的物理力學(xué)性能一、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）低碳鋼（含碳量<0.25%）中碳鋼（含碳量0.25~0.6%）高碳鋼（含碳量0.6~1.4%）普通低合金鋼（另加硅、錳、鈦、釩、鉻等）錳系硅釩系硅鈦系硅錳系硅鉻系2.鋼筋的成分、級(jí)別和品種含碳量越高，強(qiáng)度越高，但塑性和可焊性減低鋼筋熱軋鋼筋：由低碳鋼和普通低合金鋼在高溫狀態(tài)下軋制而成冷加工鋼筋：由熱軋鋼筋在常溫下用機(jī)械加工而成熱處理鋼筋：將HRB400、RRB400鋼筋通過(guò)加熱、淬火、回火而成按加工方法鋼絲碳素鋼絲：鋼筋通過(guò)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(xiàn)：幾根相同直徑的鋼絲成螺旋狀鉸繞在一起一、鋼筋的物理力學(xué)性能冷加工鋼筋熱軋鋼筋低合金鋼筋冷拉、冷拔、冷軋、冷軋扭冷加工鋼筋提高強(qiáng)度塑性降低光圓鋼絲鋼絲、鋼絞線(xiàn)

預(yù)應(yīng)力鋼筋4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm2股、3股、7股1570MPa～1770MPa一、鋼筋的物理力學(xué)性能按表面形狀光圓鋼筋變形鋼筋無(wú)明顯屈服點(diǎn)鋼筋（“硬鋼”）按力學(xué)性能有明顯屈服點(diǎn)鋼筋（“軟鋼”）按使用用途普通鋼筋預(yù)應(yīng)力鋼筋螺旋紋人字紋月牙紋一、鋼筋的的物理力學(xué)學(xué)性能強(qiáng)度等級(jí)代號(hào)鋼種符號(hào)d/mmHPB235Q235（低碳鋼）6~20HRB33520MnSi（低合金鋼）6~50HRB40020MnSiV,20MnSiNb,20MnTi（低合金鋼）6~50RRB400K20MnSi（低合金鋼）8~40表1-1常常用熱軋軋鋼筋的種種類(lèi)、代表表符號(hào)和直直徑范圍注：第一個(gè)字母母H（hotrolled））表示熱軋軋，R(Remainedheattreated)表示為為余熱處理理；第二個(gè)字母母P(Plain)表表示光圓，，R(ribbed)表示帶帶肋；第三個(gè)字母母B（Bar）代表鋼鋼筋；數(shù)字表示標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)強(qiáng)度。鋼廠(chǎng)提供的的鋼筋直徑徑為6mm，6.5mm，8mm，8.2mm，10mm，12mm，14mm，16mm，18mm，20mm，22mm，25mm，28mm，32mm，36mm，40mm和50mm。其中中，d=8.2mm的鋼筋筋僅適用于于有縱肋的的熱處理鋼鋼筋。設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)，應(yīng)在在表1-1的直徑范范圍和上述述提供的直直徑內(nèi)選擇擇鋼筋。當(dāng)當(dāng)采用直徑徑大于40mm的的鋼筋時(shí)，，應(yīng)有可靠靠的工程經(jīng)經(jīng)驗(yàn)。一、鋼筋的的物理力學(xué)學(xué)性能一、鋼筋的的物理力學(xué)學(xué)性能AB’BCDE上屈服點(diǎn)不不穩(wěn)定下屈服點(diǎn)出現(xiàn)頸縮拉斷BC段為屈服平平臺(tái)CD段為強(qiáng)化段段0.2%0.2標(biāo)距有明顯流幅幅的鋼筋無(wú)明顯流幅幅的鋼筋鋼筋受壓和和受拉時(shí)的的應(yīng)力-應(yīng)應(yīng)變曲線(xiàn)幾幾乎相同2.鋼鋼筋的應(yīng)力力-應(yīng)變曲曲線(xiàn)AB’BCDE強(qiáng)度指標(biāo)*有明顯流幅幅的鋼筋：：在建立鋼筋筋混凝土構(gòu)構(gòu)件截面承承載力計(jì)算算理論時(shí)，，以下屈服點(diǎn)對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度度作為設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)鋼筋強(qiáng)強(qiáng)度的取值值（fy）。一、鋼筋的的物理力學(xué)學(xué)性能兩點(diǎn)簡(jiǎn)化：：A.鋼筋應(yīng)力不不大于屈服服點(diǎn)時(shí)應(yīng)力力-應(yīng)變關(guān)關(guān)系-直服服從胡克定定律，處于于理想彈性性階段；B.不利用應(yīng)力力強(qiáng)化階段段，假設(shè)鋼鋼筋混凝土土構(gòu)件截面面達(dá)到破壞壞時(shí)，鋼筋筋拉應(yīng)力保保持為屈服服點(diǎn)應(yīng)力。。鋼筋的極限限強(qiáng)度作為一種安安全儲(chǔ)備。。0.2%0.2強(qiáng)度指標(biāo)*無(wú)明顯流幅幅的鋼筋：：殘余應(yīng)變?yōu)闉?.2%時(shí)時(shí)所對(duì)應(yīng)的的應(yīng)力作為為其強(qiáng)度限限值，稱(chēng)為為條件屈服強(qiáng)強(qiáng)度，混凝土規(guī)規(guī)范取0.2＝0.85b，b為極限抗拉拉強(qiáng)度。一、鋼筋的的物理力學(xué)學(xué)性能s,usss=Essyfys,hfs,u一、鋼筋的的物理力學(xué)學(xué)性能強(qiáng)度指標(biāo)的的確定強(qiáng)度隨機(jī)變量強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值根據(jù)統(tǒng)計(jì)資資料，運(yùn)用用數(shù)理統(tǒng)計(jì)計(jì)方法確定定的具有95％以上上保證率（（鋼筋為97.73%）的統(tǒng)計(jì)特征征值：強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值值（fyk）=強(qiáng)度平平均值-2×均方差差概率密度材料強(qiáng)度強(qiáng)度平均值強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值鋼筋強(qiáng)度用用標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計(jì)值表示。鋼筋強(qiáng)度的的設(shè)計(jì)值fy等于鋼筋強(qiáng)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值值除以材料料分項(xiàng)系數(shù)數(shù)γs，即鋼筋變形指指標(biāo)一、鋼筋的的物理力學(xué)學(xué)性能變形指標(biāo)*伸長(zhǎng)率率：鋼筋拉斷后后的伸長(zhǎng)與與原長(zhǎng)的比比值*冷彎性能：：將直徑為d的鋼筋繞繞直徑為D的鋼輥彎彎成一定的的角度而不不發(fā)生斷裂裂及起層現(xiàn)現(xiàn)象為防止在彎彎折加工時(shí)時(shí)斷裂和使使用過(guò)程中中脆斷，鋼鋼筋還應(yīng)具具有一定的的塑性變形形能力。伸長(zhǎng)率越大大，塑性越越好。伸長(zhǎng)長(zhǎng)率用δ表示，用鋼鋼筋試樣拉拉斷后斷口口兩側(cè)的殘殘留應(yīng)變(用百分率率表示)作作伸長(zhǎng)率，，即彎芯的直徑徑越小，彎彎轉(zhuǎn)角越大大，塑性越越好鋼筋的力學(xué)學(xué)性能指標(biāo)標(biāo)fyfu--屈服強(qiáng)度---極限限抗拉強(qiáng)度度f(wàn)y/fu---屈強(qiáng)強(qiáng)比強(qiáng)度指標(biāo)強(qiáng)度儲(chǔ)備塑性指標(biāo)延伸率冷彎性能一、鋼筋的的物理力學(xué)學(xué)性能一、鋼筋的的物理力學(xué)學(xué)性能冷拉BKZZ’K’殘余變形冷拉伸長(zhǎng)率無(wú)時(shí)效經(jīng)時(shí)效K點(diǎn)的選擇擇：應(yīng)力控控制和應(yīng)變變控制溫度的影響響：溫度達(dá)達(dá)700ooC時(shí)恢復(fù)復(fù)到冷拉前前的狀態(tài)，，先焊后拉拉特性：只提提高抗拉強(qiáng)強(qiáng)度，不提提高抗壓強(qiáng)強(qiáng)度，強(qiáng)度度提高，塑塑性下降冷加工鋼筋筋的力學(xué)性性能指標(biāo)一、鋼筋的的物理力學(xué)學(xué)性能冷拔經(jīng)過(guò)冷拔后后鋼筋強(qiáng)度度提高，塑塑性降低，，沒(méi)有明顯顯的屈服點(diǎn)點(diǎn)和流幅冷拔既能提提高抗拉強(qiáng)強(qiáng)度又能提提高抗壓強(qiáng)強(qiáng)度冷軋帶肋鋼筋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。冷軋扭鋼筋

以熱軋光面鋼筋HPB235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。一、鋼筋的的物理力學(xué)學(xué)性能徐變應(yīng)力不變，，隨時(shí)間的的增長(zhǎng)應(yīng)變變繼續(xù)增加加松弛長(zhǎng)度不變，，隨時(shí)間的的增長(zhǎng)應(yīng)力力降低對(duì)結(jié)構(gòu)，尤尤其是預(yù)應(yīng)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，，產(chǎn)生不利利的影響一、鋼筋的的物理力學(xué)學(xué)性能3.鋼筋的的徐變與松松弛強(qiáng)度要求：保證經(jīng)濟(jì)濟(jì)性。屈服服強(qiáng)度和極極限強(qiáng)度，，抗震設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)還要求求有一一定的屈強(qiáng)強(qiáng)比塑性要求：保證結(jié)構(gòu)構(gòu)延性，給給人以破壞壞的預(yù)兆。。伸長(zhǎng)率和和冷彎要求求可焊性：鋼筋焊接后后不產(chǎn)生裂裂紋及過(guò)大大的變形，，保證焊接接后的接頭頭性能良好好。與混凝土的粘粘結(jié)性：保證鋼筋筋和混凝土土共同工作作。4.混混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)對(duì)鋼筋的的要求一、鋼筋的的物理力學(xué)學(xué)性能一、鋼筋的的物理力學(xué)學(xué)性能普通鋼筋宜宜優(yōu)先采用用HRB400級(jí)和HRB335級(jí)鋼筋，以節(jié)節(jié)省鋼筋用用量。也可可以采用HPB235級(jí)和RRB400級(jí)熱軋鋼筋筋以及強(qiáng)度度級(jí)別較低低的冷拔、、冷軋和冷冷軋扭鋼筋筋。預(yù)應(yīng)力鋼筋筋宜采用預(yù)預(yù)應(yīng)力鋼絞線(xiàn)、中中高強(qiáng)鋼絲絲，也可以采采用熱處理理鋼筋。還還可以采用用冷拉鋼筋筋和強(qiáng)度級(jí)級(jí)別較高的的冷拔低碳碳鋼絲和冷冷軋扭鋼筋筋。5.鋼筋筋的選用原原則混凝土的組成成特點(diǎn)混凝土＝水水泥＋水＋＋砂＋石混凝土是多空隙、不均勻的物體，內(nèi)部存在許多微裂紋水化過(guò)程長(zhǎng)長(zhǎng)，性能需需較長(zhǎng)時(shí)間間才能穩(wěn)定定二、混凝土土的物理力力學(xué)性能重點(diǎn)：混凝土的強(qiáng)度度立方體抗壓壓強(qiáng)度軸心抗壓強(qiáng)強(qiáng)度軸心抗拉強(qiáng)強(qiáng)度復(fù)合應(yīng)力狀狀態(tài)下的強(qiáng)強(qiáng)度二、混凝土土的物理力力學(xué)性能二、混凝土土的物理力力學(xué)性能立方體抗壓壓強(qiáng)度f(wàn)cu1）單軸軸受力狀態(tài)態(tài)下混凝土土的抗壓強(qiáng)強(qiáng)度1.混凝凝土的強(qiáng)度度承壓板試塊溫度：20±3℃℃濕度：90％邊長(zhǎng)為150mm的標(biāo)準(zhǔn)立方體試塊標(biāo)準(zhǔn)條件養(yǎng)護(hù)28d標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法加載速度：0.15～0.25MPa/s全截面受力，表面不涂潤(rùn)滑劑抗壓強(qiáng)度內(nèi)部微裂紋的擴(kuò)展混凝土破壞實(shí)質(zhì)：二、混凝土土的物理力力學(xué)性能fcu,k與平均值μf和標(biāo)準(zhǔn)差f的關(guān)系為混凝土的強(qiáng)強(qiáng)度等級(jí):具有95％保證率率的抗壓強(qiáng)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值值(以N/mm2計(jì))14級(jí)C15C20C25C30C35C40C45C50C55C60C65C70C75C80高強(qiáng)混凝土混凝土強(qiáng)度等級(jí)的選用：采用HRB335、、HRB400/RRB400級(jí)鋼筋筋時(shí),不得低于C20；承受重復(fù)荷荷載構(gòu)件的的混凝土，，不得低于C20；預(yù)應(yīng)力混凝凝土結(jié)構(gòu)，，不應(yīng)低于C30；采用高強(qiáng)鋼鋼絲作預(yù)應(yīng)應(yīng)力鋼筋時(shí)時(shí)，不宜低于C40。表示混凝土Concrete立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值二、混凝土土的物理力力學(xué)性能立方體抗壓壓強(qiáng)度的影影響因素1）單軸軸受力狀態(tài)態(tài)下混凝土土的抗壓強(qiáng)強(qiáng)度1.混凝凝土的強(qiáng)度度承壓板試塊溫度：20±3℃℃濕度：90％邊長(zhǎng)為150mm的標(biāo)準(zhǔn)立方體試塊標(biāo)準(zhǔn)條件養(yǎng)護(hù)28d標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法加載速度：0.15～0.25MPa/s全截面受力，表面不涂潤(rùn)滑劑抗壓強(qiáng)度影響一：潤(rùn)滑劑摩擦力不涂潤(rùn)滑劑劑涂潤(rùn)滑劑試塊受壓、、縱向壓縮縮，橫向擴(kuò)擴(kuò)張，試塊塊表面與墊墊板間的摩摩擦力約束束了橫向擴(kuò)擴(kuò)張，限制制了微裂縫縫的開(kāi)展，，從而提高高試件抗壓壓強(qiáng)度。套箍效應(yīng)強(qiáng)度大于二、混凝土土的物理力力學(xué)性能立方體抗壓壓強(qiáng)度的影影響因素影響二：尺寸尺寸效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)試塊150×150××150非標(biāo)準(zhǔn)試塊100×100×100非標(biāo)準(zhǔn)試塊200×200×2001.05:1:0.95尺寸越大,內(nèi)部缺陷較多;尺寸越大，套箍作用越不明顯。試塊尺寸越大，實(shí)測(cè)破壞強(qiáng)度越低。二、混凝凝土的物物理力學(xué)學(xué)性能影響三：：加載速度度加載速度度快，內(nèi)內(nèi)部微裂裂紋來(lái)不不及擴(kuò)展展，實(shí)測(cè)強(qiáng)度提高高二、混凝凝土的物物理力學(xué)學(xué)性能棱柱體抗抗壓強(qiáng)度度f(wàn)c承壓板試塊標(biāo)準(zhǔn)試塊塊：150×150×300mm二、混凝凝土的物物理力學(xué)學(xué)性能抗壓強(qiáng)度度與試件件形狀有有關(guān)，實(shí)實(shí)際構(gòu)件件往往是是棱柱體體，棱柱柱體抗壓壓強(qiáng)度比比立方體體試件能能更好地地反映混混凝土的的實(shí)際抗抗壓能力力。中部橫向向變形不不受端部部摩擦力力的約束束，代表表了混凝土處處于單向向全截面面均勻受受壓的應(yīng)應(yīng)力狀態(tài)態(tài)。試驗(yàn)量測(cè)測(cè)到fc值比f(wàn)cu值小，并并且棱柱柱體試件件高寬比比(即h/b)越大，，它的強(qiáng)強(qiáng)度越小小。真實(shí)反映混凝凝土的實(shí)實(shí)際工作作狀態(tài)。。①擺脫端部摩擦力的影響；②試件不致失穩(wěn)。fc與fcu的關(guān)系：：立方體抗抗壓強(qiáng)度度脆性折減系數(shù)：C40以下：C80：考慮實(shí)際際構(gòu)件的的工作條條件與試試件所處處條件的的差異引引入的修修正系數(shù)數(shù)二、混凝凝土的物物理力學(xué)學(xué)性能混凝土軸軸心抗拉拉強(qiáng)度f(wàn)t2）單軸軸受力狀狀態(tài)下混混凝土的的抗拉強(qiáng)強(qiáng)度二、混凝凝土的物物理力學(xué)學(xué)性能由于混凝凝土構(gòu)件件內(nèi)部的不不均勻性性，加之安安裝試件偏差差的原因，，通過(guò)直直接受拉拉試驗(yàn)測(cè)測(cè)量抗拉拉強(qiáng)度是是很困難難的，試試驗(yàn)數(shù)據(jù)據(jù)離散性性很大。。100100150150500

直接測(cè)試法誤差大難實(shí)現(xiàn)劈裂試驗(yàn)驗(yàn)ft,sddftsFFFF二、混凝凝土的物物理力學(xué)學(xué)性能根據(jù)彈性性理論試件中間間垂直截截面除加加力點(diǎn)附附近很小小的范圍圍外，有有均勻分分布的水水平拉應(yīng)應(yīng)力。當(dāng)當(dāng)拉應(yīng)力力達(dá)到混混凝土的的抗拉強(qiáng)強(qiáng)度時(shí)，，試件被被劈成兩兩半。抗拉強(qiáng)度度f(wàn)t與立方體體抗壓強(qiáng)強(qiáng)度f(wàn)cu之間的折折算關(guān)系系為二、混凝凝土的物物理力學(xué)學(xué)性能——混凝土的脆性系數(shù)，當(dāng)混凝土的強(qiáng)度等級(jí)不大于C40時(shí)，=1.0；當(dāng)混凝土的強(qiáng)度等級(jí)為C80時(shí)，=0.87；其間按線(xiàn)性插值；0.88——考考慮結(jié)構(gòu)構(gòu)中的混混凝土強(qiáng)強(qiáng)度與試試塊混凝凝上強(qiáng)度度之間的的差異等等因素的的修正系系數(shù)。為軸心抗拉強(qiáng)度與立方體抗壓強(qiáng)度的折算關(guān)系雙軸應(yīng)力力下的強(qiáng)強(qiáng)度3）復(fù)合合受力狀狀態(tài)下混混凝土的的強(qiáng)度二、混凝凝土的物物理力學(xué)學(xué)性能①雙向受受拉，σ1與σ2的相互影影響不大大，雙向向受拉強(qiáng)強(qiáng)度均接接近于單單向受拉拉強(qiáng)度。。②一向受受拉，另另一向受受壓，混混凝土強(qiáng)強(qiáng)度均低低于單向向拉伸或或壓縮的的強(qiáng)度，，即雙向異號(hào)號(hào)應(yīng)力使使強(qiáng)度降降低③雙向受受壓，一一向強(qiáng)度度隨另一一向應(yīng)力力的增加加而增加加。三向受壓壓時(shí)的混混凝土強(qiáng)強(qiáng)度3=fcc’3=fcc’1=2=fLfL----側(cè)向約束壓應(yīng)力（加液壓）圓柱體試試驗(yàn)有側(cè)向約約束時(shí)的的抗壓強(qiáng)強(qiáng)度無(wú)側(cè)向約約束時(shí)圓圓柱體的的單軸抗抗壓強(qiáng)度度二、混凝凝土的物物理力學(xué)學(xué)性能混凝土一一向抗壓壓強(qiáng)度隨隨另兩向向側(cè)壓力力的增加加而提高高。對(duì)于縱向向受壓的的混凝土土，約束束混凝土土的側(cè)向向變形，，可使混混凝土的的抗壓強(qiáng)強(qiáng)度有較較大提高高。鋼管管混凝土土柱、螺螺旋鋼箍箍柱二、混凝凝土的物物理力學(xué)學(xué)性能二、混凝凝土的物物理力學(xué)學(xué)性能2.混混凝土的的變形性性能混凝土的的變形非受力變變形受力變形形一次短期期加載下下的變形形荷載長(zhǎng)期期作用下下的變形形多次重復(fù)復(fù)荷載作作用下的的變形硬化過(guò)程程中的收收縮變形形溫濕度變變化引起起的變形形二、混凝凝土的物物理力學(xué)學(xué)性能受壓時(shí)的的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)關(guān)系作用是：峰值應(yīng)力后，吸收試驗(yàn)機(jī)的變形能，測(cè)出下降段1）一次次短期加加載下的的變形棱柱體試塊骨料和水泥結(jié)晶體彈性變形內(nèi)部微裂縫穩(wěn)定擴(kuò)展內(nèi)部微裂縫非穩(wěn)定擴(kuò)展峰值應(yīng)變變?chǔ)?取0.002。裂縫迅速速發(fā)展，，內(nèi)部整整體性嚴(yán)嚴(yán)重破壞壞二、混凝凝土的物物理力學(xué)學(xué)性能(MPa)fco0(10-3)abcd225201510546810混凝土強(qiáng)度提高加載速度減慢影響因素素混凝土強(qiáng)強(qiáng)度對(duì)下下降段影影響很大大，強(qiáng)度度越高，，下降段段越陡峭峭，延性性越差。。加載速度度越大，，下降段段越陡峭峭。橫向箍筋筋中國(guó)規(guī)范范u0ocfcc二、混凝凝土的物物理力學(xué)學(xué)性能受壓時(shí)應(yīng)應(yīng)力-應(yīng)應(yīng)變關(guān)系系的數(shù)學(xué)學(xué)模型cc受壓時(shí)應(yīng)應(yīng)力-應(yīng)應(yīng)變關(guān)系系的數(shù)學(xué)學(xué)模型u=0.00380=0.002ocfcc0.15fc美國(guó)國(guó)Hognestad模模型型二、、混混凝凝土土的的物物理理力力學(xué)學(xué)性性能能u=0.00350=0.002ocfcc德國(guó)國(guó)Rüsch模模型型二、、混混凝凝土土的的物物理理力力學(xué)學(xué)性性能能受壓壓時(shí)時(shí)應(yīng)應(yīng)力力-應(yīng)應(yīng)變變關(guān)關(guān)系系的的數(shù)數(shù)學(xué)學(xué)模模型型二、、混混凝凝土土的的物物理理力力學(xué)學(xué)性性能能受拉拉時(shí)時(shí)混混凝凝土土的的應(yīng)應(yīng)力力-應(yīng)應(yīng)變變關(guān)關(guān)系系tto

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ft理論論模模型型破壞重復(fù)荷載下的應(yīng)力-應(yīng)變曲線(xiàn)fcf321fcf的確定定原原則則：：100×100××300或150×150××450的棱棱柱柱體體試試塊塊承承受受200萬(wàn)次次（（或或以以上上））循循環(huán)環(huán)荷荷載載時(shí)時(shí)發(fā)發(fā)生生破破壞壞的的最最大大壓壓應(yīng)應(yīng)力力值值二、、混混凝凝土土的的物物理理力力學(xué)學(xué)性性能能2））重重復(fù)復(fù)荷荷載載下下混混凝凝土土的的變變形形性性能能1二、、混混凝凝土土的的物物理理力力學(xué)學(xué)性性能能3)混混凝凝土土的的彈彈性性模模量量ccccpe原點(diǎn)點(diǎn)切切線(xiàn)線(xiàn)模模量量（（彈彈性性模模量量））：：拉拉壓壓相相同同變形形模模量量————彈彈塑塑性性模模量量（（割割線(xiàn)線(xiàn)模模量量、、切切線(xiàn)線(xiàn)模模量量））切線(xiàn)線(xiàn)模模量量是材材料料變變形形性性能能的的主主要要指指標(biāo)標(biāo)，，計(jì)算算構(gòu)構(gòu)件件變變形形、、截截面面應(yīng)應(yīng)力力和和預(yù)預(yù)應(yīng)應(yīng)力力構(gòu)構(gòu)件件的的預(yù)預(yù)應(yīng)應(yīng)力力損損失失等等時(shí)時(shí)用用。。0二、、混混凝凝土土的的物物理理力力學(xué)學(xué)性性能能混凝凝土土彈彈性性模模量量的的試試驗(yàn)驗(yàn)方方法法————重重復(fù)復(fù)加加載載試試驗(yàn)驗(yàn)c/fcc0.55~10次次此線(xiàn)和原點(diǎn)切線(xiàn)基本平行，取其斜率作為Ec（150××150××300標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)試試件件））取應(yīng)應(yīng)力力上上限限為為0.5fc重復(fù)復(fù)加加載載5～～10次次。試驗(yàn)驗(yàn)結(jié)結(jié)果果回回歸歸cc0破壞重復(fù)荷載下的應(yīng)力-應(yīng)變曲線(xiàn)fcf321二、、混混凝凝土土的的物物理理力力學(xué)學(xué)性性能能混凝凝土土的的泊泊松松比比和和剪剪切切模模量量混凝凝土土的的剪剪變變模模量量為為混凝土的泊松比（試件的橫向應(yīng)變與縱向應(yīng)變之比），在壓力較小時(shí)為0.15~0.18，接近破壞時(shí)可達(dá)0.5以上，規(guī)范取0.2二、、混混凝凝土土的的物物理理力力學(xué)學(xué)性性能能4））長(zhǎng)長(zhǎng)期期荷荷載載作作用用下下混混凝凝土土的的變變形形性性能能----徐徐變變0.51.01.52.02.505101520253035(×10-3)(月)crcece’ce’’cr’P荷載載保保持持不不變變，，隨隨時(shí)時(shí)間間而而增增長(zhǎng)長(zhǎng)的的變變形形加荷瞬時(shí)變形徐變變形原因因之一一，膠膠凝凝體體的的粘粘性性流流動(dòng)動(dòng)原因因之二二，混混凝凝土土內(nèi)內(nèi)部部微微裂裂縫縫的的不不斷斷發(fā)發(fā)展展徐變變對(duì)對(duì)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)的的影影響響：：①使鋼鋼筋筋混混凝凝土土構(gòu)構(gòu)件件截截面面產(chǎn)產(chǎn)生生內(nèi)力力重重分分布布；②使鋼鋼筋筋混混凝凝土土構(gòu)構(gòu)件件變形形加加大大；③使預(yù)預(yù)應(yīng)應(yīng)力力混混凝凝土土構(gòu)構(gòu)件件產(chǎn)產(chǎn)生生預(yù)應(yīng)力力損失失；在高應(yīng)應(yīng)力作作用下下還會(huì)會(huì)使構(gòu)件破破壞。二、混混凝土土的物物理力力學(xué)性性能有利的的二、混混凝土土的物物理力力學(xué)性性能徐變對(duì)對(duì)混凝凝土結(jié)結(jié)構(gòu)的的影響響PAsPAss1c1Pc2Ass2P拆去，，鋼筋筋受壓壓混凝凝土受受拉，，可能能會(huì)引引起混混凝土土開(kāi)裂裂徐變：：s，c二、混混凝土土的物物理力力學(xué)性性能影響徐徐變的的因素素應(yīng)力：c<0.5fc，徐變變變形與與應(yīng)力力成正正比----線(xiàn)性徐徐變0.5fc<c<0.8fc，非線(xiàn)性性徐變變c>0.8fc，造成混混凝土土破壞壞，不不穩(wěn)定定加荷時(shí)時(shí)混凝土土的齡齡期，，越早早，徐徐變?cè)皆酱笏嘤糜昧吭皆蕉?，，水灰灰比越越大，，徐變變?cè)酱蟠?.51.01.52.02.505101520253035(×10-3)(月)crelae’e’’cr’0.5fc<c<0.8fc，非線(xiàn)線(xiàn)性徐徐變c<0.5fc，線(xiàn)性性徐變變養(yǎng)護(hù)溫溫度越越高、、濕度度越大大，水水化越越充分分，徐徐變?cè)皆叫∈芎珊蠛鬁囟榷仍礁吒?、濕濕度越越低，，徐變變?cè)酱蟠蠖?、混混凝土土的物物理力力學(xué)性性能5）混混凝土土的收收縮----在空氣氣中結(jié)硬時(shí)時(shí)混凝凝土體體積縮縮小的的性質(zhì)質(zhì)水泥品品種：：等級(jí)級(jí)越高高，收收縮越越大水泥用用量：：水泥泥用量量越多多，水水灰比比越大大，收收縮越越大骨料：：骨料料越硬硬，收收縮越越??；；骨料料粒徑徑越大大，收收縮越越小養(yǎng)護(hù)條條件、、制作作方法法、使使用環(huán)環(huán)境等等由凝縮縮和干干縮組組成（干燥失失水是引起起收縮縮的重重要因因素））二、混混凝土土的物物理力力學(xué)性性能收縮對(duì)對(duì)混凝凝土結(jié)結(jié)構(gòu)的的影響響AssAss收縮：：鋼筋受受壓，，混混凝土土受拉拉As混凝土土的收收縮對(duì)對(duì)處于于完全全自由由狀態(tài)態(tài)的構(gòu)構(gòu)件只只會(huì)引引起構(gòu)構(gòu)件的的縮短短而不不開(kāi)裂裂。對(duì)對(duì)于周周邊有有約束束而不不能自自由變變形的的構(gòu)件件，收收縮縮會(huì)引引起構(gòu)構(gòu)件內(nèi)內(nèi)混凝凝土產(chǎn)產(chǎn)生拉拉應(yīng)力力，甚甚至?xí)?huì)有裂裂縫產(chǎn)產(chǎn)生。。熱脹冷冷縮當(dāng)溫度度變形形受到到外界界的約約束而而不能能自由由發(fā)生生時(shí)，，將在在構(gòu)件件內(nèi)產(chǎn)產(chǎn)生溫溫度應(yīng)應(yīng)力。。大體積積混凝凝土中中，，內(nèi)部部混凝凝土對(duì)對(duì)試圖圖縮小小體積積的表表面混混凝土土形成成約束束，在在表面面混凝凝土形形成拉拉應(yīng)力力。6）混凝土土的溫溫度變變形二、混混凝土土的物物理力力學(xué)性性能三、鋼鋼筋與與混凝凝土的的粘結(jié)結(jié)1.粘粘結(jié)結(jié)力的的定義義及分分類(lèi)當(dāng)鋼筋筋與混混凝土土之間間產(chǎn)生生相對(duì)對(duì)變形形（滑滑移）），在在鋼筋筋和混混凝土土的交交界面面上產(chǎn)產(chǎn)生沿沿鋼筋筋軸線(xiàn)線(xiàn)方向向的相相互作作用力力，此此作用用力稱(chēng)稱(chēng)為粘粘結(jié)力力。粘結(jié)力力：與素混混凝土土梁無(wú)無(wú)異三、鋼鋼筋與與混凝凝土的的粘結(jié)結(jié)彎曲曲粘粘結(jié)結(jié)應(yīng)應(yīng)力力粘結(jié)結(jié)應(yīng)應(yīng)力力分分類(lèi)類(lèi)局部部粘粘結(jié)結(jié)應(yīng)應(yīng)力力錨固固粘粘結(jié)結(jié)應(yīng)應(yīng)力力粘結(jié)結(jié)應(yīng)應(yīng)力力大大小小與與M沿沿縱縱向向鋼鋼筋筋分分布布規(guī)律律有有關(guān)關(guān)，，和和力力學(xué)學(xué)中中剪剪力力分分布布規(guī)規(guī)律律相同同，，此此粘粘結(jié)結(jié)應(yīng)應(yīng)力力稱(chēng)稱(chēng)彎曲曲粘粘結(jié)結(jié)應(yīng)應(yīng)力力。鋼筋筋兩兩端端不不存存在在拉拉力力差差，，就就不不存存在在粘粘結(jié)結(jié)力力即粘粘結(jié)結(jié)應(yīng)應(yīng)力力存存在在，，鋼鋼筋筋應(yīng)應(yīng)力力沿沿長(zhǎng)長(zhǎng)度度才才發(fā)發(fā)生生變變化化。。三、、鋼鋼筋筋與與混混凝凝土土的的粘粘結(jié)結(jié)彎曲曲粘粘結(jié)結(jié)應(yīng)應(yīng)力力粘結(jié)結(jié)應(yīng)應(yīng)力力分分類(lèi)類(lèi)局部部粘粘結(jié)結(jié)應(yīng)應(yīng)力力鋼筋筋在在支支座座處處的的錨錨固固粘粘結(jié)結(jié)應(yīng)應(yīng)力力是是構(gòu)構(gòu)件件承承載載力力至至關(guān)關(guān)重重要要的的因因素素。。鋼筋筋的的端端頭頭應(yīng)應(yīng)力力為為零零，，在在經(jīng)經(jīng)過(guò)過(guò)不不長(zhǎng)長(zhǎng)的的粘粘結(jié)結(jié)距距離離(稱(chēng)稱(chēng)錨錨固固長(zhǎng)長(zhǎng)度度)后后，，鋼鋼筋筋的的應(yīng)應(yīng)力力應(yīng)應(yīng)能能達(dá)達(dá)到到其其設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)強(qiáng)強(qiáng)度度。。錨固固粘粘結(jié)結(jié)應(yīng)應(yīng)力力三、、鋼鋼筋筋與與混混凝凝土土的的粘粘結(jié)結(jié)彎曲曲粘粘結(jié)結(jié)應(yīng)應(yīng)力力粘結(jié)結(jié)應(yīng)應(yīng)力力分分類(lèi)類(lèi)局部部粘粘結(jié)結(jié)應(yīng)應(yīng)力力梁開(kāi)開(kāi)裂裂后后，，混混凝凝土土開(kāi)開(kāi)裂裂前前承承受受的的拉拉力力通通過(guò)過(guò)粘粘結(jié)結(jié)應(yīng)應(yīng)力力ττ傳傳遞遞給給鋼鋼筋筋、、從從而而使使裂裂縫縫處處鋼鋼筋筋應(yīng)應(yīng)力力增增大大、、這這種種粘粘結(jié)結(jié)應(yīng)應(yīng)力力稱(chēng)稱(chēng)為為局局部部粘粘結(jié)結(jié)應(yīng)應(yīng)力力，，其其作作用用是是使使裂裂縫縫之之間間的的混混凝凝土土參參與與受受拉拉。。錨固固粘粘結(jié)結(jié)應(yīng)應(yīng)力力三、、鋼鋼筋筋與與混混凝凝土土的的粘粘結(jié)結(jié)①化學(xué)學(xué)膠膠結(jié)結(jié)力力———鋼筋筋與與混混凝凝土土接接觸觸面面上上的的化化學(xué)學(xué)吸吸附附作作用用力力（（一一般般很很小小，，一一旦旦產(chǎn)產(chǎn)生生相相對(duì)對(duì)滑滑移移即即消消失失））。。2、、粘粘結(jié)結(jié)力力的的組組成成：：②摩擦擦力力———混凝凝土土收收縮縮后后將將鋼鋼筋筋緊緊握握產(chǎn)產(chǎn)生生的的摩摩擦擦力力，，鋼鋼筋筋表表面面越越粗粗糙糙，，摩摩擦擦力力越越大大。。（（鋼鋼筋筋表表面面微微銹銹摩摩擦擦力力增增加加））。。③機(jī)械械咬咬合合力力———鋼筋筋表表面面凹凹凸凸不不平平與與混混凝凝土土產(chǎn)產(chǎn)生生的的機(jī)機(jī)械械咬咬合合作作用用（（是是變變形形鋼鋼筋筋粘粘結(jié)結(jié)力力的的主主要要組組成成部部分分））。。④鋼筋筋端端部部的的錨錨固固作作用用———鋼鋼筋筋端端部部的的彎彎鉤鉤、、彎彎折折，，在在鋼鋼筋筋端端部部焊焊短短鋼鋼筋筋、、短短角角鋼鋼等等措措施施。?；瘜W(xué)學(xué)膠膠著著力力3粘粘結(jié)結(jié)破破壞壞機(jī)機(jī)理理（1））光光圓圓鋼鋼筋筋的的粘粘結(jié)結(jié)破破壞