混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能

混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能第1頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月1.混凝土的強(qiáng)度等級是根據(jù)什么確定的?我國新《規(guī)范》規(guī)定的混凝土強(qiáng)度等級有哪些?2.單向受力狀態(tài)下，混凝土的強(qiáng)度與哪些因素有關(guān)?混凝土軸心受壓應(yīng)力--應(yīng)變曲線有何特點(diǎn)?常用的表示應(yīng)力--應(yīng)變關(guān)系的數(shù)學(xué)模型有哪幾種?3.什么是混凝土的疲勞破壞?疲勞破壞時(shí)應(yīng)力--應(yīng)變曲線有何特點(diǎn)?1問答題答案答案答案目錄第2頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月4.什么是混凝土的徐變?徐變對混凝土構(gòu)件有何影響?通常認(rèn)為影響徐變的主要因素有哪些?如何減少徐變?5.鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)對鋼筋的性能有哪些要求?6.影響鋼筋和混凝土粘結(jié)強(qiáng)度的主要因素有哪些?為保證鋼筋和混凝土之間有足夠的粘結(jié)力要采取哪些措施?答案答案答案目錄第3頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月7.為什么限制了混凝土的橫向變形，可以提高其縱向抗壓強(qiáng)度?8.有物理屈服點(diǎn)的鋼筋為什么一般要以屈服強(qiáng)度作為鋼筋強(qiáng)度的設(shè)計(jì)依據(jù)?9.試說明混凝土彈性系數(shù)的定義及其與彈性模量和變形模量的關(guān)系。

10.一對稱配筋的鋼筋混凝土構(gòu)件，其支座之間的距離固定不變。試問由于混凝土的收縮，混凝土及鋼筋中將產(chǎn)生哪種應(yīng)力?答案答案答案目錄答案第4頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月11.什么是條件屈服強(qiáng)度？12.檢驗(yàn)鋼筋的質(zhì)量主要有哪幾項(xiàng)指標(biāo)？13.什么是鋼筋的屈強(qiáng)比？它反映了什么問題？14.確定混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度時(shí)，為何要用(為棱柱體的高，為棱柱體的寬)的棱柱體當(dāng)試件？答案答案答案目錄答案第5頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月15.徐變和塑性變形有什么不同？16.為什么伸入支座的鋼筋要有一定的錨固長度？鋼筋在綁扎搭接時(shí)，為什么要有足夠的搭接長度？17.什么是混凝土的收縮？18.當(dāng)荷載不變長期作用時(shí)，受壓柱中鋼筋和混凝土的壓應(yīng)力是否隨時(shí)間變化？19.建筑上利用鋼筋的強(qiáng)度只取屈服強(qiáng)度作為鋼筋設(shè)計(jì)強(qiáng)度的依據(jù)，其理由是什么？

答案答案答案目錄答案答案第6頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月混凝土的強(qiáng)度等級是根據(jù)什么確定的?我國新《規(guī)范》規(guī)定的混凝土強(qiáng)度等級有哪些?

答：混凝土的強(qiáng)度等級應(yīng)按立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值確定。立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值系指按照標(biāo)準(zhǔn)方法制作養(yǎng)護(hù)的邊長為150mm的立方體試件（溫度為20±3℃，濕度≥90%），在28d齡期用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法（加載速度0.15~0.3N/mm2/s，兩端不涂潤滑劑）測得的具有95%保證率的抗壓強(qiáng)度。

《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》根據(jù)強(qiáng)度范圍，從C15~C80共劃分為14個(gè)強(qiáng)度等級，級差為5N/mm2。返回第7頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月單向受力狀態(tài)下，混凝土的強(qiáng)度與哪些因素有關(guān)?混凝土軸心受壓應(yīng)力--應(yīng)變曲線有何特點(diǎn)?常用的表示應(yīng)力--應(yīng)變關(guān)系的數(shù)學(xué)模型有哪幾種?

答：影響混凝土強(qiáng)度的因素有：水泥強(qiáng)度等級、水灰比、骨料的性質(zhì)、混凝土的級配、混凝土成型方法、硬化時(shí)的環(huán)境條件、混凝土的齡期，以及試件的大小和形狀、試驗(yàn)方法、加載速率等。

混凝土軸心受壓應(yīng)力--應(yīng)變曲線的特點(diǎn)：曲線包括上升段和下降段兩個(gè)部分。上升段可分為三段，在第一階段，由于應(yīng)力較小，混凝土的變形主要是骨料和水泥結(jié)晶體產(chǎn)生的彈性變形，而水泥膠體的粘性流動以及初始微裂縫變化的影響一般很小，曲線接近為直線；第8頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月

下降段是混凝土到達(dá)峰值應(yīng)力后裂縫繼續(xù)擴(kuò)展、貫通，從而使應(yīng)力--應(yīng)變關(guān)系發(fā)生變化。在峰值應(yīng)力以后,裂縫繼續(xù)發(fā)展,內(nèi)部結(jié)構(gòu)的整體受到破壞,試件的平均應(yīng)力強(qiáng)度下降,應(yīng)力--應(yīng)變曲線向下彎曲,曲線出現(xiàn)拐點(diǎn),此后,曲線逐漸凸向水平軸方向發(fā)展。

常用的應(yīng)力--應(yīng)變曲線的數(shù)學(xué)模型有兩種：美國E.Hognestad建議的模型和德國Rüsch建議的模型。

在第二階段，裂縫穩(wěn)定擴(kuò)展并達(dá)到極限應(yīng)力，此后，試件中所積蓄的彈性應(yīng)變能保持大于裂縫發(fā)展所需要的能量從而形成裂縫快速發(fā)展的不穩(wěn)定狀態(tài)并達(dá)到峰值應(yīng)力，這一階段為第三階段。返回第9頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月什么是混凝土的疲勞破壞?疲勞破壞時(shí)應(yīng)力--應(yīng)變曲線有何特點(diǎn)?

答：混凝土在荷載重復(fù)作用下引起的破壞?；炷恋钠趶?qiáng)度與重復(fù)作用時(shí)應(yīng)力變化的幅度有關(guān)。在相同的重復(fù)次數(shù)下，疲勞強(qiáng)度隨著疲勞應(yīng)力比值的增大而增大。一次加載應(yīng)力小于破壞強(qiáng)度時(shí)，加載卸載應(yīng)力--應(yīng)變曲線為一環(huán)狀，在多次加載、卸載作用下，應(yīng)力應(yīng)變環(huán)變的密合，經(jīng)過多次重復(fù)曲線密合成一條直線。如果加載應(yīng)力大于破壞強(qiáng)度，曲線凸向應(yīng)力軸，在重復(fù)荷載過程中漸成直線，再重復(fù)多次加卸載，曲線逐漸凸向應(yīng)變軸，無應(yīng)力環(huán)形成。隨著重復(fù)荷載次數(shù)的增加，曲線傾角不斷減小，最終試件破壞。

返回第10頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月什么是混凝土的徐變?徐變對混凝土構(gòu)件有何影響?通常認(rèn)為影響徐變的主要因素有哪些?如何減少徐變?答:混凝土在荷載的長期作用下，其變形隨時(shí)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。同時(shí)，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，受拉徐變可延緩收縮裂縫的出現(xiàn)。內(nèi)在因素是混凝土的組成和配比。環(huán)境影響包括養(yǎng)護(hù)和使用條件。應(yīng)力條件主要因素：第11頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月

在實(shí)際工程中，應(yīng)盡量避免結(jié)構(gòu)產(chǎn)生非線性徐變。為了減小徐變，應(yīng)避免過早地給結(jié)構(gòu)施加長期荷載。混凝土配比中影響徐變的主要是水灰比和水泥用量。水灰比越大，徐變越大；水泥用量越大，徐變也越大。振搗條件好，養(yǎng)護(hù)及工作環(huán)境濕度大、養(yǎng)護(hù)時(shí)間長，則徐變小。采用蒸汽養(yǎng)護(hù)可以減小徐變。集料的質(zhì)地越堅(jiān)硬，級配越好，徐變越小。返回

持續(xù)應(yīng)力的大小對徐變量及徐變的發(fā)展規(guī)律都有重要影響。一般地說，持續(xù)應(yīng)力越大，徐變越大。當(dāng)持續(xù)應(yīng)力σc≤0.5fc時(shí)，徐變大小與持續(xù)應(yīng)力大小呈現(xiàn)性關(guān)系，這種徐變稱為線性徐變。σc>0.5fc時(shí)，徐變與持續(xù)應(yīng)力不再呈線性關(guān)系，稱為非線性徐變。第12頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)對鋼筋的性能有哪些要求?答：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)對鋼筋的性能有如下幾點(diǎn)要求：1）采用高強(qiáng)度鋼筋可以節(jié)約鋼材，取得較好經(jīng)濟(jì)效果；2）為了使鋼筋在斷裂前有足夠的變形，要求鋼材有一定的塑性；3）可焊性好，即要求在一定的工藝條件下鋼筋焊接后不產(chǎn)生裂紋及過大的變形；4）滿足結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的耐火性要求；5）為了保證鋼筋與混凝土共同工作，鋼筋與混凝土之間必須有足夠的粘結(jié)力。返回第13頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月影響鋼筋和混凝土粘結(jié)強(qiáng)度的主要因素有哪些？為保證筋和混凝土之間有足夠的粘結(jié)力要采取哪些措施？答：鋼筋混凝土受力后會沿鋼筋和混凝土接觸面上產(chǎn)生剪應(yīng)力，稱為粘結(jié)應(yīng)力。影響粘結(jié)強(qiáng)度的主要因素有混凝土強(qiáng)度、保護(hù)層厚度、鋼筋凈間距、橫向配筋、側(cè)向壓應(yīng)力及澆筑混凝土?xí)r鋼筋的位置等。為保證鋼筋和混凝土之間有足夠的粘結(jié)力，可采用以下措施：1）采用變形鋼筋；2）選擇適當(dāng)?shù)匿摻铋g距；3）使用橫向鋼筋；4）滿足混凝土保護(hù)層最小厚度的要求；5）保證最小搭接長度和錨固長度；6）在鋼筋端部設(shè)置彎鉤。返回第14頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月為什么限制了混凝土的橫向變形，可以提高其縱向抗壓強(qiáng)度?答：對混凝土受壓破壞機(jī)理的分析表明，混凝土受壓破壞是由于內(nèi)裂縫的發(fā)展。如果對橫向變形加以約束，限制內(nèi)裂縫的發(fā)展，則可提高混凝土的縱向抗壓強(qiáng)度。返回第15頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月有物理屈服點(diǎn)的鋼筋為什么一般要以屈服強(qiáng)度作為鋼筋強(qiáng)度的設(shè)計(jì)依據(jù)?答：因?yàn)殇摻顟?yīng)力達(dá)到屈服強(qiáng)度以后，將產(chǎn)生不可恢復(fù)的塑性變形，使構(gòu)件產(chǎn)生很大的變形和不可閉合的裂縫，以致不能使用。返回第16頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月試說明混凝土彈性系數(shù)的定義及其與彈性模量和變形模量的關(guān)系。

答：彈性系數(shù)ν的定義是彈性應(yīng)變與總應(yīng)變的比值,其與彈性模量Ec

和變形模量Ec′的關(guān)系為Ec′=νEc

。返回第17頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月一對稱配筋的鋼筋混凝土構(gòu)件，其支座之間的距離固定不變。試問由于混凝土的收縮，混凝土及鋼筋中將產(chǎn)生哪種應(yīng)力?答：混凝土中將產(chǎn)生拉應(yīng)力,鋼筋中將產(chǎn)生壓應(yīng)力。

返回第18頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月什么是條件屈服強(qiáng)度？答：硬鋼的極限強(qiáng)度很高，變形很小，沒有明顯屈服點(diǎn)，通常取相應(yīng)于殘余應(yīng)變時(shí)的應(yīng)力作為名義屈服點(diǎn)，稱為條件屈服強(qiáng)度。返回第19頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月檢驗(yàn)鋼筋的質(zhì)量主要有哪幾項(xiàng)指標(biāo)？答：對軟鋼有屈服強(qiáng)度、極限強(qiáng)度、伸長率、冷彎性能。對硬鋼有極限強(qiáng)度、伸長率、冷彎性能。返回第20頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月什么是鋼筋的屈強(qiáng)比？它反映了什么問題？

答：屈強(qiáng)比為鋼筋的屈服強(qiáng)度與極限強(qiáng)度的比值。它反映結(jié)構(gòu)可靠性的潛力及材料的利用率。返回第21頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月確定混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度時(shí)，為何要用(為棱柱體的高，為棱柱體的寬)的棱柱體當(dāng)試件？答：混凝土的抗壓強(qiáng)度隨試件高寬比的大小而變化，但當(dāng)時(shí)，混凝土的棱柱體抗壓強(qiáng)度趨于穩(wěn)定。返回第22頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月徐變和塑性變形有什么不同？答：(1)徐變主要為水泥凝膠體的黏性流動。塑性變形主要為混凝土內(nèi)微裂縫的發(fā)展。(2)徐變可部分恢復(fù)。塑性變形不可恢復(fù)。(3)有應(yīng)力(不論大小)即有徐變。塑性變形只在應(yīng)力較大時(shí)發(fā)生。返回第23頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月為什么伸入支座的鋼筋要有一定的錨固長度？鋼筋在綁扎搭接時(shí)，為什么要有足夠的搭接長度？答：設(shè)錨固長度的目的是通過該長度上黏結(jié)應(yīng)力的積累，使鋼筋在支座中錨固可靠，不會被拔出。鋼筋綁扎搭接時(shí)，只有在搭接長度足夠長時(shí)，才能通過鋼筋與混凝土之間的黏結(jié)力來傳遞鋼筋與鋼筋之間的內(nèi)力。返回第24頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月什么是混凝土的收縮？答：混凝土在空氣中結(jié)硬時(shí)，隨時(shí)間的延長體積減小的現(xiàn)象。返回第25頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)荷載不變長期作用時(shí)，受壓柱中鋼筋和混凝土的壓應(yīng)力是否隨時(shí)間變化？答：鋼筋的壓應(yīng)力隨時(shí)間的延長而增長，混凝土的壓應(yīng)力因