鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的材料

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的材料第1頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月本課程解決三個問題：1、混凝土為什么配鋼筋？2、鋼筋與混凝土能夠一起工作嗎？3、混凝土中怎樣配鋼筋？（課程重點）第2頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月1、混凝土為什么配鋼筋？梁的受力圖ＶＶM第3頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月habAsh0第4頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月2、鋼筋與混凝土能夠一起工作嗎？答：二者之間存在粘結(jié)力，鋼筋與混凝土能夠一起工作。第5頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月第1章混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學性能第6頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月1.1鋼筋的品種和力學性能

1.1.1、鋼筋的品種（一）按化學成分碳素鋼（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）硅系硅釩系硅鈦系硅錳系硅鉻系第7頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）按表面形狀和直徑光圓鋼筋變形鋼筋按表面形狀：按直徑：鋼筋鋼絲見圖1-1第8頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）按加工鋼筋熱軋鋼筋：熱軋光面鋼筋HPB235，熱軋帶肋鋼筋HRB335，

HRB400，HRB500，余熱處理鋼筋RRB400冷拉鋼筋：由熱軋鋼筋在常溫下用機械拉伸而成余熱處理鋼筋：RRB400，鋼筋通過加熱、淬火、回火而成H：熱軋（HOTROLLED）

P:光面（PLAIN）B:鋼筋（BAR）

R:帶肋的（RIBBED）第9頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月鋼絲光圓鋼絲：有3mm、4mm、5mm、6mm、6.25mm、7mm、8mm、

9mm、10mm、12mm螺旋肋鋼絲：以普通低碳鋼或普通低合金鋼熱軋的圓盤條為母材，經(jīng)冷軋減徑后，在其表面冷軋成兩面或三面有月牙肋的鋼絲。直徑有4mm、4.8mm、5mm、6mm、6.25mm、7mm、

8mm、9mm、10mm?？毯垆摻z：在光圓鋼絲的表面上進行機械刻痕處理。<5mm和>5mm鋼絞線由多根高強光圓或刻痕鋼絲捻制在一起經(jīng)過低溫回火處理清除內(nèi)應力后制成分為2股、3股和7股對7股鋼絲捻制的鋼絞線還可經(jīng)拔模制成型號為（1*7）C的鋼絞線第10頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月螺紋鋼筋有18mm、25mm、32mm、40mm、50mm等在目前稱為混凝土用螺紋鋼筋，主要用作為預應力錨桿鋼棒按表面形狀分為光圓鋼棒、螺旋槽鋼棒、螺旋肋鋼棒、帶肋鋼棒優(yōu)點：強度高、延性好、具有可焊性、鐓鍛性、可判卷主要用于預應力砼離心管樁、電桿、鐵路軌枕、橋梁、碼頭基礎、地下工程、污水處理及其他預制構(gòu)件中鋼筋的應用范圍非預應力鋼筋：HRB235，HRB335，HRB400，RRB400預應力鋼筋：鋼絲，，鋼絞線，熱處理鋼筋，螺紋鋼筋、鋼棒第11頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月AB’BCDE上屈服點不穩(wěn)定下屈服點出現(xiàn)頸縮拉斷BC段為屈服平臺CD段為強化段0.2%0.2標距有明顯流幅的鋼筋無明顯流幅的鋼筋鋼筋受壓和受拉時的應力-應變曲線幾乎相同（一）鋼筋的應力-應變曲線1.1.2、鋼筋的力學性能第12頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月徐變應力不變，隨時間的增長應變繼續(xù)增加松弛長度不變，隨時間的增長應力降低對結(jié)構(gòu)，尤其是預應力結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生不利的影響，需采取必要的措施（二）鋼筋的徐變和松弛第13頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月重復荷載作用下，鋼筋的強度<靜載作用下的強度規(guī)定的應力幅度內(nèi)，經(jīng)一定次數(shù)的重復荷載后，發(fā)生疲勞破壞的最大應力值稱為疲勞強度。對鋼筋用疲勞應力幅來表示其疲勞強度。試驗方法單根鋼筋的軸拉疲勞鋼筋埋入混凝土中重復受拉或受彎（三）鋼筋的疲勞第14頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月（一）冷拉BKZZ’K’殘余變形冷拉伸長率無時效經(jīng)時效K點的選擇：應力控制和應變控制溫度的影響：溫度達700oC時恢復到冷拉前的狀態(tài)，先焊后拉特性：只提高抗拉強度，不提高抗壓強度，強度提高，塑性下降第15頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）冷拔經(jīng)過冷拔后鋼筋沒有明顯的屈服點和流幅冷拔既能提高抗拉強度又能提高抗壓強度第16頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）熱處理對特定鋼號的鋼筋進行淬火和回火處理強度提高，塑性降低不降低強度的前提下，消除由淬火產(chǎn)生的內(nèi)力，改善塑性和韌性第17頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月（四）鋼筋的彈性模量在彈性階段的應力與應變的比值,用Es表示。常用鋼筋的彈性模量Es見本教材附錄2表5。第18頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月（五）混凝土結(jié)構(gòu)對鋼筋的要求強度要求：屈服強度和極限強度，抗震設計時還要求有一定的屈強比塑性要求：伸長率和冷彎要求可焊性與混凝土的粘結(jié)性（五）混凝土結(jié)構(gòu)對鋼筋的要求第19頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月1.2混凝土的物理力學性能

1.2.1、混凝土的強度1.立方體抗壓強度fcu承壓板試塊摩擦力不涂潤滑劑涂潤滑劑強度大于我國規(guī)范的方法：不涂潤滑劑壓力試件裂縫發(fā)展擴張整個體系解體，喪失承載力另影響強度的因素還有：齡期、加載速率、試塊尺寸等（一）單軸受力狀態(tài)下混凝土的抗壓強度第20頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月標準試塊：150×150×150非標準試塊：100×100×100換算系數(shù)0.95200×200×200換算系數(shù)1.05立方體抗壓強度是區(qū)分混凝土強度等級的指標，我國規(guī)范混凝土的強度等級有：C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50，C55，C60表示混凝土Concrete立方體抗壓強度1.立方體抗壓強度fcu（一）單軸受力狀態(tài)下混凝土的抗壓強度第21頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月2.棱柱體抗壓強度fc承壓板試塊標準試塊：150×150×300非標準試塊：100×100×300換算系數(shù)0.95200×200×400換算系數(shù)1.05考慮到承壓板對試件的約束，立方體抗壓強度大于棱柱體抗壓強度，且有：fc=0.76fcu(試驗結(jié)果)考慮到構(gòu)件和試件的區(qū)別，取fc=0.88*0.76fcu=0.67fcu對國外（美國、日本、歐洲混凝土協(xié)會等）采用的圓柱體試件（d=150,h=300），有fc’=（0.79~0.81）fcu圓柱體抗壓強度（一）單軸受力狀態(tài)下混凝土的抗壓強度第22頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月1.直接受拉試驗ft100100150150500試驗結(jié)果：ft=0.26fcu2/3考慮到構(gòu)件和試件的區(qū)別，尺寸效應，加荷速度等的影響，取ft=0.88*0.26fcu2/3=0.23fcu2/3（二）單軸受力狀態(tài)下混凝土的抗拉強度第23頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月劈裂試驗ftsddftsFFFF我國根據(jù)100mm立方體的劈裂與抗壓試驗結(jié)果有：fts=0.19fcu3/4（二）單軸受力狀態(tài)下混凝土的抗拉強度第24頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月1.雙軸應力下的強度1.01.01.21.2-0.2-0.22/fc1/fc拉壓/fc/fc0.20.1-0.10.00.61.0單軸抗拉強度單軸抗壓強度雙向正應力下的強度曲線法向應力和剪應力下的強度曲線(二)復合受力狀態(tài)下混凝土的強度第25頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月2.三向受壓時的混凝土強度1=fcc’1=fcc’2=3=fLfL----側(cè)向約束壓應力（加液壓）圓柱體試驗有側(cè)向約束時的抗壓強度無側(cè)向約束時圓柱體的單軸抗壓強度(二)復合受力狀態(tài)下混凝土的強度第26頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月破壞重復荷載下的應力-應變曲線fcf321疲勞強度<fcfcf的確定原則：100×100×300或150×150×450的棱柱體試塊承受200萬次（或以上）循環(huán)荷載時發(fā)生破壞的最大壓應力值（三）混凝土的疲勞強度第27頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月(MPa)fco0(10-3)abcd225201510546810混凝土強度提高加載速度減慢（一）單軸受壓時的應力-應變關(guān)系作用是：峰值應力后，吸收試驗機的變形能，測出下降段a:<(0.3～0.4)fc時,骨架變形a~b：裂縫穩(wěn)定擴展b:0.8fc，裂縫不穩(wěn)定擴展，長期強度c:

fc，最大承載力1.應力-應變關(guān)系曲線第28頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月3.側(cè)向受約束時混凝土的變形特點cu約束混凝土非約束混凝土ccfccfcEsecEc

c02c0

sp

cco環(huán)箍斷裂（一）單軸受壓時的應力-應變關(guān)系第29頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月pe包羅線與一次性加載時的應力-應變曲線相似（一）重復荷載下混凝土的變形性能第30頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）混凝土的彈性模量ccccep01原點切線模量（彈性模量）：拉壓相同變形模量（割線模量、彈塑性模量）切線模量受壓時，為0.4~1.0；受拉破壞時，為1.01.彈性模量第31頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月2.彈性模量的試驗方法（150×150×300標準試件）c/fcc0.55~10次此線和原點切線基本平行，取其斜率作為Ec（三）混凝土的彈性模量第32頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月（四）混凝土的泊松比和剪切模量混凝土的泊松比，在壓力較小時為0.15~0.18，接近破壞時可達0.5以上，一般可取0.2混凝土的剪切模量為第33頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月（一）長期荷載作用下混凝土的變形性能----徐變0.51.01.52.02.505101520253035(×10-3)(月)c<0.5fc，線性徐變c<0.8fc，非線性徐變cree’e’’cr’P原因之一，膠凝體的粘性流動原因之二，混凝土內(nèi)部微裂縫的不斷發(fā)展第34頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月1.影響徐變的因素應力：c<0.5fc，徐變變形與應力成正比----線性徐變

0.5fc<c<0.8fc，非線性徐變

c>0.8fc，造成混凝土破壞，不穩(wěn)定加荷時混凝土的齡期，越早，徐變越大水泥用量越多，水灰比越大，徐變越大骨料越硬，徐變越?。ㄒ唬╅L期荷載作用下混凝土的變形性能----徐變第35頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月2.徐變對混凝土結(jié)構(gòu)的影響PAsPAss1c1Ps2Ass2P拆去，鋼筋受壓混凝土受拉，可能會引起混凝土開裂徐變：s，c（一）長期荷載作用下混凝土的變形性能----徐變第36頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）混凝土的收縮----結(jié)硬過程中混凝土體積縮小的性質(zhì)水泥品種：等級越高，收縮越大水泥用量：水泥用量越多，水灰比越大，收縮越大骨料：骨料越硬，收縮越小養(yǎng)護條件、制作方法、使用環(huán)境、體積與表面積的比值等1.影響因素第37頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月2.收縮對混凝土結(jié)構(gòu)的影響AssAss收縮：鋼筋受壓，混凝土受拉As（二）混凝土的收縮----結(jié)硬過程中混凝土體積縮小的性質(zhì)第38頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月1.3鋼筋與混凝土的粘結(jié)

1.3.1、鋼筋與混凝土間的粘結(jié)力

鋼筋與砼間的粘結(jié)力是二者共同工作的基礎之一1、粘結(jié)力的分布由拔出試驗來測定粘結(jié)力

lTdmaxu第39頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月粘結(jié)應力為：（1－11）——單位長度上鋼筋應力變化值?！摻罱孛婷娣e。——鋼筋周界。第40頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月2、粘結(jié)力組成：