《混凝土結(jié)構(gòu)基本原理》 第2版 課件 第2章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能

混凝土結(jié)構(gòu)基本原理

FundamentalsofConcreteStructure第2章混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能2.1混凝土第2章混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能§2.1混凝土的物理力學(xué)性能

2.1.1混凝土的組成與結(jié)構(gòu)

2.1.2單向受力狀態(tài)下混凝土的強(qiáng)度

2.1.3

復(fù)雜應(yīng)力下混凝土的受力性能

2.1.4

混凝土破壞機(jī)理

2.1.5

混凝土的變形

2.1.6

混凝土的收縮和徐變1、熟悉混凝土的力學(xué)性能指標(biāo)與變形性能，掌握混凝土的選用原則；2、熟悉鋼筋的品種、級(jí)別及其力學(xué)性能，掌握鋼筋的選用原則；3、了解鋼筋與混凝土的共同工作原理，熟悉保證混凝土與鋼筋之間協(xié)同工作的構(gòu)造措施。重點(diǎn)：混凝土與鋼筋材料的材料性能、選用原則難點(diǎn)：混凝土在各種受力狀態(tài)下的強(qiáng)度和變形性能教學(xué)目標(biāo)2.1混凝土2.1混凝土的物理力學(xué)性能2.1.1混凝土的組成與結(jié)構(gòu)普通砼是由水泥、石、砂、水按一定的配合比拌制，經(jīng)過(guò)凝固硬化后做成的人工石材?；炷恋膬?nèi)部結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，按尺度特征，可分為微觀結(jié)構(gòu)、亞微觀結(jié)構(gòu)和宏觀結(jié)構(gòu)等三種基本結(jié)構(gòu)層次。微觀結(jié)構(gòu)即水泥石結(jié)構(gòu)；亞微觀結(jié)構(gòu)即混凝土中水泥砂漿結(jié)構(gòu)；宏觀結(jié)構(gòu)即砂漿和粗骨料兩組分體系。返回2.1混凝土該組成結(jié)構(gòu)理論認(rèn)為：混凝土中的水泥結(jié)晶體、骨料和未水化的水泥顆粒組成彈性骨架，承受外荷載并產(chǎn)生彈性變形，是混凝土的強(qiáng)度來(lái)源；水泥凝膠體中的凝膠、孔隙和界面初始微裂縫，起著調(diào)整和擴(kuò)散混凝土應(yīng)力的作用，使混凝土產(chǎn)生塑性變形；同時(shí)，混凝土中的孔隙、界面微裂縫等初始缺陷又是混凝土受力破壞的根源。返回2.1混凝土1、混凝土立方體抗壓強(qiáng)度和強(qiáng)度等級(jí)（StrengthGrade

）混凝土結(jié)構(gòu)中，主要是利用它的抗壓強(qiáng)度(CompressiveStrength)。因此抗壓強(qiáng)度是混凝土力學(xué)性能中最主要和最基本的指標(biāo)?；炷亮⒎襟w抗壓強(qiáng)度：邊長(zhǎng)150mm立方體標(biāo)準(zhǔn)試件，在標(biāo)準(zhǔn)條件下（20±3℃，≥90%相對(duì)濕度）養(yǎng)護(hù)28天，用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法（GBJ81-85，加載速度0.15~0.3N/mm2/s，兩端不涂潤(rùn)滑劑）測(cè)得的具有95%保證率的立方體抗壓強(qiáng)度(CubeStrength)，用符號(hào)C表示。

C30：fcu,k=30N/mm2

2.1.2單向受力狀態(tài)下混凝土的強(qiáng)度2.1.2單向受力狀態(tài)下混凝土的強(qiáng)度2.1混凝土第2章1-錄像——混凝土立方體抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)混凝土的強(qiáng)度等級(jí)是根據(jù)立方體抗壓強(qiáng)度來(lái)劃分的《規(guī)范》用標(biāo)準(zhǔn)制作方式制成的150mm×150mm的立方體試塊，在28天齡期，用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法測(cè)得具有95％保證率的抗壓強(qiáng)度。根據(jù)強(qiáng)度范圍，從C15~C80共劃分為14個(gè)強(qiáng)度等級(jí)，級(jí)差為5N/mm2。

C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50，C55，C60，C65，C70，C75，C80。C55以上為高強(qiáng)混凝土。表示混凝土Concrete立方體抗壓強(qiáng)度2.1混凝土立方體強(qiáng)度的影響因素：小于C50的混凝土，修正系數(shù)μ=0.95。隨混凝土強(qiáng)度的提高，修正系數(shù)μ值有所降低。當(dāng)fcu100=100N/mm2時(shí)，系數(shù)μ

約為0.9尺寸效應(yīng)：影響①材料組成②養(yǎng)護(hù)環(huán)境條件③試驗(yàn)齡期④端部約束⑤加載速度⑥尺寸效應(yīng)⑦形狀影響同學(xué)回答！承壓板試塊摩擦力不涂潤(rùn)滑劑>涂潤(rùn)滑劑

(MPa)fco

0

(

10-3)abcd225201510546810加載速度快加載速度減慢o⑤④⑥2.1混凝土形狀影響：美國(guó)、日本、加拿大等國(guó)家，采用圓柱體（直徑150mm，高300mm）標(biāo)準(zhǔn)試件測(cè)定的抗壓強(qiáng)度來(lái)劃分強(qiáng)度等級(jí)，符號(hào)記為fc'。圓柱體強(qiáng)度與我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)立方體抗壓強(qiáng)度的換算關(guān)系為，提醒：立方體和圓柱體抗壓試驗(yàn)都不能代表混凝土在實(shí)際構(gòu)件中的受力狀態(tài)，只是用來(lái)在同一標(biāo)準(zhǔn)條件下比較混凝土強(qiáng)度水平和品質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)（制作、測(cè)試方便）?！兑?guī)范》對(duì)小于C60級(jí)的混凝土取0.79，對(duì)C60取0.833，對(duì)C70取0.857，對(duì)C80取0.875⑦高強(qiáng)混凝土的脆性折減系數(shù)：對(duì)小于C40級(jí)的混凝土取1.00，對(duì)C80取0.87，其間按線性插值2.1混凝土2、軸心抗壓強(qiáng)度AxialCompressiveStrength軸心抗壓強(qiáng)度f(wàn)c比較接近實(shí)際構(gòu)件中混凝土的受壓情況。采用棱柱體試件測(cè)定，為消除端部約束的影響，試件高寬比一般為h/b=3~4，我國(guó)通常取150mm×150mm×450mm，也常用100×100×300。對(duì)于同一混凝土，棱柱體抗壓強(qiáng)度小于立方體抗壓強(qiáng)度。棱柱體抗壓強(qiáng)度和立方體抗壓強(qiáng)度的換算關(guān)系為，對(duì)不大于C50級(jí)的混凝土取0.76，對(duì)C80取0.82，其間按線性插值2.1混凝土承壓板試塊第2章2-錄像——軸心抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)2.1混凝土也是其基本力學(xué)性能，用符號(hào)ft表示?；炷翗?gòu)件開(kāi)裂、裂縫、變形，以及受剪、受扭、受沖切等的承載力均與抗拉強(qiáng)度有關(guān)。3、軸心抗拉強(qiáng)度AxialTensileStrength2.1混凝土由于軸心受拉試驗(yàn)對(duì)中困難，也常常采用立方體或圓柱體劈拉試驗(yàn)測(cè)定混凝土的抗拉強(qiáng)度(SplittingStrength)規(guī)范：考慮了從普通強(qiáng)度混凝土到高強(qiáng)混凝土的變化規(guī)律，取2.1混凝土第2章3-錄像——混凝土抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)2.1混凝土4、混凝土強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值CharacteristicStrength《規(guī)范》規(guī)定材料強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)具有不小于95%的保證率立方體強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值即為混凝土強(qiáng)度等級(jí)fcu,k?！兑?guī)范》在確定混凝土軸心抗壓強(qiáng)度和軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，假定它們的變異系數(shù)與立方體強(qiáng)度的變異系數(shù)相同，利用與立方體強(qiáng)度平均值的換算關(guān)系，便可按上式計(jì)算得到。概率密度分布圖2.1混凝土《規(guī)范》考慮到試件與實(shí)際結(jié)構(gòu)的差異以及高強(qiáng)混凝土的脆性特征，對(duì)軸心抗壓強(qiáng)度和軸心抗拉強(qiáng)度，還采用了以下兩個(gè)折減系數(shù)：⑴結(jié)構(gòu)中混凝土強(qiáng)度與混凝土試件強(qiáng)度的比值，取0.88；⑵脆性折減系數(shù)αc2，對(duì)C40取1.0，對(duì)C80取0.87，中間按線性規(guī)律變化。2.1混凝土2.1混凝土工程應(yīng)用——混凝土軸心抗壓強(qiáng)度的計(jì)算【例2-2】試計(jì)算C40混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計(jì)值【解】則，【例2-1】試計(jì)算C30混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值【解】2.1混凝土【例2-3】試計(jì)算C40混凝土的軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計(jì)值【解】則，返回2.1混凝土2.1.3復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)下混凝土強(qiáng)度看以下四種受力（1）雙向正應(yīng)力作用（2）正應(yīng)力和剪應(yīng)力作用（3）三軸受壓（4）局部抗壓強(qiáng)度實(shí)際結(jié)構(gòu)中，混凝土很少處于單向受力狀態(tài)。更多的是處于雙向或三向受力狀態(tài)。如梁彎剪段得剪壓區(qū)、梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)、牛腿、深梁、剪扭構(gòu)件、彎剪扭和壓彎剪扭構(gòu)件、混凝土拱壩、核電站安全殼等。第2章4-錄像——雙向復(fù)合受力強(qiáng)度.swf2.1混凝土0（1）雙向正應(yīng)力作用BiaxialStressState

1,

2(壓－壓)抗壓強(qiáng)度增加

1,

2(拉－壓)抗拉、壓強(qiáng)度均降低

1,

2(拉－拉)抗拉強(qiáng)度基本不變由于剪應(yīng)力的存在，混凝土抗壓強(qiáng)度低于單向；由于壓應(yīng)力的存在，混凝土抗剪強(qiáng)度有限增加。2.1混凝土雙向受壓時(shí)（第三象限），抗壓強(qiáng)度大于單向受壓強(qiáng)度，最大受壓強(qiáng)度發(fā)生在兩個(gè)壓應(yīng)力之比為0.3~0.6之間，約為(1.25~1.60)fc。雙向受壓狀態(tài)下混凝土的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系與單軸受壓曲線相似，但峰值應(yīng)變均超過(guò)單軸受壓時(shí)的峰值應(yīng)變。一軸受壓一軸受拉狀態(tài)下(第二、四象限)，任意應(yīng)力比情況下均不超過(guò)其相應(yīng)單軸強(qiáng)度。并且抗壓強(qiáng)度或抗拉強(qiáng)度均隨另一方向拉應(yīng)力或壓應(yīng)力的增加而減小。在雙軸受拉狀態(tài)下（第一象限），則不論應(yīng)力比多大，抗拉強(qiáng)度均與單軸抗拉強(qiáng)度接近。2.1混凝土

（2）正應(yīng)力和剪應(yīng)力作用構(gòu)件受剪或受扭時(shí)常遇到剪應(yīng)力t和正應(yīng)力s共同作用下的復(fù)合受力情況。2.1混凝土0.61.00-0.10.2σ/fcτ/fc混凝土的抗剪強(qiáng)度：隨拉應(yīng)力增大而減小隨壓應(yīng)力增大而增大當(dāng)壓應(yīng)力在（0.5~0.7）fc左右時(shí)，抗剪強(qiáng)度達(dá)到最大，壓應(yīng)力繼續(xù)增大，則由于內(nèi)裂縫發(fā)展明顯，抗剪強(qiáng)度將隨壓應(yīng)力的增大而減小。2.1混凝土（3）三向受壓TriaxialStressState三向受壓狀態(tài)，不僅強(qiáng)度提高，而且延性增加。一般采用圓柱體在等側(cè)壓條件下的試驗(yàn)測(cè)定抗壓強(qiáng)度。200

3=50N/mm235N/mm2

1

3

310N/mm2150100500510152025

1—

2(N/mm2)

1(‰)工程應(yīng)用主動(dòng)約束：在試驗(yàn)室有意義，在工程中無(wú)實(shí)際意義。

被動(dòng)約束：

螺旋箍筋混凝土

鋼管混凝土

方形截面柱

圓形截面柱

◆（4）局部抗壓強(qiáng)度LocalBearingStrength2.1混凝土返回◆影響混凝土強(qiáng)度的因素2.1混凝土返回水泥強(qiáng)度、水灰比、骨料性質(zhì)、骨料級(jí)配、成型方法、硬化時(shí)的環(huán)境條件、齡期等。硬化前，這是材料人研究的問(wèn)題幾何形狀、幾何尺寸、應(yīng)力狀態(tài)、加荷方法、加荷速度。硬化后，這是結(jié)構(gòu)人關(guān)心的問(wèn)題混凝土結(jié)構(gòu)基本原理

FundamentalsofConcreteStructure第2章混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能主講：王海軍教授2.1混凝土fc<fcu

?不涂潤(rùn)滑劑涂潤(rùn)滑劑>≈2.1.4混凝土破壞機(jī)理FailureMechanism同學(xué)回答！2.1混凝土由上述混凝土的破壞機(jī)理可知，微裂縫的發(fā)展導(dǎo)致橫向變形的增大。對(duì)橫向變形加以約束(LateralConstraint)，就可以限制微裂縫的發(fā)展，從而可提高混凝土的抗壓強(qiáng)度。結(jié)論：立方體試件受約束范圍大，而棱柱體試件中部未受約束，因此造成了不同受壓試件強(qiáng)度的差別和破壞形態(tài)的不同。不涂潤(rùn)滑劑涂潤(rùn)滑劑>≈螺旋箍筋約束混凝土2.1混凝土混凝土的破壞機(jī)理，不僅可以解釋各種不同試驗(yàn)混凝土強(qiáng)度的差別，還可以通過(guò)約束混凝土的橫向變形來(lái)提高混凝土的抗壓強(qiáng)度。如圖采用配置螺旋箍筋形成所謂“約束混凝土”，可顯著提高混凝土的抗壓強(qiáng)度，并且可以提高混凝土變形能力。②破壞機(jī)理的工程應(yīng)用螺旋箍筋約束混凝土2.1混凝土由螺旋箍筋約束混凝土的應(yīng)力-應(yīng)變曲線可見(jiàn)，當(dāng)應(yīng)力較小時(shí)，橫向變形很小，箍筋的約束作用不明顯；當(dāng)應(yīng)力超過(guò)B點(diǎn)的應(yīng)力時(shí)，由于混凝土的橫向變形開(kāi)始顯著增大，側(cè)向膨脹使螺旋箍筋產(chǎn)生環(huán)向拉應(yīng)力，其反作用力使混凝土的橫向變形受到約束，從而使混凝土的強(qiáng)度和變形能力都得到提高。“約束混凝土(ConfinedConcrete)”的概念在工程中許多地方都有應(yīng)用，如螺旋箍筋柱、后張法預(yù)應(yīng)力錨具下局部受壓區(qū)域配置的鋼筋網(wǎng)或螺旋筋等。而鋼管混凝土(ConcreteFilledTube)對(duì)內(nèi)部混凝土的約束效果更好，因此近年來(lái)在我國(guó)工程中得到許多應(yīng)用。返回“約束混凝土”可以提高混凝土的強(qiáng)度，但更值得注意的是可以提高混凝土的變形能力(DeformationCapacity)，這一點(diǎn)對(duì)于抗震結(jié)構(gòu)非常重要。在抗震結(jié)構(gòu)對(duì)于可能出現(xiàn)塑性鉸的區(qū)域，均要求加密箍筋配置來(lái)提高構(gòu)件的變形能力，達(dá)到壞而不倒的目的。混凝土結(jié)構(gòu)基本原理

FundamentalsofConcreteStructure第2章混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能主講：王海軍教授2.1混凝土2.1.4混凝土的變形Deformation

4個(gè)知識(shí)點(diǎn)：①混凝土的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線；②彈性模量；③混凝土的徐變；④收縮。學(xué)習(xí)要求：熟悉混凝土的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線、混凝土的收縮和徐變，了解彈性模量和疲勞強(qiáng)度。2.1混凝土混凝土的變形可分為兩類(lèi)：（1）荷載作用下的受力變形，如單調(diào)短期加載的變形、荷載長(zhǎng)期作用下的變形以及多次重復(fù)加載的變形。（2）與受力無(wú)關(guān)，稱(chēng)為體積變形，如混凝土收縮以及溫度變化引起的變形。（1）單軸受壓應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系Stress-strainRelationship

混凝土單軸受力時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系反映了混凝土受力全過(guò)程的重要力學(xué)特征，是分析混凝土構(gòu)件應(yīng)力、建立承載力和變形計(jì)算理論的必要依據(jù)，也是利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行非線性分析的基礎(chǔ)。CBDEfc

0

0???A

cu??OA–––彈性階段

A:0.3fcAB–––彈塑性階段

:0.3fc～0.8fc

裂縫穩(wěn)定階段BC–––裂縫不穩(wěn)定階段

:0.8fc～1.0fc知識(shí)點(diǎn)1、單調(diào)加載下混凝土的變形工程中主要關(guān)心的是上升段，研究者兩者都關(guān)心。2.1混凝土

混凝土單軸受壓應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線，常采用棱柱體試件來(lái)測(cè)定。①在普通試驗(yàn)機(jī)上采用等應(yīng)力速度加載，達(dá)到軸心抗壓強(qiáng)度f(wàn)c時(shí)，試驗(yàn)機(jī)中集聚的彈性應(yīng)變能大于試件所能吸收的應(yīng)變能，會(huì)導(dǎo)致試件產(chǎn)生突然脆性破壞，只能測(cè)得應(yīng)力-應(yīng)變曲線的上升段(AscendingCurve)。②采用等應(yīng)變速度加載，或在試件旁附設(shè)高彈性元件與試件一同受壓，以吸收試驗(yàn)機(jī)內(nèi)集聚的應(yīng)變能，可以測(cè)得應(yīng)力-應(yīng)變曲線的下降段(DescendingCurve)。試驗(yàn)錄像5——混凝土應(yīng)力-應(yīng)變曲線第2章5-錄像——混凝土應(yīng)力應(yīng)變曲線.MPG2.1混凝土不同強(qiáng)度混凝土的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線強(qiáng)度等級(jí)越高，線彈性段越長(zhǎng)，峰值應(yīng)變也有所增大。但高強(qiáng)混凝土中，砂漿與骨料的粘結(jié)很強(qiáng)，密實(shí)性好，微裂縫很少，最后的破壞往往是骨料破壞，破壞時(shí)脆性越顯著，下降段越陡。2.1混凝土反映混凝土全部受壓力學(xué)性能，可采用混凝土應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)€的形式。若采用無(wú)量綱坐標(biāo)x=e/e0，y=s/fc，則混凝土應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)€的幾何特征必須滿(mǎn)足①

x=0，y=0，0ddEExyc=②

0≤x

≤1，0dd22￡xy③

x=1，0dd=xy，y=1④

拐點(diǎn)D，22ddxyxd=0，xd≥1⑤

曲率最大點(diǎn)E，33ddxyxe=0，xe>

xd⑥

當(dāng)x→∞時(shí)，y→0，0dd=xy⑦

x≥0，0≤y

≤1（2）混凝土單軸受壓應(yīng)力-應(yīng)變曲線的數(shù)學(xué)模型2.1混凝土◆模型一：

美國(guó)E.Hognestad提出了應(yīng)力-應(yīng)變模型：上升段為二次拋物線，下降段為斜直線

u=0.0038

0=0.002o

cfc

c0.15fc2.1混凝土◆模型二：德國(guó)Ruschu建議的模型

ε≤ε0（上升段）

ε0≤ε≤εu

u=0.0035

0=0.002o

cfc

c2.1混凝土◆模型三：三向受壓時(shí)混凝土的模型

cu約束混凝土非約束混凝土

c

cfccfcEsecEc

c02

c0

sp

cco環(huán)箍斷裂工程應(yīng)用主動(dòng)約束：在試驗(yàn)室有意義，在工程中無(wú)實(shí)際意義。

被動(dòng)約束：

螺旋箍筋混凝土

鋼管混凝土

方形截面柱

圓形截面柱

◆模型四：《規(guī)范》應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系上升段：下降段：2.1混凝土知識(shí)點(diǎn)2、混凝土的彈性模量

ModulusofElasticity（1）原點(diǎn)切線模量InitialModulus（2）割線模量SecantModulus（3）切線模量TangentModulus彈性系數(shù)n

(coefficientofelasticity)

隨應(yīng)力增大而減小，n

=1~0.52.1混凝土k

c

c

0

ela

pla

0h

割線切線原點(diǎn)適用于用于增量法非線性分析

◆彈性模量測(cè)定方法2.1混凝土Ec與立方體強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果se0.5fc5~10次混凝土彈性模量的試驗(yàn)方法：

采用150×150×300標(biāo)準(zhǔn)試件，先加載至0.5fc，然后卸載至0，再重復(fù)加載5～10次，曲線逐漸趨于直線，該直線的斜率即為混凝土的彈性模量。2.1混凝土3、混凝土受拉應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系混凝土的抗拉強(qiáng)度很低，受拉達(dá)峰值時(shí)的彈性系數(shù)ν≈0.5，其峰值拉應(yīng)變?yōu)椋?/p>

t(MPa)0

(mm)

cr=0.00012試件：76

19

305mmfc=44MPa43210.010.020.030.040.050.06標(biāo)距＝83mm

峰值應(yīng)力對(duì)應(yīng)的峰值應(yīng)變：75～115με受拉彈性模量：Et≈Ec峰值應(yīng)力時(shí)的割線模量：構(gòu)件計(jì)算時(shí)，可?。豪w維混凝土：可提高峰值拉應(yīng)變4、箍筋約束混凝土受壓的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系◎螺旋箍筋約束對(duì)強(qiáng)度和變形能力均有很大提高◎矩形箍筋約束對(duì)強(qiáng)度的提高不是很顯著，但對(duì)變形能力有顯著改善ConfinementofTransversalReinforcement⑴箍筋與內(nèi)部混凝土的體積比；⑵箍筋的屈服強(qiáng)度；⑶箍筋間距與核心截面直徑或邊長(zhǎng)的比值；⑷箍筋直徑與肢距的比值；⑸混凝土強(qiáng)度，對(duì)高強(qiáng)混凝土的約束效果差一些。◆影響因素同學(xué)回答！2.1混凝土5.混凝土在重復(fù)荷載作用下的變形混凝土在重復(fù)荷載作用下的應(yīng)力-應(yīng)變曲線混凝土在荷載重復(fù)作用下引起的破壞稱(chēng)為疲勞破壞。疲勞強(qiáng)度：荷載重復(fù)作用下使應(yīng)力應(yīng)變曲線始終保持密合直線的最大應(yīng)力值；2.1混凝土應(yīng)力大小應(yīng)力幅疲勞強(qiáng)度影響疲勞應(yīng)力比值計(jì)算公式：混凝土抗壓疲勞強(qiáng)度計(jì)算公式：修正系數(shù)γp

與疲勞應(yīng)力比ρcf

有關(guān)。應(yīng)力比越大，修正系數(shù)越大。?請(qǐng)回答！返回2.1混凝土知識(shí)點(diǎn)3、混凝土的徐變Creep

（1）概念：混凝土在荷載的長(zhǎng)期作用下，其變形隨時(shí)間而不斷增長(zhǎng)的現(xiàn)象稱(chēng)為徐變。2.1.6混凝土的收縮和徐變ShrinkageandCreep（2）徐變對(duì)結(jié)構(gòu)的影響：①不利影響：徐變會(huì)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(zhǎng)期高應(yīng)力作用下，甚至?xí)?dǎo)致破壞。②有利影響：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)。?請(qǐng)回答！徐變產(chǎn)生的原因：水泥凝膠體的粘性流動(dòng)——應(yīng)力較小時(shí)

混凝土內(nèi)部微裂縫的發(fā)展與增加——應(yīng)力較大時(shí)

2.1混凝土

在應(yīng)力（≤0.5fc）作用瞬間，首先產(chǎn)生瞬時(shí)彈性應(yīng)變eel（=si/Ec(t0)，t0加荷時(shí)的齡期）。隨荷載作用時(shí)間的延續(xù)，變形不斷增長(zhǎng)，兩周內(nèi)可完成總收縮變形的25%，一個(gè)月內(nèi)可完成50%，6個(gè)月可達(dá)最終徐變的（70~80）%，以后增長(zhǎng)逐漸緩慢，2~3年后趨于穩(wěn)定。161284369121518212427?A

ce

cr徐變

el彈性變形

sh收縮

ce

ae

erBCD(10–4)t(月)0徐變-時(shí)間關(guān)系曲線（3）徐變隨時(shí)間的變化關(guān)系。在測(cè)定混凝土的徐變時(shí)，應(yīng)同批澆筑同樣尺寸不受荷的試件，在同樣環(huán)境下同時(shí)量測(cè)混凝土的收縮變形，從徐變?cè)嚰淖冃沃锌鄢龑?duì)比的收縮試件的變形，才可得到徐變變形。2.1混凝土如在時(shí)間t卸載，則會(huì)產(chǎn)生瞬時(shí)彈性恢復(fù)應(yīng)變eel'。由于混凝土彈性模量隨時(shí)間增大，故彈性恢復(fù)應(yīng)變eel'小于加載時(shí)的瞬時(shí)彈性應(yīng)變

eel。再經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，還有一部分應(yīng)變eel''可以恢復(fù)，稱(chēng)為彈性后效或徐變恢復(fù)，但仍有不可恢復(fù)的殘留永久應(yīng)變ecr'記(t-t0)時(shí)間后的總應(yīng)變?yōu)閑c(t,t0)，此時(shí)混凝土的收縮應(yīng)變?yōu)閑sh(t，t0)，則徐變?yōu)?，ecr(t,t0)=ec(t,t0)-ec(t0)-esh(t,t0)=ec(t,t0)-eel-esh(t,t0)2.1混凝土◆徐變系數(shù)j(t，t0)CreepCoefficient當(dāng)初始應(yīng)力小于0.5fc時(shí)，徐變?cè)?年以后可趨于穩(wěn)定，最終的徐變系數(shù)j=2~4?！簦?）徐變的影響因素①內(nèi)在因素是混凝土的組成和配比。骨料(aggregate)的剛度（彈性模量）越大，體積比越大，徐變就越小。水灰比越小，徐變也越小。②環(huán)境影響包括養(yǎng)護(hù)和使用條件。受荷前養(yǎng)護(hù)(curing)的溫濕度越高，水泥水化作用月充分，徐變就越小。采用蒸汽養(yǎng)護(hù)可使徐變減少（20~35）%。受荷后構(gòu)件所處的環(huán)境溫度越高，相對(duì)濕度越小，徐變就越大。2.1混凝土③應(yīng)力條件是指初應(yīng)力水平si/fc和加荷時(shí)混凝土的齡期t0④加荷時(shí)間對(duì)徐變的影響應(yīng)力對(duì)徐變的影響2.1混凝土當(dāng)初始應(yīng)力水平si/fc≤0.5時(shí)，徐變值與初應(yīng)力基本上成正比，也即（最終）徐變系數(shù)j=ecr/eel=Ececr/si=常數(shù)，這種徐變稱(chēng)為線性徐變。當(dāng)初應(yīng)力si在(0.5~0.8)fc范圍時(shí)，徐變最終雖仍收斂，但最終徐變與初應(yīng)力si不成比例，也即徐變系數(shù)j隨si的增大而增大，這種徐變稱(chēng)為非線性徐變。當(dāng)初應(yīng)力si>0.8fc時(shí)，混凝土內(nèi)部微裂縫的發(fā)展已處于不穩(wěn)定的狀態(tài)，徐變的發(fā)展將不收斂，最終導(dǎo)致混凝土的破壞。因此將0.8fc作為混凝土的長(zhǎng)期抗壓強(qiáng)度。高強(qiáng)混凝土的密實(shí)性好，在相同的s/fc比值下，徐變比普通混凝土小得多。但由于高強(qiáng)混凝土承受較高的應(yīng)力值，初始變形較大，故兩者總變形接近。此外，高強(qiáng)混凝土線性徐變的范圍可達(dá)0.65fc，長(zhǎng)期強(qiáng)度約為0.85fc，也比普通混凝土大一些。2.1混凝土知識(shí)點(diǎn)4、混凝土的收縮

Shrinkage

（1）概念：

混凝土在空氣中硬化時(shí)體積會(huì)縮小，這種現(xiàn)象稱(chēng)為混凝土的收縮。收縮前收縮后2.1混凝土

收縮是混凝土在不受外力情況下體積變化產(chǎn)生的變形。

當(dāng)這種自發(fā)的變形受到外部（支座）或內(nèi)部（鋼筋）的約束時(shí)，將使混凝土中產(chǎn)生拉應(yīng)力，甚至引起混凝土的開(kāi)裂?；炷潦湛s會(huì)使預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力損失。某些對(duì)跨度比較敏感的超靜定結(jié)構(gòu)（如拱結(jié)構(gòu)），收縮也會(huì)引起不利的內(nèi)力。（2）混凝土的收縮對(duì)結(jié)構(gòu)的影響

?請(qǐng)回答！平行裂縫垂直與收縮方向墻板干燥收縮裂縫與邊框架的變形2.1混凝土（3）收縮與時(shí)間的關(guān)系混凝土的收縮是隨時(shí)間而增長(zhǎng)的變形，早期收縮變形發(fā)展較快，兩周可完成全部收縮的25%，一個(gè)月可完成50%，以后變形發(fā)展逐漸減慢，整個(gè)收縮過(guò)程可延續(xù)兩年以上。一般情況下，最終收縮應(yīng)變值約為(2~5)×10-4

混凝土開(kāi)裂應(yīng)變?yōu)?0.5~2.7)×10-4混凝土的收縮蒸汽養(yǎng)護(hù)常溫養(yǎng)護(hù)051015200.10.20.30.4收縮(10–3)時(shí)間(月)2.1混凝土◆（4）收縮的影響因素

混凝土的收縮受結(jié)構(gòu)周?chē)臏囟?、濕度、?gòu)件斷面形狀及尺寸、配合比、骨料性質(zhì)、水泥性質(zhì)、混凝土澆筑質(zhì)量及養(yǎng)護(hù)條件等許多因素有關(guān)。（1）水泥的品種：強(qiáng)度等級(jí)越高，制成的混凝土收縮越大。（2）水泥的用量：水泥用量多、水灰比越大，收縮越大。（3）骨料的性質(zhì)：骨料彈性模量高、級(jí)配好，收縮就小。（4）養(yǎng)護(hù)條件：干燥失水及高溫環(huán)境，收縮大。（5）混凝土制作方法：混凝土越密實(shí)，收縮越小。（6）使用環(huán)境：使用環(huán)境溫度、濕度越大，收縮越小。（7）構(gòu)件的體積與表面積比值：比值大時(shí)，收縮小。影響收縮的因素多且復(fù)雜，要精確計(jì)算尚有一定的困難。在實(shí)際工程中，要采取措施減小收縮應(yīng)力的不利影響—施工縫?請(qǐng)回答！混凝土結(jié)構(gòu)基本原理

FundamentalsofConcreteStructure第2章混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能主講：王海軍教授2.2鋼筋§2.2鋼筋的物理力學(xué)性能

2.2.1鋼筋的品種

2.2.2鋼筋的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系

2.2.3鋼材的冷加工

2.2.4混凝土結(jié)構(gòu)對(duì)鋼材性能的要求基本要求重點(diǎn)、難點(diǎn)鋼筋的典型應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系；種類(lèi)和級(jí)別，冷加工鋼筋強(qiáng)度指標(biāo)和變形能力指標(biāo)。第2章混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能2.2鋼筋§2.2鋼筋的物理力學(xué)性能SteelReinforcement4個(gè)知識(shí)點(diǎn)：①鋼筋的品種；②鋼筋的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線、指標(biāo)；③鋼筋的冷加工；④混凝土結(jié)構(gòu)對(duì)鋼筋的要求。學(xué)習(xí)要求：熟悉鋼筋的品種、應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線、指標(biāo)，了解鋼筋的冷加工。2.2鋼筋§2.2鋼筋的物理力學(xué)性能SteelReinforcement2.2.1鋼筋的品種鋼筋的分類(lèi)化學(xué)成分表面形狀制作工藝碳素鋼普通低合金鋼光圓鋼筋變形鋼筋熱軋鋼筋中強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力鋼絲鋼絞線消除應(yīng)力鋼絲預(yù)應(yīng)力螺紋鋼筋預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)細(xì)晶粒熱軋鋼筋2.2鋼筋2.2.1鋼筋的品種①熱軋鋼筋②中強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力鋼絲③鋼絞線④消除應(yīng)力鋼絲⑤預(yù)應(yīng)力螺紋鋼筋⑥冷加工鋼筋鋼筋的規(guī)格2.2鋼筋①熱軋鋼筋

HotRolledSteelReinforcingBar

HPB300、HRB335、HRBF335、HRB400、

HRBF400、RRB400、HRB500、HRBF500；HPBHotrolledPlainBarHRBFHotrolledRibbedBarRRBRemainedHeat-treatmentRibbedBar屈服強(qiáng)度f(wàn)yk（標(biāo)準(zhǔn)值=鋼材廢品限值，保證率97.73%）HPB300級(jí)：fyk=300N/mm2HRB335級(jí)：fyk=335N/mm2HRB400級(jí)、RRB400級(jí)：fyk=400N/mm2Fine2.2鋼筋HPB300級(jí)(Ⅰ級(jí))鋼筋多為光面鋼筋（PlainBar），多作為現(xiàn)澆樓板的受力鋼筋和箍筋HRB335級(jí)(Ⅱ級(jí))和

HRB400級(jí)(Ⅲ級(jí))鋼筋強(qiáng)度較高，多作為鋼筋混凝土構(gòu)件的受力鋼筋，尺寸較大的構(gòu)件，也有用Ⅱ級(jí)鋼筋作箍筋的為增強(qiáng)與混凝土的粘結(jié)（Bond），外形制作成月牙肋或等高肋的變形鋼筋（DeformedBar）。Ⅳ級(jí)鋼筋強(qiáng)度太高，不適宜作為鋼筋混凝土構(gòu)件中的配筋，一般冷拉后作預(yù)應(yīng)力筋延伸率：d5=25、16、14、10%，直徑8~40。2.2鋼筋②鋼絲Wire：中強(qiáng)鋼絲的強(qiáng)度為800~1200MPa，高強(qiáng)鋼絲、鋼絞線(StrandorTendon)的為1470~1860MPa；延伸率d10=6%，d100=3.5~4%；鋼絲的直徑3~9mm；外形有光面、刻痕和螺旋肋三種，用于預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。③鋼絞線：有二股、三股和七股鋼絞線，外接圓直徑9.5~15.2mm。用于預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。⑥冷加工鋼筋Coldworkingrebar：是由熱軋鋼筋和盤(pán)條經(jīng)冷拉、冷拔、冷軋、冷扭加工后而成。冷加工的目的是為了提高鋼筋的強(qiáng)度，節(jié)約鋼材。但經(jīng)冷加工后，鋼筋的延伸率降低。近年來(lái)，冷加工鋼筋的品種很多，應(yīng)根據(jù)專(zhuān)門(mén)規(guī)程使用。熱處理鋼筋Heattreatment

：是將Ⅳ級(jí)鋼筋通過(guò)加熱、淬火和回火等調(diào)質(zhì)工藝處理，使強(qiáng)度得到較大幅度的提高，而延伸率降低不多。用于預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。返回2.2鋼筋◆鋼筋拉伸試驗(yàn)lPPA2.2.2鋼筋的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系Stress-StrainRelation第2章6--低碳鋼標(biāo)準(zhǔn)拉伸試驗(yàn).swfse2.2鋼筋

◆(1)有明顯屈服點(diǎn)的鋼筋Rebarwithyieldpoint

(熱軋鋼筋、冷拉鋼筋)a’為比例極限proportionallimita’a為彈性極限elasticlimitade為強(qiáng)化段strainhardeningstagebb為屈服上限upperyieldstrengthc為屈服下限，即屈服強(qiáng)度f(wàn)yloweryieldstrengthcdcd為屈服臺(tái)階yieldplateauefue為極限抗拉強(qiáng)度f(wàn)u

ultimatetensilestrengthfyf比例極限屈服強(qiáng)度極限強(qiáng)度流幅2.2鋼筋①幾個(gè)指標(biāo)：鋼筋的強(qiáng)度用屈服強(qiáng)度和屈強(qiáng)比衡量。屈服強(qiáng)度yieldstrength：是鋼筋強(qiáng)度的設(shè)計(jì)依據(jù)，因?yàn)殇摻钋髮⒑艽蟮乃苄宰冃危倚遁d時(shí)這部分變形不可恢復(fù)，這會(huì)使鋼筋混凝土構(gòu)件產(chǎn)生很大的變形和不可閉合的裂縫。屈服上限與加載速度有關(guān)，不太穩(wěn)定，一般取屈服下限作為屈服強(qiáng)度。屈強(qiáng)比反映鋼筋的強(qiáng)度儲(chǔ)備，fy/fu=0.6~0.7。?請(qǐng)回答！2.2鋼筋鋼筋的塑性變形能力用延伸率和冷彎性能衡量。伸長(zhǎng)率elongationstrain：鋼筋拉斷時(shí)的應(yīng)變，是反映鋼筋塑性性能的指標(biāo)。延伸率大的鋼筋，在拉斷前有足夠預(yù)兆，延性較好均勻伸長(zhǎng)率dgt對(duì)應(yīng)最大應(yīng)力時(shí)應(yīng)變，包括了殘余應(yīng)變和彈性應(yīng)變，反映了鋼筋真實(shí)的變形能力(≥2.5%)2.2鋼筋②有明顯屈服點(diǎn)鋼筋的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系一般采用雙線性的理想彈塑性關(guān)系Bilinearelasto-plasticrelation雙直線型（理想彈塑性模型）2．三折線型（完全彈塑性加硬化模型）2.2鋼筋

3．雙斜線型（彈塑性模型）且：2.2鋼筋◆(2)無(wú)明顯屈服點(diǎn)的鋼筋Rebarwithoutyieldpoint(鋼絲、熱處理鋼筋)a點(diǎn)：比例極限，約為0.65fua點(diǎn)前：應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系為線彈性a點(diǎn)后：應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系為非線性，有一定塑性變形，且沒(méi)有明顯的屈服點(diǎn)強(qiáng)度設(shè)計(jì)指標(biāo)——條件屈服點(diǎn)殘余應(yīng)變?yōu)?.2%所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力《規(guī)范》取s0.2=0.85fu2.2鋼筋

按冶金鋼材質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)，鋼筋的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值是取其出廠時(shí)的廢品限值，其數(shù)值相當(dāng)于fy,m-3s，具有97.73%的保證率，滿(mǎn)足《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值保證率95%的要求。鋼筋的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值(CharacteristicorStandardStrength)2.2鋼筋預(yù)應(yīng)力鋼筋強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（N/mm2）種

類(lèi)fptk消除應(yīng)力鋼絲螺旋肋鋼絲4~91470157016701770刻痕鋼絲5、714701570二股d=10.0d=12.01720三股d=10.8d=12.91720鋼絞線七股d=9.5d=11.1d=12.7d=15.21860186018601860，1820，1720熱處理鋼筋40Si2Mn(d=6)48Si2Mn(d=8.2)45Si2Cr(d=10)14701、

鋼絞線直徑d系指鋼絞線外接圓直徑2、

各種直徑、鋼絲、鋼絞線的截面積見(jiàn)附錄返回2.2.3鋼筋的疲勞鋼筋的疲勞強(qiáng)度是指在規(guī)定應(yīng)力幅內(nèi)，經(jīng)受一定次數(shù)（我國(guó)規(guī)定200萬(wàn)次）循環(huán)荷載后發(fā)生疲勞破壞的最大應(yīng)力值。2.2鋼筋疲勞應(yīng)力比：疲勞應(yīng)力幅:鋼筋的疲勞強(qiáng)度取決于疲勞應(yīng)力幅和疲勞應(yīng)力比鋼筋的疲勞：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。2.2.3鋼材的冷加工目的：改變鋼材內(nèi)部結(jié)構(gòu)，提高鋼材強(qiáng)度，節(jié)約鋼筋方法：冷拉、冷拔、冷軋。2.2鋼筋o冷拉控制應(yīng)力

(N/mm2)

冷拉率殘余變形o'abcc'd'd冷拉無(wú)時(shí)效冷拉經(jīng)時(shí)效①冷拉可采用控制應(yīng)力和控制冷拉率兩種方法。冷拉時(shí)應(yīng)力值必須超過(guò)鋼筋的屈服強(qiáng)度。時(shí)效硬化。冷拉后可提高鋼材的抗拉強(qiáng)度，但其屈服臺(tái)階變短。③冷扎

冷軋后，鋼筋表面軋成帶肋，強(qiáng)度與冷拔低碳絲接近，塑性要好一些。2.2鋼筋

冷拔可同時(shí)提高鋼材的抗拉和抗壓強(qiáng)度。塑性降低很多。d1d2Pd2d1②冷拔返回2.2鋼筋2.2.4混凝土結(jié)構(gòu)對(duì)鋼材性能的要求1.強(qiáng)度高：要求鋼筋有足夠的強(qiáng)度和適宜的強(qiáng)屈比(極限強(qiáng)度與屈服強(qiáng)度的比值)。例如，對(duì)抗震等級(jí)為一、二級(jí)的框架結(jié)構(gòu)，其縱向受力鋼筋的實(shí)際強(qiáng)屈比不應(yīng)小于1.25。2.塑性好：要求鋼筋應(yīng)有足夠的變形能力。3.可焊性好：要求鋼筋焊接后不產(chǎn)生裂縫和過(guò)大的變形，焊接接頭性能良好。4.

與混凝土的粘結(jié)力高：要求鋼筋與混凝土之間有足夠的粘結(jié)力，以保證兩者共同工作。5.低溫性能：在嚴(yán)寒地區(qū)，還應(yīng)考慮鋼筋的低溫性能。返回混凝土結(jié)構(gòu)基本原理

FundamentalsofConcreteStructures第2章混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能主講：王海軍教授2.3混凝土與鋼筋的粘結(jié)§2.3混凝土與鋼筋的粘結(jié)

2.3.1

粘結(jié)的意義

2.3.2

粘結(jié)力的組成

2.3.3

粘結(jié)強(qiáng)度

2.3.4影響粘結(jié)強(qiáng)度的因素第2章鋼筋和混凝土材料的力學(xué)性能基本要求：共同工作的基本條件，鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)機(jī)理，保證鋼筋和混凝土間粘結(jié)力的措施。2.3混凝土與鋼筋的粘結(jié)

§2.3鋼筋與混凝土的粘結(jié)

鋼筋和混凝土這兩種材料結(jié)合在一起，在荷載、溫度、收縮等外界因素作用下，能夠共同工作，除了兩者具有相近的線膨脹系數(shù)外，主要是由于混凝土硬化后，鋼筋與混凝土之間產(chǎn)生了良好的粘結(jié)能力。2.3.1粘結(jié)的意義返回2.3混凝土與鋼筋的粘結(jié)