混凝土結(jié)構(gòu)材料的性能.ppt

1、,第 1 章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的性能,本章重點(diǎn),土木工程用鋼筋的品種、級別、性能及其選用原則；,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；,鋼筋與混凝土的共同工作原理。,1.1.1 建筑用鋼筋的種類與性能,熱軋鋼筋（普通低碳鋼和普通低合金鋼）,500,400,650,HRB400 RRB400 HRBF400,335,650,HRB335 HRBF335,300,622,HPB300,fyk/(N/mm2),d/(mm),符號,種 類,650,HRB500 HRBF500,HPB Hot rolled plain Steel bars熱軋光面鋼筋 ; HRB Hot rolled r

2、ibbed Steel bars熱軋帶肋鋼筋； RRB Remained-heat-treatment ribbed Steel bars 余熱處理鋼； HRBF采用溫控工藝處理的細(xì)晶粒帶肋鋼筋。,直徑大于40mm的鋼筋主要用于大體積混凝土結(jié)構(gòu) 中，當(dāng)采用直徑大于40mm的鋼筋時，應(yīng)有可靠的工 程經(jīng)驗。,熱軋鋼筋的力學(xué)性能,應(yīng)力應(yīng)變曲線的一般特征 A.假設(shè)鋼筋在屈服點(diǎn)以前處于理想彈性階段 B.不利用應(yīng)力強(qiáng)化階段,HPB300,塑性性能 A.伸長率,上述伸長率只反映斷口附近殘留變形大小，不反映鋼筋總伸長率情況。,鋼筋均勻伸長率的測定,B.冷彎試驗,B.冷彎性能,合格標(biāo)準(zhǔn)：在規(guī)定的和D下，冷彎后

3、無裂縫、鱗落或斷裂。 反彎性能要求,冷彎是檢驗鋼筋局部變形能力的指標(biāo)。 鋼筋塑性愈好，構(gòu)件破壞前預(yù)兆愈明顯。,強(qiáng)度及彈性模量,中、高強(qiáng)鋼絲、鋼絞線,中強(qiáng)：8001270MPa 高強(qiáng)：14701960MPa,預(yù)應(yīng)力螺紋鋼筋 大直徑，高強(qiáng)度，直徑在18-50mm，屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為785-1080MPa，極限強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為980-1230MPa。,冷加工鋼筋（常溫下采用某種工藝對熱軋鋼筋進(jìn)行加工得到） 冷加工工藝：冷拉、冷拔、冷軋、冷軋扭。 目的：提高強(qiáng)度，節(jié)約鋼材。但塑性減小。 冷拉鋼筋仍有屈服臺階。,冷拉鋼筋應(yīng)力應(yīng)變曲線,1.1.2 混凝土結(jié)構(gòu)對鋼筋性能的要求,強(qiáng)度高,有明顯屈服點(diǎn),無明顯屈服點(diǎn),

4、條件屈服強(qiáng)度,塑性好,：,：,可加工性好,與混凝土粘結(jié)錨固性好,變形鋼筋比光面鋼筋好,鋼筋的選用,普通鋼筋： 優(yōu)先采用HRB400，HRB500，HRBF400， HRBF500 可用HPB300和RRB400、HRB335，HRBF335 預(yù)應(yīng)力筋：宜用鋼鉸線、中高強(qiáng)鋼絲和預(yù)應(yīng)力螺紋鋼筋。,1.2.1混凝土強(qiáng)度,主要組成材料：水泥、水、砂、石 特點(diǎn): 1）固、液、氣三相體； 2）水化過程長，性能要很長時間才穩(wěn)定； 3）水泥石收縮可形成微裂縫； 4）受制作、養(yǎng)護(hù)、使用條件影 響大。,立方體抗壓強(qiáng)度 fcu,k（強(qiáng)度等級） 1.標(biāo)準(zhǔn)尺寸：150mm150mm150mm 2.養(yǎng)護(hù)條件：20 3，濕

5、度90%；28d 3.加荷方法：加荷速度0.30.8MPa/s， 墊板不涂油或墊橡膠板。 4.強(qiáng)度保證率：95% ，f = -1.645,5.非標(biāo)準(zhǔn)試塊強(qiáng)度換算系數(shù)： 200mm200mm200mm:1.05； 100mm100mm100mm:0.95。 612圓柱體：1.20 （1=2.54cm） 6.分級：C15,C20,C25,C30,C35,C40,C45,C50, C55, C60, C65,C70,C75,C80 (高強(qiáng)混凝土），共14個等級。 CConcrete,單位：N/mm2或MPa,軸心抗壓強(qiáng)度,c1 和 c2 值,軸心抗拉強(qiáng)度,劈裂試驗,復(fù)雜應(yīng)力下的強(qiáng)度,ftr，fcr混

6、凝土單軸抗 拉、 抗壓強(qiáng)度； f1 ，f2，f3混凝土的多軸強(qiáng) 度, f1f2f3,雙向受力,此圖說明： 壓-壓：強(qiáng)度提高； 拉-拉：強(qiáng)度不變； 拉-壓：抗拉和抗壓強(qiáng)度都低。,f2/ftr,f1/ftr,剪力存在時,拉-剪：抗拉、抗剪強(qiáng)度都降低； 壓-剪：當(dāng) 時，抗剪強(qiáng)度隨壓應(yīng)力提高而增大； 當(dāng) 時，內(nèi)部裂縫增加， 抗剪強(qiáng)度降低。,1.2.2 混凝土的變形,一次加載,峰值應(yīng)變,極限應(yīng)變,三向受力,三向受壓時，強(qiáng)度增大,二、混凝土的強(qiáng)度和變形 4. 混凝土的變形性能,混凝土的彈性模量,原點(diǎn)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,彈性模量,割線模量。棱柱體試件。

7、 受壓： 受拉：Ec=0.5 Ec 剪切模量：Gc=0.4 Ec 泊松比 = 橫向應(yīng)變/縱向 應(yīng)變=0.2,徐變,定義：在荷載保持不變的情況下，變形隨時間繼續(xù) 增大的現(xiàn)象。 特點(diǎn)：早期發(fā)展快，但可以延續(xù)數(shù)年。 影響因素：加載時的混凝土齡期； 持續(xù)壓力大?。?混凝土的組成材料及配合比； 混凝土的制作養(yǎng)護(hù)條件。,徐變對結(jié)構(gòu)的影響： 使構(gòu)件變形增大； 在軸壓構(gòu)件中，使鋼筋應(yīng)力增加， 混凝土應(yīng)力減??； 在預(yù)應(yīng)力構(gòu)件中，使預(yù)應(yīng)力發(fā)生損失； 在超靜定結(jié)構(gòu)中，使內(nèi)力發(fā)生重分布。,收縮,定義：混凝土在空氣中結(jié)硬時體積減小的現(xiàn)象。 收縮率：310-4。收縮=凝縮+干縮 特點(diǎn)：早期快，可延續(xù)12年。 影響因素：混

8、凝土的組成及配合比，尤其是水灰比； 養(yǎng)護(hù)條件；使用時的溫度與濕度。,收縮對結(jié)構(gòu)的影響： 當(dāng)收縮受約束時，引起構(gòu)件開裂。,減少收縮的措施： 限制水泥用量；減小水灰比；加強(qiáng)振搗和養(yǎng)護(hù)； 構(gòu)造鋼筋數(shù)量加強(qiáng)；設(shè)置變形縫；摻膨脹劑。,1.2.3 混凝土的選用原則,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中： 混凝土強(qiáng)度等級不應(yīng)低于C20。 用400MPa及以上鋼筋時，混凝土強(qiáng)度不應(yīng)低于C25； 承受重復(fù)荷載的鋼筋混凝土構(gòu)件，混凝土的強(qiáng)度等級不應(yīng)低于C30,預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中 ： 混凝土強(qiáng)度等級不應(yīng)低于C30，不宜低于C40。,粘結(jié)力的定義 若鋼筋和混凝土有相對變形，就會在鋼筋和混凝土交界面上產(chǎn)生沿鋼筋軸線方向的相互作用力,粘結(jié)力的組成 1. 粘結(jié)力的組成 化學(xué)膠結(jié)力 摩擦力 機(jī)械咬合力 鋼筋端部錨固力 2. 粘結(jié)性能,影響粘結(jié)強(qiáng)度的因素 混凝土強(qiáng)度，保護(hù)層厚度和鋼筋凈距，橫