建筑结构与选型教学PPT钢筋和混凝土材料的力学性能.ppt

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1、ABBCDE上屈服点不稳定上屈服点不稳定下屈服点下屈服点出现颈缩出现颈缩拉断拉断BC段为屈服平台段为屈服平台CD段为强化段段为强化段0.2%0.2标距标距有明显流幅的钢筋有明显流幅的钢筋无明显流幅的钢筋无明显流幅的钢筋钢筋受压和受拉时的应力钢筋受压和受拉时的应力-应变曲线几乎相同应变曲线几乎相同ABBCDE0.2%0.2强度指标强度指标*明显流幅的钢筋：下屈服点对应的明显流幅的钢筋：下屈服点对应的强度作为设计强度的依据，因为，钢强度作为设计强度的依据，因为，钢筋屈服后会产生大的塑性变形，钢筋筋屈服后会产生大的塑性变形，钢筋混凝土构件会产生不可恢复的变形和混凝土构件会产生不可恢复的变形和不可闭合

2、的裂缝，以至不能使用不可闭合的裂缝，以至不能使用*无明显流幅的钢筋：残余应变为无明显流幅的钢筋：残余应变为0.2%时所时所对应的应力作为条件屈服对应的应力作为条件屈服强度强度 强度指标的确定强度指标的确定强度强度随机变量随机变量强度标准值根据统计资料，运用根据统计资料，运用数理统计方法确定的数理统计方法确定的具有一定保证率（钢具有一定保证率（钢筋为筋为97.73%）的统计）的统计特征值：特征值：强度标准值强度标准值=强度平强度平均值均值-2-2均方差均方差概率密度材料强度强度平均值强度标准值ABBCDE0.2%0.2变形指标*伸长率：钢筋拉断后的伸长与原长伸长率：钢筋拉断后的伸长与原长的比值的

3、比值*冷弯要求：将直径为冷弯要求：将直径为d的的钢筋绕直钢筋绕直径为径为D的钢辊弯成一定的角度而不发的钢辊弯成一定的角度而不发生断裂生断裂 钢筋钢筋热轧钢筋：热轧光面钢筋热轧钢筋：热轧光面钢筋HPB300，普通热轧带肋钢，普通热轧带肋钢筋筋HRB335、HRB400、HRB500，细晶粒热轧带肋，细晶粒热轧带肋钢筋钢筋HRBF400、HRBF500、HRBF335冷拉冷拉钢筋：由热轧钢筋在常温下用机械拉伸而成钢筋：由热轧钢筋在常温下用机械拉伸而成余热处理带肋钢筋：余热处理带肋钢筋：将HRB400、通过加热、淬火、通过加热、淬火、回火而成（回火而成（RRB400）。）。按按加工加工钢丝钢丝碳素钢

4、丝：高碳镇静钢通过多次冷拔、应力消除、矫碳素钢丝：高碳镇静钢通过多次冷拔、应力消除、矫正、回火处理而成正、回火处理而成刻痕钢丝：在钢丝表面刻痕，以增强其与混凝刻痕钢丝：在钢丝表面刻痕，以增强其与混凝土间的粘结力土间的粘结力钢绞线：六根相同直径的钢丝成螺旋状铰绕在一起钢绞线：六根相同直径的钢丝成螺旋状铰绕在一起冷拔低碳钢丝：由低碳钢冷拔而成冷拔低碳钢丝：由低碳钢冷拔而成按按表面形状表面形状光圆钢筋光圆钢筋变形钢筋变形钢筋钢筋的应用范围钢筋的应用范围非预应力钢筋：非预应力钢筋：HPB300，HRB335，HRBF335，HRB400，HRBF400，HRB500，HRBF500，RRB400预应力

5、钢筋：中强度预应力钢丝，消除应力钢丝，钢绞线，预应力钢筋：中强度预应力钢丝，消除应力钢丝，钢绞线，预应力螺纹钢筋预应力螺纹钢筋冷拉冷拉BKZZK残余变形残余变形冷拉伸长率冷拉伸长率无时效无时效经时效经时效K点的点的选择：应力控制和应变控制选择：应力控制和应变控制温度的影响：温度达温度的影响：温度达700C时恢时恢复到冷拉前的状态，先焊后拉复到冷拉前的状态，先焊后拉特性：只提高抗拉强度，不提高特性：只提高抗拉强度，不提高抗压强度抗压强度，强度提高，塑性下降强度提高，塑性下降冷拔经过冷拔后钢筋没有明显的经过冷拔后钢筋没有明显的屈服点和流幅屈服点和流幅冷拔既能提高抗拉强度又能冷拔既能提高抗拉强度又能

6、提高抗压强度提高抗压强度徐变徐变应力不变，随时间的应力不变，随时间的增长应变继续增加增长应变继续增加松弛松弛长度不变，随时间的长度不变，随时间的增长应力降低增长应力降低对对结构，尤其结构，尤其是预应力结构，是预应力结构，产生不利的影产生不利的影响，需采取必响，需采取必要的措施要的措施强度要求：屈服强度和极限强度，抗震设计时还要求有强度要求：屈服强度和极限强度，抗震设计时还要求有一定的屈强比一定的屈强比塑性要求：伸长率和冷弯要求塑性要求：伸长率和冷弯要求可焊性可焊性与与混凝土的粘结性混凝土的粘结性立方体抗压强度立方体抗压强度fcu承压板试块摩擦力不涂润滑剂涂润滑剂强度大于我国规范的方法：不涂润滑

7、剂压力压力试件试件裂缝裂缝发展发展扩张扩张整个体整个体系解体，丧失承载力系解体，丧失承载力另另影响强度的因素影响强度的因素还有：龄期、加载速还有：龄期、加载速率、试块尺寸等率、试块尺寸等标准试块：标准试块：150150 150非标准试块：非标准试块：100100 100 换算系数换算系数 0.95 200200 200 换算系数换算系数 1.05立方体抗压强度是区分混凝土强度等级的指标，我国规立方体抗压强度是区分混凝土强度等级的指标，我国规范混凝土的强度等级有：范混凝土的强度等级有：C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50，C55，C60，C65，C70，C75，C80表

8、示混凝土表示混凝土Concrete立方体抗压强度标准值为立方体抗压强度标准值为60N/mm2立方体抗压强度立方体抗压强度fcu轴心抗压强度（棱柱体抗压强度）轴心抗压强度（棱柱体抗压强度）fc承压承压板板试试块块标准试块：标准试块：150150 300fck=0.88c1c2fcu，k 0.88为考虑结构中混凝土的实体强度与立方体试件混凝土强度为考虑结构中混凝土的实体强度与立方体试件混凝土强度之间的差异，对试件混凝土强度的修正系数。之间的差异，对试件混凝土强度的修正系数。c1为轴心抗压强度与立方体抗压强度的比值，对为轴心抗压强度与立方体抗压强度的比值，对C50及以下取及以下取0.76，对高强混凝

9、土，对高强混凝土C80取取0.82，中间按线性内插。，中间按线性内插。c2对对C40以上混凝土考虑脆性折减系数，对以上混凝土考虑脆性折减系数，对C40以下混凝土以下混凝土取取c21.0，对，对C80取取c20.87，中间按线性插值。，中间按线性插值。直接受拉试验ft100100150150500ftk=0.880.395fcu，k 0.55(1-1.645）0.45c2为变异系数为变异系数0.395和指数和指数0.55为轴心抗拉强度与立方体抗压为轴心抗拉强度与立方体抗压 强度的折算关系，是根据试验数据进行统计分析后强度的折算关系，是根据试验数据进行统计分析后 确定的。确定的。(MPa)fco

10、0(10-3)abcd225201510546810混凝土强度提高混凝土强度提高加载速度减慢加载速度减慢单轴受压时的应力-应变关系作用是：作用是：峰值应力峰值应力后，吸收后，吸收试验机的试验机的变形能，变形能，测出下降测出下降段段重复荷载下混凝土的变形性能重复荷载下混凝土的变形性能 p e 包罗线与一次性加包罗线与一次性加载时载时的应力的应力-应变曲线应变曲线相似相似混凝土的弹性模量ccccep01原点切线模量（弹性模量）：拉压相同原点切线模量（弹性模量）：拉压相同ecctgE/0变形模量（割线模量、弹塑性模量）变形模量（割线模量、弹塑性模量）ccctgE/1切线模量切线模量cccddtgE

11、cccecEEE受压时，为受压时，为0.41.0；受拉破坏时，受拉破坏时，为为1.0混凝土的弹性模量的试验方法（150150 300标准试件）c/fc c0.5510次次此线和原点切线基此线和原点切线基本平行，取其斜率本平行，取其斜率作为作为Ec)/(74.342.21025mmNfEcuc混凝土的泊松比和剪切模量混凝土的泊松比和剪切模量混凝土的泊松比，在压力较小时为混凝土的泊松比，在压力较小时为0.150.18，接近破，接近破坏时可达坏时可达0.5以上，一般可取以上，一般可取0.2混凝土的剪切模量为混凝土的剪切模量为)1(2cccEG长期荷载作用下混凝土的变形性能-徐变0.51.01.52.

12、02.505101520253035(10-3)(月)c0.5fc，线性徐变线性徐变 c0.8fc，非线性徐变非线性徐变 cr e e e crP原因之一，胶凝体原因之一，胶凝体的粘性流动的粘性流动原因之二，混凝土原因之二，混凝土内部微裂缝的不断发内部微裂缝的不断发展展长期荷载作用下混凝土的变形性能长期荷载作用下混凝土的变形性能-影响徐变的因素影响徐变的因素应力：应力：c0.5fc，徐变变形与应力成正比徐变变形与应力成正比-线性徐变线性徐变 0.5fc c0.8fc，造成混凝土破坏，不稳定造成混凝土破坏，不稳定加荷时加荷时混凝土的龄期，越早，徐变越大混凝土的龄期，越早，徐变越大水泥用量越多，水

13、灰比越大，徐变越大水泥用量越多，水灰比越大，徐变越大骨料越硬，徐变越小骨料越硬，徐变越小混凝土的收缩混凝土的收缩-结硬过程中混凝土体积缩小的性质结硬过程中混凝土体积缩小的性质水泥品种：等级越高，收缩越大水泥品种：等级越高，收缩越大水泥用量：水泥用量越多，水灰比越大，收缩越大水泥用量：水泥用量越多，水灰比越大，收缩越大骨料：骨料越硬，收缩越小骨料：骨料越硬，收缩越小养护条件、制作方法、使用环境、体积与表面积的比值等养护条件、制作方法、使用环境、体积与表面积的比值等徐变对混凝土结构的影响PAsPAs s1 c1P s2As s2P拆去，钢筋受拆去，钢筋受压混凝土受拉，压混凝土受拉，可能会引起混凝可

14、能会引起混凝土开裂土开裂徐变：徐变：s，c收缩对混凝土结构的影响收缩对混凝土结构的影响AssAs s收缩：收缩：钢筋受压，混凝土受拉AsPP裂缝出现后的粘结作用T两种粘结作用两种粘结作用锚固粘结锚固粘结保证钢筋和混保证钢筋和混凝土共同工作凝土共同工作缝间粘结缝间粘结改善钢筋混凝改善钢筋混凝土的耗能性能土的耗能性能光圆钢筋粘附力摩擦力机械咬合力（钢筋表面不平、微锈时可显著提高咬合力）有滑移时粘附力即消失钢筋受力较大时粘结力主要由此二部分组成变形钢筋粘附力摩擦力机械咬合力主要作用拔出试验搭接长度搭接长度延伸长度延伸长度半梁试验搭接长度试验延伸长度试验光圆钢筋钢筋拔出lTu一般用拔出试验测出钢筋与混

15、凝土间一般用拔出试验测出钢筋与混凝土间的平均粘结强度的平均粘结强度lTsuu钢筋周长钢筋周长埋置埋置长度长度拔出拔出拉力拉力影响因素影响因素混凝土强度混凝土强度浇注位置（水平浇注、竖向浇注）浇注位置（水平浇注、竖向浇注）钢筋的外形特征钢筋的外形特征保护层厚度和钢筋的净距保护层厚度和钢筋的净距原则原则钢筋屈服时正好发生锚固破坏钢筋屈服时正好发生锚固破坏对象对象以直径为以直径为2c的混凝土试件内配直径为的混凝土试件内配直径为d的变形钢筋为例的变形钢筋为例假定假定纵裂纵裂发生在刮出式破坏以前发生在刮出式破坏以前yabtfldfaa abllla基本锚固长度（GB50010）：锚固钢筋的外形系数：光圆钢筋锚固钢筋的外形系数：光圆钢筋0.16；带肋钢筋；带肋钢筋0.14；螺旋肋钢丝螺旋肋钢丝0.13；三股钢绞线；三股钢绞线0.16；七股钢绞线；七股钢绞线0.17。对不同的情况还要作修正对上式作修正可对上式作修正可得搭接长度得搭接长度受拉钢筋的锚固长度按下式计算，且不应小于200mmll all