第二章 混凝土结构材料的物理力学性能

第二章混凝土结构材料的物理力学性能 第二章混凝土结构材料的物理力学性能 第二章混凝土结构材料的物理力学性能 Introduction 2 1钢筋的物理力学性能 2 2混凝土的物理力学性能 2 3混凝土与钢筋的粘结 第二章混凝土结构材料的物理力学性能 本章要求一 钢筋 一 熟悉钢筋的品种和级别 二 掌握钢筋的应力 应变全曲线特性及其数学模型 三 了解钢筋的冷加工性能 重复荷载下钢筋的疲劳性能以及混凝土结构对钢筋性能的要求 二 混凝土 一 熟悉混凝土的立方体强度 轴心抗压强度 轴心抗拉强度及相互间的关系 二 掌握单轴向受压下混凝土的应力 应变全曲线及其数学模型 三 熟悉混凝土弹性模量 变形模量的概念 四 了解重复荷载下混凝土的疲劳性能以及复合应力状态下混凝土强度的概念 五 熟悉混凝土徐变 收缩与膨胀的概念 六 了解高强度 高性能混凝土的主要物理 力学性能 三 钢筋与混凝土的粘结性能 一 掌握粘结的定义 粘结力的组成 粘结应力的分布 粘结应力与相对滑移的关系等概念 二 掌握基本锚固长度的计算以及保证可靠粘结的构造要求 课时安排 10课时 材料的力学性能 钢筋 混凝土 两者间的粘结 强度 变形 粘结破坏的过程和机理 第二章混凝土结构材料的物理力学性能 钢筋的种类 热轧钢筋 热处理钢筋 冷加工钢筋 钢丝或钢绞线 第二章混凝土结构材料的物理力学性能 2 1钢筋的物理力学性能 HPB235 HotRolledPlainSteelBar 热轧光面钢筋Q235HRB335 HotRolledRibbedSteelBar 热轧带肋钢筋20MnSiHRB400 HotRolledRibbedSteelBar 热轧带肋钢筋20MnSiV 20MnSiNb 20MnTiRRB400 RemainedheattreatmentRibbedSteelBar 余热处理钢筋 常用热轧钢筋的分类 第二章混凝土结构材料的物理力学性能 第二章混凝土结构材料的物理力学性能 主要成分为铁元素 还含有少量的碳 硅 锰 硫 磷等元素 力学性能主要与碳的含量有关 含碳量越高 则钢筋的强度越高 质地硬 但塑性变差 若含碳量低于0 25 则称为低碳钢 钢筋混凝土结构中多应用的是低碳钢 20MnSi前面的20指的是平均含碳量的万分数 其他化学元素的含量在1 5 以下 热轧钢筋的成分 第二章混凝土结构材料的物理力学性能 HPB 热轧光面钢筋 桥梁规范用R表示 HRB 热轧带肋钢筋 RRB 余热处理钢 桥梁规范用KL表示 Mn 锰 Si 硅 V 钒 Nb 铌 Ti 钛 C 碳 第二章混凝土结构材料的物理力学性能 钢筋的直径 常用 6mm 6 5mm 8mm 8 2mm 10mm 12mm 14mm 16mm 18mm 20mm 22mm 25mm 28mm 32mm 36mm 40mm 50mm 钢筋的选用 普通钢筋 宜用HRB400和HRB335可用HPB235和RRB400 冷加工钢筋预应力筋 宜用钢铰线 钢丝可用热处理钢筋和冷加工钢筋 d 6 50mm 第二章混凝土结构材料的物理力学性能 HPB235 级 钢筋多为光面钢筋 PlainBar 质量稳定 塑性好易成型 但屈服强度较低 不宜用于结构中的受力钢筋 多作为现浇楼板的受力钢筋和箍筋 HRB335 级 带肋钢筋 有利于与混凝土之间的粘结 强度和塑性均较好 是目前主要应用的钢筋品种之一 HRB400 级 带肋钢筋 有利于与混凝土之间的粘结 强度和塑性均较好 是今后主要应用的钢筋品种之一 RRB400 级 钢筋强度太高 不适宜作为钢筋混凝土构件中的配筋 一般冷拉后作预应力筋 它是HRB335钢筋热轧后快速冷却 利用钢筋内温度自行回火而成 淬火钢筋强度提高 但塑性降低 余热处理后塑性有所改善 热轧钢筋的性能特点 第二章混凝土结构材料的物理力学性能 第二章混凝土结构材料的物理力学性能 钢筋的物理力学性能指标 Index 屈服强度yieldstrength 是钢筋强度的设计依据 因为钢筋屈服后将很大的塑性变形 且卸载时这部分变形不可恢复 这会使钢筋混凝土构件产生很大的变形和不可闭合的裂缝 屈服上限与加载速度有关 不太稳定 一般取屈服下限作为屈服强度 延伸率elongationstrain 钢筋拉断时的应变 是反映钢筋塑性性能的指标 延伸率大的钢筋 在拉断前有足够预兆 延性较好 均匀延伸率dgt对应最大应力时应变 包括了残余应变和弹性应变 反映了钢筋真实的变形能力 2 5 屈强比反映钢筋的强度储备 fy fu 0 6 0 7 钢筋的强度和变形 有明显屈服点的钢筋 无明显屈服点的钢筋 第二章混凝土结构材料的物理力学性能 有明显屈服点钢筋的应力 应变关系 cd段为屈服台阶df段为强化段 第二章混凝土结构材料的物理力学性能 反映钢筋力学性能的基本指标 屈服强度 延伸率和强屈比 对于有明显屈服点钢筋 其屈服强度定义为屈服下限 强屈比为极限强度与屈服强度的比值 热轧钢筋通常在1 4 1 6之间 钢筋在拉断时的应变称为延伸率 定义为 为试件的标距 第二章混凝土结构材料的物理力学性能 钢筋标距通常取为5d或10d 标距范围包括了钢筋的颈缩区域 而该区域的变形占试件变形的绝大部分且与试件标距的大小关系不大 所以导致不同标距的试件测得的延伸率不同 目前多采用均匀延伸率来反映钢筋的变形能力 第二章混凝土结构材料的物理力学性能 第二章混凝土结构材料的物理力学性能 冷弯性能是反映钢筋变形能力的另一个指标 第二章混凝土结构材料的物理力学性能 钢筋的双线性理想弹塑性本构模型 第二章混凝土结构材料的物理力学性能 无明显屈服点钢筋的应力 应变关系 条件屈服点为残余变形为0 2 时对应的应力 第二章混凝土结构材料的物理力学性能 不同钢筋应力 应变关系的比较 第二章混凝土结构材料的物理力学性能 钢筋的冷拉性能 冷拉 冷拔和冷轧 第二章混凝土结构材料的物理力学性能 钢筋的疲劳是指钢筋在承受重复 周期性的动荷载作用下 经过一定次数后 突然脆性断裂的现象 疲劳破坏的危险应力用疲劳极限来表示 它是指疲劳试验中 试件在交变应力作用下 于规定的周期基数内不发生断裂所能承受的最大应力 一般认为 钢材的疲劳破坏是由拉应力引起的 因此 钢材的疲劳极限与其抗拉强度有关 一般抗拉强度高 其疲劳极限也较高 由于疲劳裂纹是在应力集中处形成和发展的 故钢材的疲劳极限不仅与其内部组织有关 也和表面质量有关 钢筋的疲劳 混凝土结构对钢筋性能的要求 强度高 塑性好 伸长率 同一根钢筋上述伸长率只反映断口附近残留变形大小 不反映钢筋总伸长率情况 钢筋均匀伸长