采用的圆柱体试件PPT课件

.,1,钢筋和混凝土材料力学性能,混凝土结构基本原理,.,2,一、混凝土的强度和变形,混凝土组成水泥、水、沙和碎石的混合物,水泥浆（基本相），骨料（分散相）以及结合面（包括界面微裂缝、毛细孔和凝胶：薄弱面）组成,水泥结晶体、骨料-弹性骨架，产生弹性变形结合面（界面微裂缝、毛细孔和凝胶）-产生塑性变形,从微观看：,.,3,一、混凝土的强度和变形1.单轴受力状态下混凝土的抗压强度,(1)立方体抗压强度fcuk,压力试件裂缝发展扩张整个体系解体，丧失承载力,试验条件：20+3C温度，95%相对湿度，养护28天,-基本标准及强度等级划分标准,标准试块：150150150,非标准试块：100100100换算系数0.95200200200换算系数1.05,试块,.,4,一、混凝土的强度和变形1.单轴受力状态下混凝土的抗压强度,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：C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50，C55，C60，C65，C70，C75，C80,表示混凝土Concrete,立方体抗压强度fcu,k,.,5,一、混凝土的强度和变形1.单轴受力状态下混凝土的抗压强度,a.试验方法：压力机垫板对试件端部的套箍约束作用。b.加载速率越大，测得的强度越大；一般规定：混凝土强度C30，加载速率为0.3-0.5N/mm2混凝土强度C30，加载速率为0.5-0.8N/mm2,影响因素,c.成型后的龄期有关。,d.与试件尺寸有关。,龄期越长，强度越大，试验规定龄期为28天,尺寸越小，强度越大,我国规范的方法：不涂润滑剂,.,6,一、混凝土的强度和变形1.单轴受力状态下混凝土的抗压强度,（2）棱柱体抗压强度fck,标准试块：150150300,非标准试块：100100300换算系数0.95200200400换算系数1.05,考虑到承压板对试件的约束，立方体抗压强度大于棱柱体抗压强度，且有：fck=0.88c1c2fcukC50以下混凝土，fck=0.67fcuk,对国外（美国、日本、欧洲混凝土协会等）采用的圆柱体试件（d=150,h=300），有fck=0.79fcuk,圆柱体抗压强度,-设计指标fc,棱柱体与立方体抗压强度之比,高强混凝土脆性折减系数,.,7,一、混凝土的强度和变形2.单轴受力状态下混凝土的抗拉强度,(1)直接受拉试验ftk,试验结果：ft=0.395fcu0.55考虑到构件和试件的区别，尺寸效应，加荷速度等的影响，,混凝土设计规范规定：,.,8,一、混凝土的强度和变形2.单轴受力状态下混凝土的抗拉强度,(2)劈裂试验fts,我国根据100mm立方体的劈裂与抗压试验结果有：fts=0.19fcu3/4,.,9,一、混凝土的强度和变形3.复合受力状态下混凝土的强度,（1）双轴应力下的强度,双向正应力下的强度曲线,法向应力和剪应力下的强度曲线,1,2,A,B,C,D,E,F,H,.,10,一、混凝土的强度和变形3.复合受力状态下混凝土的强度,（2）三向受压时的混凝土强度,圆柱体试验,有侧向约束时的抗压强度,无侧向约束时圆柱体的单轴抗压强度,.,11,一、混凝土的强度和变形4.混凝土的变形性能,（1）单轴受压时的应力-应变关系,a:0.30.4fc，比例极限点b:0.70.8fc，长期抗压强度,u,e,.,12,一、混凝土的强度和变形4.混凝土的变形性能,（2）单轴受压时的应力-应变关系的数学模型,美国Hognestad模型,德国Rsch模型,.,13,一、混凝土的强度和变形4.混凝土的变形性能,单轴受压时的应力-应变关系的数学模型-中国规范,.,14,一、混凝土的强度和变形4.混凝土的变形性能,（3）侧向受约束时混凝土的变形特点,.,15,一、混凝土的强度和变形4.混凝土的变形性能,（5）混凝土的弹性模量,原点切线模量（弹性模量）：拉压相同,变形模量（割线模量、弹塑性模量）,切线模量,受压时，为0.41.0；受拉破坏时，为1.0,.,16,一、混凝土的强度和变形4.混凝土的变形性能,混凝土的弹性模量的试验方法（150150300标准试件）,510次,.,17,一、混凝土的强度和变形4.混凝土的变形性能,（6）长期荷载作用下混凝土的变形性能-徐变,c0.5fc，线性徐变,c0.8fc，非线性徐变,原因之一，胶凝体的粘性流动,原因之二，混凝土内部微裂缝的不断发展,.,18,一、混凝土的强度和变形4.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,应力：c0.8fc，造成混凝土破坏，不稳定。故一般取0.750.8fc作为混凝土长期抗压强度。,加荷时混凝土的龄期，越早，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,.,19,一、混凝土的强度和变形4.混凝土的变形性能,徐变对混凝土结构的影响：使构件变形增加；钢筋混凝土构件中引起应力重分布；预应力构件中造成预应力损失。,P拆去，钢筋受压混凝土受拉，可能会引起混凝土开裂,徐变：s，c,.,20,一、混凝土的强度和变形4.混凝土的变形性能,（7）混凝土的收缩-结硬过程中混凝土体积缩小的性质,影响混凝土收缩的因素有：(1)水泥的品种：水泥强度等级越高制成的混凝土收缩越大。(2)水泥的用量：水泥越多，收缩越大；水灰比越大，收缩也越大。(3)骨料的性质：骨料的弹性模量大，收缩小。(4)养护条件：在结硬过程中周围温、湿度越大，收缩越小。(5)混凝土制作方法：混凝土越密实，收缩越小。(6)使用环境：使用环境温度、湿度大时，收缩小。(7)构件的体积与表面积比值：比值大时，收缩小。,.,21,墙板干燥收缩裂缝与边框架的变形,.,22,一、混凝土的强度和变形5.混凝土在重复荷载作用的性能,重复荷载下的应力-应变曲线,fcf的确定原则：100100300或150150450的棱柱体试块承受200万次（或以上）循环荷载时发生破坏的最大压应力值,混凝土的疲劳强度,疲劳破坏：损失累积的结果破坏特征：裂缝小，变形大,疲劳强度修正系数,.,23,二、钢筋的强度和变形1.钢筋级别和品种,柔性钢筋（普通钢筋）,劲性钢筋,型钢、钢骨、钢管，用于钢骨-混凝土结构,光圆钢筋,肋纹钢筋,.,24,二、钢筋的强度和变形1.钢筋级别和品种,图2-20钢筋的外形（a)光圆钢筋；(b)螺旋纹钢筋；(c)人字纹钢筋；(d)月牙纹钢筋,线形的普通钢筋统称为柔性钢筋，其外形有光圆和带肋两类。,.,25,二、钢筋的强度和变形1.钢筋级别和品种,钢筋,热轧钢筋：热轧光面钢筋HPB300；热轧带肋钢筋HRB335、细晶粒HRBF335；HRB400，HRBF400，热处理钢筋RRB400；HRB500，HRBF500(符号表示）,热处理钢筋：将钢筋通过加热、淬火、回火而成,柔性钢筋分类,预应力钢筋,消除应力钢丝：高碳镇静钢通过多次冷拔、应力消除、矫正、回火处理而成，强度高于1000MPA,预应力螺纹钢筋：直径18、25、32、50,钢绞线：若干根相同直径的钢丝成螺旋状铰绕在一起,中强度预应力钢丝：直径5,7,9，强度小于1000MPA,.,26,二、钢筋的强度和变形热轧钢筋应用,混凝土结构设计规范提出了高强度、高性能钢筋HRB400和HRB500的要求。因此，本教材的例题中，对梁、柱的纵向受力钢筋将主要采用这两种钢筋，特别是HRB400。箍筋宜采用HRB400、HRBF400、HRB335和HPB300。光圆钢筋HPB300虽然也可用作纵向受力钢筋，因其强度较低，故主要用作箍筋。当HRB500和HRBF500用作箍筋时，只能用于约束混凝土的间接钢筋，即螺旋箍筋或焊接环筋，见5.2.2节。细晶粒系列HRBF钢筋、HRB500和热处理钢筋RRB400都不能用作承受疲劳作用的钢筋，这时宜采用HRB400钢筋。工地上常把上述4个强度等级的钢筋俗称为级、级、级和级钢筋，但在施工图和正式文件中，都不应采用此俗称。,.,27,.,28,二、钢筋的强度和变形2.钢筋的应力-应变曲线,上屈服点不稳定,下屈服点,出现颈缩,拉断,BC段为屈服平台CD段为强化段,有明显流幅的钢筋（软钢）-热轧钢筋,无明显流幅的钢筋（硬钢）-钢丝、热处理钢筋,钢筋受压和受拉时的应力-应变曲线几乎相同,.,29,二、钢筋的强度和变形2.钢筋的应力-应变曲线,强度指标-屈服强度fy,*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0.2%时所对应的应力作为条件屈服强度,随着冶金系统采用国际标准及质量的提高，在相应的产品标准中明确规定屈服强度0.2不得小于极限抗拉强度b的85%（0.85b）。因此，实际应用中可取极限抗拉强度b的85%作为条件屈服点,.,30,二、钢筋的强度和变形2.钢筋的应力-应变曲线,变形指标,*伸长率：钢筋拉断后的伸长与原长的比值,*冷弯要求：将直径为d的钢筋绕直径为D的钢辊弯成一定的角度而不发生断裂,伸长率越大，塑性越好。,钢辊直径D越小，弯转角越大，则钢筋塑性越好,.,31,伸长率：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。,s,e,.,32,二、钢筋的强度和变形3.钢筋的冷加工和热处理,冷拉,无时效,经时效,K点的选择：应力控制和应变控制,特性：只提高抗拉强度，不提高抗压强度，强度提高，塑性下降,.,33,二、钢筋的强度和变形3.钢筋的冷加工和热处理,冷拔,经过冷拔后钢筋没有明显的屈服点和流幅,冷拔既能提高抗拉强度又能提高抗压强度,.,34,二、钢筋的强度和变形3.钢筋的冷加工和热处理,热处理,对特定钢号的钢筋进行淬火和回火处理,强度提高，塑性降低,不降低强度的前提下，消除由淬火产生的内力，改善塑性和韧性,.,35,二、钢筋的强度和变形4.钢筋的疲劳,钢筋的疲劳破坏：钢筋在承受重复、周期性的动荷载作用下，经过一定次数后发生脆性断裂的现象。,原因：内部和外部缺陷处应力集中；晶粒滑移，产生疲劳裂纹。,钢筋的疲劳强度静载作用下的强度,钢筋的疲劳强度：规定的应力幅度内，经一定次数的重复荷载后，发生疲劳破坏的最大应力值。应力幅是影响钢筋疲劳强度的主要因素，因此钢筋用疲劳应力幅限值来进行疲劳验算。,疲劳应力幅：,.,36,二、钢筋的强度和变形4.钢筋的疲劳,疲劳试验方法,单根原状钢筋的轴拉疲劳：疲劳强度最低。-规范采用试验方法,钢筋埋入混凝土中重复受拉或受弯：疲劳强度稍高,疲劳验算时：纵向受拉钢筋的应力幅应不超过规范规定的应力幅限值，而应力幅限值根据应力比值查表取用不同的限值。,.,37,二、钢筋的强度和变形5.混凝土结构对钢筋的要求,强度要