2012水工钢筋混凝土结构-第一章

第一章，混凝土结构材料的物理力学性能，1 .钢筋的力学性能。立方体的压缩强度如何确定？影响混凝土抗压强度的因素包括：混凝土收缩和蠕变的区别和关系是什么？混凝土结构主要由钢筋和混凝土材料制成。为了使混凝土结构设计合理，需要深入了解混凝土和钢筋的应力性能。对混凝土和钢筋的力学性能、相互作用和协同工作的理解是掌握混凝土结构构件性能、分析和设计它的基础。第一节钢筋的品种和机械性能，I .钢筋的品种，热轧钢筋-高温轧制钢，根据强度的程度分为HPB235、HRB335、HRB400等。移除线材-预应力线材。钢筋拉拔后用中温回火消除应力，使其稳定的钢丝。钢绞线-由多个高光泽圆或线绞形成的低温回火处理，消除内部应力后制造。螺纹钢筋-高强度精轧螺纹钢筋。钢条-钢筋混凝土钢条根据表面形状分为四种类型：轻圆形条、螺旋通道条、螺旋肋条、肋钢筋。按用途：普通钢筋、预应力钢筋、d、-公称直径、3、钢绞线测量尺寸、钢绞线、标记导线、螺旋肋线、按形状、光泽钢筋、变形钢筋3360等轴测钢筋、新月肋钢筋、新月筋有效提高钢的强度，改善钢的其他性能。强度、塑料和焊接性好，软钢-碳含量，一，混凝土的强度，(a)。立方体的抗压强度FCU，未采取减摩措施后，影响立方体强度的因素：水泥标号、使用量、水灰比、试样大小、施工方法、试验方法。两端摩擦的影响(即大小效果):FCU (150)=0.95 FCU (100)，FCU (150)=1.05 FCU (200)，载荷年龄：立方体压缩强度，加载速度：加载速度越快，测量的强度越高。通常每秒取0.2到0.3N/mm2。规范使变长150毫米的立方体在温度大于20度和相对湿度大于90%的潮湿空气中保存28天，根据标准方法，保证率小于95%的压缩强度(单位)为混凝土强度等级，符号c，C30为fcuk=30N/mm2液压混凝土强度在水力结构中，还可以使用60天或90天的后期强度。共同等级：C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60，水利水电项目：一般混凝土结构，混凝土强度等级为C10钢筋混凝土结构棱镜压缩强度-轴压缩强度fc，轴压缩强度由棱镜试件确定，用符号fc表示，更接近实际构件中混凝土的压缩情况。 棱镜诗篇的纵横比一般为h/b=23，我国通常使用150mm150mm300mm棱镜诗篇作为标准示范。不采取减摩措施。在相同的混凝土中，棱镜的压缩强度小于立方体的压缩强度。棱镜抗压强度与立方体抗压强度的转换关系：对于0.88 -折减系数，混凝土的抗拉强度比抗压强度小得多，抗压强度也是。混凝土的抗拉强度和抗压强度一样，是混凝土的基本强度指标。(c)，轴抗拉强度ft，抗拉强度是混凝土的基本机械指标之一，以符号ft表示。混凝土构件的裂缝、裂缝、变形和剪切、扭转、冲孔等承载力与拉伸强度有关。，由于混凝土的不连续性和安装偏差，存在轴向拉伸试验对的困难，经常使用立方体或圆柱分割拉伸试验确定混凝土的拉伸强度。直接测试方法，间接测试方法(弯曲、劈裂)，混凝土抗拉强度的测量方法，轴向抗拉强度与立方体抗压强度的关系(选择规格):混凝土结构中混凝土通常处于复合应力状态，例如双向应力状态或三向应力状态，几乎没有理想的单向应力状态。由于复合应力状态下混凝土的特性，目前使用有限的测试数据，建议一些近似方法作为计算基础。(4)，复合应力状态下的混凝土强度，实际混凝土结构组件大部分是双向或三向应力状态下的复合应力状态。框架梁、柱既作为柱轴向力，又作为弯曲距离和剪切力，形成弯曲、弯曲和弯曲剪切等构件。双向拉力影响小，双向拉力压力不超过相应的单轴强度。拉伸或压缩应力随着其他方向的增加而减少。双向压力区域，始终随其他压力的增加而增加强度，双向压缩强度比单轴强度提高多达27%。在双向正应力下：1，2(压力-压力)强度增大，1，2(拉-压力)强度减小，1，2(拉-拉)强度基本保持不变，剪切或扭转构件中经常出现剪切应力t和正应力s共同作用的复合应力情况。混凝土的剪切强度：随拉伸应力的增加而减少，随压缩应力的增加而增加。压缩应力约为0.6fc时，剪切强度最大，压缩应力持续增加时，内部裂纹发展很大，因此剪切强度随压缩应力的增加而减小。剪切应力导致拉伸和压缩强度低于1轴拉伸和1轴压缩强度。三轴应力状态、三轴应力状态的各种组合，在实际工程中，更多螺旋箍筋和钢管混凝土柱的混凝土处于三向压缩状态。其次，混凝土的变形、混凝土的变形可分为单调短期荷载变形、荷载长期作用变形和多重反复荷载变形两类。(2)与力无关的体积变形，例如温度和干湿变化引起的变形。变形也是混凝土的重要力学性能。(a)，一次短期载荷下的应力应变曲线，混凝土单轴应力应变关系(s-e)反映了混凝土应力分析、承载力和应变计算理论的必要基础，也是利用计算机进行非线性分析的基础，即混凝土应力应变关系(s-e)。(1)混凝土压缩时的应力应变关系为，c，b，d，e，fc，0，0，a，Cu，整个混凝土，上升段OC段，(1)OA弹性阶段a 33600.3 fc(2)ab弹性塑料阶段33600.3 fc到0.8 fc裂缝稳定阶段33600.8 fc到1.0 fc (3)，应力减少速度减慢，趋向于稳定的残余应力。表面的纵向裂纹将混凝土棱柱分成多个小支柱。荷载可以承受在裂缝中摩擦和咬合力以及小支柱的剩余强度。下降段CD段：收敛段DE段：特征点：0峰值变形规范=0.002，Cu混凝土极限压力变形0103030cu=0.0033，fc轴压缩强度，混凝土轴在普通试验机中使用等应力速度载荷达到轴压强度fc时，在试验机中聚集的弹性应变能对试样造成突然脆性损伤，只能测量曲线的上升段。使用伺服试验机以等变形速度加载，或在试验机旁边结合高弹性元件，吸收试验机积累的变形能量，防止试验机头部回弹冲击引起的试件突然损坏，从而测量应力应变曲线的下降段。不同强度混凝土的应力应变关系曲线，强度等级越高，上升和峰值变形的变化不重要，但下降段的形状有很大的差异，强度越高，陡，即延度越低。(2)应力应变曲线的数学模型，a .模型1，上升段，下降段，b .模型2，上升段，下降段，C. 规范模型，上升段：下降段：(b)我们通常可以循环超过200万次试样的破坏等压缩应力称为混凝土的疲劳压缩强度，用符号表示。弹性系数测量方法，标准大小棱镜试样(150mm150mm300mm)，加载到0.4fc，然后卸载到0，卸载5次。应力应变曲线稳定为直线的斜率是弹性系数。(C)，混凝土的弹性系数，混凝土的变形系数为，(1)原点弹性系数，(2)割线系数(变形系数)，(3)切向系数，k，C，ce，混凝土徐变的主要原因是荷载长期作用下，混凝土凝胶体的水分逐渐挤压，水泥石逐渐流动，碎屑逐渐封闭，微晶体内部逐渐滑动，微裂纹逐渐发生等多种因素的综合结果。蠕变的主要原因：(1)长期载荷下混凝土的应力大小。应力越大，蠕变越大。高应力时，蠕变与应力成正比，称为线性蠕变；高应力时，蠕变变形比应力增长快，称为非线性蠕变。蠕变的影响因素：(2)加载过程中混凝土的年龄。年龄越长，西变越小。(3)混凝土的组成和配合比。水泥量越大，徐的变化就越大。水-水泥比越大，徐变越大。(4)维护和使用条件下的温度和湿度。特别是保存时温度和湿度对西变有重要影响，保存时温度高、湿度高、水泥的水化效果充分，西变越小越好。负载后环境温度越高，湿度越低，西变越大。(6)骨料的弹性特性骨料越硬，弹性系数越高，对水泥石料的约束效果越大，混凝土徐变越小。(5)元件的外观和大小。大型试件的内部水分损失受到限制，蠕变减少。蠕变的缺点：蠕变还会增加结构(元件)的(挠曲)变形，导致预应力损失，在长期高应力下造成破坏。有利点：蠕变有利于结构构件发生时(应)力的重新分配，有助于降低结构的应力，减少大体积混凝土的温度应力。线性蠕变初始应力c 0.5 fc蠕变与初始应力成比例，非线性蠕变c 0.5 fc，c 0.8 fc，蠕变开发最终导致混凝土的长期压缩强度破坏。0.8fc，蠕变对结构的影响：增加组件的变形；截面上发生应力重新分配；在钢筋混凝土结构中引起预应力损失。温度和湿度变化引起的混凝土体积变化称为温度变形和干湿变形。(5)，混凝土的温度变形和干湿变形，温度变形受到限制时产生的温度应力对水工混凝土危害很大。，混凝土下水后收缩(收缩)，已干的混凝土放入水中，混凝土再膨胀(湿胀)。混凝土的温度变形：混凝土的体积也具有热膨胀和收缩特性，温度变形受外部环境约束，不能自由发生时，组件内就会产生温度应力。应力引起的变形差异很大，可能导致表面混凝土裂缝。收缩的原因：混凝土收缩的原因，硬化初期主要是水化凝固接合硬过程中水泥石的体积变化，后期主要是混凝土内自由水分蒸发引起的干燥收缩。收缩的影响因素：(1)水泥品种，剂量。(2)骨料的特性。(3)保护条件。(4)混凝土制造方法。(5)使用环境。(6)元件的体积比表面积比。收缩特性、自由收缩、约束收缩、内部钢筋约束、支撑的外部约束、收缩对结构的影响、自由收缩一般不会导致拉伸应力，因此没有裂缝、约束收缩不会产生收缩应力或裂缝、第三钢筋与混凝土的结合、I .钢筋与混凝土之间的结合力、钢筋与混凝土之间的结合，圆钢筋和变形钢筋有不同的粘结机制。光源钢筋与混凝土的结合主要是a .钢筋与混凝土的水泥凝胶之间的化学吸附力(附着力)；在注入过程中水泥浆体对水泥浆体的渗透和水化过程中水泥晶体的生长和硬化。结合力的构成，b .混凝土收缩夹点路面钢筋产生摩擦力；混凝土凝固后收缩，对钢筋的垂直和摩擦面产生压缩应力。压缩应力越大，接触表面的粗糙度越大，摩擦阻力越大。c .钢筋表面凹凸度和混凝土之间的机械咬合作用(咬力)；对圆钢筋的这种咬合力来自表面的粗糙度。变形钢筋的连接主要来自于挤出到钢筋表面的筋的混凝土挤压引起的机械咬合效果。是影响连接强度的因素，变形钢筋的连接强度比光圆钢筋高。箍筋等侧钢筋可以限制混凝土内部裂缝的发展，提高连接强度，在直接支撑的支撑中提高连接强度，2 .钢筋的锚固和接头、锚固长度la的确定原理：钢筋屈服过程中的锚固失败。是钢筋形状系数。d是钢筋直径。长钢方法：搭接；焊接；焊接。机械连接。钢筋强度越高，直径越大，混凝土强度越低，锚固长度应该越长。由于横向膨胀，压缩钢筋，锚长可能较短；设计中锚定长度不得小于附录iv的表2中规定的值。圆筋在末端做成钩，变形钢筋不能成为钩。松紧带环绕是指将两条钢筋的端点放置在一定长度内，并使用适当的连接将一条钢筋的力传递到另一条钢筋和混凝土之间的粘合力。钢筋搭接的原理是，连接应设置在力较小的地方，同一钢筋上的连接应尽可能少，机械连接可以产生更强的连接力，机械连接应优先应用。搭接长度要求：拉伸钢筋：压缩钢筋：连接长钢筋的三种方法：搭接、焊接、机械连接。La是根据附录iv中的表2选择的实验室长度。钢筋的接头应优先于焊接和机械连接。钢直径d28mm，接触焊缝d28mm的相对，钢条的弧焊方法d=18-40mm，钢冷挤压连接d