[工学]水工钢筋混凝土结构学第一章ppt课件

1、第一节第一节 钢筋的种类和力学性能钢筋的种类和力学性能一一. .钢筋的种类钢筋的种类 按化学成分区分按化学成分区分低碳钢：含碳量低碳钢：含碳量0.25%0.6%0.6%强度高、塑性差强度高、塑性差低合金钢：碳素钢根底上参与少量合金元素而低合金钢：碳素钢根底上参与少量合金元素而成，成， 强度高、塑性好强度高、塑性好 第一章 钢筋砼构造的资料1.1钢筋的种类和力学性能第一章第一章 钢筋砼构造的资料钢筋砼构造的资料应力集中。 第一章 钢筋砼构造的资料1.1 钢筋的种类和力学性能光面圆钢筋光面圆钢筋螺旋纹钢筋螺旋纹钢筋人字纹钢筋人字纹钢筋月牙纹钢筋月牙纹钢筋第一章 钢筋砼构造的资料1.1 钢筋的种类和

2、力学性能等高肋、低合金钢，强度高；普通经冷拉后用于预应力钢筋砼构造。1.1 钢筋的种类和力学性能第一章 钢筋砼构造的资料v冷加工钢筋冷加工钢筋v 热轧钢筋常温下经冷拉、冷拔、冷轧、冷扭热轧钢筋常温下经冷拉、冷拔、冷轧、冷扭加工后而成。冷加工提高钢筋的强度，节约钢加工后而成。冷加工提高钢筋的强度，节约钢材。冷加工后，强度提高，塑性降低。普通用材。冷加工后，强度提高，塑性降低。普通用于预应力砼构造。于预应力砼构造。v热处置钢筋热处置钢筋 v 等高肋低合金钢，等高肋低合金钢，级钢经加热、淬火和回火级钢经加热、淬火和回火等调质工艺而成，强度提高，塑性降低不多。等调质工艺而成，强度提高，塑性降低不多。用

3、于预应力砼构造。用于预应力砼构造。v钢丝钢丝v 直径直径6mm，外形有光面、刻痕和螺旋肋，外形有光面、刻痕和螺旋肋三种，另有二股、三股和七股钢绞线，外接圆三种，另有二股、三股和七股钢绞线，外接圆直径直径9.515.2 mm。用于预应力砼构造。用于预应力砼构造。 v 第一章 钢筋砼构造的资料1.1 钢筋的种类和力学性能 第一章 钢筋砼构造的资料 二二. . 钢筋的力学性能钢筋的力学性能 一软钢的力学性能一软钢的力学性能 a为比例极限为比例极限 cdcd为强化段为强化段b为屈服强度为屈服强度 fybcbc为屈服台阶为屈服台阶d d为抗拉强度为抗拉强度1.1钢筋的种类和力学性能软钢：有明显屈服点的钢

4、筋，如热轧软钢：有明显屈服点的钢筋，如热轧 级钢筋。级钢筋。 第一章 钢筋砼构造的资料1.1钢筋的种类和力学性能v屈服强度：是钢筋强度的设计根据，在混凝土中的钢筋，屈服强度：是钢筋强度的设计根据，在混凝土中的钢筋，应力到达屈服强度，荷载不添加，应变继续增大，裂痕开展应力到达屈服强度，荷载不添加，应变继续增大，裂痕开展过宽，构件变形过大，构造不能正常运用。过宽，构件变形过大，构造不能正常运用。v伸伸 长长 率：钢筋拉断时应变，反映钢筋塑性性能的目的。率：钢筋拉断时应变，反映钢筋塑性性能的目的。伸长率大的钢筋，拉断前有足够预兆，延性较好。伸长率大的钢筋，拉断前有足够预兆，延性较好。00lll v弯

5、曲实验：钢筋围绕直径为弯曲实验：钢筋围绕直径为D D 的钢辊弯转的钢辊弯转角而不发生裂纹，角而不发生裂纹，是反映钢筋塑性性能的另一目的。是反映钢筋塑性性能的另一目的。v屈屈 强强 比：反映钢筋的强度贮藏，比：反映钢筋的强度贮藏，fy/fu=0.60.7。 含碳量高，屈服强度和抗拉强度高，伸长率小，流幅缩短。第一章 钢筋砼构造的资料1.1钢筋的种类和力学性能 第一章 钢筋砼构造的资料二硬钢的力学性能二硬钢的力学性能 a点：比例极限点：比例极限协定流限：强度设计目的，协定流限：强度设计目的，指经加载及卸载后尚存有指经加载及卸载后尚存有0.2%永久剩余变形时的应力，永久剩余变形时的应力，用用0.2表

6、示。表示。 0.2普通相当于普通相当于抗拉强度的抗拉强度的70% 85%。硬钢：没有明显屈服点的钢硬钢：没有明显屈服点的钢筋，如热处置钢筋及高强钢筋，如热处置钢筋及高强钢丝。丝。1.1钢筋的种类和力学性能 a0.2%0.2 fu 三钢筋的冷加工三钢筋的冷加工冷拉钢筋冷拉钢筋 将钢筋拉伸超越其屈服强度，放松，经一段时将钢筋拉伸超越其屈服强度，放松，经一段时间之后，钢筋会获得比原来屈服强度更高的屈间之后，钢筋会获得比原来屈服强度更高的屈服强度值。如下图。服强度值。如下图。冷拉后，屈服强度提高冷拉后，屈服强度提高了，流幅缩短，伸长率了，流幅缩短，伸长率降低，钢材性量变硬变降低，钢材性量变硬变脆。脆。

7、冷拉后，抗压强度没有冷拉后，抗压强度没有提高，计算仍取用原来提高，计算仍取用原来的抗压强度。的抗压强度。 第一章 钢筋砼构造的资料1.1钢筋的种类和力学性能 第一章 钢筋砼构造的资料1.1钢筋的种类和力学性能v拔冷拔冷v 将钢筋用强力拔过硬质合金拔丝模，截面将钢筋用强力拔过硬质合金拔丝模，截面变变 小而长度添加，强度提高，塑性降低。小而长度添加，强度提高，塑性降低。v冷轧冷轧v 将热轧钢筋在常温下外表轧制成不同的外将热轧钢筋在常温下外表轧制成不同的外形，强度提高，塑性降低。形，强度提高，塑性降低。v 冷轧带肋钢筋冷轧带肋钢筋采用低碳热轧盘圆进展冷采用低碳热轧盘圆进展冷轧减径，外表轧出月牙纹。轧

8、减径，外表轧出月牙纹。v 冷轧扭钢筋冷轧扭钢筋钢筋经冷轧并经改动而成。钢筋经冷轧并经改动而成。 第二节第二节 砼的物理力学性能砼的物理力学性能 一砼的强度一砼的强度一立方体抗压强度一立方体抗压强度fcu砼构造主要利用其抗压强度，因此抗压强度是最砼构造主要利用其抗压强度，因此抗压强度是最主要和最根本的目的。主要和最根本的目的。规范立方体强度：规范立方体试件测得的抗压强规范立方体强度：规范立方体试件测得的抗压强度，用度，用fcu表示。表示。砼强度等级：边长砼强度等级：边长150mm立方体，温度为立方体，温度为203、相对湿度不小于、相对湿度不小于95%的条件下养护的条件下养护28天，用规范实验方法

9、测得的具有天，用规范实验方法测得的具有95%保证率保证率的立方体抗压强度规范值的立方体抗压强度规范值fcuk作为砼的强度等作为砼的强度等级，以符号级，以符号C表示，单位为表示，单位为N/mm2。第一章 钢筋砼构造的资料1.2 砼的物理力学性能v影响砼强度的要素影响砼强度的要素v实验方法。实验方法。试件尺寸。试件尺寸。加载速度。加载速度。龄期。龄期。第一章 钢筋砼构造的资料1.2 砼的物理力学性能实验录像实验录像水利水电工程用砼分11个强度等级，即C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60，级差为5N/mm2。 第一章 钢筋砼构造的资料1.2 砼的物理

10、力学性能二轴心抗压强度二轴心抗压强度fcfcv150mm150mm300mm的棱柱体试件测定，的棱柱体试件测定，v fc表示，较接近实践构件中砼的受压情况。表示，较接近实践构件中砼的受压情况。vfc (0.5 0.55) fc 时，最终徐变与应力不成正比，称为非线性徐变。当sc0.8fc 时，砼内部微裂痕的开展处于不稳定形状，徐变的开展不收敛，导致砼的破坏。 加载龄期：砼的龄期越短，凝胶体的粘性流动越大，徐变越大。环境影响：外界相对湿度越高，构造内部水分不易外逸，徐变越小。第一章 钢筋砼构造的资料1.2 砼的物理力学性能徐变对构造的作用徐变有利于构造构件产生内应力重分布，减小应力集中景象。减小

11、大体积砼内的温度应力。徐变会使构造构件的挠度变形增大。引起预应力损失。在长期高应力作用下，会导致破坏。松弛当构造受外界约束而无法变形，构造的应力会随时间的增长而降低，这种景象称为松弛。第一章 钢筋砼构造的资料1.2 砼的物理力学性能六砼的温度变形和干湿变形六砼的温度变形和干湿变形砼因温度和湿度变化引起的体积变化称为温度变形砼因温度和湿度变化引起的体积变化称为温度变形和干湿变形。和干湿变形。大体积砼构造温度变形非常重要，当变形遭到约束，大体积砼构造温度变形非常重要，当变形遭到约束，温度变化引起的应力能够引起开裂。温度变化引起的应力能够引起开裂。计算温度变形或应力时，砼温度线膨胀系数取为计算温度变

12、形或应力时，砼温度线膨胀系数取为1.01.010-5 10-5 。大体积砼构造中，用钢筋来防止温度裂痕或干缩裂大体积砼构造中，用钢筋来防止温度裂痕或干缩裂痕是不能够的。痕是不能够的。适当布置钢筋，可分散裂痕，减小裂痕宽度。适当布置钢筋，可分散裂痕，减小裂痕宽度。为减小温度应力和干缩应力，可设置伸缩缝。为减小温度应力和干缩应力，可设置伸缩缝。第一章 钢筋砼构造的资料1.2 砼的物理力学性能v砼因外界湿度变化产生干缩与湿胀。砼因外界湿度变化产生干缩与湿胀。v湿胀常产生有利的影响，设计中普通可不思索。湿胀常产生有利的影响，设计中普通可不思索。v干缩变形遭到约束时，构造产生干缩裂痕。干缩变形遭到约束时

13、，构造产生干缩裂痕。v干缩变形影响要素：干缩变形影响要素：v 水泥用量多、水灰比越大，收缩越大；水泥用量多、水灰比越大，收缩越大；v 骨料弹性模量高、级配好，收缩就小；骨料弹性模量高、级配好，收缩就小；v 枯燥失水及高温环境，收缩大；枯燥失水及高温环境，收缩大；v 小尺寸构件收缩大，大尺寸构件收减少。小尺寸构件收缩大，大尺寸构件收减少。 第一章 钢筋砼构造的资料1.2 砼的物理力学性能三砼的其他性能三砼的其他性能一重力密度或重度一重力密度或重度设计普通钢筋砼构造时，其重力密度设计普通钢筋砼构造时，其重力密度可近似地采用为可近似地采用为25kN/m325kN/m3。二砼的耐久性二砼的耐久性水工砼

14、的耐久性，与其抗渗、抗冻、水工砼的耐久性，与其抗渗、抗冻、抗冲刷、抗碳化和抗腐蚀等性能有亲抗冲刷、抗碳化和抗腐蚀等性能有亲密关系。密关系。第一章 钢筋砼构造的资料1.2 砼的物理力学性能 第三节第三节 钢筋与砼的粘结钢筋与砼的粘结一一. .钢筋与砼之间的粘结力钢筋与砼之间的粘结力钢筋与砼间具有足够的粘结是保证两者共同钢筋与砼间具有足够的粘结是保证两者共同受力变形的根本前提。受力变形的根本前提。经过钢筋与砼界面的粘结应力，可以实现钢经过钢筋与砼界面的粘结应力，可以实现钢筋与砼之间的应力传送，从而使两种资料筋与砼之间的应力传送，从而使两种资料可以结合在一同共同任务。可以结合在一同共同任务。粘结应力

15、通常是指钢筋与砼界面间的剪应力。粘结应力通常是指钢筋与砼界面间的剪应力。第一章 钢筋砼构造的资料1.3 钢筋与砼的粘结第一章 钢筋砼构造的资料1.3 钢筋与砼的粘结拔出实验拔出实验 粘结应力粘结应力 sssbduA41 第一章 钢筋砼构造的资料1.3 钢筋与砼的粘结v光面钢筋光面钢筋b峰值随峰值随P添加，由加荷端移至自在端，添加，由加荷端移至自在端， v b图形长度有效埋长到达自在端。图形长度有效埋长到达自在端。v变形钢筋变形钢筋b峰值一直在加荷端附近，有效埋长添加峰值一直在加荷端附近，有效埋长添加v 缓慢，粘结力大于光面钢筋。缓慢，粘结力大于光面钢筋。 光面钢筋的粘结力由三部分组成：水泥凝胶

16、体与钢筋外表之间的胶着力；砼收缩，将钢筋紧紧握固而产生的摩擦力；钢筋外表不平整与砼之间产生的机械咬合力。第一章 钢筋砼构造的资料变形钢筋的粘结力除了胶着力与摩擦力等以外，更主要的是钢筋外表突出的横肋对砼的挤压力。1.3 钢筋与砼的粘结影响粘结力的主要要素 第一章 钢筋砼构造的资料1.3 钢筋与砼的粘结二钢筋的锚固与接头二钢筋的锚固与接头锚固长度根据钢筋的应力到达锚固长度根据钢筋的应力到达fyfy时，钢筋被时，钢筋被 拔动确定。拔动确定。第一章 钢筋砼构造的资料1.3 钢筋与砼的粘结v钢筋强度越高，直径越粗，砼强度越低，钢筋强度越高，直径越粗，砼强度越低，v 锚固长度越长。锚固长度越长。ulAf

17、basy bybsyadfuAfl 4 钢筋类型砼强度等级C15C20C25C30C40级钢筋40d30d25d20d20d月牙肋级钢筋50d40d35d30d25d级钢筋45d40d35d30d冷轧带肋钢筋40d35d30d25d二钢筋的锚固与接头二钢筋的锚固与接头在设计中，如截面上钢筋的强度被充分利用，那么钢在设计中，如截面上钢筋的强度被充分利用，那么钢筋从该截面起的锚固长度不应小于下表中规定的数值：筋从该截面起的锚固长度不应小于下表中规定的数值： 受拉钢筋的最小锚固长度受拉钢筋的最小锚固长度lala第一章 钢筋砼构造的资料1.3 钢筋与砼的粘结v光面钢筋外表凹凸程度小，机械咬协作用不大光

18、面钢筋外表凹凸程度小，机械咬协作用不大, ,与砼的粘结强度较低。与砼的粘结强度较低。v为保证光面钢筋的锚固，规范规定受力的光面为保证光面钢筋的锚固，规范规定受力的光面钢筋末端必需作成半圆弯钩。如下图：钢筋末端必需作成半圆弯钩。如下图：第一章 钢筋砼构造的资料1.3 钢筋与砼的粘结llv接长钢筋有三种方法：绑扎搭接；焊接；机械衔接长钢筋有三种方法：绑扎搭接；焊接；机械衔接。接。v绑扎搭接时，必需有足够的搭接长度绑扎搭接时，必需有足够的搭接长度ll :ll :v 受拉钢筋的受拉钢筋的ll1.2lall1.2la且且ll300mmll300mm；v 受压钢筋的受压钢筋的ll0.85lall0.85la且且ll200mmll200mm。第一章 钢筋砼构造的资料