02钢筋和混凝土材料的力学性能-ppt课件

1、河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院第二章第二章 钢筋混凝土资料的钢筋混凝土资料的力学性能力学性能河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院为了合理地进展混凝土构造设计，需求深化地了解混凝土和钢筋的受力性能。对混凝土和钢筋力学性能、相互作用和共同任务的了解，是掌握混凝土构造构件性能并对其进展分析与设计的根底。 概概 述述河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院本章重点本章重点 熟习土木工程用钢筋的种类、级别、性能熟习土木工程用钢筋的种类、级别、性能及其选用原那么；及其选用原那么；熟习混凝土在各种受力形状下的强度与熟习混凝土在各种受力形状下的强度与变形性能及其选用原那么

2、；变形性能及其选用原那么；了解钢筋与混凝土的粘结性能。了解钢筋与混凝土的粘结性能。河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院1.1.定义：定义： 在混凝土构造中采用的棒在混凝土构造中采用的棒状、丝状钢材。状、丝状钢材。一、钢筋的物理力学性能一、钢筋的物理力学性能河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院一、钢筋的物理力学性能一、钢筋的物理力学性能按化学成分按化学成分碳素钢铁、碳、碳素钢铁、碳、硅、锰、硫、磷等硅、锰、硫、磷等元素元素低碳钢含碳量0.25%中碳钢含碳量0.250.6%高碳钢含碳量0.61.4%普通低合金钢另普通低合金钢另加硅、锰、钛、钒、加硅、锰、钛、钒、铬等铬等锰系

3、硅钒系硅钛系硅锰系硅铬系2. 钢筋的成分、级别和种类钢筋的成分、级别和种类含碳量越高，强度越高，但塑性和可焊性减低河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院钢筋钢筋热轧钢筋：由低碳钢和普通低合金钢在高温形状下轧制而成热轧钢筋：由低碳钢和普通低合金钢在高温形状下轧制而成冷加工钢筋：由热轧钢筋在常温下用机械加工而成冷加工钢筋：由热轧钢筋在常温下用机械加工而成热处置钢筋：将热处置钢筋：将HRB400、RRB400钢筋经过加热、淬火、回钢筋经过加热、淬火、回火而成火而成按加工方法按加工方法钢丝钢丝碳素钢丝：钢筋经过多次冷拔、应力消除、矫正、回火处置而成碳素钢丝：钢筋经过多次冷拔、应力消除、矫正、

4、回火处置而成刻痕钢丝：在钢丝外表刻痕，以加强其与混凝土间的粘结力刻痕钢丝：在钢丝外表刻痕，以加强其与混凝土间的粘结力钢绞线：几根一样直径的钢丝成螺旋状铰绕在一同钢绞线：几根一样直径的钢丝成螺旋状铰绕在一同一、钢筋的物理力学性能一、钢筋的物理力学性能河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院冷加工钢筋热轧钢筋热轧钢筋低合金钢筋低合金钢筋冷拉、冷拔、冷轧、冷轧扭冷加工钢筋冷加工钢筋提高强度塑性降低河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院光圆钢丝光圆钢丝 钢丝、钢绞线钢丝、钢绞线 预应力钢筋预应力钢筋4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm2股、股、3股、股、7股股1570MPa

5、1770MPa河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院一、钢筋的物理力学性能一、钢筋的物理力学性能按外表外形按外表外形光圆钢筋光圆钢筋变形钢筋变形钢筋无明显屈服点钢筋无明显屈服点钢筋“硬钢硬钢按力学性能按力学性能有明显屈服点钢筋有明显屈服点钢筋“软钢软钢按运用用途按运用用途普通钢筋普通钢筋预应力钢筋预应力钢筋螺旋纹螺旋纹人字纹人字纹月牙纹月牙纹河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院一、钢筋的物理力学性能一、钢筋的物理力学性能强度等级代号强度等级代号钢种钢种符号符号d/mmHPB235Q235（低碳钢）（低碳钢）620HRB335

6、20MnSi（低合金钢）（低合金钢）650HRB40020MnSiV,20MnSiNb,20MnTi（低合金钢）（低合金钢）650RRB400K20MnSi（低合金钢）（低合金钢）840表表1-1 1-1 常用热轧钢筋的种类、代表符号和直径范围常用热轧钢筋的种类、代表符号和直径范围 注：第一个字母注：第一个字母Hhotrolled表示热轧，表示热轧，R(Remainedheattreated)表示为余热表示为余热处置；第二个字母处置；第二个字母P(Plain)表示光圆，表示光圆，R(ribbed)表示带肋；第三个字母表示带肋；第三个字母BBar代表钢筋；数字表示规范强度。代表钢筋；数字表示规范

7、强度。河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院钢厂提供的钢筋直径为钢厂提供的钢筋直径为6mm，6.5mm，8mm，8.2mm，10mm，12mm，14mm，16mm，18mm，20mm，22mm，25mm，28mm，32mm，36mm，40mm和和50mm。其中，其中，d=8.2mm的钢筋仅适用于有纵肋的热处置钢筋。设的钢筋仅适用于有纵肋的热处置钢筋。设计时，应在表计时，应在表1-1的直径范围和上述提供的直径内选择钢筋。的直径范围和上述提供的直径内选择钢筋。当采用直径大于当采用直径大于40mm的钢筋时，应有可靠的工程阅历。的钢筋时，应有可靠的工程阅历。一、钢筋的物理力学性能一、钢筋的物

8、理力学性能河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院一、钢筋的物理力学性能一、钢筋的物理力学性能ABBCDE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0.2%0.2标距有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-应变曲线几乎一样应变曲线几乎一样2. 钢筋的应力钢筋的应力-应变曲线应变曲线河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院ABBCDE强度目的强度目的* 有明显流幅的钢筋：在建立钢筋混凝土构件截面承载力计算实际时，以下屈服点对应的强度作为设计时钢筋强度的取值 fy 。一、钢筋的物理力学性能一、钢筋的物理力学性能两点简化：两

9、点简化：A. A. 钢筋应力不大于屈服点时应力钢筋应力不大于屈服点时应力- -应变关系应变关系- -直服从胡克定律，处于理想弹性阶段；直服从胡克定律，处于理想弹性阶段； B.不利用应力强化阶段，假设钢筋混凝土构件截不利用应力强化阶段，假设钢筋混凝土构件截面到达破坏时，钢筋拉应力坚持为屈服点应力。钢面到达破坏时，钢筋拉应力坚持为屈服点应力。钢筋的极限强度作为一种平安贮藏。筋的极限强度作为一种平安贮藏。河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院0.2%0.2强度目的强度目的* 无明显流幅的钢筋：剩余应变为0.2%时所对应的应力作为其强度限值，称为条件屈服强度 ，混凝土规范取0.20.85 b

10、， b为极限抗拉强度。一、钢筋的物理力学性能一、钢筋的物理力学性能s,usss=Essyfys,hfs,u河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院一、钢筋的物理力学性能一、钢筋的物理力学性能强度目的确实定强度目的确实定强度随机变量强度规范值根据统计资料，运用数理统计方法确定的具有95以上保证率钢筋为97.73% 的统计特征值：强度规范值fyk=强度平均值-2均方差概率密度资料强度强度平均值强度规范值钢筋强度用规范值和设计值表示。钢筋强度用规范值和设计值表示。钢筋强度的设计值钢筋强度的设计值fy等于钢筋强度等于钢筋强度规范值除以资料分项系数规范值除以资料分项系数s，即，即 sykyff河

11、南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院钢筋变形目的钢筋变形目的河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院一、钢筋的物理力学性能一、钢筋的物理力学性能变形目的变形目的*伸长率：钢筋拉断后的伸长与原长的比值伸长率：钢筋拉断后的伸长与原长的比值* 冷弯性能：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及起层景象 为防止在弯折加工时断裂和运用过程中脆断，钢筋还应具有一定的塑性变形才干。 伸长率越大，塑性越好。伸长率用伸长率越大，塑性越好。伸长率用表示，表示，用钢筋试样拉断后断口两侧的残留应变用钢筋试样拉断后断口两侧的残留应变(用百分用百分率表示率表示)作伸长率，即作伸长率，

12、即 %100lll 弯芯的直径越小，弯转角越大，塑性越好弯芯的直径越小，弯转角越大，塑性越好河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院钢筋的力学性能目的钢筋的力学性能目的fyfu-屈服强度屈服强度-极限抗拉强度极限抗拉强度fy / fu-屈强比屈强比强度目的强度贮藏强度贮藏塑性目的延伸率延伸率冷弯性能冷弯性能一、钢筋的物理力学性能一、钢筋的物理力学性能河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院一、钢筋的物理力学性能一、钢筋的物理力学性能冷拉BKZZK剩余变形冷拉伸长率无时效经时效K点的选择：应力控制和应变控制温度的影响：温度达700C时恢复到冷拉前的形状，先焊后拉特性：只提高抗拉强

13、度，不提高抗压强度，强度提高，塑性下降冷加工钢筋的力学性能目的冷加工钢筋的力学性能目的河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院一、钢筋的物理力学性能一、钢筋的物理力学性能冷拔经过冷拔后钢筋强度提高，塑性降低，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河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院冷轧带肋钢筋以低碳钢筋或低合金钢筋为原资料，在常以低碳钢筋或低合金钢筋为原资料，在常温下进展轧制而成的外表带有纵肋和月牙温下进展轧制而成的外表带有纵肋和月牙纹横肋的钢筋。它的极限强度与冷拔低碳纹横肋的钢筋。它的极限强度与冷拔低碳钢丝相近，但伸长率比冷拔低碳钢丝有明钢丝相近，但伸

14、长率比冷拔低碳钢丝有明显提高。显提高。冷轧扭钢筋 以热轧光面钢筋以热轧光面钢筋HPB 235HPB 235为原资料，为原资料，按规定的工艺参数，经钢筋冷轧扭机一按规定的工艺参数，经钢筋冷轧扭机一次加工轧扁扭曲呈延续螺旋状。次加工轧扁扭曲呈延续螺旋状。一、钢筋的物理力学性能一、钢筋的物理力学性能河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院徐变应力不变，随时间的增长应变继续添加松弛长度不变，随时间的增长应力降低对构造，尤其是预应力构造，产生不利的影响一、钢筋的物理力学性能一、钢筋的物理力学性能3.钢筋的徐变与松弛钢筋的徐变与松弛河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院强度要求：保证经济

15、性。屈服强度和极限强度，抗震设计时还要强度要求：保证经济性。屈服强度和极限强度，抗震设计时还要 求有一定的屈强比求有一定的屈强比塑性要求：保证构造延性，给人以破坏的预兆。伸长率和冷弯塑性要求：保证构造延性，给人以破坏的预兆。伸长率和冷弯要求要求可焊性：钢筋焊接后不产生裂纹及过大的变形，保证焊接可焊性：钢筋焊接后不产生裂纹及过大的变形，保证焊接后的接头性能良好。后的接头性能良好。与混凝土的粘结性：保证钢筋和混凝土共同任务。与混凝土的粘结性：保证钢筋和混凝土共同任务。4. 混凝土构造对钢筋的要求混凝土构造对钢筋的要求一、钢筋的物理力学性能一、钢筋的物理力学性能河南理工大学土木工程学院河南理工大学土

16、木工程学院一、钢筋的物理力学性能一、钢筋的物理力学性能普通钢筋宜优先采用普通钢筋宜优先采用HRB400级和级和HRB335级钢筋，以节省钢筋用量。级钢筋，以节省钢筋用量。也可以采用也可以采用HPB235级和级和RRB400级热轧钢筋以及强度级别较低的冷拔、级热轧钢筋以及强度级别较低的冷拔、冷轧和冷轧扭钢筋。冷轧和冷轧扭钢筋。预应力钢筋宜采用预应力钢绞线、中高强钢丝，也可以采用热预应力钢筋宜采用预应力钢绞线、中高强钢丝，也可以采用热处置钢筋。还可以采用冷拉钢筋和强度级别较高的冷拔低碳钢处置钢筋。还可以采用冷拉钢筋和强度级别较高的冷拔低碳钢丝和冷轧扭钢筋。丝和冷轧扭钢筋。5. 钢筋的选用原那么钢筋

17、的选用原那么河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院混凝土的组成特点混凝土的组成特点混凝土水泥水砂石混凝土水泥水砂石混凝土是多空隙、不均匀的物体，混凝土是多空隙、不均匀的物体，内部存在许多微裂纹内部存在许多微裂纹水化过程长，性能需较长时间才干稳定水化过程长，性能需较长时间才干稳定二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院重点：混凝土的强度重点：混凝土的强度u立方体抗压强度立方体抗压强度u轴心抗压强度轴心抗压强度u轴心抗拉强度轴心抗拉强度u复合应力形状下的强度复合应力形状下的强度二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能河南理工

18、大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能立方体抗压强度立方体抗压强度fcu1 单轴受力形状下混凝土的抗压强度单轴受力形状下混凝土的抗压强度1. 混凝土的强度混凝土的强度承压板试块温度：温度：202033湿度：湿度：9090边长为边长为150mm150mm的的规范立方体试块规范立方体试块规范条件规范条件养护养护28d28d规范实验方法规范实验方法加载速度：加载速度：0.150.150.25MPa/s0.25MPa/s全截面受力，外表不涂光滑剂全截面受力，外表不涂光滑剂抗压强度抗压强度内部微裂纹的扩展内部微裂纹的扩展混凝土破坏本质：河南理工大学土木工

19、程学院河南理工大学土木工程学院二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能ffkcuf645. 1,fcu,k与平均值与平均值f和规范差和规范差 f的关系为的关系为混凝土的强度等级混凝土的强度等级:具有具有95保证率的抗压强度规范值保证率的抗压强度规范值(以以N/mm2计计)kcuf,14级级C15C20C25C30C35C40C45C50C55C60C65C70C75C80高强混凝土高强混凝土混凝土强度等级的选用：混凝土强度等级的选用： 采用采用HRB335HRB335、HRB400/RRB400HRB400/RRB400级钢筋时级钢筋时, ,不得低于不得低于C20C20；接受反复荷载构

20、件的混凝土，不得低于接受反复荷载构件的混凝土，不得低于C20C20；预应力混凝土构造，不应低于预应力混凝土构造，不应低于C30C30；采用高强钢丝作预应力钢筋时，不宜低于采用高强钢丝作预应力钢筋时，不宜低于C40C40。表示混凝土Concrete立方体抗压强度规范值河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能立方体抗压强度的影响要素立方体抗压强度的影响要素1 单轴受力形状下混凝土的抗压强度单轴受力形状下混凝土的抗压强度1. 混凝土的强度混凝土的强度承压板试块温度：温度：202033湿度：湿度：9090边长为边长为150mm150mm的的规范立

21、方体试块规范立方体试块规范条件规范条件养护养护28d28d规范实验方法规范实验方法加载速度：加载速度：0.150.150.25MPa/s0.25MPa/s全截面受力，外表不涂光滑剂全截面受力，外表不涂光滑剂抗压强度抗压强度河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院影响一：光滑剂摩擦力不涂光滑剂不涂光滑剂涂光滑剂涂光滑剂试块受压、纵向紧缩，横试块受压、纵向紧缩，横向扩张，试块外表与垫板间的向扩张，试块外表与垫板间的摩擦力约束了横向扩张，限制摩擦力约束了横向扩张，限制了微裂痕的开展，从而提高试了微裂痕的开展，从而提高试件抗压强度。件抗压强度。强度大于二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力

22、学性能立方体抗压强度的影响要素立方体抗压强度的影响要素河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院影响二：尺寸规范试块150150 150非规范试块100100 100 非规范试块200200 200 1.05:1:0.95尺寸越大尺寸越大, ,内部缺陷较多内部缺陷较多; ;尺寸越大，套箍作用越不明显。尺寸越大，套箍作用越不明显。试块尺寸越大，实测破坏强度越低。试块尺寸越大，实测破坏强度越低。二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院影响三：加载速度加载速度快，内部微裂纹来不及扩展，实测强度提高二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力

23、学性能河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院棱柱体抗压强度棱柱体抗压强度fc承压板试块规范试块：150150 300mm二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能 抗压强度与试件外形有关，实践构件往往是棱柱体，抗压强度与试件外形有关，实践构件往往是棱柱体，棱柱体抗压强度比立方体试件能更好地反映混凝土的实践棱柱体抗压强度比立方体试件能更好地反映混凝土的实践抗压才干。抗压才干。 中部横向变形不受端部摩擦力的约束，代表了混凝土处中部横向变形不受端部摩擦力的约束，代表了混凝土处于单向全截面均匀受压的应力形状。于单向全截面均匀受压的应力形状。 实验量测到实验量测到fcfc值比值比fcuf

24、cu值小，并且棱柱体试件值小，并且棱柱体试件高宽比高宽比( (即即h/b)h/b)越大，它的强度越小。越大，它的强度越小。真实反映混凝土的实践任务形状。真实反映混凝土的实践任务形状。摆脱端部摩擦力的影响；摆脱端部摩擦力的影响； 试件不致失稳。试件不致失稳。42bh河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院 fc fc 与与 fcu fcu 的关系：的关系： cucff2188. 0立方体抗压强度立方体抗压强度脆性折减系数：脆性折减系数：C40以下：以下：C80：1287. 0282. 0C8076. 050C111：立方体强度棱柱体强度思索实践构件的任务条思索实践构件的任务条件与试件所处

25、条件的差件与试件所处条件的差别引入的修正系数别引入的修正系数二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院混凝土轴心抗拉强度混凝土轴心抗拉强度ft2单轴受力形状下混凝土的抗拉强度单轴受力形状下混凝土的抗拉强度二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能 由于混凝土构件内部的不均匀性，加之安装试件偏向的缘由，由于混凝土构件内部的不均匀性，加之安装试件偏向的缘由，经过直接受拉实验丈量抗拉强度是很困难的，实验数据离散性很经过直接受拉实验丈量抗拉强度是很困难的，实验数据离散性很大。大。100100150150500 直接测试法 误差大难实现河南理工

26、大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院劈裂实验劈裂实验ft,sdlFfst2,ddftsFFFF二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能根据弹性实际试件中间垂直截面除加力点试件中间垂直截面除加力点附近很小的范围外，有均匀附近很小的范围外，有均匀分布的程度拉应力。当拉应分布的程度拉应力。当拉应力到达混凝土的抗拉强度时，力到达混凝土的抗拉强度时，试件被劈成两半。试件被劈成两半。河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院抗拉强度ft与立方体抗压强度fcu之间的折算关系为 二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能55. 02395. 088. 0cutff混凝土的脆性系数，当混

27、凝土的强度等级不大于混凝土的脆性系数，当混凝土的强度等级不大于C40时，时，=1.0；当混凝土的强度等级为；当混凝土的强度等级为C80时，时，=0.87；其间按线性插值；其间按线性插值；222 0.88思索构造中的混凝土强度与试块混凝上强度之间的差别等要素的思索构造中的混凝土强度与试块混凝上强度之间的差别等要素的修正系数。修正系数。55. 0,395. 0kcuf为轴心抗拉强度与立方体抗压强度的折算关系为轴心抗拉强度与立方体抗压强度的折算关系河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院双轴应力下的强度双轴应力下的强度3复合受力形状下混凝土的强度复合受力形状下混凝土的强度二、混凝土的物理力学

28、性能二、混凝土的物理力学性能双向受拉，双向受拉，1与与2的相互影响不大，双向受拉强度均接近于单向的相互影响不大，双向受拉强度均接近于单向受拉强度。受拉强度。一向受拉，另一向受压，混凝土强度均低于单向拉伸或紧缩的强度，一向受拉，另一向受压，混凝土强度均低于单向拉伸或紧缩的强度，即双向异号应力使强度降低即双向异号应力使强度降低双向受压，一向强度随另一向应力的添加而添加。双向受压，一向强度随另一向应力的添加而添加。河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院三向受压时的混凝土强度三向受压时的混凝土强度3=fcc3=fcc1= 2= fLfL-侧向约束压应力加液压圆柱体实验Lcccfff4有侧向约

29、束时的抗压强度无侧向约束时圆柱体的单轴抗压强度二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能混凝土一向抗压强度随另两向侧压力的添加而提高。河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院对于纵向受压的混凝土，约束混凝土的侧向变形，可使混凝土的抗压强度有较大提高。钢管混凝土柱、螺旋钢箍柱二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能2. 混凝土的变形性能混凝土的变形性能混凝土的变形混凝土的变形非受力变形非受力变形受力变形受力变形一次短期加载下的变形一次短期加载下的变形荷载长期作用下的变形荷载长期作

30、用下的变形 多次反复荷载作用下的变形多次反复荷载作用下的变形 硬化过程中的收缩变形硬化过程中的收缩变形 温湿度变化引起的变形温湿度变化引起的变形 河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能受压时的应力受压时的应力-应变关系应变关系作用是：峰值应力后，作用是：峰值应力后，吸收实验机的变形能，吸收实验机的变形能，测出下降段测出下降段1一次短期加载下的变形一次短期加载下的变形棱柱体试块骨料和水泥结晶体弹性变形内部微裂痕稳定扩展内部微裂痕非稳定扩展峰值应变峰值应变0取取0.002。裂痕迅速开展，内部整体性严重破坏河南理工大学土木工程学院河南理工大学

31、土木工程学院二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能(MPa)fco0(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影响要素影响要素 混凝土强度对下降段影响很大，强度越高，下降段越峻峭，混凝土强度对下降段影响很大，强度越高，下降段越峻峭，延性越差。延性越差。加载速度越大，下降段越峻峭。加载速度越大，下降段越峻峭。横向箍筋横向箍筋河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院中国规范中国规范 u 0ocfccncccf01122n)50(6012,nfnkcu时，取大于当5,010505 . 0002. 0kcuf5,105000

32、33. 0kcuuf二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能受压时应力受压时应力-应变关系的数学模型应变关系的数学模型 c c河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院受压时应力受压时应力-应变关系的数学模型应变关系的数学模型 u=0.0038 0=0.002o cfc c0.15fc2011cccf0015. 01ucccf美国美国Hognestad模型模型二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院u=0.00350=0.002ocfcc2011cccf德国德国Rsch模型模型二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能

33、受压时应力受压时应力-应变关系的数学模型应变关系的数学模型河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能受拉时混凝土的应力受拉时混凝土的应力-应变关系应变关系 t to t0 tu ft实际模型实际模型河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院破坏破坏反复荷载下的应力-应变曲线fcf321fcf确实定原那么：100100 300或150150 450 的棱柱体试块接受200万次或以上循环荷载时发生破坏的最大压应力值二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能2反复荷载下混凝土的变形性能反复荷载下混凝土的变形性能河南理工大学土木工程学院

34、河南理工大学土木工程学院1二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能3)混凝土的弹性模量混凝土的弹性模量 c c ccpe原点切线模量弹性模量：拉压一样原点切线模量弹性模量：拉压一样0tgEc变形模量变形模量弹塑性模量割线模量、弹塑性模量割线模量、切线模量切线模量1tgEc切线模量切线模量tgEc 是资料变形性能的主要目的，计算构件变形、是资料变形性能的主要目的，计算构件变形、截面应力和预应力构件的预应力损失等时用。截面应力和预应力构件的预应力损失等时用。0河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能混凝土弹性模量的实验方法混凝土弹性模

35、量的实验方法反复加载实验反复加载实验c/fcc0.5510次此线和原点切线此线和原点切线根本平行，取其根本平行，取其斜率作为斜率作为Ec)/(7 .342 . 2102,5mmNfEkcuc150150 300规范试件取应力上限为取应力上限为0.5fc 0.5fc 反复加载反复加载5 51010次。次。实验结实验结果回归果回归 c c0破坏破坏反复荷载下的应力-应变曲线fcf321河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能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剪变模量为混凝土的剪变模量为ccccEEG4 . 0)1 (2混

36、凝土的泊松比试件的横向应变与纵向应变之比混凝土的泊松比试件的横向应变与纵向应变之比 ，在压力，在压力较小时为较小时为0.150.180.150.18，接近破坏时可达，接近破坏时可达0.50.5以上，规范取以上，规范取0.20.2ccG河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能4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-徐变徐变0.51.01.52.02.505101520253035(10-3)(月) cr ce ce ce crP荷载坚持不变，荷载坚持不变，随时间而增长随时间而增长的变形的变形加荷瞬时变形加荷瞬时变形徐

37、变变形徐变变形缘由之一，胶凝体缘由之一，胶凝体的粘性流动的粘性流动缘由之二，混凝土缘由之二，混凝土内部微裂痕的不断开内部微裂痕的不断开展展河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院徐变对构造设计的影响：徐变对构造设计的影响：使钢筋混凝土构件截面产生内力重分布；使钢筋混凝土构件截面产生内力重分布；使钢筋混凝土构件变形加大使钢筋混凝土构件变形加大；使预应力混凝土构件产生预应力损失使预应力混凝土构件产生预应力损失；在高应力作用下还会使构件破坏。在高应力作用下还会使构件破坏。二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能有利的有利的河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院二、混凝土的物

38、理力学性能二、混凝土的物理力学性能徐变对混凝土构造的影响徐变对混凝土构造的影响PAsPAs s1c1Pc2As s2P拆去，钢筋受压混凝土受拉，能够会引起混凝土开裂徐变：徐变： s ， c 河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能影响徐变的要素影响徐变的要素应力：应力： c0.5fc，徐变变形与应力成正比，徐变变形与应力成正比-线性线性徐变徐变0.5fc c0.8fc，呵斥混凝土破坏，不稳定，呵斥混凝土破坏，不稳定加荷时混凝土的龄期，越早，徐变越大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，徐变越大水泥用量越多，水灰比越大

39、，徐变越大0.51.01.52.02.505101520253035(10-3)(月)crelaeecr0.5fcc0.8fc，非线性徐变c0.5fc，线性徐变养护温度越高、湿度越大，水化越充分，徐变越小养护温度越高、湿度越大，水化越充分，徐变越小受荷后温度越高、湿度越低，徐变越大受荷后温度越高、湿度越低，徐变越大河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能5混凝土的收缩混凝土的收缩-在空气中结硬时混凝土体积减少的性在空气中结硬时混凝土体积减少的性质质水泥种类：等级越高，收缩越大水泥种类：等级越高，收缩越大水泥用量：水泥用量越多，水灰比越大，

40、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；骨料粒径越大，收缩越小骨料：骨料越硬，收缩越小；骨料粒径越大，收缩越小养护条件、制造方法、运用环境等养护条件、制造方法、运用环境等由凝缩和干缩组成枯燥失水是引起收缩的重要要素由凝缩和干缩组成枯燥失水是引起收缩的重要要素河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能收缩对混凝土构造的影响收缩对混凝土构造的影响AssAs s收缩：收缩： 钢筋受压，钢筋受压， 混凝土受拉混凝土受拉As 混凝土的收缩对处于完全自在形状的构件只会引起构件的缩短混凝土的收缩对处于完全自在形状的构

41、件只会引起构件的缩短而不开裂。对于周边有约束而不能自在变形的构件，而不开裂。对于周边有约束而不能自在变形的构件， 收缩会引起收缩会引起构件内混凝土产生拉应力，甚至会有裂痕产生。构件内混凝土产生拉应力，甚至会有裂痕产生。河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院 热胀冷缩 当温度变形遭到外界的约束而不能自在发生时，将在构件内产生温度应力。 大体积混凝土中 ，内部混凝土对试图减少体积的外表混凝土构成约束，在外表混凝土构成拉应力。 6混凝土的温度变形混凝土的温度变形二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院三、钢筋与混凝土的粘结三、钢筋与混

42、凝土的粘结1. 粘结力的定义及分类粘结力的定义及分类当钢筋与混凝土之间产生相对变形滑移，在钢筋和当钢筋与混凝土之间产生相对变形滑移，在钢筋和混凝土的交界面上产生沿钢筋轴线方向的相互作用力，混凝土的交界面上产生沿钢筋轴线方向的相互作用力，此作用力称为粘结力。此作用力称为粘结力。粘结力：粘结力：与素混凝土梁无异与素混凝土梁无异河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院三、钢筋与混凝土的粘结三、钢筋与混凝土的粘结弯曲粘结应力弯曲粘结应力粘结应力分类粘结应力分类部分粘结应力部分粘结应力锚固粘结应力锚固粘结应力粘结应力大小与粘结应力大小与M沿纵向钢筋分布沿纵向钢筋分布规律有关，和力学中剪力分布规律

43、规律有关，和力学中剪力分布规律一样，此粘结应力称弯曲粘结应力。一样，此粘结应力称弯曲粘结应力。 钢筋两端不存在拉力差，就不存在粘结力钢筋两端不存在拉力差，就不存在粘结力即粘结应力存在，钢筋应力沿长度才发生变化。即粘结应力存在，钢筋应力沿长度才发生变化。 河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院三、钢筋与混凝土的粘结三、钢筋与混凝土的粘结弯曲粘结应力弯曲粘结应力粘结应力分类粘结应力分类部分粘结应力部分粘结应力钢筋在支座处的锚固粘结应力是钢筋在支座处的锚固粘结应力是构件承载力至关重要的要素。构件承载力至关重要的要素。钢筋的端头应力为零，在经过不钢筋的端头应力为零，在经过不长的粘结间隔长的粘

44、结间隔(称锚固长度称锚固长度)后，钢后，钢筋的应力应能到达其设计强度。筋的应力应能到达其设计强度。锚固粘结应力锚固粘结应力河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院三、钢筋与混凝土的粘结三、钢筋与混凝土的粘结弯曲粘结应力弯曲粘结应力粘结应力分类粘结应力分类部分粘结应力部分粘结应力梁开裂后，混凝土开梁开裂后，混凝土开裂前接受的拉力经过裂前接受的拉力经过粘结应力粘结应力传送给钢传送给钢筋、从而使裂痕处钢筋、从而使裂痕处钢筋应力增大、这种粘筋应力增大、这种粘结应力称为部分粘结结应力称为部分粘结应力，其作用是使裂应力，其作用是使裂痕之间的混凝土参与痕之间的混凝土参与受拉。受拉。锚固粘结应力锚固粘

45、结应力河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院三、钢筋与混凝土的粘结三、钢筋与混凝土的粘结化学胶结力化学胶结力钢筋与混凝土接触面上的化学吸附作用力普通钢筋与混凝土接触面上的化学吸附作用力普通很小，一旦产生相对滑移即消逝。很小，一旦产生相对滑移即消逝。2、粘结力的组成：、粘结力的组成：摩擦力摩擦力混凝土收缩后将钢筋紧握产生的摩擦力，钢筋外表越混凝土收缩后将钢筋紧握产生的摩擦力，钢筋外表越粗糙，摩擦力越大。钢筋外表微锈摩擦力添加。粗糙，摩擦力越大。钢筋外表微锈摩擦力添加。机械咬合力机械咬合力钢筋外表凹凸不平与混凝土产生的机械咬协作用钢筋外表凹凸不平与混凝土产生的机械咬协作用是变形钢筋粘结力

46、的主要组成部分。是变形钢筋粘结力的主要组成部分。钢筋端部的锚固作用钢筋端部的锚固作用钢筋端部的弯钩、弯折，在钢筋端部焊钢筋端部的弯钩、弯折，在钢筋端部焊短钢筋、短角钢等措施。短钢筋、短角钢等措施。河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院化学胶着力化学胶着力3 粘结破坏机理粘结破坏机理 1光圆钢筋的粘结破坏：光圆钢筋的粘结破坏：三、钢筋与混凝土的粘结三、钢筋与混凝土的粘结摩擦力摩擦力破坏破坏2 变形钢筋的粘结破坏变形钢筋的粘结破坏化学胶着力化学胶着力摩擦力摩擦力机械咬合力机械咬合力破坏破坏河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院拔出实验拔出实验钢筋与混凝土界面上的平均粘结应力钢筋与混凝土界面上的平均粘结应力F为为F/(dl)三、钢筋与混凝土的粘结三、钢筋与混凝土的粘结4. 粘结强度粘结强度：粘结失效时的最大平均粘结应力。：粘结失效时的最大平均粘结应力。河南理工大学土木