混凝土结构材料

第四章混凝土结构4.1钢筋和混凝土材料力学性能4.2钢筋混凝土受弯构件4.3钢筋混凝土受压构件4.4预应力混凝土结构基本知识4.5钢筋混凝土楼盖4.1钢筋和混凝土材料力学性能

4.1.1混凝土结构的基本概念4.1.2钢筋4.1.3混凝土4.1.4钢筋和混凝土之间的粘结和锚固4.1.1混凝土结构的基本概念1、混凝土结构

主要以混凝土材料，并根据需要配置钢筋、预应力筋、钢骨、钢管等，作为主要承重材料的结构，均可称为混凝土结构(ConcreteStructure)。素混凝土结构钢筋混凝土结构预应力混凝土结构钢骨混凝土结构钢管混凝土结构纤维增强塑料混凝土钢-混凝土混合结构Pcr=9.7kN150300fc=13.4N/mm2ft=1.54N/mm2ftsc=ft25002、钢筋的作用Pu

≈

Pcr破坏时跨中截面受压边缘的压应力与抗拉强度相近，远未达到混凝土的抗压强度，破坏表现为脆性断裂，无明显预兆。sc=ftft素混凝土梁◆钢材：

◎抗拉和抗压强度都很高

◎具有屈服现象，破坏时表现出较好的延性◎但细长的钢筋受压时极易压曲，仅能作为受拉构件而纯钢构件的承载力也往往取决于钢材的压曲，材料强度一般得不到充分地发挥。将混凝土和钢材这两种材料有机地结合在一起，可以取长补短，充分利用材料的性能。Pcr=9.7kNfc=13.4N/mm2ft=1.54N/mm2fy=335N/mm2ftsc=ft1503002500钢筋混凝土梁Pu

≈

52.5kNsc=ftft

sssc2f16

fy配置钢筋后，RC梁的承载力比素混凝土梁大大提高，钢筋的抗拉强度和混凝土的抗压强度均得到充分利用，且破坏过程有明显预兆。Py

≈

50.0kN

fcPcr=9.7kNfc=13.4N/mm2ft=1.54N/mm2fy=335N/mm2ftsc=ft1503002500钢筋混凝土梁Pu

≈

52.5kNsc=ftft

sssc2f16

fyPy

≈

50.0kN

fc★但从开裂荷载到屈服荷载，在很长的过程带裂缝工作；★通常裂缝宽度很小，不致影响正常使用。★但裂缝导致梁的刚度显著降低，使得钢筋混凝土梁不能应用于大跨度结构。如何解决？3、钢筋与混凝土共同工作的条件钢筋（材）和混凝土两种材料的物理力学性能很不相同，他们可以结合在一起共同工作，是因为：⑴钢筋和混凝土之间存在有良好的粘结力，在荷载作用下，可以保证两种材料协调变形，共同受力；⑵钢材与混凝土具有基本相同的温度线膨胀系数（钢材为1.2×10-5，混凝土为(1.0~1.5)×10-5），因此当温度变化时，两种材料不会产生过大的变形差而导致两者间的粘结力破坏。（3）混凝土对内部钢筋的保护作用。P40粘结力——Bond钢：含碳量低于2%的铁碳合金，大于2%时为生铁。钢材：钢经轧制或加工成的钢筋、钢丝、钢板及各种型钢，统称为钢材。一、钢筋的品种1.钢材的品种2、热轧钢筋3、中、高强钢丝和钢绞线4、冷加工钢筋4.1.2钢筋1、钢材的品种1）按化学成分分类：

碳素结构钢：低碳钢（0.03%<c<0.25%）、中碳钢(0.25%<c<0.6%)、高碳钢(0.6%<c<1.7%),一般建筑用钢c<0.22%。可分为Q195、Q215、Q235、Q255、Q275五个级别。随含碳量增加，钢筋强度提高，塑性性能降低。

普通低合金钢：除碳素钢已有的成分外，再加入少量的硅、锰、钛、钒等合金元素。强度显著提高，塑性性能更好。可分为：Q295、Q345、Q390、Q420、Q460.

(2)按照钢筋的生产加工工艺和力学性能的不同，《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）（以下简称《规范》）规定，用于钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构中的钢筋或钢丝可分为：热轧钢筋

中强度预应力钢丝预应力螺纹钢筋消除应力钢丝

钢绞线

冷加工钢筋（现已不用）（3)按外形分类光面钢筋——表面光滑，与混凝土粘结力差。变形钢筋——表面带肋，螺旋纹、人字纹、月牙纹，与混凝土粘结力高。钢绞线热轧钢筋是由低碳钢、普通低合金钢或细晶粒钢在高温状态下轧制而成，根据其强度由低到高分为

HPB300级、

HRB335级、

HRBF335级、

HRB400级、HRBF400级、RRB400级、

HRB500级和HRBF500级。2、热轧钢筋（1）热轧钢筋的种类热轧钢筋

HotRolledSteelBarsHPBHotrolledPlainBarHRBHot

rolledRolledBarRRB屈服强度fyk（标准值=保证率97.73%）HRB335级：

fyk=335N/mm2HRB400级、RRB400级：

fyk=400N/mm2余热处理带肋钢筋。Remained-heat-treatmentRibbed-steelBar热轧钢筋分类se1）应力-应变关系

◆有明显屈服点的钢筋Steelbarwithyieldpointa’为比例极限proportionallimit

s=Esea’a为弹性极限elasticlimitade为强化段strainhardeningstagebb为屈服上限upperyieldstrengthc为屈服下限，即屈服强度fyloweryieldstrengthcdcd为屈服台阶yieldplateauefue为极限抗拉强度fu

ultimatetensilestrengthfyf（1）热轧钢筋的力学性能2.1钢筋2）强度指标：强度屈服强度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。极限抗拉强度：材料所能承受的最大拉应力。不作为强度设计依据。seeree屈强比：反映钢筋的强度储备，fy/fu=0.6~0.7。在抗震设计中，考虑到受拉钢材可能进入强化阶段，故要求其屈服强度与抗拉强度的比值不大于0.8，以保证结构的变形能力。保值率97.73%钢筋强度的标准值对400N/mm²及以下的普通钢筋取1.10；对500N/mm²的普通钢筋取1.15；对预应力筋一般取不小于1.2。材料强度设计值钢筋强度设计值：材料强度标准值除以材料的分项系数，即可得到材料的强度设计值。3）设计中钢筋强度取值seeree

1Esfy

ey理想弹塑性体的应力-应变关系钢材具有明显的流幅，说明钢材有足够的塑性变形来保证截面上的应力达到均匀分布，从而构成塑性内力重分布的理论基础。3）塑性指标：伸长率elongationrate：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，延性较好冷弯性能：指的是钢材在常温下承受弯曲时产生塑性变形的能力。对不同直径和厚度的钢材，要求按规定的弯心直径弯曲一定的角度而不发生裂纹。冷弯性能可间接反映钢材的塑性性能和内在质量。有明显屈服点钢材主要质量指标：屈服强度、抗拉强度、伸长率和冷弯性能。无明显屈服点的钢材：要求后三项。对需要验算疲劳的焊接结构的钢材：还需进行常温冲击韧性检验。

弯心直径越小，弯过的角度越大，冷弯性能越好，钢筋的塑性性能越好。4）弹性模量钢材在弹性阶段的应力和相应应变的比值即钢材的弹性模量钢材的弹性模量可由拉伸试验测得，钢结构采用钢筋弹性模量见附表7.同一品种钢材的受拉和受压弹性模量相同。弹性模量是反映材料受力时抵抗弹性变形的能力，即材料的刚度。第二章钢筋和混凝土的材料性能2.2钢筋3、中、高强钢丝和钢绞线：中强钢丝的强度为800~1200MPa，高强钢丝、钢绞线的为1470~1860MPa；延伸率d10=6%，d100=3.5~4%；钢丝的直径3~9mm；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，外接圆直径9.5~15.2mm。中高强钢丝和钢绞线均用于预应力混凝土结构。◆无明显屈服点的钢筋Steelbarwithoutyieldpointa点：比例极限，约为0.65fua点前：应力-应变关系为线弹性a点后：应力-应变关系为非线性，有一定塑性变形，且没有明显的屈服点强度设计指标——条件屈服点残余应变为0.2%所对应的应力《规范》取σ0.2=0.85fu无明显屈服点的钢材：钢结构中的高强度螺栓及混凝土结构中的预应力钢筋和钢丝。第二章钢筋和混凝土的材料性能2.2钢筋4、冷加工钢筋——常温下对热轧钢筋进行加工冷拉：冷拉钢筋的冷拉应力值必须超过钢筋的屈服强度。将钢筋拉到K点，然后卸载，应力应变沿KO1至O1点，此时有残余变形OO1，若立即重新张拉，应力应变将沿O1KZ变化，这时拉伸曲线的屈折点K比原来的B点有所提高，K点为经过冷拉后新的屈服点。

若停留一段时间再张拉，应力应变曲线将沿O1K’Z’变化，屈服点将提高至K’点。这种现象为时效硬化。为避免冷拉钢筋在焊接时由于高温软化，需要焊接的钢筋应先焊接好再进行冷拉。（1）冷拉Z’K’残余变形冷拉伸长率无时效BKZ001第二章钢筋和混凝土的材料性能2.2钢筋Z’K’残余变形冷拉伸长率无时效BKZ001

经过冷拉和实效硬化后，能提高钢筋屈服强度，达到节约钢材的目的，但是它的塑性有所降低。为保证强度提高又有一定的塑性，在冷拉时需选择适宜的K点，K点的应力称为冷拉控制应力，对应的应变为冷拉率。冷拔是指将光圆钢筋以强力拉拽使其通过小直径的硬质合金模具，使其截面减小而长度增长；冷拔可提高钢筋的抗拉强度和抗压强度；冷拔后钢筋的塑性会降低；冷拔后的钢筋与之前的钢筋不属于同一种钢筋。0σε（2）冷拔冷拉只能提高钢筋的抗拉强度，而冷拔则可同时提高抗拉及抗压强度。注意：由于我国强度高、性能好的钢丝、钢绞线已可充分供应，故冷拉钢筋和冷拔低碳钢丝已不再列入规范。（二）钢筋的选用原则《规范》强调淘汰低强度钢筋，应用高强、高性能的钢筋，建议选用：纵向受力普通钢筋宜采用HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500、HPB300、RRB400钢筋，也可采用HRB335、HRBF335钢筋；预应力筋宜采用预应力钢丝、钢绞线和预应力螺纹钢筋。箍筋宜采用HRB400、HRBF400、HPB300、HRBF500、HRB500、余热处理钢筋(RRB系列)是由轧制的钢筋经高温淬火，余热处理后制成的，目的是提高强度。其可焊性、机械连接性能及施工适应性较差，不宜用作重要部位的受力钢筋，不得用于直接承受疲劳荷载的构建，不宜焊接。一般可在对延性及加工性能要求不高的构件中使用。低强度的HPB235钢筋将被淘汰，代之以HPB300级光圆钢筋。4.1.3混凝土一、混凝土的组成结构1、普通混凝土：是由水泥、砂子和石子三种材料及水按一定配合比拌和，经过凝固硬化后做成的人工石材。为多相复合材料。简写为“砼（tong）”2、混凝土结构组成通常把混凝土的结构分为三种基本类型：微观结构(水泥石结构):由水泥凝胶、晶体骨架、未水化完的水泥颗粒和凝胶孔组成，其物理力学性能取决于水泥的化学－矿物成分、粉磨细度、水灰比和硬化条件。亚微观结构(水泥砂浆结构)：以水泥石为基相，砂子为分散相的二组分体系，砂子和水泥石的结合面是薄弱面。宏观结构(砂浆和粗骨料)：可看作以水泥砂浆为基相，粗骨料分布在砂浆中，砂浆与粗骨料的结合面也是薄弱面。宏观结构亚微观结构微观结构粗骨料（分散相）水泥石（基相）细骨料（分散相）砂浆（基相）晶体骨架晶体带核凝胶体干缩孔隙凝缩氢氧化钙凝胶体混凝土组成结构微裂缝弹性骨架：由砂、石、水泥胶块的晶体、未水化颗粒组成，承受外力，具有弹性变形特点。塑性变形：在外力作用下由凝胶、孔隙、微裂缝产生。破坏起源：孔隙、微裂缝等原因造成。破坏过程就是微裂缝的发展过程。PH值：由于水泥石中的氢氧化钙存在，混凝土偏碱性。由于水泥凝胶体的硬化过程需要若干年才能完成，所以，混凝土的强度、变形也会在较长时间内发生变化，强度逐渐增长，变形逐渐加大。二、混凝土的强度1、立方体抗压强度fcu,k混凝土结构中，主要是利用它的抗压强度。因此抗压强度是混凝土力学性能中最主要和最基本的指标。混凝土的强度等级是用立方体抗压强度来划分的混凝土强度等级测定：边长150mm立方体标准试件，在标准条件下（20±3℃，≥90%湿度）养护28天，用标准试验方法（加载速度0.15~0.3N/mm2/sec，两端不涂润滑剂）测得的具有95%保证率的立方体抗压强度，用符号C表示，C30表示fcu,k=30N/mm2

混凝土立方体抗压强度没有设计值！！

《规范》规定：C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80共14个等级。级差为5N/mm2。

C55--C80为高强混凝土。混凝土立方体抗压强度不仅与养护时的温度、湿度和龄期等因素有关，而且与立方体试件尺寸和试验方法也有密切关系。①标准试件标准试件：150mm×150mm×150mm100mm×100mm×100mm200mm×200mm×200mm

试件越小强度越高*美国、加拿大、日本等采用直径为150mm、高度为300mm的圆柱体试件作为标准试件。非标准试件：②标准养护条件

《普通混凝土力学性能试验方法标准》（GB/T50081-2002）规定：采用标准养护的试件，应在温度为20±5℃的环境中静置一昼夜至二昼夜，然后编号、拆模，拆模后应立即放入温度为20±2℃，相对湿度为95%以上的标准养护室中养护，或在温度为20±2℃的不流动的Ca(OH)2饱和溶液中养护。③标准试验方法加载速度、试验机③标准试验方法加载速度：加载速度越快，测得的强度越高。＜C30→0.3～0.5MPa/s；≥C30且＜C60→0.5～0.8MPa/s；≥C60→0.8～1.OMPa/s。规范规定（a）加载示意图；“箍套”作用标准试验方法是试件两端不涂润滑剂（c）涂润滑剂（b）不涂润滑剂；④龄期.《规范》规定的试验龄期为28d。⑤95%保证率。2、混凝土的轴心抗压强度fck（棱柱体抗压强度）标准试块：150×150×300棱柱体试验方法：同立方体试块棱柱体试件的高宽比（高度比宽度）大，“套箍”作用减小。因而受压时试件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状态。

混凝土棱柱体试件的破坏3、轴心抗拉强度ftk

也是其基本力学性能，用符号ftk

表示。混凝土的抗拉强度比抗压强度小得多，为抗压强度(1/8~1/20).混凝土构件开裂、裂缝、变形，以及受剪、受扭、受冲切等的承载力均与抗拉强度有关。2.2混凝土劈拉试验PaP拉压压由于轴心受拉试验对中困难，也常常采用立方体或圆柱体劈拉试验测定混凝土的抗拉强度混凝土柱体抗压强度和抗拉强度的设计值混凝土的材料分项系数，建筑工程取γc=1.40。强度的标准值材料分项系数强度的设计值，

，

4.复合应力状态下混凝土的强度（1）双向受力强度混凝土双轴应力状态下的强度拉-拉拉-压压-压，

，

（1）双轴应力状态①双向受拉。双向受拉（图2.11中第一象限）时，一个方向的抗拉强度受另一方向拉应力的影响不明显，即混凝土双向受拉时的抗拉强度接近于单向抗拉强度。，

，

②拉-压。抗压强度随拉应力的增大而降低，同样抗拉强度也随压应力的增大而降低，其抗压或抗拉强度均不超过相应的单轴强度。，

，

③双向受压。

一向的抗压强度随另一向压应力的增大而增大.

最大增加多少？最大发生在什么条件下？（2）正应力和剪应力复合应力状态轴拉纯剪剪压轴压混凝土在正应力和剪应力复合应力状态的强度混凝土的抗剪强度：随拉应力增大而减小,随压应力增大而增大。当压应力在0.6fc左右时，抗剪强度达到最大。压应力继续增大，则由于内裂缝发展明显，抗剪强度将随压应力的增大而减小。由于剪应力的存在，其抗压强度和抗拉强度均低于相应的单轴强度（3）三轴应力状态压-压-压压-压-拉压-拉-拉三轴应力状态有多种组合，实际工程遇到较多的螺旋箍筋柱和钢管混凝土柱中的混凝土为三向受压状态。三向受压试验一般采用圆柱体在等侧压条件进行。螺旋箍筋和焊接环形箍筋柱钢管混凝土柱Concretefilledtubecolumn由试验得到的经验公式为侧向应力系数三、混凝的变形受力变形和非受力变形

1.混凝土的受力变形（1）混凝土在一次短期荷载作用下的变形一次短期加载是指荷载从零开始单调增加至试件破坏,

称单调加载。

混凝土的应力-应变关系反映了混凝土受力全过程的重要力学特征,是分析混凝土构件应力、建立承载力和变形计算理论的必要依据，也是利用计算机进行非线性分析的基础，是混凝土最基本的力学性能之一。

①单轴受压时混凝土的应力-应变全曲线

我国采用棱柱体试件测定一次短期加载下混凝土受压应力-应变全曲线。在普通试验机上采用等应力速度加载，达到轴心抗压强度fc时，试验机中集聚的弹性应变能大于试件所能吸收的应变能，会导致试件产生突然脆性破坏，只能测得应力-应变曲线的上升段。如何测得应力-应变曲线的下降段呢？采用等应变速度加载，或在试件旁附设高弹性元件与试件一同受压，以吸收试验机内集聚的应变能，可以测得应力-应变曲线的下降段。上升段OC又可分为：OA、AB、BC，下降段CF又可分为：CD、DC、EF。1、弹性工作阶段A点以前，微裂缝没有明显发展，混凝土的变形主要弹性变形，应力-应变关系近似直线。A点应力随混凝土强度的提高而增加，对普通强度混凝土sA约为

(0.3~0.4)fc，对高强混凝土sA可达(0.5~0.7)fc。02468102030s(MPa)e×10-3B临界点A(比例极限)C峰值点E收敛点D拐点粘结裂缝02468102030s(MPa)e×10-3B临界点A(比例极限)C峰值点E收敛点D拐点2、稳定裂缝扩展阶段：A点以后，混凝土的应力增大后，原有的粗骨料界面裂缝逐渐延伸和增宽，其它骨料界面又出现新的粘结裂缝。一些界面裂缝的伸展，逐渐地进人水泥砂浆，或者水泥砂浆中原有缝隙处的应力集力将砂浆拉断，产生少量微裂缝。这一阶段，混凝土内微裂缝发展较多，应变增长开始加快，应力-应变曲线逐渐偏离直线。微裂缝的发展导致混凝土的横向变形增加。但该阶段微裂缝的发展是稳定的。即稳定裂缝扩展阶段。但是，当荷载不再增大，微裂缝的发展亦将停滞，裂缝形态保持基本稳定。故荷载长期作用下，混凝土的变形将增大，但不会提前过早破坏。

3.不稳定裂缝发展期达到临界点B，内部一些微裂缝相互连通，混凝土在高应力作用下，粗骨料的界面裂缝突然加宽和延伸，大量地进人水泥砂浆；水泥砂浆中的已有裂缝也加快发展，并和相邻的粗骨料界面裂缝相连。这些裂缝逐个连通，构成大致平行于压应力方向的连续裂缝，或称纵向劈裂裂缝。裂缝发展已不稳定，横向变形突然增大，体积应变开始由压缩转为增加。在此应力的长期作用下，裂缝会持续发展最终导致破坏。02468102030s(MPa)e×10-3B临界点A(比例极限)C峰值点E收敛点D拐点这一阶段的应力增量不大，而裂缝发展迅速，变形增长大。即使应力维持常值，裂缝仍将继续发展，不再能保持稳定状态。取B点的应力作为混凝土的长期抗压强度。普通强度混凝土约为0.8fc，高强强度混凝土可达0.95fc以上。达到C点fc，内部微裂缝连通形成破坏面，应变增长速度明显加快，C点的纵向应变值称为峰值应变

e0，约为0.002。02468102030s(MPa)e×10-3B临界点A(比例极限)C峰值点E收敛点D拐点02468102030s(MPa)e×10-3B临界点A(比例极限)C峰值点E收敛点D拐点下降段(CE):下降段是混凝土达到峰值应力后裂缝继续扩展、传播，从而引起应力应变关系变化的反映。在峰值应力以后，裂缝迅速发展，内部结构的整体性受到愈来愈严重的破坏，赖以传递荷载的路线不断减少，试件的平均应力强度下降。所以，应力－应变曲线向下弯曲，直到曲线的凹向发生改变，即曲率为零的一点D，该点称为“拐点”，结构的受力性质发生本质的变化，骨料间的咬合力及摩擦力开始与残余承压面共同承受荷载。随应变增长，试件上相继出现多条不连续的纵向裂缝，横向变形急剧发展，承载力明显下降，混凝土骨料与砂浆的粘结不断遭到破，裂缝连通形成斜向破坏面。应力应变曲线又逐渐凸向水平向发展，曲率最大的一点E点称为“收敛点”，应变e=(2~3)e0，应力s=(0.4~0.6)

fc。02468102030s(MPa)e×10-3B临界点A(比例极限)C峰值点E收敛点D拐点E点以后，贯通的主裂缝已经很宽，内聚力几乎耗尽，无侧向约束的混凝土，收敛段EF已失去意义。02468102030s(MPa)e×10-3B临界点A(比例极限)C峰值点E收敛点D拐点比例极限临界点峰值点A：比例极限

B：长期抗压强度的依据

C：峰值应力fc,通常作为混凝土柱体抗压强度的试验值。峰值应力对应的应变在0.0015-0.0025之间，通常取0.002。

D：拐点

E：收敛点拐点收敛点残余应力不同强度混凝土的应力-应变关系曲线不同强度混凝土的应力-应变强度等级越高，线弹性段越长，峰值应变也有所增大。但高强混凝土中，砂浆与骨料的粘结很强，密实性好，微裂缝很少，最后的破坏往往是骨料破坏，破坏时脆性越显著，下降段越陡。延性越差(2)混凝土轴心受拉的应力-应变关系图2.23混凝土轴心受拉的应力-应变曲线受拉弹性模量与受压弹性模量值基本相同。当应力达到峰值应力时，弹性系数因此变形模量可取混凝土的峰值拉应变一般可取0.00015，极限拉应变一般可达到（2-7）×10-7（2）混凝土的弹性模量

ElasticModulus原点切线模量ElasticModulus割线模量SecantModulus切线模量TangentModulus弹性系数n

(coefficientofelasticity)

随应力增大而减小n

=1~0.5◆弹性模量测定方法se0.5fc残余变形弹性变形弹性模量测定方法：对标准尺寸150mm×150mm×300mm的棱柱体试件，先加载至0.5fc,然后卸载至零，再重复加载、卸载5-10次。由于混凝土不是弹性材料，每次卸载至零时，存在着残余变形，随着残余变形的增加，应力应变曲线趋稳定并基本上趋于直线。该直线的斜率即定为混凝土的弹性模量。α5~10次（3）混凝土在长期荷载作用下的变形—徐变混凝土在长期不变荷载作用下，沿作用力方向随时间而产生的变形称为混凝土的徐变。

瞬时变形徐变卸载时瞬时变形弹性后效残余变形一是混凝土中水泥凝胶体具有粘性流动的性质；二是骨料界面和砂浆内部微裂缝在荷载长期作用下持续延伸和扩展。

1）产生徐变的原因2）影响因素内在因素是混凝土的组成和配比。骨料(aggregate)的刚度（弹性模量）越大，体积比越大，徐变就越小。水灰比越小，徐变也越小。环境影响包括养护和使用条件。受荷前养护(curing)的温湿度越高，水泥水化作用月充分，徐变就越小。采用蒸汽养护可使徐变减少（20~35）%。受荷后构件所处的环境温度越高，相对湿度越小，徐变就越大。应力条件是指初应力(initialstress)水平si

/fc和加荷时混凝土的龄期t0，它们影响徐变的非常主要的因素。当初始应力水平si

/fc

≤0.5时，徐变值与初应力基本上成正比，也即（最终）徐变系数j=ecr

/eel=Ececr

/si=常数，这种徐变称为线性徐变。线性徐变以第一个原因为主，因为粘性流动的增长将逐渐趋于稳定；当初应力si

在(0.5~0.8)

fc

范围时，徐变最终虽仍收敛，但最终徐变与初应力si不成比例，也即徐变系数j随si的增大而增大，这种徐变称为非线性徐变。

非线性徐变以第二个原因为主，因为应力集中引起的微裂缝开展将随应力的增加而急剧发展。当初应力si

>0.8fc时，混凝土内部微裂缝的发展已处于不稳定的状态，徐变的发展将不收敛，最终导致混凝土的破坏。因此将0.8fc作为混凝土的长期抗压强度。3）徐变对混凝土结构的影响PAsPAss1c1Ps2Ass2P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徐变会使结构或构件的变形增加，引起预应力损失，在高应力条件下，甚至会导致结构或构件的破坏；徐变会使钢筋和混凝土间产生应力重分布，使混凝土应力减小，钢筋应力增大；徐变可以减少由于支座不均匀沉降引起的应力，降低大体积混凝土内部的温度应力，减小由于混凝土收缩引起的裂缝等。2.2混凝土加强养护、减小水泥用量及水灰比、增加混凝土的密实度等。4）减小徐变的措施2.2混凝土4）混凝土的收缩Shrinkage（1）混凝土的收缩Shrinkage

混凝土在空气中硬化时体积会缩小，这种现象称为混凝土的收缩。收缩是混凝土在不受外力情况下体积变化产生的变形。

当这种自发的变形受到外部（支座）或内部（钢筋）的约束时，将使混凝土中产生拉应力，甚至引起混凝土的开裂。混凝土收缩会使预应力混凝土构件产生预应力损失。某些对跨度比较敏感的超静定结构（如拱结构），收缩也会引起不利的内力。墙板干燥收缩裂缝与边框架的变形2.2混凝土混凝土的收缩是随时间而增长的变形，早期收缩变形发展较快，两周可完成全部收缩的25%，一个月可完成50%，以后变形发展逐渐减慢，整个收缩过程可延续两年以上。一般情况下，最终收缩应变值约为(2~5)×10-4

混凝土开裂应变为(0.5~2.7)×10-4◆影响因素

混凝土的收缩受结构周围的温度、湿度、构件断面形状及尺寸、配合比、骨料性质、水泥性质、混凝土浇筑质量及养护条件等许多因素有关。水泥用量多、水灰比越大，收缩越大

骨料弹性模量高、级配好，收缩就小

干燥失水及高温环境，收缩大

小尺寸构件收缩大，大尺寸构件收缩小高强混凝土收缩大影响收缩的因素多且复杂，要精确计算尚有一定的困难。在实际工程中，要采取一定措施减小收缩应力的不利影响——施工缝三、混凝土强度等级的选用原则钢筋混凝土结构的混凝土强度等级不应低于C20；采用HRB400、HRBF400、HRB500、HRBF500级钢筋时混凝土的强度等级不宜低于C25。承受重复荷载的钢筋混凝土构件，混凝土强度等级不应低于C30；预应力混凝土结构的混凝土强度等级不宜低于C40，且不应低于C30；素混凝土结构的强度等级不应低于C15;垫层、地面混凝土及填充用混凝土可采用C10。4.1.4钢筋与混凝土的粘结与锚固一、粘结的概念◆钢筋与混凝土间具有足够的粘结是保证钢筋与混凝土共同受力变形的基本前提。◆通过钢筋与混凝土界面的粘结应力(bondstress)，可以实现钢筋与混凝土之间的应力传递，从而使两种材料可以结合在一起共同工作。粘结、锚固及钢筋布置钢筋与混凝土的粘结ssscsc+dscss-dssssss-dsst粘结、锚固及钢筋布置钢筋与混凝土的粘结粘结、锚固及钢筋布置钢筋与混凝土的粘结tNN|?σs0σs0σsσc◆粘结应力：钢筋混凝土构件（或结构）受力后，会沿钢筋和混凝土的接触面上产生剪应力，通常把这种剪应力称为粘结应力。二、粘结的分类1、锚固粘结应力粘结、锚固及钢筋布置钢筋伸进支座或在连续梁中承担负弯矩的上部钢筋在跨中截断时，需要延伸一段长度，即锚固长度。要求钢筋要有足够的锚固长度积累足够的粘结力以承受钢筋的拉力.锚固粘结应力的丧失使构件提前破坏,降低承载力.粘结、锚固及钢筋布置钢筋与混凝土的粘结2、裂缝间粘结应力

裂缝间的局部粘结应力是在相邻两个开裂截面之间产生的，称为局部粘结应力.钢筋应力的变化受到粘结应力的影响，粘结应力使相邻两个裂缝之间混凝土参与受拉。局部粘结应力的丧失会影响构件的刚度的降低和裂缝的开展。三、粘结的机理钢筋与混凝土的粘结作用由三部分组成：⑴钢筋与混凝土接触面上的化学吸附作用，水泥胶体与钢筋表面的胶结力；很小，接触面发生相对滑移时，即消失。⑵混凝土因收缩将钢筋握紧而产生的钢筋与混凝土间的摩擦力；⑶钢筋表面凹凸不平与混凝土之间产生的机械咬合作用力机械咬合力。（4）钢筋端部的锚固力：弯钩、焊接短钢筋等提供。当钢筋与混凝土产生相对滑动后，胶结作用即丧失。摩擦力的大小取决于握裹力和钢筋与混凝土表面的摩擦系数。◆对于光面钢筋，表面轻度锈蚀有利于增加摩擦力，但摩擦作用也很有限。◆由于光面钢筋表面的自然凹凸程度很小，机械咬合作用也不大。因此，光面钢筋与混凝土的粘结强度是较低的。◆为保证光面钢筋的锚固，通常需在钢筋端部弯钩、弯折或加焊短钢筋以阻止钢筋与混凝土间产生较大的相对滑动。1、光圆钢筋的粘结力主要来源于胶结力和摩擦力。◆对于光面钢筋，表面轻度锈蚀有利于增加摩擦力，但摩擦作用也很有限。◆由于光面钢筋表面的自然凹凸程度很小，机械咬合作用也不大。因此，光面钢筋与混凝土的粘结强度是较低的。◆为保证光面钢筋的锚固，通常需在钢筋端部弯钩、弯折或加焊短钢筋以阻止钢筋与混凝土间产生较大的相对滑动。1、光圆钢筋的粘结力主要来源于胶结力和摩擦力。光圆钢筋的末端应做弯钩。光圆钢筋的粘结力主要来源于胶结力和摩擦力。其粘结性能较差，故除了轴心受压构件中的光面钢筋或焊接骨架中的光面钢筋外，其余光面钢筋的末端应做180°标准弯钩。◆将钢筋表面轧制出肋形成带肋钢筋，即变形钢筋，可显著增加钢筋与混凝土的机械咬合作用，从而大大增加了粘结强度。◆对与强度较高的钢筋，均需作成变形钢筋，以保证钢筋与混凝土间具有足够的粘结强度使钢筋的强度得以充分发挥。粘结、锚固及钢筋布置钢筋与混凝土的粘结2、变形钢筋的粘结力主要来源于摩擦力和机械咬合力。◆变形钢筋受力后，其凸出的肋对混凝土产生斜向挤压力，◆其水平分力使钢筋周围的混凝土轴向受拉、受剪，径向分力使混凝土产生环向拉力。◆轴向拉力和剪力使混凝土产生内部斜向锥形裂缝，◆环向拉力使混凝土产生内部径向裂缝。粘结、锚固及钢筋布置钢筋与混凝土的粘结粘结、锚固及钢筋布置钢筋与混凝土的粘结变形钢筋的τ-s

曲线◆当混凝土保护层和钢筋间距较小时，径向裂缝可发展达到构件表面，产生劈裂裂缝，机械咬合作用将很快丧失，产生劈裂式粘结破坏。粘结、锚固及钢筋布置钢筋与混凝土的粘结◆在钢筋周围配置横向钢筋（箍筋或螺旋钢筋）或增加混凝土的保护层厚度（c/d），可提高粘结强度。粘结、锚固及钢筋布置钢筋与混凝土的粘结◆如果钢筋周围的横向钢筋较多或混凝土的保护层（c/d）较大，径向裂缝很难发展达到构件表面，则肋前部的混凝土在水平分力和剪力作用下最终将被挤碎，发生沿肋外径圆柱面的剪切破坏，形成所谓的“刮梨式”破坏，◆“刮梨式”破坏是变形钢筋与混凝土粘结强度的上限。四、影响粘结强度的主要因素

Influencefactors混凝土强度、保护层厚度和钢筋净间距、横向配筋、钢筋表面和外形特征、受力情况及锚固长度◆

混凝土强度：光面钢筋和变形钢筋的粘结强度均随混凝土强度的提高而增加，但并不与立方体强度fcu成正比，而与抗拉强度ft成正比。◆保护层厚度和钢筋净间距：对于变形钢筋，粘结强度主要取决于劈裂破坏。因此相对保护层厚度c/d

越大，混凝土抵抗劈裂破坏的能力也越大，粘结强度越高。当c/d

很大时，若锚固长度不够，则产生剪切“刮梨式”破坏。同理，钢筋净距s与钢筋直径d的比值s/d

越大，粘结强度也越高。粘结、锚固及钢筋布置钢筋与混凝土的粘结◆横向配筋：横向钢筋的存在限制了径向裂缝的发展，使粘结强度得到提高。

●由于劈裂裂缝是顺钢筋方向产生的，其对钢筋锈蚀的影响比受弯垂直裂缝更大，将严重降低构件的耐久性。

●因此应保证不使径向裂缝到达构件表面形成劈裂裂缝。所以，保护层应具有一定的厚度，钢筋净距也应保证。

●

配置横向钢筋可以阻止径向裂缝的发展。因此对于直径较大钢筋的