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1、混凝土结构材料的力学性能你现在浏览的是第一页，共70页3 钢筋和混凝土的力学性能本章要点本章要点1.熟悉熟悉钢筋的强度和变形性能钢筋的强度和变形性能,钢筋的分类钢筋的分类 和品种和品种,钢筋的冷加工方法钢筋的冷加工方法,混凝土结构对钢筋混凝土结构对钢筋的要求的要求;2.掌握掌握混凝土的各类强度混凝土的各类强度,混凝土的各种变形性混凝土的各种变形性能能,收缩和徐变对结构的影响收缩和徐变对结构的影响;3.保证钢筋和混凝土的保证钢筋和混凝土的粘结力粘结力。你现在浏览的是第二页，共70页3.1.1 钢筋的强度和变形钢筋的强度和变形 1.钢筋的应力钢筋的应力-应变关系应变关系(stress-strain
2、 relationships for steel)钢筋可分为两类钢筋可分为两类:有明显屈服点的钢筋和无明显屈服点有明显屈服点的钢筋和无明显屈服点的钢筋的钢筋(习惯上分别称它们为软钢和硬钢习惯上分别称它们为软钢和硬钢)。普通热轧钢筋和。普通热轧钢筋和细晶粒热轧钢筋都属于有明显屈服点的钢筋。预应力钢筋一细晶粒热轧钢筋都属于有明显屈服点的钢筋。预应力钢筋一般属于无明显屈服点的钢筋。般属于无明显屈服点的钢筋。1)钢筋的拉伸应力钢筋的拉伸应力-应变曲线应变曲线 有明显屈服点钢筋的典型拉伸应力有明显屈服点钢筋的典型拉伸应力-应变曲线应变曲线 无明显屈服点钢筋的典型拉伸应力无明显屈服点钢筋的典型拉伸应力-应
3、变曲线应变曲线 第第3 3章章 混凝土结构材料的力学性能混凝土结构材料的力学性能 3.1 3.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 你现在浏览的是第三页，共70页第第3 3章章 混凝土结构材料的力学性能混凝土结构材料的力学性能 3.1 3.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 2 2 软钢的软钢的应力应力应变曲线应变曲线 a 比例极限比例极限b 弹性极限弹性极限ob 弹性阶段弹性阶段d 极限抗拉强度极限抗拉强度bc 屈服阶段屈服阶段cd 强化阶段强化阶段de 破坏阶段破坏阶段e 极限应变极限应变你现在浏览的是第四页，共70页第第3 3章章 混凝土结构材料的力学性能混凝土结构材料的力学性
4、能 3.1 3.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 3 3 硬钢的硬钢的应力应力应变曲线应变曲线 d 极限抗拉强度极限抗拉强度e 极限应变极限应变 条件屈服强度：条件屈服强度：取残余应变为取残余应变为0.2%所对应的应力作为无明显流幅钢筋的所对应的应力作为无明显流幅钢筋的强度限值，通常称为强度限值，通常称为条件屈服强度条件屈服强度。你现在浏览的是第五页，共70页第第3 3章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 3.1 3.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 4 4 钢筋的应力钢筋的应力应变应变简化模型简化模型 （1 1）理想弹塑性模型理想弹塑性模型（2 2）三段线性模型三段线性
5、模型你现在浏览的是第六页，共70页第第3 3章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 3.1 3.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 5 5 钢筋的钢筋的塑性性能塑性性能 （1）延伸率：）延伸率：（2）冷弯性能：）冷弯性能：延伸率越大，钢筋的延伸率越大，钢筋的塑性塑性和和变变形能力形能力越好。越好。弯心弯心直径直径越小，弯过的越小，弯过的角度角度越大，越大，冷弯性能越好，钢筋的冷弯性能越好，钢筋的塑性性能塑性性能越好。越好。你现在浏览的是第七页，共70页第第3 3章章 混凝土结构材料的力学性能混凝土结构材料的力学性能 3.1 3.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 3.1.2 3
6、.1.2 钢筋的钢筋的种类种类及及符号符号说明说明 钢筋的外形钢筋的外形 热轧钢筋热轧钢筋你现在浏览的是第八页，共70页第第3 3章章 混凝土结构材料的力学性能混凝土结构材料的力学性能 3.1 3.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 3.1.2 3.1.2 钢筋的钢筋的种类种类及及符号符号说明说明 预应力钢筋预应力钢筋你现在浏览的是第九页，共70页第第3 3章章 混凝土结构材料的力学性能混凝土结构材料的力学性能 3.1 3.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 3.1.2 3.1.2 钢筋的钢筋的种类种类及及符号符号说明说明热轧钢筋的热轧钢筋的符号说明符号说明HPB235 生产工艺：
7、生产工艺：hot rolled 表面形状：表面形状：plain 钢筋：钢筋：bar 屈服强度屈服强度你现在浏览的是第十页，共70页第第3 3章章 混凝土结构材料的力学性能混凝土结构材料的力学性能 3.1 3.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 3.1.2 3.1.2 钢筋的钢筋的种类种类及及符号符号解释解释热轧钢筋的热轧钢筋的符号说明符号说明HRB335 hot rolledribbed bar RRB400 remained heat treatmentribbed bar 你现在浏览的是第十一页，共70页第第3 3章章 混凝土结构材料的力学性能混凝土结构材料的力学性能 3.1 3.1
8、 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 钢筋按外形分类钢筋按外形分类光面钢筋光面钢筋变形钢筋变形钢筋你现在浏览的是第十二页，共70页第第3 3章章 混凝土结构材料的力学性能混凝土结构材料的力学性能 3.1 3.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 你现在浏览的是第十三页，共70页第第3 3章章 混凝土结构材料的力学性能混凝土结构材料的力学性能 3.1 3.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 你现在浏览的是第十四页，共70页第第3 3章章 混凝土结构材料的力学性能混凝土结构材料的力学性能 3.1 3.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 你现在浏览的是第十五页，共70页第第3 3章
9、章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 3.1 3.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 3.1.2 3.1.2 钢筋的钢筋的种类种类及及符号符号说明说明热轧钢筋的热轧钢筋的屈服强度屈服强度种类种类符号符号fyf y热轧钢筋HPB 235(Q235)210210HRB 335(20MnSi)300300HRB 400(20MnSiV、20MnSiNb、20MnTi)360360RRB 400(K20MnSi)R360360你现在浏览的是第十六页，共70页第第1 1章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 1.1 1.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 3.1.2 3.1.2 钢筋
10、的钢筋的种类种类及及符号符号说明说明预应力钢筋的预应力钢筋的符号说明符号说明钢绞线钢绞线 S Strand 光面钢丝光面钢丝 P Plain 刻痕钢丝刻痕钢丝 I Indented 螺旋肋钢丝螺旋肋钢丝 H Helix 热处理钢筋热处理钢筋 HT Heat-treated 你现在浏览的是第十七页，共70页第第1 1章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 1.1 1.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 3.1.2 3.1.2 钢筋的钢筋的种类种类及及符号符号说明说明预应力钢筋的预应力钢筋的屈服强度屈服强度种类种类符号符号fptkfpyfpy钢绞线13S18601320390172012
11、201570111017186013203901720 1220消除应力钢丝光面螺旋肋PH177012504101670118015701110刻痕I15701110410热处理钢筋40Si2MnHT1470104040048Si2Mn45Si2Cr你现在浏览的是第十八页，共70页第第3 3章章 混凝土结构材料的力学性能混凝土结构材料的力学性能 3.1 3.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 钢筋主要品种钢筋主要品种 3.1.23.1.2、钢筋的品种、钢筋的品种(Reinforcement types)(Reinforcement types)热轧钢筋、中高强钢丝和钢绞线、热处理钢筋和冷
12、加工钢筋热轧钢筋、中高强钢丝和钢绞线、热处理钢筋和冷加工钢筋钢筋钢筋钢筋钢筋钢丝钢丝钢绞线钢绞线你现在浏览的是第十九页，共70页第第3 3章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 3.1 3.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 3.1.3 3.1.3 钢筋的钢筋的冷加工冷加工冷拉：冷拉：在常温下用在常温下用机械机械方法将有明显流幅的钢筋拉到方法将有明显流幅的钢筋拉到超过超过屈服屈服强度的某一应力值，然后强度的某一应力值，然后卸载至零卸载至零。是指在常温下对出厂钢材的再加工。以是指在常温下对出厂钢材的再加工。以提高热轧钢筋的强度提高热轧钢筋的强度。你现在浏览的是第二十页，共70页第第3
13、3章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 3.1 3.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 3.1.3 3.1.3 钢筋的冷加工 钢筋在冷拉后，未经时效前，一般没有明显的屈服台阶；钢筋在冷拉后，未经时效前，一般没有明显的屈服台阶；经过停放或加热后进一步提高了屈服强度并恢复了屈服台阶，这经过停放或加热后进一步提高了屈服强度并恢复了屈服台阶，这种现象称为冷拉种现象称为冷拉时效硬化时效硬化。钢筋经冷拉和时效硬化后，屈服强度有所提高，但塑性钢筋经冷拉和时效硬化后，屈服强度有所提高，但塑性(伸长伸长率率)相应降低。相应降低。冷拉只能提高钢筋的抗拉强度而不能提高钢筋的抗压强度。冷拉只能提高钢筋的抗
14、拉强度而不能提高钢筋的抗压强度。焊接时产生的高温会使钢筋软化焊接时产生的高温会使钢筋软化(强度降低，塑性增加强度降低，塑性增加)，需要焊接的钢筋应，需要焊接的钢筋应先焊好再进行冷拉先焊好再进行冷拉;你现在浏览的是第二十一页，共70页第第1 1章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 3.1 3.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 3.1.3 3.1.3 钢筋的钢筋的冷加工冷加工 冷拔：冷拔：将将HPB235级热轧钢筋级热轧钢筋强行强行拔过小于其直径的硬质合金拔过小于其直径的硬质合金拔拔丝模具丝模具。经过几次冷拔的钢丝，抗拉、抗压经过几次冷拔的钢丝，抗拉、抗压强度均强度均大大提高，但大大
15、提高，但塑性塑性降降低。低。你现在浏览的是第二十二页，共70页第第3 3章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 3.1 3.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 3.1.4 3.1.4 混凝土结构对钢筋性能的混凝土结构对钢筋性能的要求要求 保证构件具有一定的保证构件具有一定的强度储备强度储备。（1）强度）强度（2）足够的塑性）足够的塑性 避免发生避免发生脆性脆性破坏。破坏。（4）耐久性和耐火性）耐久性和耐火性（3）可焊性）可焊性 要求钢筋具备良好的要求钢筋具备良好的焊接焊接性能。性能。（5）与混凝土具有良好的）与混凝土具有良好的粘结粘结 必要的混凝土保护层厚度以满足对构件必要的混凝土保
16、护层厚度以满足对构件耐火极限耐火极限的要求。的要求。（6）寒冷地区，防止钢筋）寒冷地区，防止钢筋低温冷脆低温冷脆导致破坏。导致破坏。你现在浏览的是第二十三页，共70页第第3 3章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 3.1 3.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 3.1.5 3.1.5 钢筋的选用钢筋的选用 1)普通钢筋普通钢筋 选用原则为选用原则为:纵向受力普通钢筋纵向受力普通钢筋 宜采用宜采用HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500,也可采用也可采用HPB300 HRB335、HRBF335、RRB400；梁、柱纵向受力普通钢筋应采用梁、柱纵向受力普通钢筋应采用
17、HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500钢筋钢筋;箍筋宜采用箍筋宜采用HRB400、HRBF400、HPB300、HRB500、HRBF500 钢筋，也可采用钢筋，也可采用HRB335、HRBF335 钢筋。钢筋。2)预应力钢筋预应力钢筋 预应力筋宜采用预应力钢丝、钢绞线和预应力螺纹钢筋。预应力筋宜采用预应力钢丝、钢绞线和预应力螺纹钢筋。你现在浏览的是第二十四页，共70页第第3 3章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 3.2 3.2 混凝土的物理力学性能混凝土的物理力学性能 3.2 3.2 混凝土的物理力学性能混凝土的物理力学性能 混混凝凝土土是是由由水水泥泥、砂砂子子
18、和和石石子子三三种种材材料料及及水水按按一一定定配配合合比比拌拌合合，经经过过凝凝固固硬硬化化后后做做成成的的人人工工石石材材；它它是是一一种种各各组组份具有不同性质的多相复合材料。份具有不同性质的多相复合材料。你现在浏览的是第二十五页，共70页 混混凝凝土土受受压压破破坏坏机机理理可可概概括括为为：随随着着应应力力的的增增大大，沿沿粗粗骨骨料料界界面面和和砂砂浆浆内内部部的的微微裂裂缝缝逐逐渐渐延延伸伸和和扩扩展展，导导致致砂砂浆浆的的损损伤伤不不断断积积累累；裂裂缝缝贯贯通通后后，混混凝凝土土的的连连续续性性遭遭到到破破坏坏，逐逐渐渐丧丧失失其其承承载载力力，破破坏坏的的实实质质是是由由连
19、连续续材材料逐步变成不连续材料的过程。料逐步变成不连续材料的过程。第第3 3章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 3.2 3.2 混凝土的物理力学性能混凝土的物理力学性能 你现在浏览的是第二十六页，共70页3.2.1 3.2.1 混凝土的混凝土的强度度 1 1、立方体抗压强度、立方体抗压强度 普通混凝土力学性能试验方法标准规定：边长为普通混凝土力学性能试验方法标准规定：边长为150mm150mm的标准立方体的标准立方体试件在标准条件（温度试件在标准条件（温度203203，相对湿度，相对湿度90%90%）下养护）下养护2828天后，以标准试天后，以标准试验方法验方法(中心加载，加载速度为中
20、心加载，加载速度为0.31.0N/mm2s)，试件上、下表面不涂润，试件上、下表面不涂润滑剂，连续加载直至试件破坏，测得混凝土抗压强度为混凝土标准立方体的滑剂，连续加载直至试件破坏，测得混凝土抗压强度为混凝土标准立方体的抗压强度抗压强度f fcccc，单位，单位N/mmN/mm2 2。你现在浏览的是第二十七页，共70页第第3 3章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 3.2 3.2 混凝土的物理力学性能混凝土的物理力学性能 1 1 立方体抗压强度立方体抗压强度 影响因素影响因素：按上述规定所测得的具有按上述规定所测得的具有95%保证率保证率的抗压强度称为混凝土的的抗压强度称为混凝土的立方体
21、抗压强度标准值立方体抗压强度标准值 。尺寸效应：尺寸越大，内部缺陷较多，尺寸效应：尺寸越大，内部缺陷较多，强度较低。强度较低。反之愈高反之愈高 加载速度：加载速度越快，强度越低。加载速度：加载速度越快，强度越低。龄龄 期期：在一定的温度和湿度条件下，混凝土的强度开始在一定的温度和湿度条件下，混凝土的强度开始 增长较快，后来逐渐减慢。增长较快，后来逐渐减慢。你现在浏览的是第二十八页，共70页试验的方法试验的方法-试件两端因受承受钢板与试件端面间横向摩试件两端因受承受钢板与试件端面间横向摩擦力的作用，膨胀受到约束限制的程度随离端部擦力的作用，膨胀受到约束限制的程度随离端部的距离而逐渐减小，致使裂缝
22、大可能沿加载方向的距离而逐渐减小，致使裂缝大可能沿加载方向上下延伸发展，而是成斜向随荷载增长，最终形上下延伸发展，而是成斜向随荷载增长，最终形成角锥面破坏。成角锥面破坏。将混凝土强度分为将混凝土强度分为十四级十四级，称为混凝土强度等级，它是按立，称为混凝土强度等级，它是按立方体抗压强度标准的大小划分的，即方体抗压强度标准的大小划分的，即C15,C20,C25,C30,C15,C20,C25,C30,C35,C40,C45,C50,C55,C60,C65,C70,C75,C80C35,C40,C45,C50,C55,C60,C65,C70,C75,C80你现在浏览的是第二十九页，共70页2 2
23、轴心抗压强度轴心抗压强度 棱柱体棱柱体高度高度的取值：的取值：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。试验目的：采用棱柱体试件，反映混凝土的实际工作状态。试验目的：采用棱柱体试件，反映混凝土的实际工作状态。试件尺寸：我国取试件尺寸：我国取 mm为标准试件。为标准试件。你现在浏览的是第三十页，共70页 混混凝凝土土的的其其他他设设计计强强度度指指标标，都都可可根根据据试试验验分分析析与与立立方方体体抗抗压压强强度度标标准准值值建建立立起起相相应应的的换换算算关关系系。轴轴心心抗抗压强度压强度标准值与立方体抗压强度标准值的关系如下标准值与立方体抗压强度标准值的关系如
24、下 2 2 轴心抗压强度轴心抗压强度 你现在浏览的是第三十一页，共70页3 3、轴心抗拉心抗拉强度度 混混凝凝土土的的抗抗拉拉强强度度是是混混凝凝土土的的基基本本力力学学特特征征之之一一，一一般般只只有有抗抗压压强强度度的的8%8%10%10%，混混凝凝土土的的抗抗拉拉强强度度取取决决于于水水泥泥石石的的强强度度和和水水泥泥石石与与骨骨料料间间的的粘粘结结强强度度。增增加加水水泥泥量量、减减少少水水灰灰比比、采采用用表表面面粗粗糙糙的的骨骨料料及及良良好的养护条件都可提高混凝土的抗拉强度。好的养护条件都可提高混凝土的抗拉强度。你现在浏览的是第三十二页，共70页 试件尺寸试件尺寸100mm100
25、mm500mm100mm100mm500mm，两，两端各埋入一根端各埋入一根1616的变形钢筋，埋深为的变形钢筋，埋深为150mm150mm，置于轴线上。用试验机夹头夹住，置于轴线上。用试验机夹头夹住两端外伸的钢筋施加拉力，破坏时试件在两端外伸的钢筋施加拉力，破坏时试件在没有钢筋的中部截面被拉断，平均拉应力没有钢筋的中部截面被拉断，平均拉应力即为混凝土的轴心抗拉强度。即为混凝土的轴心抗拉强度。直接受拉试验直接受拉试验 你现在浏览的是第三十三页，共70页 普普通通混混凝凝土土力力学学性性能能试试验验方方法法标标准准（GB/T50081-2002GB/T50081-2002）采采用用边边长长为为1
26、50mm150mm的的立立方方体体标标准准试试件件，劈劈裂裂抗抗拉拉强度为强度为劈裂抗拉试验劈裂抗拉试验 你现在浏览的是第三十四页，共70页 混混凝凝土土的的其其他他设设计计强强度度指指标标，都都可可根根据据试试验验分分析析与与立立方方体体抗抗压压强强度度标标准准值值建建立立起起相相应应的的换换算算关关系系。混混凝凝土土的的轴轴心抗拉强度标准值与立方体抗压强度标准值的关系如下：心抗拉强度标准值与立方体抗压强度标准值的关系如下：你现在浏览的是第三十五页，共70页 在在实实际际工工程程中中，虽虽然然很很少少直直接接用用混混凝凝土土作作为为受受拉拉材材料料，但但混混凝凝土土抗抗拉拉强强度度对对构构件
27、件的的许许多多性性能能有有重重要要影影响响，而而且且在在构构件件的的抗抗剪剪、抗抗扭扭、抗抗冲冲切切计计算算中中还还直接运用混凝土的抗拉强度指标。直接运用混凝土的抗拉强度指标。你现在浏览的是第三十六页，共70页轴心抗压强度和轴心抗拉强度设计值轴心抗压强度和轴心抗拉强度设计值 轴轴心心抗抗压压强强度度和和轴轴心心抗抗拉拉强强度度设设计计值值是是相相应应的的标准值除以材料分项系数，具体如下标准值除以材料分项系数，具体如下你现在浏览的是第三十七页，共70页 轴心抗压强度和轴心抗拉强度标准值轴心抗压强度和轴心抗拉强度标准值 你现在浏览的是第三十八页，共70页3.2.2 3.2.2 混凝土的混凝土的变形
28、形 混混凝凝土土的的变变形形可可分分为为两两类类：一一类类是是荷荷载载作作用用下下的的受受力力变变形形，包包括括单单轴轴短短期期加加载载，多多次次重重复复加加载载以以及及荷荷载载长长期期作作用用下下的的变变形形；另另一一类类是是体体积积变变形形，一一般般指指混混凝凝土土收收缩缩、膨膨胀胀以以及及由由于于温温度度变变化化产产生的变形等。生的变形等。混凝土轴心受压时的应力应变关系混凝土轴心受压时的应力应变关系 你现在浏览的是第三十九页，共70页 在在单单轴轴短短期期荷荷载载作作用用下下，轴轴心心受受压压混混凝凝土土的的应应力力应应变变关关系系是是混混凝凝土土材材料料最最基基本本的的力力学学性性能能
29、，它它可可以以较较全全面面的的反反应应混混凝凝土土的的强强度度和和变变形形的的特特点点，是是对对混混凝凝土土进进行行理理论论分分析析的的基基本本依依据据，是是研研究究和和建建立立混混凝凝土土构构件件的的承承载载力力、变变形形、延延性性以以及及应应用用计计算算机机进行构件的非线性全过程分析的重要依据。进行构件的非线性全过程分析的重要依据。1 1、一次短期加载下混凝土的变形性能、一次短期加载下混凝土的变形性能你现在浏览的是第四十页，共70页 当当0.3时，时，关系接近于关系接近于直线直线；当当=(0.30.8)时，时，关系关系偏离直线偏离直线；当当=(0.81.0)时，内部微裂缝进入时，内部微裂缝
30、进入非稳定发展非稳定发展阶段。阶段。峰值应变峰值应变 极限压应变极限压应变 混凝土的应力混凝土的应力应变曲线应变曲线 你现在浏览的是第四十一页，共70页混凝土轴心受压时应力应变曲线的数学模型混凝土轴心受压时应力应变曲线的数学模型 美国美国E.HognestadE.Hognestad建议的模建议的模型型 你现在浏览的是第四十二页，共70页西德西德R Rschsch建建议的模型的模型 你现在浏览的是第四十三页，共70页规范推荐的模型范推荐的模型 你现在浏览的是第四十四页，共70页2 2、混凝土的、混凝土的变形模量和形模量和弹性模量性模量混凝土的弹性模量混凝土的弹性模量EEc c=tg=tg0 0
31、混凝土的割线模量混凝土的割线模量 E Ec c=tg=tg11=cc/c c 混凝土的切线模量混凝土的切线模量 E Ec c=tgtg=d/d=d/d 你现在浏览的是第四十五页，共70页弹性模量性模量 经统计分析经统计分析 你现在浏览的是第四十六页，共70页3 3、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)在不变的应力长期持续作用下，混凝土的变形在不变的应力长期持续作用下，混凝土的变形随时间而缓慢增长的现象称为混凝土的徐变。随时间而缓慢增长的现象称为混凝土的徐变。你现在浏览的是第四十七页，共70页混凝土的徐变对钢筋混凝土结构的影响混凝土的徐变对钢筋混凝土结构的影
32、响-在某种情况下，徐变有利于防止结构裂缝形成；有利于在某种情况下，徐变有利于防止结构裂缝形成；有利于构件的应力重分布，减少应力集中现象及减少温度应力等。构件的应力重分布，减少应力集中现象及减少温度应力等。-由于混凝土的徐变使构件变形增大；在预应力混凝由于混凝土的徐变使构件变形增大；在预应力混凝土构件中，徐变会导致预应力损失；徐变使受弯和偏心土构件中，徐变会导致预应力损失；徐变使受弯和偏心受压构件的受压区变形加大，故而使受弯构件挠度增加，受压构件的受压区变形加大，故而使受弯构件挠度增加，使偏压构件的附加偏心距增大而导致构件承载力的降低。使偏压构件的附加偏心距增大而导致构件承载力的降低。有利影响有
33、利影响不利影响不利影响总之，弊多利少，应尽量减少徐变总之，弊多利少，应尽量减少徐变。你现在浏览的是第四十八页，共70页混凝土徐变产生的原因混凝土徐变产生的原因1 1 是混凝土中的水泥凝胶体在荷载作用下产生粘性是混凝土中的水泥凝胶体在荷载作用下产生粘性流动，并把它所承受的压力逐渐转给骨料颗粒，使流动，并把它所承受的压力逐渐转给骨料颗粒，使骨料压应力增大，试件变形也随之增大；骨料压应力增大，试件变形也随之增大；2 2 是混凝土内部的微裂缝在荷载长期作用下不是混凝土内部的微裂缝在荷载长期作用下不断发展和增加，也使徐变增大。断发展和增加，也使徐变增大。当应力不大时，徐变的发展以第一个原因为主；当应力不
34、大时，徐变的发展以第一个原因为主；当应力较大时，则以第二个原因为主。当应力较大时，则以第二个原因为主。你现在浏览的是第四十九页，共70页影响徐影响徐变的因素的因素 当当0.5fcsh时，徐变与应力成正比，时，徐变与应力成正比，这种情况称为线性徐变。这种情况称为线性徐变。1)1)应力大小应力大小当当=(0.50.8)fcsh时时，徐徐变变的的增增长长速速度度比比应力的增长速度快，为非线性徐变。应力的增长速度快，为非线性徐变。当当0.8fcsh时时，混混凝凝土土内内部部的的微微裂裂缝缝进进入入非非稳稳态态发发展展，导导致致混混凝凝土土破破坏坏。取取=0.8fcsh作作为为混混凝凝土土的的长长期期抗
35、抗压压强强度度。初初应应力力越越大大，徐变也越大。徐变也越大。你现在浏览的是第五十页，共70页加载时混凝土的龄期越长，徐变越小。加载时混凝土的龄期越长，徐变越小。为了减少徐变，应避免过早地给结构施加长期荷载，例如在施工期内避免过早地撤除构件的模板支柱等，也可以采取加快混凝土硬结的措施来减小龄期对徐变的影响。2)2)龄期影响龄期影响你现在浏览的是第五十一页，共70页 在在混混凝凝土土的的组组成成成成分分中中，水水灰灰比比愈愈大大，水水泥泥水水化化后后残残余余的的游游离离水水愈愈多多，徐徐变变也也愈愈大大；水水泥泥用用量量愈愈多多，凝凝胶胶体体在在混混凝凝土土中中所所占占比比重重也也愈愈大大，徐徐
36、变变也也愈愈大大；骨骨料料愈愈坚坚硬硬，弹弹性性模模量量愈愈大大以以及及骨骨料料所所占占体体积积比比愈愈大大，则则由由凝凝胶胶体体流流动动后后传传给给骨骨料料压压力力所所引引起起的的变变形形也也愈愈小，徐变也愈小。小，徐变也愈小。3)3)材料组成材料组成你现在浏览的是第五十二页，共70页 养养护护环环境境湿湿度度愈愈大大，温温度度愈愈高高，则则水水泥泥水水化化作作用用愈愈充充分分，徐徐变变就就愈愈小小，混混凝凝土土在在使使用用期期间间处处于于高高温温、干干燥燥条条件件下下所所产产生生的的徐徐变变比比低低温温、潮潮湿湿时时明明显显增增大大。此此外外，由由于于混混凝凝土土中中水水分分的的挥挥发发逸
37、逸散散与与构构件件的的体体积积与与表表面面积积之之比比有有关关，因因而而构构件件尺尺寸寸愈大，愈大，表面积表面积相对愈小，徐变就愈小。相对愈小，徐变就愈小。4)4)外部环境外部环境 你现在浏览的是第五十三页，共70页徐变对结构的影响：徐变对结构的影响：使构件的变形增加；在截面中引起应力重分布；在预应力混凝土结构中引起预应力损失。你现在浏览的是第五十四页，共70页2.1.3 混凝土在重复荷载下的变形（疲劳变形）混凝土在重复荷载下的变形（疲劳变形）如果我们将混凝土棱柱体试块加荷使其压应力达到某个数值，然后卸荷至零，并把这一循环多次重复下去，就称为多次重复荷载。我们通常把能使试件循环200万次或次数
38、稍多时发生破坏的压应力称为混凝土的疲劳抗压强度，用符号 表示。你现在浏览的是第五十五页，共70页 2.1.4 2.1.4 混凝土的收混凝土的收缩、膨、膨胀和温度和温度变形形 混凝土在空气中结硬时，体积要缩小，混凝土混凝土在空气中结硬时，体积要缩小，混凝土的收缩量可达的收缩量可达310310-4-4；混凝土的收缩是一种随时间而增混凝土的收缩是一种随时间而增长的变形，结硬初期收缩变形发展较快，两周完成收缩长的变形，结硬初期收缩变形发展较快，两周完成收缩的的1/41/4，一个月完成，一个月完成1/21/2，三个月后增长缓慢，一般，三个月后增长缓慢，一般2 2年后年后趋于稳定，最终收缩应变趋于稳定，最
39、终收缩应变约为约为(25)10-4。混凝土的收缩混凝土的收缩 你现在浏览的是第五十六页，共70页（1）水泥的品种：）水泥的品种：水泥强度等级越高，制成的混凝土收缩水泥强度等级越高，制成的混凝土收缩越大。越大。（2）水泥的用量：）水泥的用量：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。（3）骨料的性质：）骨料的性质：骨料弹性模量高、级配好，收缩就骨料弹性模量高、级配好，收缩就小。小。（4）养护条件：）养护条件：干燥失水及高温环境，收缩大。干燥失水及高温环境，收缩大。（5）混凝土制作方法：）混凝土制作方法：混凝土越密实，收缩越小。混凝土越密实，收缩越小。（6）使用环境：）使
40、用环境：使用环境温度、湿度越大，收缩越小。使用环境温度、湿度越大，收缩越小。（7）构件的体积与表面积比值：）构件的体积与表面积比值：比值大时，收缩小。比值大时，收缩小。收缩的影响因素收缩的影响因素你现在浏览的是第五十七页，共70页混凝土的膨混凝土的膨胀 在水中结硬时，则在水中结硬时，则体积膨胀体积膨胀。混混凝凝土土的的膨膨胀胀特特性性对对混混凝凝土土构构件件往往往往是是有有利利的的，故一般不予考虑。故一般不予考虑。收收缩缩和和膨膨胀胀是是在在混混凝凝土土不不受受力力的的情情况况下下而而产产生生的的变形，变形，一般来说，收缩值比膨胀值大得多一般来说，收缩值比膨胀值大得多。你现在浏览的是第五十八页
41、，共70页温度温度变形形 温温度度变变形形也也是是混混凝凝土土在在非非荷荷载载状状态态下下，产产生生内内力力的的一一个个重重要要因因素素。混混凝凝土土的的线线膨膨胀胀系系数数随随骨骨料料性性质质及及配配 合合 比比 而而 变变 化化，约约 为为(1(11.5)101.5)10-5-5，一一 般般 取取1.0101.010-5-5。你现在浏览的是第五十九页，共70页 混混凝凝土土与与钢钢筋筋的的线线膨膨胀胀系系数数是是相相近近的的。温温度度变变化化时时，在在混混凝凝土土和和钢钢筋筋之之间间引引起起的的内内应应力力很很小小，不致产生相对的变形不致产生相对的变形。温度温度变形的影响形的影响 水水泥泥
42、在在水水化化作作用用时时排排出出的的热热量量导导致致构构件件内内部部的的温温度度上上升升，构构件件表表面面由由于于便便于于散散热热而而温温度度相相对对较较低低。构构件件内内外外的的这这种种温温差差就就会会引引起起应应力力，从从而而导导致致混混凝凝土开裂。土开裂。你现在浏览的是第六十页，共70页 温温度度的的变变化化与与水水泥泥种种类类、水水泥泥含含量量、新新拌拌混混凝凝土土的的温温度度、混混凝凝土土硬硬化化速速度度、构构件件尺尺寸寸等等因因素素有关。有关。大大体体积积混混凝凝土土结结构构以以及及水水池池、烟烟囱囱等等结结构构由由温度变化引起的温度应力必须予以考虑。温度变化引起的温度应力必须予以
43、考虑。你现在浏览的是第六十一页，共70页2.3 2.3 钢筋与混凝土的粘结钢筋与混凝土的粘结2.3.1 粘结的作用及产生的原因粘结的作用及产生的原因 1粘结的作用粘结的作用 是钢筋和混凝土是钢筋和混凝土共同工作的基础共同工作的基础,是界面上是界面上的剪应力的剪应力,使钢筋应力沿长度发生变化。使钢筋应力沿长度发生变化。2粘结产生的原因粘结产生的原因:一是因为混凝土的收缩将钢一是因为混凝土的收缩将钢筋紧紧握固而产生的筋紧紧握固而产生的摩擦力摩擦力;二是因为混凝土颗粒的化学作用产生的混凝二是因为混凝土颗粒的化学作用产生的混凝土与钢筋之间的土与钢筋之间的胶合力胶合力;三是由于钢筋表面凹凸不平与混凝土之
44、间三是由于钢筋表面凹凸不平与混凝土之间产生的产生的机械咬合力机械咬合力。你现在浏览的是第六十二页，共70页2.3.2 2.3.2 粘结力的测定粘结力的测定v通常采用拔出试验方法lTdmaxu你现在浏览的是第六十三页，共70页根据拔出试验可知根据拔出试验可知:粘结应力沿钢筋长度是按曲线分布，最大粘结应力在离端粘结应力沿钢筋长度是按曲线分布，最大粘结应力在离端头某一距离处，且随拔出力的大小而变化头某一距离处，且随拔出力的大小而变化;钢筋埋人长度越长，拔出力越大。但埋入长度过长时钢筋埋人长度越长，拔出力越大。但埋入长度过长时,尾尾部的粘结应力很小，甚至为零部的粘结应力很小，甚至为零;粘结强度粘结强度
45、(即混凝土和钢筋界面上可以达到的极限粘结应即混凝土和钢筋界面上可以达到的极限粘结应力力)随混凝土强度等级的提高而增大随混凝土强度等级的提高而增大;带肋钢筋的粘结强度比光面钢筋的大，而在光面钢筋末带肋钢筋的粘结强度比光面钢筋的大，而在光面钢筋末端做弯钩可以大大提高拔出力。端做弯钩可以大大提高拔出力。你现在浏览的是第六十四页，共70页2.3.3 2.3.3 保证可靠粘结的措施保证可靠粘结的措施1影响因素影响因素：混凝土强度等级混凝土强度等级 钢筋表面形状和直径钢筋表面形状和直径 钢筋埋入长度钢筋埋入长度 混凝土保护层厚度混凝土保护层厚度 钢筋间的净距钢筋间的净距 侧向压力侧向压力 混凝土的浇筑位置
46、混凝土的浇筑位置 横向钢筋的约束作用横向钢筋的约束作用你现在浏览的是第六十五页，共70页 2 保证措施保证措施 1)保证锚固粘结应力的可靠传递保证锚固粘结应力的可靠传递 (1)受拉钢筋必须在支座中有足够的锚固受拉钢筋必须在支座中有足够的锚固(anchorage)长度长度 受拉钢筋的锚固长度受拉钢筋的锚固长度 (2）受压钢筋的锚固长度是受拉锚固长度的）受压钢筋的锚固长度是受拉锚固长度的 0.7倍倍 (3）纵向钢筋）纵向钢筋搭接搭接时应有一定的时应有一定的搭接长度搭接长度搭搭接长度与接长度与接头面积接头面积有关有关你现在浏览的是第六十六页，共70页2)保证局部粘结应力的可靠传递保证局部粘结应力的可
47、靠传递 局部粘结应力是指开裂构件裂缝两侧产局部粘结应力是指开裂构件裂缝两侧产生的粘结应力，其作用是使裂缝之间的混凝生的粘结应力，其作用是使裂缝之间的混凝土参与受拉工作。为了增加局部粘结作用，土参与受拉工作。为了增加局部粘结作用，减小使用时构件的裂缝宽度，减小使用时构件的裂缝宽度，在同样钢筋面在同样钢筋面积的情形下，应选择直径较小的钢筋和带肋积的情形下，应选择直径较小的钢筋和带肋钢筋作受力钢筋钢筋作受力钢筋。3)钢筋周围的混凝土应有足够的厚度钢筋周围的混凝土应有足够的厚度 一定厚度的混凝土保护层不仅保证粘结一定厚度的混凝土保护层不仅保证粘结力传递，同时还保护钢筋免遭锈蚀和保证构力传递，同时还保护
48、钢筋免遭锈蚀和保证构件的耐火、耐腐蚀性能。件的耐火、耐腐蚀性能。你现在浏览的是第六十七页，共70页4)钢筋末端的弯钩钢筋末端的弯钩 光圆钢筋的粘结性能较差，故除直径光圆钢筋的粘结性能较差，故除直径l2mm以下的受压钢筋及焊接网或焊接骨架以下的受压钢筋及焊接网或焊接骨架中的光圆钢筋外，其余光圆钢筋的末端均应中的光圆钢筋外，其余光圆钢筋的末端均应设置弯钩设置弯钩 5)混凝土的浇筑混凝土的浇筑 粘结强度与浇筑混凝土时钢筋的位置有粘结强度与浇筑混凝土时钢筋的位置有关。对高度较大的梁应分层浇筑和采用二次关。对高度较大的梁应分层浇筑和采用二次振捣。振捣。6)锚固区的侧向压力，粘结强度将得到提高。锚固区的侧
49、向压力，粘结强度将得到提高。你现在浏览的是第六十八页，共70页本章小结本章小结(1)钢筋分为有明显屈服点的钢筋和无明显屈服点的钢筋，二者的应钢筋分为有明显屈服点的钢筋和无明显屈服点的钢筋，二者的应力力-应变曲线有很大差别。应变曲线有很大差别。(2)热轧钢筋属于有明显屈服点的钢筋，用于钢筋混凝土结构及预应力混热轧钢筋属于有明显屈服点的钢筋，用于钢筋混凝土结构及预应力混凝土结构中的非预应力钢筋。其主要级别有凝土结构中的非预应力钢筋。其主要级别有(HPB235级级)、HPB300级、级、HRB335级、级、HRBF335级、级、HRB400级和级和HRBF400级、级、HRB500级、级、HRBF500级，级，提倡采用较高强度钢筋作主要混凝土结构构件的主要受力提倡采用较高强度钢筋作主要混凝土结构构件的主要受力钢筋钢筋。你现在浏览的是第六十九页，共70页小 结你现在浏览的是第七十页，共70页