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1、学习情境学习情境1 1材料准备与进场材料准备与进场验收验收n n子情境子情境子情境子情境1.11.1钢筋钢筋钢筋钢筋n n子情境子情境子情境子情境1.2 1.2 混凝土混凝土混凝土混凝土n n子情境子情境子情境子情境1.3 1.3 钢筋与混凝土的粘结钢筋与混凝土的粘结钢筋与混凝土的粘结钢筋与混凝土的粘结学习情境学习情境1 材料准备与进场验收材料准备与进场验收本章主要内容本章主要内容n n【知识目标】【知识目标】【知识目标】【知识目标】掌握各种钢筋的物理及力学特点，了解钢筋掌握各种钢筋的物理及力学特点，了解钢筋掌握各种钢筋的物理及力学特点，了解钢筋掌握各种钢筋的物理及力学特点，了解钢筋的级别、品
2、种；掌握混凝土立方体抗压强度、轴心抗压强度的级别、品种；掌握混凝土立方体抗压强度、轴心抗压强度的级别、品种；掌握混凝土立方体抗压强度、轴心抗压强度的级别、品种；掌握混凝土立方体抗压强度、轴心抗压强度和轴心抗拉强度，了解混凝土的变形性能及钢筋与混凝土之和轴心抗拉强度，了解混凝土的变形性能及钢筋与混凝土之和轴心抗拉强度，了解混凝土的变形性能及钢筋与混凝土之和轴心抗拉强度，了解混凝土的变形性能及钢筋与混凝土之间的粘结作用。间的粘结作用。间的粘结作用。间的粘结作用。n n【技能目标】【技能目标】【技能目标】【技能目标】学会钢筋的选用及钢筋强度指标的查用；学学会钢筋的选用及钢筋强度指标的查用；学学会钢筋
3、的选用及钢筋强度指标的查用；学学会钢筋的选用及钢筋强度指标的查用；学会混凝土强度指标的查用；学会钢筋检验取样方法，能读懂会混凝土强度指标的查用；学会钢筋检验取样方法，能读懂会混凝土强度指标的查用；学会钢筋检验取样方法，能读懂会混凝土强度指标的查用；学会钢筋检验取样方法，能读懂试验报告单，具有对钢筋进行验收的技能；能合理进行钢筋试验报告单，具有对钢筋进行验收的技能；能合理进行钢筋试验报告单，具有对钢筋进行验收的技能；能合理进行钢筋试验报告单，具有对钢筋进行验收的技能；能合理进行钢筋的存放和保管的技能。的存放和保管的技能。的存放和保管的技能。的存放和保管的技能。子情境1.1钢筋任务1钢筋的鉴别子情
4、境1.1钢筋任务1钢筋的鉴别n n3 3预应力混凝土用钢筋预应力混凝土用钢筋n n（1 1）预应力混凝土用钢丝）预应力混凝土用钢丝n n根据预应力混凝土用钢丝根据预应力混凝土用钢丝（GB/T5223-2002GB/T5223-2002）的规定，预）的规定，预应力钢丝按加工状态分为冷拉钢应力钢丝按加工状态分为冷拉钢丝（代号丝（代号WCDWCD）及消除应力钢）及消除应力钢丝。消除应力钢丝按松驰性能分丝。消除应力钢丝按松驰性能分为低松驰级钢丝为低松驰级钢丝(代号代号WLR)WLR)和普和普通松驰钢丝通松驰钢丝(代号代号WNR)WNR)。n n钢丝按其外形分为光圆钢丝（代钢丝按其外形分为光圆钢丝（代号
5、号P P）、螺旋肋钢丝（代号）、螺旋肋钢丝（代号HH）和刻痕钢丝（代号和刻痕钢丝（代号I I），图），图 1.1.5(a)1.1.5(a)、1-1-5(b)1-1-5(b)分别为螺旋肋钢分别为螺旋肋钢丝和刻痕钢丝的外形。丝和刻痕钢丝的外形。子情境1.1钢筋任务1钢筋的鉴别n n（2 2）钢绞线）钢绞线n n钢绞线是由圆形钢丝捻制而成，按捻制结构分为钢绞线是由圆形钢丝捻制而成，按捻制结构分为5 5类：用两根钢类：用两根钢丝捻制的钢绞线（代号丝捻制的钢绞线（代号1212），如图），如图 1.1.6 1.1.6（a a）；用三根钢丝捻）；用三根钢丝捻制的钢绞线（代号制的钢绞线（代号1313），用三根
6、刻痕钢丝捻制的钢绞线（代），用三根刻痕钢丝捻制的钢绞线（代号号13I13I），如图），如图 1.1.6 1.1.6（b b）；用七根钢丝捻制的标准型钢绞线）；用七根钢丝捻制的标准型钢绞线（代号（代号1717），用七根钢丝捻制又经模拔的钢绞线（），用七根钢丝捻制又经模拔的钢绞线（1717）C C，如图如图 1.1.6 1.1.6（c c）所示。）所示。子情境1.1钢筋任务2 钢筋的检验与保管n n一、钢筋进场验收一、钢筋进场验收n n1 1通用检验方法通用检验方法n n（1 1）首先要查看是否具有出厂质量证明书或试验报告单。）首先要查看是否具有出厂质量证明书或试验报告单。n n（2 2）标牌检查
7、）标牌检查 每捆（盘）钢筋都有标牌，标牌上应有厂标、每捆（盘）钢筋都有标牌，标牌上应有厂标、钢号、炉罐（批）号、尺寸等标记，同时要检查钢筋的品种、钢号、炉罐（批）号、尺寸等标记，同时要检查钢筋的品种、直径、长度等是否相符。直径、长度等是否相符。n n（3 3）外观检查）外观检查 钢筋表面不得有裂纹、结疤和皱折，钢筋表面钢筋表面不得有裂纹、结疤和皱折，钢筋表面凸块不得超过模肋的最大高度，外形尺寸必须符合规定。凸块不得超过模肋的最大高度，外形尺寸必须符合规定。n n（4 4）力学性能和工艺性能检验）力学性能和工艺性能检验 应分批作机械性能试验进行验应分批作机械性能试验进行验收，按规定检测其屈服点、
8、拉伸强度和伸长率、冷弯性能等力收，按规定检测其屈服点、拉伸强度和伸长率、冷弯性能等力学指标。对于直径在学指标。对于直径在12mm12mm及以下的热轧及以下的热轧HPB235HPB235级钢筋，有出级钢筋，有出厂证明书或试验报告单时可不进行机械性能试验。厂证明书或试验报告单时可不进行机械性能试验。n n（5 5）当钢筋在加工过程中发生脆断、可焊性差或机械性能显著）当钢筋在加工过程中发生脆断、可焊性差或机械性能显著不正常时应进行钢筋化学成分分析。不正常时应进行钢筋化学成分分析。子情境1.1钢筋任务2 钢筋的检验与保管n n2 2常用钢筋的具体检验方法常用钢筋的具体检验方法n n钢筋的品种不同，质量
9、性能标准和检验方法也不一样，为便于钢筋的品种不同，质量性能标准和检验方法也不一样，为便于比较，在这里将常用钢筋的具体检验方法列入表比较，在这里将常用钢筋的具体检验方法列入表1.1.81.1.8中。中。子情境1.1钢筋任务2 钢筋的检验与保管子情境1.1钢筋任务2 钢筋的检验与保管n n钢筋原材料检验批质量验收记录钢筋原材料检验批质量验收记录n n混凝土结构工程质量验收规范（混凝土结构工程质量验收规范（GB50204-2002GB50204-2002）把钢筋进场质量检验分）把钢筋进场质量检验分为主控项目和一般项目。对钢筋进行进场检验应作好检验记录，检验记录要为主控项目和一般项目。对钢筋进行进场检
10、验应作好检验记录，检验记录要在相关人员签字认可后妥善保存好。钢筋原材料检验批质量验收记录填写内在相关人员签字认可后妥善保存好。钢筋原材料检验批质量验收记录填写内容参见表容参见表1.1.91.1.9。子情境1.1钢筋任务2 钢筋的检验与保管n n二、钢筋的存放与保管二、钢筋的存放与保管n n钢筋运到施工现场后，应进行合理的存放与保管，避免混淆、钢筋运到施工现场后，应进行合理的存放与保管，避免混淆、避免钢筋锈蚀，在钢筋的存放与保管中通常应做好下面几项工避免钢筋锈蚀，在钢筋的存放与保管中通常应做好下面几项工作：作：n n1 1挂牌：严格按批、规格、牌号、直径、长度挂牌分别存放，挂牌：严格按批、规格、
11、牌号、直径、长度挂牌分别存放，并注明数量。钢筋成品要按工程名称和构件名称，按编号顺序并注明数量。钢筋成品要按工程名称和构件名称，按编号顺序存放。存放。n n2 2同类、同一工程、同一构件的钢筋存放在一起，不能将几项同类、同一工程、同一构件的钢筋存放在一起，不能将几项工程混放在一起，以免引起混乱，造成工程质量事故或影响工工程混放在一起，以免引起混乱，造成工程质量事故或影响工程施工进度。程施工进度。n n3 3选择合适的存放场所：钢筋尽量堆放在仓库或料棚内，条件选择合适的存放场所：钢筋尽量堆放在仓库或料棚内，条件不具备时应选择地势较高，通风干燥较为平坦的露天场地存放，不具备时应选择地势较高，通风干
12、燥较为平坦的露天场地存放，钢筋垛底要垫高钢筋垛底要垫高200mm200mm以上，同时保持料场清洁。以上，同时保持料场清洁。n n4 4钢筋堆垛之间应留出通道以利于查找、起送和存放。钢筋堆垛之间应留出通道以利于查找、起送和存放。n n5 5加强防护措施，仓库式场地周围挖排水沟、以利泄水，要避加强防护措施，仓库式场地周围挖排水沟、以利泄水，要避免钢筋接触酸盐、油等腐蚀性介质，堆放钢筋附近不能有有害免钢筋接触酸盐、油等腐蚀性介质，堆放钢筋附近不能有有害气体源，防止钢筋锈蚀。气体源，防止钢筋锈蚀。n n6 6设专人管理，建立严格验收、保管、领取管理制度。设专人管理，建立严格验收、保管、领取管理制度。子
13、情境1.1钢筋任务3 钢筋混凝土结构图例符号的认识n n一、钢筋符号一、钢筋符号子情境1.1钢筋任务2 钢筋的检验与保管n n二、钢筋的一般表示方法二、钢筋的一般表示方法子情境1.1钢筋任务2 钢筋的检验与保管子情境1.1钢筋任务2 钢筋的检验与保管 混混凝凝土土是是由由水水、水水泥泥和和骨骨料料（包包括括粗粗骨骨料料和和细细骨骨料料，粗粗骨骨料料有有碎碎石石、卵卵石石等等；细细骨骨料料有有粗粗砂砂、中中砂砂、细细砂砂等等）等等材材料料按按一一定定配配合合比比拌拌合合、入入模模浇浇捣捣、养养护护硬硬化后形成的人工石材。化后形成的人工石材。子情境1.2 混凝土一、混凝土的强度一、混凝土的强度1立
14、方体抗压强度和强度等级立方体抗压强度和强度等级 混凝土结构中，主要是利用它的抗压混凝土结构中，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。最主要和最基本的指标。混凝土的立方体抗压强度是衡量混凝混凝土的立方体抗压强度是衡量混凝土强度大小的基本指标，是评价混凝土强土强度大小的基本指标，是评价混凝土强度等级的标准。度等级的标准。1 1 1 1）立方体抗压强度的确定方法。）立方体抗压强度的确定方法。）立方体抗压强度的确定方法。）立方体抗压强度的确定方法。规范规定混凝土立方体抗压强度的确定规范规定混凝土立方体抗压强度的确定规范规定混凝土
15、立方体抗压强度的确定规范规定混凝土立方体抗压强度的确定方法：用边长为方法：用边长为方法：用边长为方法：用边长为150mm150mm的标准立方体试件，在标的标准立方体试件，在标的标准立方体试件，在标的标准立方体试件，在标准养护条件下（温度准养护条件下（温度准养护条件下（温度准养护条件下（温度20 20 3 3，相对湿度不小于，相对湿度不小于，相对湿度不小于，相对湿度不小于90%90%）养护）养护）养护）养护2828天后，按照标准试验方法（试件的天后，按照标准试验方法（试件的天后，按照标准试验方法（试件的天后，按照标准试验方法（试件的承压面不涂润滑剂，加荷速度约每秒承压面不涂润滑剂，加荷速度约每秒
16、承压面不涂润滑剂，加荷速度约每秒承压面不涂润滑剂，加荷速度约每秒0.150.150.3N/mm20.3N/mm2）测得的具有）测得的具有）测得的具有）测得的具有95%95%保证率的抗压强度，保证率的抗压强度，保证率的抗压强度，保证率的抗压强度，作为混凝土的立方抗压强度标准值，用符号作为混凝土的立方抗压强度标准值，用符号作为混凝土的立方抗压强度标准值，用符号作为混凝土的立方抗压强度标准值，用符号f fcu,kcu,k表示。表示。表示。表示。2）混凝土强度等级。规范规定的混凝土强度等级，是按立方体强度标准值（即有95%超值保证率）确定的，用“C”表示，规范中列出14个等级，即：C15、C20、C2
17、5、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80。字母C后面的数字表示以 为单位的立方体抗压强度标准值。3)3)影响强度试验的因素。影响强度试验的因素。影响强度试验的因素。影响强度试验的因素。尺寸效应：尺寸越大，内部缺陷较多，强度较低。尺寸效应：尺寸越大，内部缺陷较多，强度较低。尺寸效应：尺寸越大，内部缺陷较多，强度较低。尺寸效应：尺寸越大，内部缺陷较多，强度较低。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。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。端部约束：涂润滑油，强度降低。端部约束：涂润滑油，强度
18、降低。端部约束：涂润滑油，强度降低。端部约束：涂润滑油，强度降低。2 2混凝土的轴心抗压强度（棱柱体强度）混凝土的轴心抗压强度（棱柱体强度）用标准棱柱体试件测定的混凝土抗压强度，称用标准棱柱体试件测定的混凝土抗压强度，称为混凝土的轴心抗压强度或棱柱体强度，用符号为混凝土的轴心抗压强度或棱柱体强度，用符号 表示。表示。采采采采用用用用棱棱棱棱柱柱柱柱体体体体试试试试件件件件，反反反反映映映映混混混混凝凝凝凝土土土土的的的的实实实实际际际际工工工工作作作作状状状状态态态态。在在在在钢钢钢钢筋筋筋筋混混混混凝凝凝凝土土土土结结结结构构构构中中中中，进进进进行行行行受受受受弯弯弯弯构构构构件件件件、受
19、受受受压压压压构构构构件件件件以以以以及及及及偏偏偏偏心心心心受受受受拉拉拉拉构构构构件件件件的的的的承承承承载载载载力力力力计计计计算算算算时时时时，要要要要采采采采用用用用混混混混凝凝凝凝土土土土的的的的轴轴轴轴心心心心抗抗抗抗压压压压强强强强度度度度作作作作为为为为设设设设计计计计指标。指标。指标。指标。国家标准普通混凝土力学性能试验方法国家标准普通混凝土力学性能试验方法（CBJ8185CBJ8185）规规定定以以150150150150300300的的试试件件作作为为试试验验混混凝土轴心抗压强度的标准试件。凝土轴心抗压强度的标准试件。n n混凝土的轴心抗压强度标准值与立方体抗压强度混凝
20、土的轴心抗压强度标准值与立方体抗压强度标准值之间存在下列关系标准值之间存在下列关系 （3-13-1）式中：式中：棱柱体强度与立方体强度之比值，对棱柱体强度与立方体强度之比值，对C50C50混凝土取混凝土取 0.760.76，对，对C80C80取取 0.820.82，中，中间按线性规律变化；间按线性规律变化；C40 C40以上混凝土脆性折减系数，对以上混凝土脆性折减系数，对C40C40取取 1.01.0，对，对C80C80取取 0.870.87，中间按线性规律，中间按线性规律变化。变化。3.3.混凝土的轴心抗拉强度混凝土的轴心抗拉强度 混凝土的抗拉强度远小于其抗压强度，一般混凝土的抗拉强度远小于
21、其抗压强度，一般只有抗压强度的只有抗压强度的1/181/181/91/9。因此，在钢筋混凝。因此，在钢筋混凝土结构中，一般不采用混凝土承受拉力。土结构中，一般不采用混凝土承受拉力。但进。但进行混凝土以及预应力混凝土构件的抗裂度和裂缝行混凝土以及预应力混凝土构件的抗裂度和裂缝宽度计算时，需要知道混凝土的抗拉强度，宽度计算时，需要知道混凝土的抗拉强度，以及以及受剪、受扭、受冲切等的承载力均与抗拉强度有受剪、受扭、受冲切等的承载力均与抗拉强度有关。混凝土的轴心抗拉强度用关。混凝土的轴心抗拉强度用 表示。表示。混凝土抗拉强度的测定方法分为两类：一类为混凝土抗拉强度的测定方法分为两类：一类为直接测试法，
22、另一类为间接测试方法，如劈裂试直接测试法，另一类为间接测试方法，如劈裂试验等。验等。拉压压n n混凝土的轴心抗拉强度标准值ftk与立方体抗压强度标准值fcu,k之间具有以下对应关系：(3-2)(3-2)n n混凝土强度变异系数二、混凝土的变形二、混凝土的变形n n一类是由于荷载作用而产生的变形:1)一次短期加荷时的变形。2)荷载长期作用下的变形。一类是非荷载作用下的变形：1）混凝土的化学收缩。2）混凝土的干湿变形。3）混凝土的温度变形等。1混凝土在短期荷载作用下的变形（1 1）混凝土在短期荷载作用下的的应力）混凝土在短期荷载作用下的的应力-应变曲线应变曲线 混凝土在单轴短期单调加载过程中的应力
23、混凝土在单轴短期单调加载过程中的应力-应应变关系（变关系（-曲线）是混凝土最基本的力学性能之曲线）是混凝土最基本的力学性能之一，它是研究钢筋混凝土构件强度、裂缝、变形、一，它是研究钢筋混凝土构件强度、裂缝、变形、延性所必须的依据。延性所必须的依据。（1 1）混凝土在短期荷载作用下的的应力）混凝土在短期荷载作用下的的应力-应变曲线应变曲线 混凝土的应力-应变曲线通常用棱柱体试件进行测定，在试件的四个侧面安装应变仪测读纵向压应变的变化，如图所示为轴心受压混凝土典型的应力-应变曲线，图中几个特征阶段如下：02468102030s(MPa)e 10-3AA点以前点以前，微裂缝没有，微裂缝没有明显发展，
24、混凝土的变明显发展，混凝土的变形主要弹性变形，应力形主要弹性变形，应力-应变关系近似直线。应变关系近似直线。A点应力随混凝土强度的点应力随混凝土强度的提高而增加，对普通强提高而增加，对普通强度混凝土度混凝土s sA约为约为 (0.30.4)fc，对高强混凝，对高强混凝土土s sA可达可达(0.50.7)fc。BCED02468102030s(MPa)e 10-3BAA点以后点以后，由于微裂缝处，由于微裂缝处的应力集中，裂缝开始有的应力集中，裂缝开始有所延伸发展，产生部分塑所延伸发展，产生部分塑性变形，应变增长开始加性变形，应变增长开始加快，应力快，应力-应变曲线逐渐应变曲线逐渐偏离直线。微裂缝
25、的发展偏离直线。微裂缝的发展导致混凝土的导致混凝土的横向变形横向变形（expansion）增加增加。但。但该阶段微裂缝的发展是稳该阶段微裂缝的发展是稳定的。定的。CED02468102030s(MPa)e 10-3BA达到达到B点点，内部一些微裂，内部一些微裂缝相互连通，裂缝发展已缝相互连通，裂缝发展已不稳定，横向变形突然增不稳定，横向变形突然增大，体积应变开始由压缩大，体积应变开始由压缩转为增加。在此应力的长转为增加。在此应力的长期作用下，裂缝会持续发期作用下，裂缝会持续发展最终导致破坏。取展最终导致破坏。取B点点的应力作为混凝土的的应力作为混凝土的长期长期抗压强度抗压强度。普通强度混凝。普
26、通强度混凝土土s sB约为约为0.8fc，高强强度，高强强度混凝土混凝土s sB可达可达0.95fc以上。以上。CED02468102030s(MPa)e 10-3BACED达到达到C点点 fc，内部微裂缝，内部微裂缝连通形成破坏面，应变连通形成破坏面，应变增长速度明显加快，增长速度明显加快，C点的纵向应变值称为点的纵向应变值称为峰峰值应变值应变 e e 0，约为，约为0.002。纵向应变发展达到纵向应变发展达到D点点，内部裂缝在试件表面出现内部裂缝在试件表面出现第一条可见平行于受力方第一条可见平行于受力方向的纵向裂缝。向的纵向裂缝。02468102030s(MPa)e 10-3BACED随应
27、变增长，试件上相随应变增长，试件上相继出现多条不连续的纵继出现多条不连续的纵向裂缝，横向变形急剧向裂缝，横向变形急剧发展，承载力明显下降。发展，承载力明显下降。02468102030s(MPa)e 10-3BACED混凝土骨料与砂浆的粘混凝土骨料与砂浆的粘结不断遭到破，裂缝连结不断遭到破，裂缝连通形成斜向破坏面。通形成斜向破坏面。E点的应变点的应变e e=(23)e e 0，应力应力s s=(0.40.6)fc。02468102030s(MPa)e 10-3BACEDE点以后点以后，纵向裂缝形成，纵向裂缝形成一斜向破坏面，此破坏面一斜向破坏面，此破坏面受正应力和剪应力的作用受正应力和剪应力的作
28、用继续扩展，形成一破坏带。继续扩展，形成一破坏带。此时试件的强度由斜向破此时试件的强度由斜向破坏面上的骨料间的摩阻力坏面上的骨料间的摩阻力提供。随应变继续发展，提供。随应变继续发展，摩阻力和粘结力不断下降，摩阻力和粘结力不断下降，但即使在很大的应变下，但即使在很大的应变下，骨料间仍有一定摩阻力，骨料间仍有一定摩阻力，残余强度，约为残余强度，约为(0.10.4)fc。从从从从混混混混凝凝凝凝土土土土应应应应力力力力-应应应应变变变变曲曲曲曲线线线线可可可可以以以以看看看看出出出出：混混凝凝土土的的应应力力-应应变变关关系系图图形形是是一一条条曲曲线线，这这说说明明混混凝凝土土是是一一种种弹弹塑塑
29、性性材材料料，只只有有当当压压应应力力很很小小时时，才才可可将将其其视视为为弹弹性性材材料料。曲曲线线分分为为上上升升段段和和下下降降段段，说说明明混混凝凝土土在在破破坏坏过过程程中中，承承载载力力有有一一个个从从增增加加到到减减少少的的过过程程，当当混混凝凝土土的的压压应应力力达达到到最最大大时时，并并不不意意味味着着立立即即破破坏坏。因因此此，混混混混凝凝凝凝土土土土最最最最大大大大应应应应变变变变对对对对应应应应的的的的不不不不是是是是最最最最大大大大应应应应力力力力，最最最最大大大大应应应应力力力力对对对对应应应应的的的的也也也也不不不不是是是是最最最最大大大大应应应应变。变。变。变。
30、影影响响混混凝凝土土应应力力-应应变变曲曲线线形形状状的的因因素素很很多多，如如混混凝凝土土强强度度、组组成成材材料料的的性性质质及及配配合合比比、试试验验方法及约束情况等。方法及约束情况等。试验表明不同强度的混凝试验表明不同强度的混凝土，对应力土，对应力-应变曲线上升应变曲线上升段的影响不大，压应力的段的影响不大，压应力的峰值对应的应变值大致约峰值对应的应变值大致约为为0.0020.002。对于下降段，混。对于下降段，混凝土强度越高，应力下降凝土强度越高，应力下降越剧烈，也即延性越差。越剧烈，也即延性越差。而强度较低的混凝土，曲而强度较低的混凝土，曲线的下降段较平缓，也即线的下降段较平缓，也
31、即低强度混凝土的延性要好些。低强度混凝土的延性要好些。不同强度混凝土的应力不同强度混凝土的应力-应变关系曲线应变关系曲线 试试验验表表明明，加加荷荷速速度度对对混混凝凝土土的的应应力力-应应变变曲曲线线也也有有影影响响。随随着着加加荷荷速速度度的的增增加加,最最大大应应力力值值也也增增加加，但但到到达达最最大大应应力力值值的的应应变变小小了了，也也使使曲曲线线的下降比较陡峭。的下降比较陡峭。试验还表明，横向钢筋的约束作用对混凝土试验还表明，横向钢筋的约束作用对混凝土的应力的应力-应变曲线也有较明显的影响。随着配箍量应变曲线也有较明显的影响。随着配箍量的增加及箍筋的加密，混凝土应力的增加及箍筋的
32、加密，混凝土应力-应变曲线的峰应变曲线的峰值不仅有所提高，而且峰值应变的增大，及曲线值不仅有所提高，而且峰值应变的增大，及曲线下降段的下降减缓都比较明显。在这里横向钢筋下降段的下降减缓都比较明显。在这里横向钢筋实际上起到了侧向约束的作用，构件已处于多项实际上起到了侧向约束的作用，构件已处于多项应力状态。承受地震作用的构件，采用加密箍筋应力状态。承受地震作用的构件，采用加密箍筋的方法不仅可使混凝土强度有所提高，而且可以的方法不仅可使混凝土强度有所提高，而且可以有效地提高混凝土构件的延性。有效地提高混凝土构件的延性。（2）混凝土的弹性模量和变形模量）混凝土的弹性模量和变形模量 1 1）弹性模量。）
33、弹性模量。）弹性模量。）弹性模量。弹性模量弹性模量反映了材料反映了材料受力后的应力受力后的应力-应变性质。应变性质。当应力较小时，混凝土具当应力较小时，混凝土具有弹性性质，混凝土在这有弹性性质，混凝土在这个阶段的的弹性模量可用个阶段的的弹性模量可用应力应力-应变曲线过原点切线应变曲线过原点切线的正切表示的正切表示（图（图3.13），），称为称为初始弹性模量初始弹性模量（简称（简称弹性模量弹性模量）。）。（2 2）混凝土的弹性模量和变形模量）混凝土的弹性模量和变形模量2）变形模量。严格说来，当混凝土进入塑性阶段后，初始弹性模量已不能反应这时的应力-应变性质。因此有时用切线模量和割线模量来表示这时
34、的应力应变性质。切线模量切线模量切线模量切线模量 ：过某一点切线的斜率。：过某一点切线的斜率。：过某一点切线的斜率。：过某一点切线的斜率。割线模量割线模量割线模量割线模量 ：某一点与原点连线的斜率。：某一点与原点连线的斜率。：某一点与原点连线的斜率。：某一点与原点连线的斜率。割线模量割线模量 切线模量切线模量 割割线线模模量量表表示示了了曲曲线线上上某某点点总总应应力力与与总总应应变变之之比比，而而总总应应变变包包括括弹弹、塑塑性性变变形形，所所以以割割线线模模量量也也称称为为混混凝凝土土的的变形模量。变形模量。变形模量。变形模量。（2 2）混凝土的弹性模量和变形模量）混凝土的弹性模量和变形模
35、量）混凝土的弹性模量和变形模量）混凝土的弹性模量和变形模量图3.13 混凝土弹性模量及变形模量 混混混混凝凝凝凝土土土土受受受受拉拉拉拉弹弹弹弹性性性性模模模模量量量量与与与与受受受受压压压压时时时时基基基基本本本本一一一一致致致致，因因此可取相同值。此可取相同值。泊泊泊泊松松松松比比比比：横横向向应应变变与与纵纵向向应应变变之之比比称称为为泊泊松比。松比。剪切弹性模量剪切弹性模量剪切弹性模量剪切弹性模量 影影影影响响响响混混混混凝凝凝凝土土土土剪剪剪剪切切切切弹弹弹弹性性性性模模模模量量量量的的的的因因因因素素素素一一般般认认为为与与弹弹性性模模量量相相似似，可可按按我我国国规规范范所所给给
36、的的混混凝凝土土弹性模量的弹性模量的0.40.4倍采用，相当于取倍采用，相当于取=0.2=0.2。三、混凝土的徐变和收缩（1 1）混凝土的徐变）混凝土的徐变1 1）徐变的过程。）徐变的过程。n n概念：混凝土在荷载长期作用下产生随时间而增概念：混凝土在荷载长期作用下产生随时间而增长的变形称为徐变。长的变形称为徐变。n n影响：徐变会造成结构的内力重分布，会使变形影响：徐变会造成结构的内力重分布，会使变形增大，会引起预应力损失，在高应力作用下，还增大，会引起预应力损失，在高应力作用下，还会导致构件破坏。会导致构件破坏。n n过程：过程：随荷载作用时间的延续，变形不断增长，随荷载作用时间的延续，变
37、形不断增长，前前4 4个月徐变增长较快，个月徐变增长较快，6 6个月可达最终徐变的个月可达最终徐变的（70807080）%，以后增长逐渐缓慢，以后增长逐渐缓慢，2323年后趋于年后趋于稳定。稳定。如在时间如在时间t t 卸载，则会卸载，则会产生瞬时弹性恢复应变。产生瞬时弹性恢复应变。由于混凝土弹性模量随由于混凝土弹性模量随时间增大，故弹性恢复时间增大，故弹性恢复应变应变 小于加载时的小于加载时的瞬时弹性应变瞬时弹性应变 。再经过一段时间后，。再经过一段时间后，还有一部分应变还有一部分应变 可可以恢复，称为弹性后效以恢复，称为弹性后效或徐变恢复，但仍有不或徐变恢复，但仍有不可恢复的残留永久应变可
38、恢复的残留永久应变（1 1）混凝土的徐变）混凝土的徐变（1 1）混凝土的徐变）混凝土的徐变）混凝土的徐变）混凝土的徐变2 2）影响徐变的因素。）影响徐变的因素。内在因素内在因素是混凝土的组成和配比。骨料的刚度（弹是混凝土的组成和配比。骨料的刚度（弹性模量）越大，体积比越大，徐变就越小。水灰性模量）越大，体积比越大，徐变就越小。水灰比越小，徐变也越小。比越小，徐变也越小。环境影响环境影响包括养护和使用条件。受荷前养护的温湿包括养护和使用条件。受荷前养护的温湿度越高，水泥水化作用充分，徐变就越小。采用度越高，水泥水化作用充分，徐变就越小。采用蒸汽养护可使徐变减少（蒸汽养护可使徐变减少（203520
39、35）%。受荷后构件。受荷后构件所处的环境温度越高，相对湿度越小，徐变就越所处的环境温度越高，相对湿度越小，徐变就越大。大。（1 1）混凝土的徐变）混凝土的徐变）混凝土的徐变）混凝土的徐变3 3）徐变对构件的影响。）徐变对构件的影响。n n钢筋混凝土轴心受压构件在不变荷载的长期作用下，混凝钢筋混凝土轴心受压构件在不变荷载的长期作用下，混凝土将产生徐变。由于钢筋与混凝土的粘结作用，两者共同土将产生徐变。由于钢筋与混凝土的粘结作用，两者共同变形，混凝土的徐变将迫使钢筋的应变增大，钢筋应力也变形，混凝土的徐变将迫使钢筋的应变增大，钢筋应力也相应增大；但外荷载保持不变，由平衡条件可知，混凝土相应增大；
40、但外荷载保持不变，由平衡条件可知，混凝土的应力必将减少，这样就产生了应力重分布，使得构件中的应力必将减少，这样就产生了应力重分布，使得构件中钢筋和混凝土的实际应力和设计计算时所得出的数值不一钢筋和混凝土的实际应力和设计计算时所得出的数值不一样。样。n n徐变使受弯构件和偏压构件变形增大。徐变使受弯构件和偏压构件变形增大。n n在轴压构件中，徐变使钢筋应力增加，混凝土应力减小。在轴压构件中，徐变使钢筋应力增加，混凝土应力减小。n n在预应力构件中，徐变使预应力发生损失；在超静定结构在预应力构件中，徐变使预应力发生损失；在超静定结构中，徐变使内力发生重分布。中，徐变使内力发生重分布。四、混凝土的徐
41、变和收缩(2)混凝土的收缩1）收缩的过程。混凝土在空气中结硬时其体积会缩小，这种现混凝土在空气中结硬时其体积会缩小，这种现象称为混凝土的收缩。混凝土在水中结硬时体积象称为混凝土的收缩。混凝土在水中结硬时体积会膨胀。收缩和膨胀是混凝土在不受力情况下因会膨胀。收缩和膨胀是混凝土在不受力情况下因体积变化而产生的变形体积变化而产生的变形。通常认为混凝土的收缩是由凝胶体本身的体积收缩（即通常认为混凝土的收缩是由凝胶体本身的体积收缩（即凝结）和混凝土因失水产生的体积收缩（即干缩）所组成。凝结）和混凝土因失水产生的体积收缩（即干缩）所组成。混凝土的收缩在早期发展较快，以后逐渐放慢（图混凝土的收缩在早期发展较
42、快，以后逐渐放慢（图3.153.15），），整个收缩过程可延续整个收缩过程可延续2 2年以上，最后趋于一个最终收缩值。年以上，最后趋于一个最终收缩值。图3.15 混凝土的收缩 2 2）影响收缩的因素。）影响收缩的因素。混混混混凝凝凝凝土土土土的的的的收收收收缩缩缩缩受受受受结结结结构构构构周周周周围围围围的的的的温温温温度度度度、湿湿湿湿度度度度、构构构构件件件件断断断断面面面面形形形形状状状状及及及及尺尺尺尺寸寸寸寸、配配配配合合合合比比比比、骨骨骨骨料料料料性性性性质质质质、水水水水泥泥泥泥性性性性质质质质、混混混混凝凝凝凝土土土土浇浇浇浇筑筑筑筑质质质质量量量量及养护条件等许多因素有关。
43、及养护条件等许多因素有关。及养护条件等许多因素有关。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。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。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。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。小尺寸构件收缩大，大尺寸构件收缩小。高强混凝土收缩大。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。影响收缩的因素多且复杂，要精确计算尚有一定的困难。在在实实际际工工程程中中，要要采采取取一一定定措措施施减减小小收收缩缩应应力力的的不不利利影影响响施工缝。施工缝。3 3）
44、收缩对构件的影响。）收缩对构件的影响。当混凝土不能自由收缩时，会在混凝土内产当混凝土不能自由收缩时，会在混凝土内产生拉应力而引起裂缝。在钢筋混凝土构件中，由生拉应力而引起裂缝。在钢筋混凝土构件中，由于钢筋限制了混凝土的部分收缩，使构件的收缩于钢筋限制了混凝土的部分收缩，使构件的收缩变形比混凝土的自由收缩要小一些。钢筋与混凝变形比混凝土的自由收缩要小一些。钢筋与混凝土之间存在粘结作用，粘结应力使钢筋随混凝土土之间存在粘结作用，粘结应力使钢筋随混凝土缩短而受压，其反作用力相当于将自由收缩的混缩短而受压，其反作用力相当于将自由收缩的混凝土拉长，使混凝土受拉，当混凝土收缩较大，凝土拉长，使混凝土受拉，
45、当混凝土收缩较大，构件结构截面配筋又较多时，会使混凝土构件产构件结构截面配筋又较多时，会使混凝土构件产生收缩裂缝。混凝土的膨胀数值一般较小，对结生收缩裂缝。混凝土的膨胀数值一般较小，对结构的危害也不大。构的危害也不大。3.3.4混凝土的选用原则 钢钢钢钢筋筋筋筋混混混混凝凝凝凝土土土土结结结结构构构构的的的的混混混混凝凝凝凝土土土土强强强强度度度度等等等等级级级级不不宜宜低低于于C15C15；当当采采用用HRB335HRB335级级钢钢筋筋时时，混混凝凝土土强强度度等等级级不不应应低低于于C20C20；当当采采用用HRB400HRB400和和RRB400RRB400级级钢钢筋筋以以及及对对承承
46、受受重重复复荷载的构件，混凝土强度等级不得低于荷载的构件，混凝土强度等级不得低于C20C20。预应力混凝土结构的混凝土强度等级预应力混凝土结构的混凝土强度等级预应力混凝土结构的混凝土强度等级预应力混凝土结构的混凝土强度等级不应低于不应低于C30C30；当采用碳素钢丝、钢铰线、热处理钢筋作预应；当采用碳素钢丝、钢铰线、热处理钢筋作预应力钢筋时，混凝土强度等级不宜低于力钢筋时，混凝土强度等级不宜低于C40C40。第二章 材料的力学性能2.3钢筋与混凝土的粘结无粘结梁无粘结梁无粘结梁无粘结梁受荷前受荷前受荷前受荷前s ss=0无粘结梁无粘结梁无粘结梁无粘结梁受荷后受荷后受荷后受荷后相对滑移受受力力性
47、性能能同同素素混混凝凝土土梁梁子情境子情境子情境子情境1.3 1.3 钢筋与混凝土的粘结钢筋与混凝土的粘结钢筋与混凝土的粘结钢筋与混凝土的粘结一、粘结的概念一、粘结的概念一、粘结的概念一、粘结的概念第二章 材料的力学性能2.3钢筋与混凝土的粘结端部有锚固无粘结梁端部有锚固无粘结梁端部有锚固无粘结梁端部有锚固无粘结梁受荷前受荷前受荷前受荷前s ss=常数常数端部有锚固无粘结梁端部有锚固无粘结梁端部有锚固无粘结梁端部有锚固无粘结梁受荷后受荷后受荷后受荷后第二章 材料的力学性能2.3钢筋与混凝土的粘结有粘结梁有粘结梁有粘结梁有粘结梁受荷前受荷前受荷前受荷前s sss sst t+ds sss sss
48、 ss+ds ss dx 有粘结梁有粘结梁有粘结梁有粘结梁受荷后受荷后受荷后受荷后 dx 通过粘结可实现通过粘结可实现钢筋与混凝土之间钢筋与混凝土之间的应力传递，保证的应力传递，保证两种材料两种材料结合在一起结合在一起共同工作。共同工作。第二章 材料的力学性能2.3钢筋与混凝土的粘结三、两类粘结三、两类粘结 1 1、锚固粘结、锚固粘结二、粘结的作用二、粘结的作用梁柱节点梁柱节点钢筋搭接钢筋搭接 fyt tt tfy钢筋截断钢筋截断悬臂梁悬臂梁la柱脚柱脚2 2、局部粘结、局部粘结NNt t t t裂缝间粘结应力裂缝间粘结应力裂缝间粘结应力裂缝间粘结应力第二章 材料的力学性能2.3钢筋与混凝土的
49、粘结1 1 1 1 粘结力的组成粘结力的组成粘结力的组成粘结力的组成混凝土中水泥胶体与钢筋表面的混凝土中水泥胶体与钢筋表面的化学胶结力；化学胶结力；混凝土因收缩将钢筋握紧而产生的钢筋与混凝土间混凝土因收缩将钢筋握紧而产生的钢筋与混凝土间的的摩擦力；摩擦力；由于钢筋表面凹凸不平而产生的由于钢筋表面凹凸不平而产生的机械咬合力。机械咬合力。第二章 材料的力学性能2.3钢筋与混凝土的粘结四、粘结的机理四、粘结的机理然后然后然后然后主要由摩擦力发挥作用。主要由摩擦力发挥作用。当摩擦力不能阻止两者间的相对滑动时：当摩擦力不能阻止两者间的相对滑动时：对于光面钢筋对于光面钢筋，粘结就遭到破坏；，粘结就遭到破坏
50、；对于带肋钢筋对于带肋钢筋，其后主要由机械咬合力发挥作，其后主要由机械咬合力发挥作用，用，最后最后最后最后机械咬合力不能阻止两者间的相对滑动时，机械咬合力不能阻止两者间的相对滑动时，粘结遭到破坏。粘结遭到破坏。第二章 材料的力学性能2.3钢筋与混凝土的粘结首先首先首先首先胶结力发挥作用。当钢筋与混凝土产生相对滑胶结力发挥作用。当钢筋与混凝土产生相对滑动后，胶结作用即丧失。动后，胶结作用即丧失。光面钢筋与混凝土的光面钢筋与混凝土的粘结强度粘结强度较低，较低，通常需在钢筋通常需在钢筋端部增设端部增设弯钩弯钩。第二章 材料的力学性能2.3钢筋与混凝土的粘结2 2 光面钢筋的粘结光面钢筋的粘结手工弯钩