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1、第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2.1 2.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 1 1 钢筋的钢筋的种类种类及及符号符号说明说明 2.1 钢筋的物理力学性能 钢筋的品种与级别 建筑中常用钢材 分为四类热轧钢筋冷拉钢筋钢丝热处理钢筋第1页/共80页第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2.1 2.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 u热轧钢筋按其强度由低到高分为HPB300、HRB335、HRBF335、HRB400、HRBF400、RRB400、HRB500、HRBF500。u冷拉钢筋和冷拔钢筋是通过对某些等级的热轧钢筋进行冷加工而成。光面钢筋
2、螺纹钢筋月牙纹钢筋人字纹钢筋第2页/共80页u钢丝是由热轧钢筋经冷拔而成，根据原材料不同又分为：u热处理钢筋是对某些特定型号的热轧钢筋进行热处理得到的。碳素钢丝：高碳镇静钢通过多次冷拔、应力消除、矫正、回火处理而成刻痕钢丝：在钢丝表面刻痕，以增强其与混凝土间的粘结力钢绞线：若干根相同直径的钢丝成螺旋状铰绕在一起冷拔低碳钢丝：由低碳钢冷拔而成第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2.1 2.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 第3页/共80页第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2.1 2.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 1 1 钢筋的钢筋的种类种
3、类及及符号符号说明说明热轧钢筋的符号说明HPB300 生产工艺：hot rolled 表面形状：plain 钢筋：bar 屈服强度标准值热轧光面钢筋热轧光面钢筋第4页/共80页第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能1 1 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符号说明HRB335 hot rolledribbed bar RRB400 remained heat treatmentribbed bar 2.1 2.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 热轧带肋钢筋热轧带肋钢筋余热处理钢筋余热处理钢筋第5页/共80页细晶粒热轧钢筋细晶粒热轧钢筋HRBF400 bar
4、 hot rolledribbed Fine细晶粒热轧钢筋：在热轧过程中，通过控轧和控冷工艺形成的细晶粒钢筋。其金相组织主要是铁素体加珠光体，不得有影响使用性能的其他组织存在，晶粒度不粗于9级。第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2.1 2.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 第6页/共80页牌号化学成份（质量分数）%不大于CSiMnPSCeqHRB335HRBF3350.250.801.600.0450.0450.52HRB400HRBF4000.54HRB500HRBF5000.55钢筋牌号及化学成份第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2.1 2.
5、1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 第7页/共80页混凝土结构的钢筋应按下列规定选用：1 纵向受力普通钢筋宜采用HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500钢筋，也可采用HPB300、HRB335、HRBF335、RRB400钢筋；2 梁、柱纵向受力普通钢筋应采用HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500钢筋；3 箍筋宜采用HRB400、HRBF400、HPB300、HRB500、HRBF500钢筋，也可采用HRB335、HRBF335钢筋；4 预应力筋宜采用预应力钢丝、钢绞线和预应力螺纹钢筋。第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2.1 2
6、.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 第8页/共80页牌号符号公称直径d（mm）HPB300622300420HRB335HRBF335650335455HRB400HRBF400RRB400650400540HRB500HRBF500650500630极限强度标准值屈服强度标准值普通钢筋强度标准值 第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2.1 2.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 第9页/共80页抗拉强度设计值抗压强度设计值牌号HPB300270270HRB335、HRBF335300300HRB400、HRBF400、RRB400360360HRB500、HR
7、BF500435410普通钢筋强度设计值第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2.1 2.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 第10页/共80页种类中强度预应力钢丝8005104109706501270810消除应力钢丝147010404101570111018601320钢绞线15701110390172012201860132019601390预应力螺纹钢筋98065041010807701230900极限强度标准值抗拉强度设计值抗压强度设计值预应力筋强度设计值第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2.1 2.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能
8、第11页/共80页u由力学性能不同分成：软钢软钢：有明显屈服台阶的钢筋(热轧钢筋、冷拉钢筋)硬钢硬钢：无明显屈服台阶的钢筋(钢丝、热处理钢筋)第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2.1 2.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 2 2钢筋的强度与变形钢筋的强度与变形 第12页/共80页比例极限屈服强度极限抗拉强度o(N/mm2)fyfted流幅abcoa弹性阶段a比例极限b屈服强度cd强化阶段d极限强度de 颈缩阶段 0.2条件屈服强度第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2.1 2.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 (N/mm2)o0.2%0.2
9、第13页/共80页ABBCDE*明显流幅的钢筋：下屈服点对应的强度作为设计强度的依据，因为，钢筋屈服后会产生大的塑性变形，钢筋混凝土构件会产生不可恢复的变形和不可闭合的裂缝，以至不能使用.第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2.1 2.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 第14页/共80页第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2.1 2.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 硬钢的应力硬钢的应力应变曲线应变曲线 b 极限抗拉强度c 极限应变 条件屈服强度 ：取残余应变为0.2%所对应的应力作为无明显流幅钢筋的强度限值，通常称为条件屈服强度。实际应用中
10、可取极限抗拉强度b的85%作为条件屈服点。第15页/共80页第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2.1 2.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 2 2钢筋的强度与变形钢筋的强度与变形 u钢筋力学性能指标：钢筋力学性能指标：对于有明显屈服台阶的软钢取屈服强度 fy 作为强度设计依据。对于无明显屈服台阶的硬钢取条件屈服强度 0.2作为强度设计依据。屈服强度、极限强度、延伸率、冷弯性能。屈 强 比：反映钢筋的 强 度 储 备，fy/fu=0.60.7。第16页/共80页第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2.1 2.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能
11、3 3 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模型第17页/共80页（3）无明显屈服点的钢筋第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2.1 2.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 第18页/共80页第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2.1 2.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 4 4 钢筋的塑性性能钢筋的塑性性能 （1）延伸率：延伸率越大，钢筋的塑性和变形能力越好。v 塑性好 用延伸率和冷弯性能衡量。同一根钢筋第19页/共80页第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理
12、力学性能 2.1 2.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 4 4 钢筋的塑性性能钢筋的塑性性能 断后延伸率只反映了钢筋的残余变形的大小，包括了断口颈缩区域的局部变形，忽略了钢筋的弹性变形，不能反映钢筋受力时的总体变形能力。新规范采用钢筋最大拉力下的总伸长率（均匀伸长率）来表示钢筋的变形能力。第20页/共80页（2）冷弯性能：=90,180,反复弯曲要求：冷弯过程中无裂缝、鳞落或断裂。D越小，弯过的角度越大，冷弯性能越好，反复次数愈高，要求愈高。冷弯是检验钢筋局部变形能力的指标。钢筋塑性愈好，构件破坏前预兆愈明显。第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2.1 2.1 钢筋的
13、物理力学性能钢筋的物理力学性能 第21页/共80页第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2.1 2.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 5 5 钢筋的钢筋的冷加工冷加工冷拉：在常温下用机械方法将有明显流幅的钢筋拉到超过屈服强度的某一应力值，然后卸载至零。第22页/共80页第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能5 5 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；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，这种现象称为冷拉时效硬化。2.1 2.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 第23页/共80页第第2 2章章 材料的物理力学
14、性能材料的物理力学性能 2.1 2.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 5 5 钢筋的钢筋的冷加工冷加工 冷拔：将HPB235级热轧钢筋强行拔过小于其直径的硬质合金拔丝模具。经过几次冷拔的钢丝，抗拉、抗压强度均大大提高，但塑性降低。第24页/共80页冷加工钢筋主要用于对延性要求不高的板类构件，或作为冷加工钢筋主要用于对延性要求不高的板类构件，或作为非受力构造钢筋。由于冷加工钢筋的性能受母材和冷加工非受力构造钢筋。由于冷加工钢筋的性能受母材和冷加工工艺的影响，工艺的影响，混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范（GB50010-2010）中未列入冷加工钢筋，工程应用时可按相关的冷加工钢筋中未列
15、入冷加工钢筋，工程应用时可按相关的冷加工钢筋技术标准执行。技术标准执行。第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2.1 2.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 冷拉，可采用冷拉控制应力和冷拉率控制。冷拉，可采用冷拉控制应力和冷拉率控制。冷拉后可提高钢材冷拉后可提高钢材的抗拉强度，的抗拉强度，不提高抗压强度，且塑性下降不提高抗压强度，且塑性下降。冷拔，冷拔，经过冷拔后钢筋没有明显的屈服点和流幅，经过冷拔后钢筋没有明显的屈服点和流幅，可同时提高可同时提高钢材的抗拉和抗压强度，塑性降低很多。钢材的抗拉和抗压强度，塑性降低很多。第25页/共80页第第2 2章章 材料的物理力学性能材
16、料的物理力学性能 2.1 2.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 6 6 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 （1）强度：保证构件具有一定的强度储备。（2）足够的塑性 避免发生脆性破坏。软钢：钢筋的屈服强度、极限抗拉强度、伸长率和冷弯性能是施工单位验收钢筋是否合格的4个主要指标。硬钢：钢筋的极限抗拉强度、伸长率和冷弯性能是施工单位验收钢筋是否合格的3个主要指标。（4）与混凝土的粘结力（3）可焊性：要求钢筋具备良好的焊接性能，要求在一定的工艺条件下，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。第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2.1 2
17、.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 第26页/共80页变形钢筋比光面钢筋好v与混凝土粘结锚固性好v可加工性好第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2.1 2.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 第27页/共80页第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2.2 2.2 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 用边长为150mm的立方体在（203）0C温度和相对湿度在90%以上的潮湿空气中养护28d后，依照标准试验方法测得的具有95%保证率的抗压强度(N/mm2)作为混凝土的强度等级。影响因素：尺寸效应：尺寸越大，
18、内部缺陷较多，强度较低。加载速度：加载速度越快，强度越高。强度等级低于C30时，每秒0.30.5N/mm2；高于C30，每秒0.50.8N/mm2 端部约束：涂润滑油，强度降低。2.2 混凝土的物理力学性能 第28页/共80页第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2.2 2.2 混凝土的物理力学性能混凝土的物理力学性能 第29页/共80页第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2.2 2.2 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 混凝土强度等级 按立方体抗压强度标准值确定，按 的大小划分为14级。C15、C20、C25、C
19、30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80。混凝土强度等级的选用素混凝土结构的混凝土强度等级不应低于C15；钢筋混凝土结构的混凝土强度等级不应低于C20；采用强度等级400及以上的钢筋时，混凝土等级强度不应低于C25；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；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。第30页/共80页第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2.2 2.2 混凝土的物理力学性能混凝土的物理力学性能 2 2 轴心抗压强度设计值轴心抗压强度设计值 棱柱体高度的取值：摆脱端部摩擦力的影响
20、；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。试件尺寸：我国取 mm3为标准试件。试验表明，当高宽比h/b由1增加到2时，抗压强度降低很快，由2增加到4时，抗压强度变化不大。第31页/共80页 与 的关系：棱柱体强度与立方体强度之比，对C50及以下混凝土取0.76，C80取0.82，中间按线性插值；高强混凝土脆性折减系数，对C40取1.0，C80取0.87，中间按线性插值；0.88结构中混凝土的实体强度与立方体试件混凝土强度差异等因素的修正系数。第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2.2 2.2 混凝土的物理力学性能混凝土的物理力学性能 第32页/共80
21、页第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2.2 2.2 混凝土的物理力学性能混凝土的物理力学性能 第33页/共80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连续续材材料料逐逐步步变成不连续材料的过程。变成不连续材料的过程。第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学
22、性能 2.2 2.2 混凝土的物理力学性能混凝土的物理力学性能 第34页/共80页第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2.2 2.2 混凝土的物理力学性能混凝土的物理力学性能 结论：混凝土受压破坏是由于混凝土内裂缝的扩展所致，如果对混凝土的横向变形加以约束，限制裂缝的开展，可以提高混凝土的纵向抗压强度。第35页/共80页 2.2 2.2 混凝土的物理力学性能混凝土的物理力学性能 3 3 轴心抗拉强度轴心抗拉强度 与 的关系：直接受拉试验 劈裂试验第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能第36页/共80页第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2.2
23、2.2 混凝土的物理力学性能混凝土的物理力学性能 4 4 复杂受力状态下混凝土的强度复杂受力状态下混凝土的强度 双轴应力状态 双向受拉：一个方向的抗拉强度受另一方向拉应力的影响不明显，接近单轴抗拉强度；一拉一压，抗压强度随拉应力的增大而降低，抗拉强度也随压应力的增大而降低，抗拉、抗压强度均不超过相应的单轴强度。混凝土的双向受力强度混凝土的双向受力强度 第37页/共80页第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2.2 2.2 混凝土的物理力学性能混凝土的物理力学性能 4 4 复杂受力状态下混凝土的强度复杂受力状态下混凝土的强度 双轴应力状态 双向受压，混凝土的侧向变形受到约束，一向
24、的抗压强度随另一向的压应力的增大而增大，强度提高；最大抗压强度发生在两个应力比为0.40.7时，其强度比单向抗压强度增加约30%，而在两向压应力相等的情况下强度增加为15%20%。混凝土的双向受力强度混凝土的双向受力强度 第38页/共80页第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2.2 2.2 混凝土的物理力学性能混凝土的物理力学性能 4 复杂受力状态下混凝土的强度复杂受力状态下混凝土的强度 剪压或剪拉复合应力状态 随着拉应力的增大，混凝土的抗剪强度降低。随着压应力的增大，混凝土的抗剪强度逐渐增大；当压应力超过某一数值后，抗剪强度随压应力增大而减小。由于剪应力的存在，抗压强度和抗
25、拉强度均低于相应的单轴强度。混凝土的剪压复合强度混凝土的剪压复合强度 第39页/共80页第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2.2 2.2 混凝土的物理力学性能混凝土的物理力学性能 4 4 复杂受力状态下混凝土的强度复杂受力状态下混凝土的强度 三轴应力状态 试件侧向变形受到限制，其内部微裂缝的产生和发展受到阻碍，当侧压力增大时，轴向抗压强度也相应增大。混凝土的三轴抗压强度混凝土的三轴抗压强度 侧向压应力系数，根据试验结果取4.57.0，平均值为5.6第40页/共80页第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2.2 2.2 混凝土的物理力学性能混凝土的物理力学性能
26、 试件纵向受压时，混凝土的横向膨胀受到约束，使核心混凝土处于三向受压状态，内部微裂缝的发展受到抑制，从而提高了试件的纵向强度和延性，特别是延性大为提高。混凝土圆柱体三向受压时轴向应力混凝土圆柱体三向受压时轴向应力应变曲线应变曲线 4 4 复杂受力状态下混凝土的强度复杂受力状态下混凝土的强度 第41页/共80页第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2.2 2.2 混凝土的物理力学性能混凝土的物理力学性能 螺旋箍筋圆柱体约束混凝土的应力螺旋箍筋圆柱体约束混凝土的应力应变曲线应变曲线 4 4 复杂受力状态下混凝土的强度复杂受力状态下混凝土的强度 第42页/共80页第第2 2章章 材料
27、的物理力学性能材料的物理力学性能 2.2 2.2 混凝土的物理力学性能混凝土的物理力学性能 5 一次短期加载下一次短期加载下混凝土受压的应力混凝土受压的应力应变曲线应变曲线 当0.3fc时，关系接近于直线；当=(0.30.8)fc时，关系偏离直线；当=(0.81.0)fc时，内部微裂缝进入非稳定发展阶段。峰值应变 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 第43页/共80页第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2.2 2.2 混凝土的物理力学性能混凝土的物理力学性能 不同强度等级的受压混凝土棱柱体应力应变曲线第44页/共80页第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的
28、物理力学性能 2.2 2.2 混凝土的物理力学性能混凝土的物理力学性能 特征点：0 对应于峰值点应变 规范0=0.002cu 混凝土极限压应变规范cu=0.0033fc 轴心抗压强度第45页/共80页u=0.00380=0.002ocfcc0.15fcu=0.00350=0.002ocfcc美国美国Hognestad模型模型德国德国Rsch模型模型单轴受压时的应力-应变关系的数学模型第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2.2 2.2 混凝土的物理力学性能混凝土的物理力学性能 第46页/共80页第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2.2 2.2 混凝土的物理力
29、学性能混凝土的物理力学性能 中国中国规范规范应力应力-应变关系应变关系上升段：下降段：高强混凝土：，第47页/共80页第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2.2 2.2 混凝土的物理力学性能混凝土的物理力学性能 6 混凝土在多次重复荷载下的应力应变关系混凝土在多次重复荷载下的应力应变关系 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。第48页/共80页第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2.2
30、 2.2 混凝土的物理力学性能混凝土的物理力学性能 7 混凝土的弹性模量、变形模量和切线模量混凝土的弹性模量、变形模量和切线模量混凝土的弹性模量ccccep01原点切线模量（弹性模量弹性模量）：拉压相同变形模量变形模量（割线模量、弹塑性模量）切线模量弹性系数，随着应力的增大而减小，当 时，；当 时，取 ；当 时，取 受拉破坏时，为0.5第49页/共80页第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2.2 2.2 混凝土的物理力学性能混凝土的物理力学性能 混凝土的弹性模量的试验方法（150150 300标准试件）c/fcc0.4510次此线和原点切线基本平行，取其斜率作为Ec混凝土的泊
31、松比和剪切模量混凝土的泊松比和剪切模量：n混凝土的泊松比 （横向应变与纵向应变的比值），在压力较小时为0.180.22，接近破坏时可达0.5以上，一般可取0.2。u混凝土的剪切模量为：取 ，我国规范近似取 第50页/共80页第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2.2 2.2 混凝土的物理力学性能混凝土的物理力学性能 混凝土弹性模量与立方体抗压强度之间的关系：第51页/共80页第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2.2 2.2 混凝土的物理力学性能混凝土的物理力学性能 8 8 混凝土的徐变混凝土的徐变 定义：在荷载长期作用下，混凝土的变形随时间而徐徐增长 的现
32、象。徐变的特点：开始增长较快，以后逐渐减慢，最后趋于稳定。l原因之一，尚未转化为结晶体的水泥凝胶体粘性流动的结果l原因之二，混凝土内部微裂缝在荷载长期作用下的不断发展第52页/共80页第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2.2 2.2 混凝土的物理力学性能混凝土的物理力学性能 徐变性质：线性徐变 初应力 c0.5fc 时，徐变与初应力呈正比非线性徐变 c 0.5fc当c 0.8fc，徐变发展最终导致破坏作为混凝土的长期抗压强度。0.8fc第53页/共80页第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2.2 2.2 混凝土的物理力学性能混凝土的物理力学性能 徐变对结构
33、的影响：使构件变形增大，挠度增大23倍或更大；在长细比较大的偏心受压构件，将引起附加偏心距增大，使构件承载力降低；在预应力构件中，引起预应力损失；使钢筋混凝土截面引起应力重分布。第54页/共80页徐变对混凝土结构轴压构件的影响徐变对混凝土结构轴压构件的影响PAsPAs s1c1Ps2As s2P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第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2.2 2.2 混凝土的物理力学性能混凝土的物理力学性能 第55页/共80页第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2.2 2.2 混凝土的物理力学性能混凝土的物理力学性能 8
34、 8 混凝土的徐变混凝土的徐变 徐变的徐变的影响因素：影响因素：内在因素是混凝土的组成和配比。水泥用量越多，水泥胶体多，水胶比越高，徐变越大。要减小徐变，应尽量减少水泥用量，减少水胶比，增加骨料所占体积及刚度。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，水泥水化作用越充分，徐变就越小。采用蒸汽养护可使徐变减少（2035）%。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。混凝土的应力条件的影响：加荷时混凝土的龄期越长，徐变越小；混凝土的应力越大，徐变越大。第56页/共80页9 混凝土的收缩和膨胀混凝土的收缩和膨胀第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性
35、能 2.2 2.2 混凝土的物理力学性能混凝土的物理力学性能 混凝土在空气中结硬时体积减小的现象称为收缩；混凝土在水中或处于饱和湿度情况下结硬时体积增大的现象称为膨胀。第57页/共80页收缩的特点：早期快，可延续12年。蒸汽养护常温养护051015200.10.20.30.4收缩(103)时间(月)第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2.2 2.2 混凝土的物理力学性能混凝土的物理力学性能 第58页/共80页第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2.2 2.2 混凝土的物理力学性能混凝土的物理力学性能 收缩的性质收缩的性质自由收缩约束收缩来自内部的钢筋约束来自
36、支座的外部约束收缩对结构的影响收缩对结构的影响自由收缩一般不会引起拉应力，故不会开裂约束收缩产生收缩应力甚至开裂第59页/共80页收缩对结构的影响：当收缩受到约束时，引起构件开裂。减少收缩的措施：限制水泥用量；减小水灰比；加强振捣和养护；构造钢筋数量加强；设置变形缝；掺膨胀剂。AssAs s收缩：钢筋受压，混凝土受拉As第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2.2 2.2 混凝土的物理力学性能混凝土的物理力学性能 第60页/共80页 影响因素影响因素 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。（1
37、）水泥的品种：水泥强度等级越高，制成的混凝土收缩越大。（2）水泥的用量：水泥用量多、水胶比越大，收缩越大。（3）骨料的性质：骨料弹性模量高、级配好，收缩就小。（4）养护条件：干燥失水及高温环境，收缩大。（5）混凝土制作方法：混凝土越密实，收缩越小。（6）使用环境：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：比值大时，收缩小。第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2.2 2.2 混凝土的物理力学性能混凝土的物理力学性能 第61页/共80页第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2.3 2.3 钢筋与混凝土的粘结与锚固钢筋与混凝土的粘结与锚固 1
38、1 粘结应力的粘结应力的定义定义粘结应力是钢筋和混凝土接触面上的剪应力，由于这种剪应力的存在，使钢筋和周围混凝土之间的内力得到传递。2.3 钢筋与混凝土的粘结2 2 粘结应力的粘结应力的意义意义钢筋与混凝土之间的粘结性能是钢筋和混凝土共同工作的基础。第62页/共80页无粘结梁：梁中的钢筋与混凝土没有粘结，在荷载作用下，钢筋不受力，该梁如同素混凝土梁。端部有锚固无粘结梁：钢筋仅在梁端部设置机械锚固，钢筋应力沿全长相等，受力犹如二铰拱，不是梁的受力状态。所以，只有梁中的钢筋沿全长与混凝土有可靠的粘结，并在端部有可靠的锚固，才符合梁的受力特点。第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2
39、.2 2.2 混凝土的物理力学性能混凝土的物理力学性能 第63页/共80页第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2.2 2.2 混凝土的物理力学性能混凝土的物理力学性能 第64页/共80页第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2.2 2.2 混凝土的物理力学性能混凝土的物理力学性能 第65页/共80页3 3 粘结强度的测定粘结强度的测定第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2.2 2.2 混凝土的物理力学性能混凝土的物理力学性能 第66页/共80页第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2.3 2.3 钢筋与混凝土的粘结与锚固钢筋与
40、混凝土的粘结与锚固 4 4 粘结应力的粘结应力的组成组成 化学胶结力：浇筑时水泥浆体向钢筋表面氧化层的渗透和养护过程中水泥晶体的生长和硬化，使水泥胶体和钢筋表面产生吸附胶着作用。摩擦力：混凝土凝结时收缩，使钢筋和混凝土接触面上产生正应力，将钢筋紧紧地握裹住。机械咬合力：钢筋表面凹凸不平与混凝土产生的机械咬合力作用而产生的力。钢筋端部的锚固力：一般在钢筋端部弯钩、弯折，在锚固区焊短钢筋、短角钢等方法来提供锚固力第67页/共80页第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2.3 2.3 钢筋与混凝土的粘结与锚固钢筋与混凝土的粘结与锚固 5 5 粘结粘结破坏机理破坏机理 （1）光圆钢筋的
41、粘结破坏：粘结作用在钢筋与混凝土间出现相对滑移前主要取决于化学胶着力，发生滑移后则由摩擦力和机械咬合力提供。（2）变形钢筋的粘结破坏 粘结强度仍由化学胶着力、摩擦力和机械咬合力组成。但主要为机械咬合力。第68页/共80页 变形钢筋与混凝土之间的机械咬合作用主要是由于变形钢筋肋间嵌入混凝土而产生的。第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2.2 2.2 混凝土的物理力学性能混凝土的物理力学性能 第69页/共80页第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2.3 2.3 钢筋与混凝土的粘结与锚固钢筋与混凝土的粘结与锚固 影响粘结的因素：.光圆钢筋及变形钢筋的粘结强度都随混
42、凝土强度等级的提高而提高，但不与立方体强度成正比。.变形钢筋的粘结力比光面钢筋高23倍，因此光面钢筋锚固端头需要作弯钩以提高粘结强度，变形钢筋所需的锚固长度比光面钢筋短。.钢筋间的净距过小，可能导致保护层崩落，粘结强度显著降低。.横向钢筋（如箍筋）可以限制混凝土内部裂缝的发展，提高粘结强度。.在直接支撑的支座处，横向压应力约束了混凝土的横向变形，可以提高粘结强度。.浇筑混凝土时钢筋所处的位置也会影响粘结强度。如“顶部”水平钢筋。第70页/共80页保证粘结的构造措施(1)对不同等级的混凝土和钢筋，要保证最小搭接长度和锚固长度；(2)为了保证混凝土与钢筋之间有足够的粘结，必须满足钢筋最小间距和混凝
43、土保护层最小厚度的要求；(3)在钢筋的搭接接头内应加密箍筋；(4)为了保证足够的粘结在光面钢筋端部应设置弯钩；(5)对大深度混凝土构件应分层浇筑或二次浇捣；(6)一般除重锈钢筋外，可不必除锈。第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2.3 2.3 钢筋与混凝土的粘结与锚固钢筋与混凝土的粘结与锚固 第71页/共80页钢筋的锚固长度为了保证钢筋与混凝土之间的可靠粘结，钢筋必须有一定的锚固长度。第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2.3 2.3 钢筋与混凝土的粘结与锚固钢筋与混凝土的粘结与锚固 第72页/共80页锚固钢筋的外形系数钢筋类型光圆钢筋带肋钢筋螺旋肋钢筋三股
44、钢绞线七股钢绞线0.160.140.130.160.17 注：光圆钢筋末端应作180弯钩，弯后平直段长度不应小于3d，但作受压钢筋时可不做弯钩。第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2.3 2.3 钢筋与混凝土的粘结与锚固钢筋与混凝土的粘结与锚固 第73页/共80页 锚固长度修正系数，对普通钢筋按规范第条的规定取用，当多于一项时，可按连乘计算，但不应小于0.6；经修正的锚固长度不应小于基本锚固长度的0.6倍且不小于200mm。考虑各种影响钢筋与混凝土粘结锚固强度的因素，当采取不同的埋置方式和构造措施时，锚固长度应按下式计算第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2
45、.3 2.3 钢筋与混凝土的粘结与锚固钢筋与混凝土的粘结与锚固 第74页/共80页第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2.3 2.3 钢筋与混凝土的粘结与锚固钢筋与混凝土的粘结与锚固 钢筋搭接接头的错开要求钢筋搭接接头的错开要求第75页/共80页 钢筋弯钩和机械锚固的形式和技术要求钢筋弯钩和机械锚固的形式和技术要求锚固形式技术要求90弯钩末端90弯钩，弯钩内径4d，弯后直段长度12d135弯钩末端135弯钩，弯钩内径4d，弯后直段长度5d一侧贴焊锚筋末端一侧贴焊长5d同直径钢筋两侧贴焊锚筋末端两侧贴焊长3d同直径钢筋焊端锚板末端与厚度d的锚板穿孔塞焊螺栓锚头末端旋入螺栓锚头第第2 2章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 2.3 2.3 钢筋与混凝土的粘结与锚固钢筋与混凝土的粘结与锚固 第76页/共80页手工弯钩：v增加粘结锚固的措施 光面钢筋端部做弯钩：第77页/共80页机械弯钩：第78页/共80页第79页/共80页感谢您的观看。第80页/共80页