鋼筋和混凝土的材料性能 鋼筋 混凝土PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1鋼筋和混凝土的材料性能鋼筋和混凝土的材料性能 鋼筋鋼筋 混凝土混凝土第二章 鋼筋和混凝土的材料性能2.2 混凝土2.2 concrete一、一、strength1、Strength Grade Concrete is mainly offer its compressive strength in RC structures. Thus compressive strength is very important. The strength grade of concrete is defined according to the compressive strength. Accor

2、ding to the strength, there are 14 grades of concrete.Size Effect100150cucuff第1頁/共50頁第二章 鋼筋和混凝土的材料性能2.2 混凝土2.2 2.2 混凝土混凝土一、混凝土的強(qiáng)度一、混凝土的強(qiáng)度1、混凝土強(qiáng)度等級(jí)（、混凝土強(qiáng)度等級(jí)（ Strength Grade ） 混凝土結(jié)構(gòu)中，混凝土結(jié)構(gòu)中，主要是利用它的主要是利用它的抗壓強(qiáng)度抗壓強(qiáng)度(Compressive Strength) )。因此抗壓強(qiáng)度是混凝土力學(xué)性能中最主要和最基本的指標(biāo)。因此抗壓強(qiáng)度是混凝土力學(xué)性能中最主要和最基本的指標(biāo)?；炷恋膹?qiáng)度等級(jí)是用抗壓強(qiáng)

3、度來劃分的混凝土的強(qiáng)度等級(jí)是用抗壓強(qiáng)度來劃分的混凝土強(qiáng)度等級(jí)混凝土強(qiáng)度等級(jí)：邊長：邊長150mm立方體標(biāo)準(zhǔn)試件，在標(biāo)準(zhǔn)條件下（立方體標(biāo)準(zhǔn)試件，在標(biāo)準(zhǔn)條件下（203，90%濕度）養(yǎng)護(hù)濕度）養(yǎng)護(hù)28天，用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法（加載速度天，用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法（加載速度0.150.3N/mm2/sec，兩端不涂潤滑劑）測得的，兩端不涂潤滑劑）測得的具有具有95%保證率保證率的立方體抗壓強(qiáng)度的立方體抗壓強(qiáng)度(Cube Strength)，用符號(hào)，用符號(hào)C表示。表示。 C30：fcu,k=30N/mm2 第2頁/共50頁第二章 鋼筋和混凝土的材料性能2.2 混凝土規(guī)范規(guī)范(GB50010-2002) 根據(jù)強(qiáng)度范圍，根

4、據(jù)強(qiáng)度范圍，從從C15C80共劃分為共劃分為14個(gè)強(qiáng)度等級(jí)個(gè)強(qiáng)度等級(jí)，級(jí)差為，級(jí)差為5N/mm2。與原與原規(guī)范規(guī)范GBJ10-89相比，混凝土強(qiáng)度等級(jí)范圍由相比，混凝土強(qiáng)度等級(jí)范圍由C60提高到提高到C80，C50以上為以上為高強(qiáng)混凝土高強(qiáng)混凝土(High-Strentgth Concrete)，有關(guān)指標(biāo)和計(jì)算公式在，有關(guān)指標(biāo)和計(jì)算公式在C50與原與原規(guī)范規(guī)范GBJ10-89銜接。銜接。100mm立方體強(qiáng)度與標(biāo)準(zhǔn)立方體強(qiáng)度之間的換算關(guān)系立方體強(qiáng)度與標(biāo)準(zhǔn)立方體強(qiáng)度之間的換算關(guān)系Size Effect100150cucuff小于小于C50的混凝土，修正系數(shù)的混凝土，修正系數(shù)(Correction

5、Factor) =0.95。隨混凝土強(qiáng)度的提高，修正系數(shù)。隨混凝土強(qiáng)度的提高，修正系數(shù) 值有所降低。當(dāng)值有所降低。當(dāng)fcu100=100N/mm2時(shí)，換算系數(shù)時(shí)，換算系數(shù) 約為約為0.9（尺寸越小，測得強(qiáng)度越高）（尺寸越小，測得強(qiáng)度越高）第3頁/共50頁第二章 鋼筋和混凝土的材料性能2.2 混凝土Why do vertical cracks occur under vertical compressive force?Cube Strength第4頁/共50頁第二章 鋼筋和混凝土的材料性能2.2 混凝土In America, Japan and Canada, strength grade c

6、omes from the compressive strength of standard cylinder specimens.The conversion equation of cylinder strength and the standard cube strength is:cucff)81. 079. 0(Cube strength and cylinder strength are not the actual stress of concrete in the RC members.第5頁/共50頁第二章 鋼筋和混凝土的材料性能2.2 混凝土America、Japan、Ca

7、nada等國家，采用圓柱體（直徑等國家，采用圓柱體（直徑150mm，高，高300 mm）標(biāo)準(zhǔn)試件測定的抗壓強(qiáng)度來劃分強(qiáng)度等級(jí)，符號(hào)記為）標(biāo)準(zhǔn)試件測定的抗壓強(qiáng)度來劃分強(qiáng)度等級(jí)，符號(hào)記為 fc。圓柱體強(qiáng)度與我國標(biāo)準(zhǔn)立方體抗壓強(qiáng)度的換算關(guān)系為，圓柱體強(qiáng)度與我國標(biāo)準(zhǔn)立方體抗壓強(qiáng)度的換算關(guān)系為，cucff)81. 079. 0(立方體和圓柱體抗壓試驗(yàn)都不能代表混凝土在實(shí)際構(gòu)件中的受力狀態(tài)，只是用來在同一標(biāo)準(zhǔn)條件下比較混凝土強(qiáng)度水平和品質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)（立方體和圓柱體抗壓試驗(yàn)都不能代表混凝土在實(shí)際構(gòu)件中的受力狀態(tài)，只是用來在同一標(biāo)準(zhǔn)條件下比較混凝土強(qiáng)度水平和品質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)（制作、測試方便制作、測試方便）。）。相同強(qiáng)度

8、等級(jí)的混凝土，我國的混凝土實(shí)際強(qiáng)度比美國低。相同強(qiáng)度等級(jí)的混凝土，我國的混凝土實(shí)際強(qiáng)度比美國低。第6頁/共50頁第二章 鋼筋和混凝土的材料性能2.2 混凝土2、Axial Compressive Strength Axial compressive strength is defined by the strength of the prism test in which can reflect the actual strength of the structural members. The size of the specimens is usually 150mm150mm450mm

9、or 100mm100mm300mm.Axial compressive strength is smaller than cube strength, and the conversion equation of them is:cucfkfcucucucffff76. 0)002. 066. 0(Where, when strength grade is below C50, k=0.76，and for C80, k=0.82. Then the linear interpolation is used between them.第7頁/共50頁第二章 鋼筋和混凝土的材料性能2.2 混凝

10、土2、軸心抗壓強(qiáng)度、軸心抗壓強(qiáng)度Axial Compressive Strength 軸心抗壓強(qiáng)度采用棱柱體試件測定，用符號(hào)軸心抗壓強(qiáng)度采用棱柱體試件測定，用符號(hào)fc表示，它比較接近實(shí)際構(gòu)件中混凝土的受壓情況。棱柱體試件高寬比一般為表示，它比較接近實(shí)際構(gòu)件中混凝土的受壓情況。棱柱體試件高寬比一般為h/b=34，我國通常取，我國通常取150mm150mm450mm的棱柱體試件，也常用的棱柱體試件，也常用100100300試件。試件。對于同一混凝土，對于同一混凝土，棱柱體抗壓強(qiáng)度小于立方體抗壓強(qiáng)度棱柱體抗壓強(qiáng)度小于立方體抗壓強(qiáng)度。棱柱體抗壓強(qiáng)度和立方體抗壓強(qiáng)度的換算關(guān)系為，。棱柱體抗壓強(qiáng)度和立方體

11、抗壓強(qiáng)度的換算關(guān)系為，cucfkfcucucucffff76. 0)002. 066. 0(規(guī)范規(guī)范對小于對小于C50級(jí)的混凝土取級(jí)的混凝土取k=0.76，對，對C80取取k=0.82，其間按線性插值其間按線性插值第8頁/共50頁第二章 鋼筋和混凝土的材料性能2.2 混凝土Why Axial Compressive Strength is smaller than cube strength?Axial Compressive Strength 第9頁/共50頁第二章 鋼筋和混凝土的材料性能2.2 混凝土3、Axial Tensile StrengthWith the expression o

12、f ft , axial tensile strength relates to the cracking, cracks, deformation, shear, torsion and cutting of RC members. 500 150 15010016軸心受拉試驗(yàn)0102030405060708090100123456 ft fcuGBJ10-89 規(guī)范軸心受拉強(qiáng)度與立方體強(qiáng)度間的換算關(guān)系55. 0395. 0cutff 3/226. 0cutff Axial Tensile TestConversion Curves of Axial Tensile Strength and

13、 Cube Strength第10頁/共50頁第二章 鋼筋和混凝土的材料性能2.2 混凝土3、軸心抗拉強(qiáng)度、軸心抗拉強(qiáng)度Axial Tensile Strength也是其基本力學(xué)性能，用符號(hào)也是其基本力學(xué)性能，用符號(hào) ft 表示?；炷翗?gòu)件開裂、裂縫、變形，以及受剪、受扭、受沖切等的承載力均與抗拉強(qiáng)度有關(guān)。表示?；炷翗?gòu)件開裂、裂縫、變形，以及受剪、受扭、受沖切等的承載力均與抗拉強(qiáng)度有關(guān)。 500 150 15010016軸心受拉試驗(yàn)0102030405060708090100123456 ft fcuGBJ10-89 規(guī)范軸心受拉強(qiáng)度與立方體強(qiáng)度間的換算關(guān)系55. 0395. 0cutff

14、3/226. 0cutff 第11頁/共50頁第二章 鋼筋和混凝土的材料性能2.2 混凝土劈拉試驗(yàn)PaP拉壓壓It is difficult to carry out the axial tensile test, so the cube strength and cylinders splitting strength are usually used.22aPfsp4/319. 0cuspffSplitting Test第12頁/共50頁第二章 鋼筋和混凝土的材料性能2.2 混凝土劈拉試驗(yàn)PaP拉壓壓由于軸心受拉試驗(yàn)對中困難，也常常采用立方體或圓柱體劈拉試驗(yàn)測定混凝土的抗拉強(qiáng)度由于軸心受拉

15、試驗(yàn)對中困難，也常常采用立方體或圓柱體劈拉試驗(yàn)測定混凝土的抗拉強(qiáng)度(Splitting Strength )22aPfsp4/319. 0cuspff第13頁/共50頁第二章 鋼筋和混凝土的材料性能2.2 混凝土Tensile Strength第14頁/共50頁第二章 鋼筋和混凝土的材料性能2.2 混凝土 Considering the the difference between the specimens and the actual member, and also the brittle behavior of the high strength concrete, Reduction

16、 Coefficient is introduced to the axial compressive strength and axial tensile strength.Actual strength to specimen strength ratio is 0.88;Reduction Coefficient of Brittle，for C40 is 1.0，for C80 is 0.87，and linear interpolation is used between them.Example fcu=30MPa, d d =0.12, fcu,m=fcu/(1-1.645d d

17、) fc,m=0.76fcu,m fc,k=fc,m(1-1.645d d)0.881.0 =0.76fcu0.88 1.0 =20.06MPa第15頁/共50頁第二章 鋼筋和混凝土的材料性能2.2 混凝土4、混凝土強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值、混凝土強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值 Characteristic Strength規(guī)范規(guī)范規(guī)定材料強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值規(guī)定材料強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值 fk 應(yīng)具有不小于應(yīng)具有不小于95%的保證率的保證率d645. 1)645. 11 (mmkfff立方體強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值立方體強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值即為混凝土強(qiáng)度等級(jí)即為混凝土強(qiáng)度等級(jí)fcu。規(guī)范規(guī)范在確定混凝土軸心抗壓強(qiáng)度和軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，假定它們的變異系數(shù)與立方

18、體強(qiáng)度的變異系數(shù)相同，利用與立方體強(qiáng)度平均值的換算關(guān)系，便可按上式計(jì)算得到。在確定混凝土軸心抗壓強(qiáng)度和軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，假定它們的變異系數(shù)與立方體強(qiáng)度的變異系數(shù)相同，利用與立方體強(qiáng)度平均值的換算關(guān)系，便可按上式計(jì)算得到。Question:Are you feel safe enough to use characteristic strength?第16頁/共50頁第二章 鋼筋和混凝土的材料性能2.2 混凝土 規(guī)范規(guī)范考慮到試件考慮到試件與實(shí)際結(jié)構(gòu)的差異與實(shí)際結(jié)構(gòu)的差異以及以及高強(qiáng)混凝土的脆性高強(qiáng)混凝土的脆性(Brittle)特征特征，對軸心抗壓強(qiáng)度和軸心抗拉強(qiáng)度，還采用了以下兩個(gè)，對軸心

19、抗壓強(qiáng)度和軸心抗拉強(qiáng)度，還采用了以下兩個(gè)折減系數(shù)折減系數(shù)(Reduction Coefficient)：結(jié)構(gòu)中混凝土強(qiáng)度與混凝土試件強(qiáng)度的比值，取結(jié)構(gòu)中混凝土強(qiáng)度與混凝土試件強(qiáng)度的比值，取0.88；脆性折減系數(shù)，對脆性折減系數(shù)，對C40取取1.0，對，對C80取取0.87，中間按線性規(guī)律變化。，中間按線性規(guī)律變化。例例 fcu=30MPa, d d =0.12, fcu,m=fcu/(1-1.645d d) fc,m=0.76fcu,m fc,k=fc,m(1-1.645d d)0.881.0 =0.76fcu0.88 1.0 =20.06MPa) 12(88. 0,21kcuckff第17頁

20、/共50頁第二章 鋼筋和混凝土的材料性能2.2 混凝土混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（N/mm2）混混 凝凝 土土 強(qiáng)強(qiáng) 度度 等等 級(jí)級(jí)強(qiáng)強(qiáng)度度種種類類符符號(hào)號(hào)C15C20C25C30C35軸軸心心抗抗壓壓強(qiáng)強(qiáng)度度fck10.013.416.720.123.4軸軸心心抗抗拉拉強(qiáng)強(qiáng)度度ftk1.271.541.782.012.20混混 凝凝 土土 強(qiáng)強(qiáng) 度度 等等 級(jí)級(jí)C40C45C50C55C60C65C70C75C8026.829.632.435.538.541.544.547.450.22.402.512.652.742.852.933.003.053.10第18頁/共50頁第二章 鋼筋和混凝土的材料

21、性能2.2 混凝土二、混凝土破壞機(jī)理二、混凝土破壞機(jī)理 Failure Mechanismfc 第19頁/共50頁02468102030(MPa)e 10-3第二章 鋼筋和混凝土的材料性能2.2 混凝土When curing, there form many micro-fissure inside the concrete which is the weakness of the concrete. And it results in the damage of the concrete. BACED第20頁/共50頁02468102030(MPa)e 10-3第二章 鋼筋和混凝土的材料性能

22、2.2 混凝土混凝土在結(jié)硬過程中，由于水泥石的收縮、骨料下沉以及溫度變化等原因，在骨料和水泥石的界面上形成很多混凝土在結(jié)硬過程中，由于水泥石的收縮、骨料下沉以及溫度變化等原因，在骨料和水泥石的界面上形成很多微裂縫微裂縫 Micro-fissure，成為混凝土中的薄弱部位?；炷恋淖罱K破壞就是由于這些微裂縫的發(fā)展造成的。，成為混凝土中的薄弱部位?；炷恋淖罱K破壞就是由于這些微裂縫的發(fā)展造成的。BACED第21頁/共50頁02468102030(MPa)e 10-3第二章 鋼筋和混凝土的材料性能2.2 混凝土ABefore point A，the deformation is mainly ela

23、stic and the stress-strain curve is linear. BCED第22頁/共50頁02468102030(MPa)e 10-3第二章 鋼筋和混凝土的材料性能2.2 混凝土AA點(diǎn)以前點(diǎn)以前，微裂縫沒有明顯發(fā)展，混凝土的變形主要彈性變形，應(yīng)力，微裂縫沒有明顯發(fā)展，混凝土的變形主要彈性變形，應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系近似直線。應(yīng)變關(guān)系近似直線。A點(diǎn)應(yīng)力隨混凝土強(qiáng)度的提高而增加，對普通強(qiáng)度混凝土點(diǎn)應(yīng)力隨混凝土強(qiáng)度的提高而增加，對普通強(qiáng)度混凝土 A約為約為 (0.30.4)fc ，對高強(qiáng)混凝土，對高強(qiáng)混凝土 A可達(dá)可達(dá)(0.50.7)fc。BCED第23頁/共50頁024681020

24、30(MPa)e 10-3第二章 鋼筋和混凝土的材料性能2.2 混凝土BAAfter point A，due to the stress concentration at t h e m i c r o -f i s s u r e , t h e c r a c k s a r e extended and plastic d e f o r m a t i o n appears. CED第24頁/共50頁02468102030(MPa)e 10-3第二章 鋼筋和混凝土的材料性能2.2 混凝土BAA點(diǎn)以后點(diǎn)以后，由于微裂縫處的應(yīng)力集中，裂縫開始有所延伸發(fā)展，產(chǎn)生部分，由于微裂縫處的應(yīng)力集中

25、，裂縫開始有所延伸發(fā)展，產(chǎn)生部分塑性變形塑性變形(Plastic Deformation)，應(yīng)變增長開始加快，應(yīng)力，應(yīng)變增長開始加快，應(yīng)力-應(yīng)變曲線逐漸偏離直線。微裂縫的發(fā)展導(dǎo)致混凝土的應(yīng)變曲線逐漸偏離直線。微裂縫的發(fā)展導(dǎo)致混凝土的橫向變形增加橫向變形增加 Expansion。但該階段微裂縫的發(fā)展是穩(wěn)定的。但該階段微裂縫的發(fā)展是穩(wěn)定的。CED第25頁/共50頁02468102030(MPa)e 10-3第二章 鋼筋和混凝土的材料性能2.2 混凝土BAAt point B, the cracks are instable a n d t h e c o n c r e t e will dama

26、ge u n d e r a longer time.CED第26頁/共50頁02468102030(MPa)e 10-3第二章 鋼筋和混凝土的材料性能2.2 混凝土BA達(dá)到達(dá)到B點(diǎn)，內(nèi)部一些微裂縫相互連通，裂縫發(fā)展已不穩(wěn)定，橫向變形突然增大，體積應(yīng)變開始由壓縮轉(zhuǎn)為增加。在此應(yīng)力的長期作用下，裂縫會(huì)持續(xù)發(fā)展最終導(dǎo)致破壞。取點(diǎn)，內(nèi)部一些微裂縫相互連通，裂縫發(fā)展已不穩(wěn)定，橫向變形突然增大，體積應(yīng)變開始由壓縮轉(zhuǎn)為增加。在此應(yīng)力的長期作用下，裂縫會(huì)持續(xù)發(fā)展最終導(dǎo)致破壞。取B點(diǎn)的應(yīng)力作為混凝土的點(diǎn)的應(yīng)力作為混凝土的長期抗壓強(qiáng)度長期抗壓強(qiáng)度。普通強(qiáng)度混凝土。普通強(qiáng)度混凝土 B約為約為0.8fc，高強(qiáng)強(qiáng)度混

27、凝土，高強(qiáng)強(qiáng)度混凝土 B可達(dá)可達(dá)0.95fc以上。以上。CED第27頁/共50頁02468102030(MPa)e 10-3第二章 鋼筋和混凝土的材料性能2.2 混凝土BACEDAt point C，failure plane has been developed. And the longitudinal strain at this point is called peak strain e e 0 (0.002).At point D, it can be found the first longitudinal cracks。第28頁/共50頁02468102030(MPa)e 10-

28、3第二章 鋼筋和混凝土的材料性能2.2 混凝土BACED達(dá)到達(dá)到C點(diǎn)點(diǎn)fc，內(nèi)部微裂縫連通形成破壞面，應(yīng)變增長速度明顯加快，內(nèi)部微裂縫連通形成破壞面，應(yīng)變增長速度明顯加快，C點(diǎn)的縱向應(yīng)變值稱為點(diǎn)的縱向應(yīng)變值稱為峰值應(yīng)變峰值應(yīng)變 e e 0，約為，約為0.002?？v向應(yīng)變發(fā)展達(dá)到縱向應(yīng)變發(fā)展達(dá)到D點(diǎn)，內(nèi)部裂縫在試件表面出現(xiàn)第一條可見平行于受力方向的點(diǎn)，內(nèi)部裂縫在試件表面出現(xiàn)第一條可見平行于受力方向的縱向裂縫縱向裂縫(Longitudinal Cracks)。第29頁/共50頁02468102030(MPa)e 10-3第二章 鋼筋和混凝土的材料性能2.2 混凝土BACEDW ith the de

29、velopment of the s t r a i n , s e v e r a l d i s c o n t i n u o u s longitudinal cracks will appear on the specimen. Load capacity becomes lower.第30頁/共50頁02468102030(MPa)e 10-3第二章 鋼筋和混凝土的材料性能2.2 混凝土BACED隨應(yīng)變增長，試件上相繼出現(xiàn)多條不連續(xù)的縱向裂縫，橫向變形急劇發(fā)展，承載力明顯下降。隨應(yīng)變增長，試件上相繼出現(xiàn)多條不連續(xù)的縱向裂縫，橫向變形急劇發(fā)展，承載力明顯下降。第31頁/共50頁024

30、68102030(MPa)e 10-3第二章 鋼筋和混凝土的材料性能2.2 混凝土BACEDBond between aggregate and m o r t a r i s b r o k e n a n d failure plane is developed. 第32頁/共50頁02468102030(MPa)e 10-3第二章 鋼筋和混凝土的材料性能2.2 混凝土BACED混凝土骨料與砂漿的粘結(jié)不斷遭到破壞，裂縫連通形成斜向破壞面。混凝土骨料與砂漿的粘結(jié)不斷遭到破壞，裂縫連通形成斜向破壞面。E點(diǎn)應(yīng)變點(diǎn)應(yīng)變e e = (23) e e 0，應(yīng)力，應(yīng)力 = (0.40.6) fc。第33

31、頁/共50頁02468102030(MPa)e 10-3第二章 鋼筋和混凝土的材料性能2.2 混凝土BACEDA f t e r p o i n t E , longitudinal cracks b e c o m e t o a diagonal failure plane. Then under the action of the normal stress and shear stress, they become to a failure strip.第34頁/共50頁02468102030(MPa)e 10-3第二章 鋼筋和混凝土的材料性能2.2 混凝土BACEDE點(diǎn)以后，縱向裂縫

32、形成一點(diǎn)以后，縱向裂縫形成一斜向破壞面，此破壞面受斜向破壞面，此破壞面受正正應(yīng)力應(yīng)力(Normal Stress)和和剪應(yīng)剪應(yīng)力力(Shear Stress)的作用繼的作用繼續(xù)擴(kuò)展，形成一破壞帶。此續(xù)擴(kuò)展，形成一破壞帶。此時(shí)試件的強(qiáng)度由斜向破壞面時(shí)試件的強(qiáng)度由斜向破壞面上的骨料間的上的骨料間的摩阻力摩阻力(Frictional Resistance)提提供。隨應(yīng)變繼續(xù)發(fā)展，摩阻供。隨應(yīng)變繼續(xù)發(fā)展，摩阻力和力和粘結(jié)力粘結(jié)力(Bond Stress)不不斷下降，但即使在很大的應(yīng)斷下降，但即使在很大的應(yīng)變下，骨料間仍有一定摩阻變下，骨料間仍有一定摩阻力，殘余強(qiáng)度約為力，殘余強(qiáng)度約為(0.10.4)

33、fc。第35頁/共50頁第二章 鋼筋和混凝土的材料性能2.2 混凝土圖 2-10 縱向應(yīng)變e1、橫向應(yīng)變e2及體積應(yīng)變V/V00.511.52e 10-3ABCD-3-2-1 fc縱向應(yīng)變橫向應(yīng)變體積應(yīng)變第36頁/共50頁第二章 鋼筋和混凝土的材料性能2.2 混凝土From the failure mechanism of the concrete, it can be seen that the development of micro-fissure result in the increase of the transverse deformation. With lateral con

34、straint, the micro-fissure can be restricted and the compressive strength of the concrete can be improved.As a result of this, Local compressive strength is much higher than axial compressive strength.Local Compressive Specimen第37頁/共50頁第二章 鋼筋和混凝土的材料性能2.2 混凝土由上述混凝土的破壞機(jī)理可知，微裂縫的發(fā)展導(dǎo)致橫向變形的由上述混凝土的破壞機(jī)理可知，微

35、裂縫的發(fā)展導(dǎo)致橫向變形的 增大。增大。對橫向變形加以約束對橫向變形加以約束(Lateral Constraint )，就可以限制微裂縫的發(fā)展，從而可提高混凝土的抗壓強(qiáng)度。立方體試件受約束范圍大，而棱柱，就可以限制微裂縫的發(fā)展，從而可提高混凝土的抗壓強(qiáng)度。立方體試件受約束范圍大，而棱柱 體試件中部未受約束，因此造成了不同受壓試件強(qiáng)度的差別和體試件中部未受約束，因此造成了不同受壓試件強(qiáng)度的差別和 破壞形態(tài)的不同。破壞形態(tài)的不同。局部受壓強(qiáng)度局部受壓強(qiáng)度fcl (Local Compressive Strength) 比軸心抗壓強(qiáng)度比軸心抗壓強(qiáng)度 fc 大很多，也是因?yàn)榫植渴軌好娣e以大很多，也是因?yàn)?/p>

36、局部受壓面積以 外的混凝土對局部受壓區(qū)外的混凝土對局部受壓區(qū) 域內(nèi)部混凝土微裂縫產(chǎn)生域內(nèi)部混凝土微裂縫產(chǎn)生 了較強(qiáng)的約束。了較強(qiáng)的約束。局部受壓試件第38頁/共50頁第二章 鋼筋和混凝土的材料性能2.2 混凝土Through the restriction of the transverse deformation of the concrete, we can improve the compressive strength. And confined concrete is a good example.Spirally Reinforced Concrete第39頁/共50頁第二章 鋼筋

37、和混凝土的材料性能2.2 混凝土了解混凝土的破壞機(jī)理，不僅可以解釋各種不同試驗(yàn)混凝土強(qiáng)度的差別，還可以通過約束混凝土的了解混凝土的破壞機(jī)理，不僅可以解釋各種不同試驗(yàn)混凝土強(qiáng)度的差別，還可以通過約束混凝土的橫向變形橫向變形來提高混凝土的抗壓強(qiáng)度。如圖采用配置螺旋箍筋形成所謂來提高混凝土的抗壓強(qiáng)度。如圖采用配置螺旋箍筋形成所謂“約束混凝土約束混凝土(Confined Concrete)”，可顯著提高混凝土的抗壓強(qiáng)度，并且可以提高混凝土，可顯著提高混凝土的抗壓強(qiáng)度，并且可以提高混凝土變形能力變形能力(Deformability)。螺旋箍筋約束混凝土螺旋箍筋約束混凝土第40頁/共50頁Spirally

38、 Reinforced Concrete第二章 鋼筋和混凝土的材料性能2.2 混凝土From the curve, we can see that the effect of spiral hooping is not obvious when the stress is small. While the stress exceed point B, the effect of spiral hooping is obvious. The strength and the deformability are all improved.第41頁/共50頁螺旋箍筋約束混凝土螺旋箍筋約束混凝土第二章

39、 鋼筋和混凝土的材料性能2.2 混凝土由由螺旋箍筋螺旋箍筋(Spiral Hooping)約束混凝土的應(yīng)力約束混凝土的應(yīng)力-應(yīng)變曲線可見，應(yīng)變曲線可見，當(dāng)應(yīng)力較小時(shí)當(dāng)應(yīng)力較小時(shí)，橫向變形很小，箍筋的約束作用不明顯；，橫向變形很小，箍筋的約束作用不明顯；當(dāng)應(yīng)力超過當(dāng)應(yīng)力超過B點(diǎn)的應(yīng)力時(shí)點(diǎn)的應(yīng)力時(shí)，由于混凝土的橫向變形開始顯著增大，側(cè)向膨脹使螺旋箍筋產(chǎn)生環(huán)向拉應(yīng)力，其反作用力使混凝土的橫向變形受到約束，從而使混凝土的，由于混凝土的橫向變形開始顯著增大，側(cè)向膨脹使螺旋箍筋產(chǎn)生環(huán)向拉應(yīng)力，其反作用力使混凝土的橫向變形受到約束，從而使混凝土的強(qiáng)度強(qiáng)度和和變形能力變形能力都得到提高。都得到提高。第42頁/

40、共50頁第二章 鋼筋和混凝土的材料性能2.2 混凝土Applications of Confined ConcreteSpirally Reinforced Column, Concrete Filled TubeThe strength and the deformability of the confined concrete are all improved. And this is very important to the aseismic structure.第43頁/共50頁第二章 鋼筋和混凝土的材料性能2.2 混凝土“約束混凝土約束混凝土(Confined Concrete)”

41、的概念在工程中許多地方都有應(yīng)用，如螺旋箍筋柱、的概念在工程中許多地方都有應(yīng)用，如螺旋箍筋柱、后張法預(yù)應(yīng)力后張法預(yù)應(yīng)力(Post Stressed)錨具錨具(Anchor)下局部受壓區(qū)域配置的鋼筋網(wǎng)或螺旋筋等。而下局部受壓區(qū)域配置的鋼筋網(wǎng)或螺旋筋等。而鋼管混凝土鋼管混凝土(Concrete Filled Tube)對內(nèi)部混凝土的約束效果更好，因此近年來在我國工程中得到許多應(yīng)用。對內(nèi)部混凝土的約束效果更好，因此近年來在我國工程中得到許多應(yīng)用。約束混凝土可以提高混凝土的強(qiáng)度，約束混凝土可以提高混凝土的強(qiáng)度，但更值得注意的是可以提高混凝土的但更值得注意的是可以提高混凝土的變形能力變形能力(Deform

42、ation Capacity)，這一點(diǎn)對于，這一點(diǎn)對于抗震結(jié)構(gòu)抗震結(jié)構(gòu)(Aseismic Structure)非常重要。非常重要。抗震結(jié)構(gòu)對于可能出現(xiàn)抗震結(jié)構(gòu)對于可能出現(xiàn)塑性鉸塑性鉸(Plastic Hinge)的區(qū)域，均要求加密箍筋配置來提高構(gòu)件的變形能力，達(dá)到的區(qū)域，均要求加密箍筋配置來提高構(gòu)件的變形能力，達(dá)到壞而不倒壞而不倒的目的。的目的。由螺旋箍筋約束混凝土的應(yīng)力由螺旋箍筋約束混凝土的應(yīng)力-應(yīng)變曲線可見，應(yīng)變曲線可見，當(dāng)應(yīng)力較小時(shí)當(dāng)應(yīng)力較小時(shí)，橫向變形很小，箍筋的約束作用不明顯；，橫向變形很小，箍筋的約束作用不明顯；當(dāng)應(yīng)力超過當(dāng)應(yīng)力超過B點(diǎn)的應(yīng)力時(shí)點(diǎn)的應(yīng)力時(shí)，由于混凝土的橫向變形開始顯著增大，側(cè)向膨脹使螺旋