混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第二章鋼筋混凝土材料的物理力學(xué)性能

1、鋼筋的物理力學(xué)性能鋼筋的物理力學(xué)性能混凝土的物理力學(xué)性能混凝土的物理力學(xué)性能鋼筋與混凝土的粘結(jié)鋼筋與混凝土的粘結(jié)鋼筋的錨固和連接鋼筋的錨固和連接鋼筋的級(jí)別、強(qiáng)度和變形性能鋼筋的級(jí)別、強(qiáng)度和變形性能混凝土的強(qiáng)度和變形性能混凝土的強(qiáng)度和變形性能粘結(jié)破壞機(jī)理粘結(jié)破壞機(jī)理1 1 鋼筋的鋼筋的種類種類及及符號(hào)符號(hào)說明說明 鋼筋的品種與級(jí)別鋼筋的品種與級(jí)別 建筑中常用鋼材 分為四類熱軋鋼筋冷拉鋼筋鋼絲熱處理鋼筋u熱軋鋼筋按其強(qiáng)度由低到高分為HPB300、HRB335、 HRBF335、HRB400 、HRBF400、RRB400、HRB500、HRBF500。u冷拉鋼筋和冷拔鋼筋是通過對(duì)某些等級(jí)的熱軋鋼筋

2、進(jìn)行冷加工而成。光面鋼筋螺紋鋼筋月牙紋鋼筋人字紋鋼筋u鋼絲是由熱軋鋼筋經(jīng)冷拔而成，根據(jù)原材料不同又分為：u熱處理鋼筋是對(duì)某些特定型號(hào)的熱軋鋼筋進(jìn)行熱處理得到的。碳素鋼絲：高碳鎮(zhèn)靜鋼通過多次冷拔、應(yīng)力消除、矯正、回火處理而成刻痕鋼絲：在鋼絲表面刻痕，以增強(qiáng)其與混凝土間的粘結(jié)力鋼絞線：若干根相同直徑的鋼絲成螺旋狀鉸繞在一起冷拔低碳鋼絲：由低碳鋼冷拔而成1 1 鋼筋的鋼筋的種類種類及及符號(hào)符號(hào)說明說明熱軋鋼筋的熱軋鋼筋的符號(hào)說明符號(hào)說明HPB300 生產(chǎn)工藝：生產(chǎn)工藝： hot rolled 表面形狀：表面形狀：plain 鋼筋：鋼筋：bar 屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值熱軋光面鋼筋熱軋光面鋼筋1

3、1 鋼筋的鋼筋的種類種類及及符號(hào)符號(hào)解釋解釋熱軋鋼筋的熱軋鋼筋的符號(hào)說明符號(hào)說明HRB335 hot rolledribbed bar RRB400 remained heat treatmentribbed bar 熱軋帶肋鋼筋熱軋帶肋鋼筋余熱處理鋼筋余熱處理鋼筋細(xì)晶粒熱軋鋼筋細(xì)晶粒熱軋鋼筋HRBF400 bar hot rolledribbed Fine細(xì)晶粒熱軋鋼筋：在熱軋過程中，通過控軋和控冷工藝形成的細(xì)晶粒鋼筋。其金相組織主要是鐵素體加珠光體，不得有影響使用性能的其他組織存在，晶粒度不粗于9級(jí)。牌號(hào)化學(xué)成份（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）%不大于CSiMnPSCeqHRB335HRBF3350.250.

4、801.600.0450.0450.52HRB400HRBF4000.54HRB500HRBF5000.55鋼筋牌號(hào)及化學(xué)成份混凝土結(jié)構(gòu)的鋼筋應(yīng)按下列規(guī)定選用：混凝土結(jié)構(gòu)的鋼筋應(yīng)按下列規(guī)定選用：1 縱向受力普通鋼筋宜采用HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500鋼筋，也可采用HPB300、HRB335、HRBF335、RRB400鋼筋；2 梁、柱縱向受力普通鋼筋應(yīng)采用HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500鋼筋；3 箍筋宜采用HRB400、HRBF400、HPB300、HRB500、HRBF500鋼筋，也可采用HRB335、HRBF335鋼筋；4 預(yù)應(yīng)力筋宜采

5、用預(yù)應(yīng)力鋼絲、鋼絞線和預(yù)應(yīng)力螺紋鋼筋。牌號(hào)符號(hào)公稱直徑d（mm）HPB300622300420HRB335HRBF335650335455HRB400HRBF400RRB400650400540HRB500HRBF500650500630stkf極限強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值ykf普通鋼筋強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值普通鋼筋強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值2(N/mm ) yf抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值yf抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值牌號(hào)HPB300270270HRB335、HRBF335300300HRB400、HRBF400、RRB400360360HRB500、HRBF500435410普通鋼筋強(qiáng)度設(shè)計(jì)值普通鋼筋強(qiáng)度設(shè)計(jì)值2(N/mm )種類中強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力

6、鋼絲8005104109706501270810消除應(yīng)力鋼絲147010404101570111018601320鋼絞線15701110390172012201860132019601390預(yù)應(yīng)力螺紋鋼筋98065041010807701230900ptkf極限強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值pyf抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值pyf抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值預(yù)應(yīng)力筋強(qiáng)度設(shè)計(jì)值預(yù)應(yīng)力筋強(qiáng)度設(shè)計(jì)值2(N/mm )u由力學(xué)性能不同分成：由力學(xué)性能不同分成：軟鋼軟鋼：有明顯屈服臺(tái)階的鋼筋(熱軋鋼筋、冷拉鋼筋)硬鋼硬鋼：無明顯屈服臺(tái)階的鋼筋(鋼絲、熱處理鋼筋) 鋼筋的強(qiáng)度與變形鋼筋的強(qiáng)度與變形 比例極限屈服強(qiáng)度極限抗拉強(qiáng)度o(N/mm2)fyfted

7、流幅abcoa彈性階段a比例極限b屈服強(qiáng)度cd強(qiáng)化階段d極限強(qiáng)度de 頸縮階段 0.2條件屈服強(qiáng)度(N/mm2)o0.2% 0.2ABBCDE* 明顯流幅的鋼筋：下屈服點(diǎn)對(duì)明顯流幅的鋼筋：下屈服點(diǎn)對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度作為設(shè)計(jì)強(qiáng)度的依據(jù)，應(yīng)的強(qiáng)度作為設(shè)計(jì)強(qiáng)度的依據(jù)，因?yàn)?，鋼筋屈服后?huì)產(chǎn)生大的因?yàn)椋摻钋髸?huì)產(chǎn)生大的塑性變形，鋼筋混凝土構(gòu)件會(huì)塑性變形，鋼筋混凝土構(gòu)件會(huì)產(chǎn)生不可恢復(fù)的變形和不可閉產(chǎn)生不可恢復(fù)的變形和不可閉合的裂縫，以至不能使用合的裂縫，以至不能使用 .硬鋼的應(yīng)力硬鋼的應(yīng)力應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線 b 極限抗拉強(qiáng)度極限抗拉強(qiáng)度c 極限應(yīng)變極限應(yīng)變 條件屈服強(qiáng)度條件屈服強(qiáng)度 ： 取殘余應(yīng)變?yōu)槿堄鄳?yīng)變?yōu)?/p>

8、0.2%所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力作為無明顯流幅鋼筋所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力作為無明顯流幅鋼筋的強(qiáng)度限值，通常稱為的強(qiáng)度限值，通常稱為條件屈服強(qiáng)度條件屈服強(qiáng)度。實(shí)際應(yīng)用中可取極實(shí)際應(yīng)用中可取極限抗拉強(qiáng)度限抗拉強(qiáng)度b的的85%作為條件屈服點(diǎn)作為條件屈服點(diǎn) 。0.2 鋼筋的強(qiáng)度與變形鋼筋的強(qiáng)度與變形 u鋼筋力學(xué)性能指標(biāo)：鋼筋力學(xué)性能指標(biāo)：對(duì)于有明顯屈服臺(tái)階的軟鋼取屈服強(qiáng)度 fy 作為強(qiáng)度設(shè)計(jì)依據(jù)。對(duì)于無明顯屈服臺(tái)階的硬鋼取條件屈服強(qiáng)度 0.2作為強(qiáng)度設(shè)計(jì)依據(jù)。屈服強(qiáng)度、極限強(qiáng)度、延伸率、冷彎性能。屈屈 強(qiáng)強(qiáng) 比：比：反映鋼筋反映鋼筋的 強(qiáng) 度 儲(chǔ) 備 ，的 強(qiáng) 度 儲(chǔ) 備 ，fy/fu=0.60.7。3 3 鋼筋的應(yīng)力鋼筋

9、的應(yīng)力應(yīng)變應(yīng)變簡(jiǎn)化模型簡(jiǎn)化模型 （1 1）理想彈塑性模型理想彈塑性模型（2 2）三段線性模型三段線性模型yssssEysysfyssssEhssy,ysf, s hs,tan)(hssysf（3）無明顯屈服點(diǎn)的鋼筋sssysy()tanEfsyyss,u4 4 鋼筋的塑性性能鋼筋的塑性性能 （1）延伸率：）延伸率： 延伸率越大，鋼筋的塑性和變形能力越好。延伸率越大，鋼筋的塑性和變形能力越好。100%lll51:5ldv 塑性好塑性好 用延伸用延伸率和冷彎性能衡量。率和冷彎性能衡量。同一根鋼筋同一根鋼筋105101:10ld4 4 鋼筋的塑性性能鋼筋的塑性性能 斷后延伸率斷后延伸率只反映了鋼筋的

10、殘余變形的大小，包括了斷口只反映了鋼筋的殘余變形的大小，包括了斷口頸縮區(qū)域的局部變形，忽略了鋼筋的彈性變形，不能反映頸縮區(qū)域的局部變形，忽略了鋼筋的彈性變形，不能反映鋼筋受力時(shí)的總體變形能力。鋼筋受力時(shí)的總體變形能力。新新規(guī)范規(guī)范采用采用鋼筋最大拉力下鋼筋最大拉力下的總伸長率（均的總伸長率（均勻伸長率）來表勻伸長率）來表示鋼筋的變形能示鋼筋的變形能力。力。00() 100%bgtslllE（2）冷彎性能：）冷彎性能： =90,180 ,反復(fù)彎曲要求：冷反復(fù)彎曲要求：冷彎過程中無裂縫、鱗落或斷裂。彎過程中無裂縫、鱗落或斷裂。D越小，彎過的角度越大，冷彎越小，彎過的角度越大，冷彎性能越好，性能越好

11、，反復(fù)次數(shù)愈高，要求反復(fù)次數(shù)愈高，要求愈高。愈高。 冷彎是檢驗(yàn)鋼筋局部變形能力的指標(biāo)。冷彎是檢驗(yàn)鋼筋局部變形能力的指標(biāo)。 鋼筋塑性愈好，構(gòu)件破壞前預(yù)兆愈明顯。鋼筋塑性愈好，構(gòu)件破壞前預(yù)兆愈明顯。 5 5 鋼筋的鋼筋的冷加工冷加工冷拉：冷拉： 在常溫下用機(jī)械方法將有明顯流幅的鋼筋拉到超過在常溫下用機(jī)械方法將有明顯流幅的鋼筋拉到超過屈服強(qiáng)度的某一應(yīng)力值，然后卸載至零。屈服強(qiáng)度的某一應(yīng)力值，然后卸載至零。5 5 鋼筋的冷加工 鋼筋在冷拉后，未經(jīng)時(shí)效前，一般沒有明顯的屈服臺(tái)階；鋼筋在冷拉后，未經(jīng)時(shí)效前，一般沒有明顯的屈服臺(tái)階； 經(jīng)過停放或加熱后進(jìn)一步提高了屈服強(qiáng)度并恢復(fù)了屈服臺(tái)經(jīng)過停放或加熱后進(jìn)一步提

12、高了屈服強(qiáng)度并恢復(fù)了屈服臺(tái)階，這種現(xiàn)象稱為冷拉階，這種現(xiàn)象稱為冷拉時(shí)效硬化時(shí)效硬化。5 5 鋼筋的鋼筋的冷加工冷加工 冷拔：冷拔： 將將HPB235級(jí)熱軋鋼筋強(qiáng)行拔過小于其直徑的硬質(zhì)合金拔級(jí)熱軋鋼筋強(qiáng)行拔過小于其直徑的硬質(zhì)合金拔絲模具。絲模具。 經(jīng)過幾次冷拔的鋼絲，抗拉、抗壓經(jīng)過幾次冷拔的鋼絲，抗拉、抗壓強(qiáng)度強(qiáng)度均大大提高，但均大大提高，但塑性塑性降低。降低。冷加工鋼筋主要用于對(duì)延性要求不高的板類構(gòu)件，或作為冷加工鋼筋主要用于對(duì)延性要求不高的板類構(gòu)件，或作為非受力構(gòu)造鋼筋。由于冷加工鋼筋的性能受母材和冷加工非受力構(gòu)造鋼筋。由于冷加工鋼筋的性能受母材和冷加工工藝的影響，工藝的影響，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

13、規(guī)范混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50010-2010）中未列入冷加工鋼筋，工程應(yīng)用時(shí)可按相關(guān)的冷加工鋼筋中未列入冷加工鋼筋，工程應(yīng)用時(shí)可按相關(guān)的冷加工鋼筋技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。冷拉，可采用冷拉控制應(yīng)力和冷拉率控制。冷拉，可采用冷拉控制應(yīng)力和冷拉率控制。冷拉后可提高鋼冷拉后可提高鋼材材的抗拉強(qiáng)度，不提高抗壓強(qiáng)度，且塑性下降。的抗拉強(qiáng)度，不提高抗壓強(qiáng)度，且塑性下降。冷拔，經(jīng)過冷拔后鋼筋沒有明顯的屈服點(diǎn)和流幅，冷拔，經(jīng)過冷拔后鋼筋沒有明顯的屈服點(diǎn)和流幅，可同時(shí)提可同時(shí)提高高鋼材的抗拉和抗壓強(qiáng)度，塑性降低很多。鋼材的抗拉和抗壓強(qiáng)度，塑性降低很多。6 6 混凝土結(jié)構(gòu)對(duì)鋼筋性能的混凝土結(jié)構(gòu)對(duì)鋼筋性能的要

14、求要求 （1）強(qiáng)度：保證構(gòu)件具有一定的強(qiáng)度儲(chǔ)備。）強(qiáng)度：保證構(gòu)件具有一定的強(qiáng)度儲(chǔ)備。（2）足夠的塑性）足夠的塑性 避免發(fā)生脆性破壞。避免發(fā)生脆性破壞。軟鋼：鋼筋的軟鋼：鋼筋的屈服強(qiáng)度屈服強(qiáng)度、極限抗拉強(qiáng)度極限抗拉強(qiáng)度、伸長率伸長率和和冷彎性能冷彎性能是施工單位驗(yàn)收鋼筋是否合格的是施工單位驗(yàn)收鋼筋是否合格的4個(gè)主要指標(biāo)。個(gè)主要指標(biāo)。硬鋼：鋼筋的極限抗拉強(qiáng)度、伸長率和冷彎性能是施工單位硬鋼：鋼筋的極限抗拉強(qiáng)度、伸長率和冷彎性能是施工單位驗(yàn)收鋼筋是否合格的驗(yàn)收鋼筋是否合格的3個(gè)主要指標(biāo)。個(gè)主要指標(biāo)。（4）與混凝土的粘結(jié)力）與混凝土的粘結(jié)力（3）可焊性：要求鋼筋具備良好的）可焊性：要求鋼筋具備良好的焊

15、接焊接性能，要求在一定性能，要求在一定的工藝條件下，鋼筋焊接后不產(chǎn)生裂紋及過大的變形，保證的工藝條件下，鋼筋焊接后不產(chǎn)生裂紋及過大的變形，保證焊接后的接頭性能良好。焊接后的接頭性能良好。 變形鋼筋比光面鋼筋好變形鋼筋比光面鋼筋好光面變形v 與混凝土粘結(jié)錨固性好與混凝土粘結(jié)錨固性好v 可加工性好可加工性好焊接彎折1 1 立方體抗壓強(qiáng)度立方體抗壓強(qiáng)度 用邊長為用邊長為150mm的立方體在（的立方體在（203）0C溫度和相對(duì)濕度溫度和相對(duì)濕度在在90%以上的潮濕空氣中養(yǎng)護(hù)以上的潮濕空氣中養(yǎng)護(hù)28d后，依照后，依照標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法測(cè)得試驗(yàn)方法測(cè)得的具有的具有95%保證率的抗壓強(qiáng)度保證率的抗壓強(qiáng)度(N/

16、mm2)作為混凝土的強(qiáng)度等級(jí)。作為混凝土的強(qiáng)度等級(jí)。 影響因素：影響因素： 尺寸效應(yīng)：尺寸越大，內(nèi)部缺陷較多，尺寸效應(yīng)：尺寸越大，內(nèi)部缺陷較多， 強(qiáng)度較低。強(qiáng)度較低。 加載速度：加載速度越快，強(qiáng)度越高。強(qiáng)度等級(jí)低于加載速度：加載速度越快，強(qiáng)度越高。強(qiáng)度等級(jí)低于C30時(shí)，每秒時(shí)，每秒0.30.5N/mm2；高于；高于C30，每秒，每秒0.50.8N/mm2 端部約束：涂潤滑油端部約束：涂潤滑油 ，強(qiáng)度降低。，強(qiáng)度降低。cu,kf1 1 立方體抗壓強(qiáng)度立方體抗壓強(qiáng)度 混凝土強(qiáng)度等級(jí)混凝土強(qiáng)度等級(jí) 按立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值確定，按按立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值確定，按 的大小劃分為的大小劃分為14級(jí)。級(jí)。C1

17、5、 C20、 C25、 C30 、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、 C80。 混凝土強(qiáng)度等級(jí)的選用混凝土強(qiáng)度等級(jí)的選用素混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)素混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)不應(yīng)低于低于C15；鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)不應(yīng)低于低于C20；采用強(qiáng)度等級(jí)；采用強(qiáng)度等級(jí)400及以上的鋼筋時(shí)，混凝土等級(jí)強(qiáng)度及以上的鋼筋時(shí)，混凝土等級(jí)強(qiáng)度不應(yīng)不應(yīng)低于低于C25；預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜不宜低于低于C40，且，且不應(yīng)不應(yīng)低于低于C30；承受重復(fù)荷載的鋼筋混凝土構(gòu)件，混凝土強(qiáng)度等

18、級(jí)承受重復(fù)荷載的鋼筋混凝土構(gòu)件，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)不應(yīng)低于低于C30。cu,kfcu,kf2 2 軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 棱柱體棱柱體高度高度的取值：的取值： 擺脫端部摩擦力的影響；擺脫端部摩擦力的影響； 試件不致失穩(wěn)。試件不致失穩(wěn)。 試驗(yàn)?zāi)康模翰捎美庵w試件，反映混凝土的實(shí)際工作狀態(tài)。試驗(yàn)?zāi)康模翰捎美庵w試件，反映混凝土的實(shí)際工作狀態(tài)。 試件尺寸：我國取試件尺寸：我國取 mm3為標(biāo)準(zhǔn)試件。為標(biāo)準(zhǔn)試件。150 150 300cf 試驗(yàn)表明，當(dāng)高寬比試驗(yàn)表明，當(dāng)高寬比h/b由由1增加到增加到2時(shí)，抗壓強(qiáng)度降低很時(shí)，抗壓強(qiáng)度降低很快，由快，由2增加到增加到4時(shí)，抗壓強(qiáng)時(shí)，抗壓強(qiáng)度變化

19、不大。度變化不大。 與與 的關(guān)系：的關(guān)系： 12,0.88ckcccu kff ckfkcuf, 棱柱體強(qiáng)度與立方體強(qiáng)度之比，對(duì)棱柱體強(qiáng)度與立方體強(qiáng)度之比，對(duì)C50及以下混凝及以下混凝土取土取0.76，C80取取0.82，中間按線性插值；，中間按線性插值； 高強(qiáng)混凝土脆性折減系數(shù)，對(duì)高強(qiáng)混凝土脆性折減系數(shù)，對(duì)C40取取1.0，C80取取0.87，中間按線性插值；中間按線性插值；0.88結(jié)構(gòu)中混凝土的實(shí)體強(qiáng)度與立方體試件混凝土強(qiáng)度差結(jié)構(gòu)中混凝土的實(shí)體強(qiáng)度與立方體試件混凝土強(qiáng)度差異等因素的修正系數(shù)。異等因素的修正系數(shù)。1c2c 混凝土受壓混凝土受壓破壞機(jī)理破壞機(jī)理可概括為：隨著應(yīng)力的增大，可概括為

20、：隨著應(yīng)力的增大，沿粗骨料界面和砂漿內(nèi)部的沿粗骨料界面和砂漿內(nèi)部的微裂縫逐漸延伸和擴(kuò)展微裂縫逐漸延伸和擴(kuò)展，導(dǎo)致，導(dǎo)致砂漿的損傷不斷積累；裂縫貫通后，混凝土的連續(xù)性遭到砂漿的損傷不斷積累；裂縫貫通后，混凝土的連續(xù)性遭到破壞，逐漸喪失其承載力，破壞的實(shí)質(zhì)是由連續(xù)材料逐步破壞，逐漸喪失其承載力，破壞的實(shí)質(zhì)是由連續(xù)材料逐步變成不連續(xù)材料的過程。變成不連續(xù)材料的過程。 結(jié)論：結(jié)論：混凝土受壓破壞是由于混凝土內(nèi)裂縫的擴(kuò)展所致，混凝土受壓破壞是由于混凝土內(nèi)裂縫的擴(kuò)展所致，如果對(duì)混凝土的橫向變形加以約束，限制裂縫的開展，可如果對(duì)混凝土的橫向變形加以約束，限制裂縫的開展，可以提高混凝土的縱向抗壓強(qiáng)度。以提高混

21、凝土的縱向抗壓強(qiáng)度。 3 3 軸心抗拉強(qiáng)度軸心抗拉強(qiáng)度 與與 的關(guān)系：的關(guān)系： 直接受拉試驗(yàn)直接受拉試驗(yàn) 劈裂試驗(yàn)劈裂試驗(yàn)st22Pfatf3226. 0cutff tfcuf245. 055. 0,)645. 11 (395. 088. 0ckcutkff4319. 0custff4 4 復(fù)雜受力狀態(tài)下混凝土的強(qiáng)度復(fù)雜受力狀態(tài)下混凝土的強(qiáng)度 雙軸應(yīng)力狀態(tài)雙軸應(yīng)力狀態(tài) 雙向受拉：一個(gè)方向的抗雙向受拉：一個(gè)方向的抗拉強(qiáng)度受另一方向拉應(yīng)力的拉強(qiáng)度受另一方向拉應(yīng)力的影響不明顯，接近單軸抗拉影響不明顯，接近單軸抗拉強(qiáng)度；強(qiáng)度； 一拉一壓，抗壓強(qiáng)度隨拉一拉一壓，抗壓強(qiáng)度隨拉應(yīng)力的增大而降低，抗拉強(qiáng)應(yīng)力的

22、增大而降低，抗拉強(qiáng)度也隨壓應(yīng)力的增大而降低度也隨壓應(yīng)力的增大而降低，抗拉、抗壓強(qiáng)度均不超過相抗拉、抗壓強(qiáng)度均不超過相應(yīng)的單軸強(qiáng)度。應(yīng)的單軸強(qiáng)度。 混凝土的雙向受力強(qiáng)度混凝土的雙向受力強(qiáng)度 4 4 復(fù)雜受力狀態(tài)下混凝土的強(qiáng)度復(fù)雜受力狀態(tài)下混凝土的強(qiáng)度 雙軸應(yīng)力狀態(tài)雙軸應(yīng)力狀態(tài) 雙向受壓，混凝土的側(cè)向變雙向受壓，混凝土的側(cè)向變形受到約束，一向的抗壓強(qiáng)度形受到約束，一向的抗壓強(qiáng)度隨另一向的壓應(yīng)力的增大而增隨另一向的壓應(yīng)力的增大而增大，強(qiáng)度大，強(qiáng)度提高提高 ；最大抗壓強(qiáng)度；最大抗壓強(qiáng)度發(fā)生在兩個(gè)應(yīng)力比發(fā)生在兩個(gè)應(yīng)力比為為0.40.7時(shí)，其強(qiáng)度比單向抗時(shí)，其強(qiáng)度比單向抗壓強(qiáng)度增加約壓強(qiáng)度增加約30%，而

23、在兩向，而在兩向壓應(yīng)力相等的情況下強(qiáng)度增加壓應(yīng)力相等的情況下強(qiáng)度增加為為15%20%。混凝土的雙向受力強(qiáng)度混凝土的雙向受力強(qiáng)度 1221()ssss4 復(fù)雜受力狀態(tài)下混凝土的強(qiáng)度復(fù)雜受力狀態(tài)下混凝土的強(qiáng)度 剪壓或剪拉復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)剪壓或剪拉復(fù)合應(yīng)力狀態(tài) 隨著隨著拉應(yīng)力拉應(yīng)力的增大的增大 ， 混凝土的抗剪強(qiáng)度混凝土的抗剪強(qiáng)度降低降低。 隨著隨著壓應(yīng)力壓應(yīng)力的增大的增大 ， 混凝土的抗剪強(qiáng)度混凝土的抗剪強(qiáng)度逐漸增大逐漸增大；當(dāng)壓應(yīng)；當(dāng)壓應(yīng)力力超過超過某一數(shù)值后，抗剪強(qiáng)度隨壓應(yīng)力增大而某一數(shù)值后，抗剪強(qiáng)度隨壓應(yīng)力增大而減小減小。由于剪應(yīng)力的存在，抗壓強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度均低于相應(yīng)的單軸強(qiáng)度。由于剪應(yīng)力的存在

24、，抗壓強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度均低于相應(yīng)的單軸強(qiáng)度。混凝土的剪壓復(fù)合強(qiáng)度混凝土的剪壓復(fù)合強(qiáng)度 4 4 復(fù)雜受力狀態(tài)下混凝土的強(qiáng)度復(fù)雜受力狀態(tài)下混凝土的強(qiáng)度 三軸應(yīng)力狀態(tài)三軸應(yīng)力狀態(tài) 試件側(cè)向變形受到限制，其內(nèi)試件側(cè)向變形受到限制，其內(nèi)部微裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展受到阻礙，部微裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展受到阻礙，當(dāng)側(cè)壓力增大時(shí)，軸向抗壓強(qiáng)度也當(dāng)側(cè)壓力增大時(shí)，軸向抗壓強(qiáng)度也相應(yīng)增大。相應(yīng)增大。混凝土的三軸抗壓強(qiáng)度混凝土的三軸抗壓強(qiáng)度 cccrffks=+k側(cè)向壓應(yīng)力系數(shù)，根據(jù)試側(cè)向壓應(yīng)力系數(shù)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果取驗(yàn)結(jié)果取4.57.0，平均值為，平均值為5.6 試件縱向受壓時(shí)，混凝土的橫向膨脹受到約束，使核心混凝試件縱向受壓時(shí)，混凝

25、土的橫向膨脹受到約束，使核心混凝土處于土處于三向受壓三向受壓狀態(tài)，內(nèi)部狀態(tài)，內(nèi)部微裂縫微裂縫的發(fā)展受到抑制，從而提高了的發(fā)展受到抑制，從而提高了試件的縱向強(qiáng)度和試件的縱向強(qiáng)度和延性延性，特別是延性大為提高。，特別是延性大為提高。 混凝土圓柱體三向受壓時(shí)軸向應(yīng)力混凝土圓柱體三向受壓時(shí)軸向應(yīng)力應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線 4 4 復(fù)雜受力狀態(tài)下混凝土的強(qiáng)度復(fù)雜受力狀態(tài)下混凝土的強(qiáng)度 螺旋箍筋圓柱體約束混凝土的應(yīng)力螺旋箍筋圓柱體約束混凝土的應(yīng)力應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線 4 4 復(fù)雜受力狀態(tài)下混凝土的強(qiáng)度復(fù)雜受力狀態(tài)下混凝土的強(qiáng)度 5 一次短期加載下一次短期加載下混凝土受壓的應(yīng)力混凝土受壓的應(yīng)力應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線 當(dāng)當(dāng)0.

26、3fc時(shí)，時(shí)， 關(guān)系接近于關(guān)系接近于直線直線； 當(dāng)當(dāng)=(0.30.8) fc時(shí)，時(shí)， 關(guān)系關(guān)系偏離直線偏離直線； 當(dāng)當(dāng)=(0.81.0)fc時(shí)，內(nèi)部微裂縫進(jìn)入時(shí)，內(nèi)部微裂縫進(jìn)入非穩(wěn)定發(fā)展非穩(wěn)定發(fā)展階段。階段。 cu0峰值應(yīng)變峰值應(yīng)變 極限壓應(yīng)變極限壓應(yīng)變 混凝土的應(yīng)力混凝土的應(yīng)力應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線 不同強(qiáng)度等級(jí)的受壓混凝土不同強(qiáng)度等級(jí)的受壓混凝土棱柱體應(yīng)力棱柱體應(yīng)力應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線特征點(diǎn)：特征點(diǎn)：0 對(duì)應(yīng)于峰值點(diǎn)應(yīng)變 規(guī)范0 = 0.002cu 混凝土極限壓應(yīng)變規(guī)范cu = 0.0033fc 軸心抗壓強(qiáng)度u=0.00380=0.002ocfcc0.15fc2011cccf0015. 01uccc

27、fu=0.00350=0.002ocfcc2011cccf美國美國Hognestad模型模型德國德國Rsch模型模型單軸受壓時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系的數(shù)學(xué)模型規(guī)范混凝土應(yīng)力-應(yīng)變曲線參數(shù)fcuC50C60C70C80n21.831.671.500.0020.002050.00210.00215u0.00330.00320.00310.00300.0010.0020.0030.00410203040506070C80C60C40C20規(guī)范規(guī)范應(yīng)力應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系應(yīng)變關(guān)系上升段：)1 (1 0ncccf0下降段：ccf0cu50512(50)600.0020.5(50) 100.0033(50) 10cu

28、cucucunfff高強(qiáng)混凝土：高強(qiáng)混凝土： ， 0cu 6 混凝土在多次重復(fù)荷載下的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系混凝土在多次重復(fù)荷載下的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系 如果我們將混凝土棱柱體試塊加荷使其壓應(yīng)力達(dá)到某個(gè)數(shù)值，然后卸荷至零，并把這一循環(huán)多次重復(fù)下去，就稱為多次重復(fù)荷載。 我們通常把能使試件循環(huán)200萬次或次數(shù)稍多時(shí)發(fā)生破壞的壓應(yīng)力稱為混凝土的疲勞抗壓強(qiáng)度，用符號(hào) 表示。ffc7 混凝土的彈性模量、變形模量和切線模量混凝土的彈性模量、變形模量和切線模量混凝土的彈性模量ccccep01原點(diǎn)切線模量（彈性模量彈性模量）：拉壓相同ecctgE/0變形模量變形模量（割線模量、彈塑性模量）ccctgE/1切線模量cccddt

29、gE cccecEEE彈性系數(shù)，隨著應(yīng)力的增大而減小，當(dāng) 時(shí)， ；當(dāng) 時(shí)，取 ；當(dāng) 時(shí)，取 受拉破壞時(shí)，為0.50.3ccf10.5ccf0.8 0.90.8ccf0.4 0.7混凝土的彈性模量的試驗(yàn)方法（150150 300標(biāo)準(zhǔn)試件）c/fcc0.4510次此線和原點(diǎn)切線基本平行，取其斜率作為Ec)/(74.342 . 21025mmNfEcuc混凝土的泊松比和剪切模量混凝土的泊松比和剪切模量：n混凝土的泊松比混凝土的泊松比 （橫向應(yīng)變與縱向應(yīng)變的比值），在壓力較（橫向應(yīng)變與縱向應(yīng)變的比值），在壓力較小時(shí)為小時(shí)為0.180.22，接近破壞時(shí)可達(dá)，接近破壞時(shí)可達(dá)0.5以上，一般可取以上，一般可

30、取0.2。u混凝土的剪切模量為：混凝土的剪切模量為： 取取 ， 我國規(guī)范近似取我國規(guī)范近似取 )1 (2cccEG0.20.4ccGE混凝土混凝土彈性模量彈性模量與與立方體抗壓強(qiáng)度立方體抗壓強(qiáng)度之間的關(guān)系：之間的關(guān)系：52ccu,k10(N/mm )34.72.2Ef8 8 混凝土的徐變混凝土的徐變 定義定義：在荷載：在荷載長期長期作用下，混凝土的作用下，混凝土的變形變形隨時(shí)間而隨時(shí)間而徐徐增長徐徐增長 的現(xiàn)象。的現(xiàn)象。徐變的特點(diǎn)徐變的特點(diǎn)：開始增長較快，以后逐漸減慢，最后趨于穩(wěn)定。：開始增長較快，以后逐漸減慢，最后趨于穩(wěn)定。 l原因之一，尚未原因之一，尚未轉(zhuǎn)化為結(jié)晶體的轉(zhuǎn)化為結(jié)晶體的水泥凝膠

31、體粘性水泥凝膠體粘性流動(dòng)的結(jié)果流動(dòng)的結(jié)果l原因之二，混原因之二，混凝土內(nèi)部微裂縫凝土內(nèi)部微裂縫在荷載長期作用在荷載長期作用下的不斷發(fā)展下的不斷發(fā)展徐變性質(zhì)：徐變性質(zhì)：線性徐變 初應(yīng)力 c0.5fc 時(shí)，徐變與初應(yīng)力呈正比非線性徐變 c 0.5fc當(dāng)c 0.8fc ，徐變發(fā)展最終導(dǎo)致破壞作為混凝土的長期抗壓強(qiáng)度。 0.8fc徐變對(duì)結(jié)構(gòu)的影響：徐變對(duì)結(jié)構(gòu)的影響：使構(gòu)件變形增大，撓度增大使構(gòu)件變形增大，撓度增大23倍或更大；倍或更大；在長細(xì)比較大的偏心受壓構(gòu)件，將引起附加偏心距增大，在長細(xì)比較大的偏心受壓構(gòu)件，將引起附加偏心距增大，使構(gòu)件承載力降低；使構(gòu)件承載力降低；在預(yù)應(yīng)力構(gòu)件中，引起預(yù)應(yīng)力損失；

32、在預(yù)應(yīng)力構(gòu)件中，引起預(yù)應(yīng)力損失；使鋼筋混凝土截面引起應(yīng)力重分布。使鋼筋混凝土截面引起應(yīng)力重分布。徐變對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)軸壓構(gòu)件的影響徐變對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)軸壓構(gòu)件的影響PAsPAs s1c1Ps2As s2P拆去，鋼筋拆去，鋼筋受壓，混凝土受壓，混凝土受拉，可能會(huì)受拉，可能會(huì)引起混凝土開引起混凝土開裂裂徐變：徐變： s， c8 8 混凝土的徐變混凝土的徐變 影響因素：影響因素：內(nèi)在因素內(nèi)在因素是混凝土的組成和配比。水泥用量越多，水泥膠是混凝土的組成和配比。水泥用量越多，水泥膠體多，水膠比越高，徐變?cè)酱蟆Ｒ獪p小徐變，應(yīng)盡量減少體多，水膠比越高，徐變?cè)酱?。要減小徐變，應(yīng)盡量減少水泥用量，減少水膠比，增加骨料所

33、占體積及剛度。水泥用量，減少水膠比，增加骨料所占體積及剛度。環(huán)境影響環(huán)境影響包括養(yǎng)護(hù)和使用條件。受荷前養(yǎng)護(hù)包括養(yǎng)護(hù)和使用條件。受荷前養(yǎng)護(hù)(curing)的溫濕的溫濕度越高，水泥水化作用越充分，徐變就越小。采用蒸汽養(yǎng)度越高，水泥水化作用越充分，徐變就越小。采用蒸汽養(yǎng)護(hù)可使徐變減少（護(hù)可使徐變減少（2035）%。受荷后構(gòu)件所處的環(huán)境溫度。受荷后構(gòu)件所處的環(huán)境溫度越高，相對(duì)濕度越小，徐變就越大。越高，相對(duì)濕度越小，徐變就越大?；炷恋膽?yīng)力條件的影響：混凝土的應(yīng)力條件的影響：加荷時(shí)混凝土的齡期越長，徐加荷時(shí)混凝土的齡期越長，徐變?cè)叫?；混凝土的?yīng)力越大，徐變?cè)酱?。變?cè)叫?；混凝土的?yīng)力越大，徐變?cè)酱蟆?

34、混凝土的收縮和膨脹混凝土的收縮和膨脹混凝土在空氣中結(jié)硬時(shí)體積減小的現(xiàn)象稱為收縮；混凝土在空氣中結(jié)硬時(shí)體積減小的現(xiàn)象稱為收縮；混凝土在水中或處于飽和濕度情況下結(jié)硬時(shí)體積增大的現(xiàn)混凝土在水中或處于飽和濕度情況下結(jié)硬時(shí)體積增大的現(xiàn)象稱為膨脹。象稱為膨脹。收縮的特點(diǎn)：收縮的特點(diǎn)：早期快，可延續(xù)早期快，可延續(xù)12年。年。蒸汽養(yǎng)護(hù)常溫養(yǎng)護(hù)051015200.10.20.30.4收縮(103)時(shí)間 (月)收縮的性質(zhì)收縮的性質(zhì)自由收縮約束收縮來自內(nèi)部的鋼筋約束來自支座的外部約束收縮對(duì)結(jié)構(gòu)的影響收縮對(duì)結(jié)構(gòu)的影響自由收縮一般不會(huì)引起拉應(yīng)力，故不會(huì)開裂約束收縮產(chǎn)生收縮應(yīng)力甚至開裂收縮對(duì)結(jié)構(gòu)的影響：收縮對(duì)結(jié)構(gòu)的影響：

35、 當(dāng)收縮受到約束時(shí)，引起構(gòu)件開裂。當(dāng)收縮受到約束時(shí)，引起構(gòu)件開裂。減少收縮的措施：減少收縮的措施： 限制水泥用量；減小水灰比；加強(qiáng)振搗和養(yǎng)護(hù)；限制水泥用量；減小水灰比；加強(qiáng)振搗和養(yǎng)護(hù)； 構(gòu)造鋼筋數(shù)量加強(qiáng)；設(shè)置變形縫；摻膨脹劑。構(gòu)造鋼筋數(shù)量加強(qiáng)；設(shè)置變形縫；摻膨脹劑。AssAs s收縮：收縮： 鋼筋受壓，鋼筋受壓， 混凝土受拉混凝土受拉As影響因素影響因素 混凝土的收縮受結(jié)構(gòu)周圍的溫度、濕度、構(gòu)件斷面形狀及混凝土的收縮受結(jié)構(gòu)周圍的溫度、濕度、構(gòu)件斷面形狀及尺寸、配合比、骨料性質(zhì)、水泥性質(zhì)、混凝土澆筑質(zhì)量及養(yǎng)護(hù)尺寸、配合比、骨料性質(zhì)、水泥性質(zhì)、混凝土澆筑質(zhì)量及養(yǎng)護(hù)條件等許多因素有關(guān)。條件等許多因素

36、有關(guān)。（1）水泥的品種：水泥強(qiáng)度等級(jí)越高，制成的混凝土收縮越）水泥的品種：水泥強(qiáng)度等級(jí)越高，制成的混凝土收縮越大。大。（2）水泥的用量：）水泥的用量：水泥用量多、水膠比越大，收縮越大。水泥用量多、水膠比越大，收縮越大。（3）骨料的性質(zhì)：）骨料的性質(zhì)：骨料彈性模量高、級(jí)配好，收縮就小。骨料彈性模量高、級(jí)配好，收縮就小。（4）養(yǎng)護(hù)條件：）養(yǎng)護(hù)條件：干燥失水及高溫環(huán)境，收縮大。干燥失水及高溫環(huán)境，收縮大。（5）混凝土制作方法：）混凝土制作方法：混凝土越密實(shí)，收縮越小。混凝土越密實(shí)，收縮越小。（6）使用環(huán)境：）使用環(huán)境：使用環(huán)境溫度、濕度越大，收縮越小。使用環(huán)境溫度、濕度越大，收縮越小。（7）構(gòu)件的體

37、積與表面積比值：）構(gòu)件的體積與表面積比值：比值大時(shí)，收縮小。比值大時(shí)，收縮小。1 1 粘結(jié)應(yīng)力的粘結(jié)應(yīng)力的定義定義粘結(jié)應(yīng)力是鋼筋和混凝土接觸面上的剪應(yīng)力，由于這種剪粘結(jié)應(yīng)力是鋼筋和混凝土接觸面上的剪應(yīng)力，由于這種剪應(yīng)力的存在，使鋼筋和周圍混凝土之間的內(nèi)力得到傳遞。應(yīng)力的存在，使鋼筋和周圍混凝土之間的內(nèi)力得到傳遞。2 2 粘結(jié)應(yīng)力的粘結(jié)應(yīng)力的意義意義鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)性能是鋼筋和混凝土共同工作的鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)性能是鋼筋和混凝土共同工作的基礎(chǔ)?；A(chǔ)。無粘結(jié)梁：無粘結(jié)梁：梁中的鋼筋與混凝土沒有粘結(jié)，在荷載作用下，梁中的鋼筋與混凝土沒有粘結(jié)，在荷載作用下，鋼筋不受力，該梁如同素混凝土梁。鋼

38、筋不受力，該梁如同素混凝土梁。端部有錨固無粘結(jié)梁：端部有錨固無粘結(jié)梁：鋼筋僅在梁端部設(shè)置機(jī)械錨固，鋼鋼筋僅在梁端部設(shè)置機(jī)械錨固，鋼筋應(yīng)力沿全長相等，受力猶如二鉸拱，不是梁的受力狀態(tài)。筋應(yīng)力沿全長相等，受力猶如二鉸拱，不是梁的受力狀態(tài)。所以，只有梁中的鋼筋沿全長與混凝土有可靠的粘結(jié)，并所以，只有梁中的鋼筋沿全長與混凝土有可靠的粘結(jié)，并在端部有可靠的錨固，才符合梁的受力特點(diǎn)。在端部有可靠的錨固，才符合梁的受力特點(diǎn)。3 3 粘結(jié)強(qiáng)度的測(cè)定粘結(jié)強(qiáng)度的測(cè)定4 4 粘結(jié)應(yīng)力的粘結(jié)應(yīng)力的組成組成 化學(xué)膠結(jié)力：澆筑時(shí)水泥漿體向鋼筋表面氧化層的滲透和化學(xué)膠結(jié)力：澆筑時(shí)水泥漿體向鋼筋表面氧化層的滲透和養(yǎng)護(hù)過程中水

39、泥晶體的生長和硬化，使水泥膠體和鋼養(yǎng)護(hù)過程中水泥晶體的生長和硬化，使水泥膠體和鋼筋表面產(chǎn)生吸附膠著作用。筋表面產(chǎn)生吸附膠著作用。摩擦力：混凝土凝結(jié)時(shí)收縮，使鋼筋和混凝土接觸面上產(chǎn)摩擦力：混凝土凝結(jié)時(shí)收縮，使鋼筋和混凝土接觸面上產(chǎn)生正應(yīng)力，將鋼筋緊緊地握裹住。生正應(yīng)力，將鋼筋緊緊地握裹住。機(jī)械咬合力：鋼筋表面凹凸不平與混凝土產(chǎn)生的機(jī)械咬合機(jī)械咬合力：鋼筋表面凹凸不平與混凝土產(chǎn)生的機(jī)械咬合力作用而產(chǎn)生的力。力作用而產(chǎn)生的力。鋼筋端部的錨固力：一般在鋼筋端部彎鉤、彎折，在錨固鋼筋端部的錨固力：一般在鋼筋端部彎鉤、彎折，在錨固區(qū)焊短鋼筋、短角鋼等方法來提供錨固力區(qū)焊短鋼筋、短角鋼等方法來提供錨固力5

40、5 粘結(jié)粘結(jié)破壞機(jī)理破壞機(jī)理 （1）光圓鋼筋的粘結(jié)破壞：）光圓鋼筋的粘結(jié)破壞： 粘結(jié)作用在鋼筋與混凝土間出現(xiàn)粘結(jié)作用在鋼筋與混凝土間出現(xiàn)相對(duì)滑移相對(duì)滑移前主要取決于前主要取決于化化學(xué)膠著力學(xué)膠著力，發(fā)生滑移后則由，發(fā)生滑移后則由摩擦力摩擦力和和機(jī)械咬合力機(jī)械咬合力提供。提供。（2） 變形鋼筋的粘結(jié)破壞變形鋼筋的粘結(jié)破壞 粘結(jié)強(qiáng)度仍由粘結(jié)強(qiáng)度仍由化學(xué)膠著力化學(xué)膠著力、摩擦力摩擦力和和機(jī)械咬合力機(jī)械咬合力組成。但組成。但主要為主要為機(jī)械咬合力機(jī)械咬合力。 變形鋼筋與混凝土之間的機(jī)械咬合作用主要是由于變形鋼變形鋼筋與混凝土之間的機(jī)械咬合作用主要是由于變形鋼筋肋間嵌入混凝土而產(chǎn)生的。筋肋間嵌入混凝土而產(chǎn)生的。 影響粘結(jié)的因素：影響粘結(jié)的因素： .光圓鋼筋及變形鋼筋的粘結(jié)強(qiáng)度都隨混凝土強(qiáng)度等級(jí)的光圓鋼