第2章-混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能2

1、2021/8/51第第2 2章章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能物理力學(xué)性能 混凝土的物理力學(xué)性能 鋼筋的物理力學(xué)性能 混凝土與鋼筋的粘接2021/8/522.1 2.1 混凝土的物理力學(xué)性能2.1.1混凝土的組成結(jié)構(gòu)通常把混凝土的結(jié)構(gòu)分為三種類(lèi)型：.微觀結(jié)構(gòu)：也即水泥石結(jié)構(gòu)，包括水泥凝膠、晶體 骨架、未化完的水泥顆粒和凝膠孔組。.亞微觀結(jié)構(gòu)：即混凝土中的水泥砂漿結(jié)構(gòu)。.宏觀結(jié)構(gòu)：即砂漿和粗骨料兩組分體系。注意：注意：1.骨料的分布及骨料與基相之間在界面的結(jié)合 強(qiáng)度是影響混凝土強(qiáng)度的重要因素；2.在荷載的作用下，微裂縫的擴(kuò)展對(duì)混凝土的 力學(xué)性能有著極為重要的影響。2021/8/5

2、32.1.2單軸應(yīng)力狀態(tài)下的混凝土強(qiáng)度單軸應(yīng)力狀態(tài)下的混凝土強(qiáng)度 混凝土結(jié)構(gòu)中，主要是利用它的抗壓強(qiáng)度。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)度來(lái)劃分的（1 1）單向受力狀態(tài)下混凝土的強(qiáng)度）單向受力狀態(tài)下混凝土的強(qiáng)度 1）立方體抗壓強(qiáng)度：邊長(zhǎng)為150mm的混凝土立方體試件，在標(biāo)準(zhǔn)條件下（溫度為203，濕度90%）養(yǎng)護(hù)28天，用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法（加載速度0.150.3N/mm2/s，兩端不涂潤(rùn)滑劑）測(cè)得的具有95%保證率的抗壓強(qiáng)度，用符號(hào)C表示。 規(guī)范根據(jù)強(qiáng)度范圍，從C15C80共劃分為14個(gè)強(qiáng)度等級(jí)，級(jí)差為5N/mm2。2021/8/542 2）軸心抗壓強(qiáng)度

3、）軸心抗壓強(qiáng)度n軸心抗壓強(qiáng)度由棱柱體試件測(cè)得的抗壓強(qiáng)度確定。n按標(biāo)準(zhǔn)方法制作的150mml50mm 300mm的棱柱體試件，在溫度為20土3和相對(duì)濕度為90以上的條件下養(yǎng)護(hù)28d，用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法測(cè)得的具有95保證率的抗壓強(qiáng)度 。對(duì)于同一混凝土，棱柱體抗壓強(qiáng)度小于立方體抗壓強(qiáng)度。n考慮到實(shí)際結(jié)構(gòu)構(gòu)件制作、養(yǎng)護(hù)和受力情況，實(shí)際構(gòu)件強(qiáng)度與試件強(qiáng)度之間存在差異，規(guī)范基于安全取偏低值，規(guī)定軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值和立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的換算關(guān)系為： kcuckfkkf,2188. 0脆性折減系數(shù)強(qiáng)度比2021/8/55 式中： k為棱柱體強(qiáng)度與立方體強(qiáng)度之比，對(duì)不大于C50級(jí)的混凝土取0.76，對(duì)C80取0.

4、82，其間按線性插值。k2為高強(qiáng)混凝土的脆性折減系數(shù)，對(duì)C40取1.0，對(duì)C80取0.87，中間按直線規(guī)律變化取值。0.88為考慮實(shí)際構(gòu)件與試件混凝土強(qiáng)度之間的差異而取用的折減系數(shù)。 kcuckfkkf,2188. 0fcu,k立方體強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值即為混凝土強(qiáng)度等級(jí)fcu。2021/8/563 3）軸心抗拉強(qiáng)度）軸心抗拉強(qiáng)度 混凝土的軸心抗拉強(qiáng)度可以采用直接軸心受拉的試驗(yàn)混凝土的軸心抗拉強(qiáng)度可以采用直接軸心受拉的試驗(yàn)方法來(lái)測(cè)定，但由于試驗(yàn)比較困難，目前國(guó)內(nèi)外主要采方法來(lái)測(cè)定，但由于試驗(yàn)比較困難，目前國(guó)內(nèi)外主要采用圓柱體或立方體的劈裂試驗(yàn)來(lái)間接測(cè)試混凝土的軸心用圓柱體或立方體的劈裂試驗(yàn)來(lái)間接測(cè)試混凝

5、土的軸心抗拉強(qiáng)度?？估瓘?qiáng)度。劈拉試驗(yàn)FaF拉壓壓22aFfsp2021/8/57 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值與規(guī)定軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值與立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的換算關(guān)系為：立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的換算關(guān)系為：0.450.55,20.88 0.3951 1.645tkcu kff混凝土軸心抗拉強(qiáng)度與立方體抗壓強(qiáng)度的關(guān)系2021/8/58 在平面應(yīng)力狀態(tài)下，當(dāng)兩方向應(yīng)力均為壓應(yīng)力時(shí)，在平面應(yīng)力狀態(tài)下，當(dāng)兩方向應(yīng)力均為壓應(yīng)力時(shí)，抗壓強(qiáng)度相互提高，最大可增加抗壓強(qiáng)度相互提高，最大可增加27，而當(dāng)一方向?yàn)閴?，而?dāng)一方向?yàn)閴簯?yīng)力，另一方向?yàn)槔瓚?yīng)力時(shí)，強(qiáng)度相互降低。應(yīng)力，另一方向?yàn)?/p>

6、拉應(yīng)力時(shí)，強(qiáng)度相互降低。 當(dāng)壓應(yīng)力不太高時(shí)，其存在可提高混凝土的抗剪強(qiáng)當(dāng)壓應(yīng)力不太高時(shí)，其存在可提高混凝土的抗剪強(qiáng)度，拉應(yīng)力的存在會(huì)降低混凝土的抗剪強(qiáng)度。剪應(yīng)力的度，拉應(yīng)力的存在會(huì)降低混凝土的抗剪強(qiáng)度。剪應(yīng)力的存在降低混凝土的抗壓和抗拉強(qiáng)度。存在降低混凝土的抗壓和抗拉強(qiáng)度。 側(cè)向壓應(yīng)力的存在可提高混凝土的抗壓強(qiáng)度，關(guān)系為側(cè)向壓應(yīng)力的存在可提高混凝土的抗壓強(qiáng)度，關(guān)系為 式中式中 被約束混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度；被約束混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度； 非約束混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度；非約束混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度； 側(cè)向約束壓應(yīng)力。側(cè)向約束壓應(yīng)力。 側(cè)向壓應(yīng)力的存在還可提高混凝土的延性。側(cè)向壓應(yīng)力的存在還可提高混凝土的

7、延性。 (4.57.0)ccclfffccf cf lf（3 3）復(fù)合受力狀態(tài)下混凝土的強(qiáng)度）復(fù)合受力狀態(tài)下混凝土的強(qiáng)度2021/8/59雙軸應(yīng)力狀態(tài)雙軸應(yīng)力狀態(tài)實(shí)際結(jié)構(gòu)中，混凝土很少處于單向受力狀態(tài)。更多的是處于實(shí)際結(jié)構(gòu)中，混凝土很少處于單向受力狀態(tài)。更多的是處于雙雙向向或或三向三向受力狀態(tài)。受力狀態(tài)。雙向受壓強(qiáng)度大于單向受雙向受壓強(qiáng)度大于單向受壓強(qiáng)度，最大受壓強(qiáng)度發(fā)壓強(qiáng)度，最大受壓強(qiáng)度發(fā)生在兩個(gè)壓應(yīng)力之比為生在兩個(gè)壓應(yīng)力之比為0.3 0.6之間，約之間，約(1.251.60 )fc。雙軸受壓。雙軸受壓狀態(tài)下混凝土的應(yīng)力狀態(tài)下混凝土的應(yīng)力-應(yīng)應(yīng)變關(guān)系與單軸受壓曲線相變關(guān)系與單軸受壓曲線相似，

8、但峰值應(yīng)變均超過(guò)單似，但峰值應(yīng)變均超過(guò)單軸受壓時(shí)的峰值應(yīng)變。軸受壓時(shí)的峰值應(yīng)變。壓拉壓拉壓2021/8/510第二章 鋼筋和混凝土的材料性能在一軸受壓一軸受拉狀在一軸受壓一軸受拉狀態(tài)下，任意應(yīng)力比情況態(tài)下，任意應(yīng)力比情況下均不超過(guò)其相應(yīng)單軸下均不超過(guò)其相應(yīng)單軸強(qiáng)度。并且抗壓強(qiáng)度或強(qiáng)度。并且抗壓強(qiáng)度或抗拉強(qiáng)度均隨另一方向抗拉強(qiáng)度均隨另一方向拉應(yīng)力或壓應(yīng)力的增加拉應(yīng)力或壓應(yīng)力的增加而減小。而減小。雙軸應(yīng)力狀態(tài)雙軸應(yīng)力狀態(tài)實(shí)際結(jié)構(gòu)中，混凝土很少處于單向受力狀態(tài)。更多的是處于實(shí)際結(jié)構(gòu)中，混凝土很少處于單向受力狀態(tài)。更多的是處于雙雙向向或或三向三向受力狀態(tài)。受力狀態(tài)。2.1.3復(fù)雜應(yīng)力下混凝土的受力性能

9、2021/8/511構(gòu)件受剪或受扭時(shí)常遇到剪應(yīng)力構(gòu)件受剪或受扭時(shí)常遇到剪應(yīng)力t t 和正應(yīng)力和正應(yīng)力s s 共同作用下的復(fù)共同作用下的復(fù)合受力情況。合受力情況?；炷恋目辜魪?qiáng)度：隨拉應(yīng)力增大而減小混凝土的抗剪強(qiáng)度：隨拉應(yīng)力增大而減小 隨壓應(yīng)力增大而增大隨壓應(yīng)力增大而增大當(dāng)壓應(yīng)力在當(dāng)壓應(yīng)力在0.6fc左右時(shí)，抗剪強(qiáng)度達(dá)到最大，左右時(shí)，抗剪強(qiáng)度達(dá)到最大，壓應(yīng)力繼續(xù)增大，則由于內(nèi)裂縫發(fā)展明顯，抗剪強(qiáng)度將壓應(yīng)力繼續(xù)增大，則由于內(nèi)裂縫發(fā)展明顯，抗剪強(qiáng)度將隨壓應(yīng)力的增大而減小。隨壓應(yīng)力的增大而減小。2021/8/512三軸應(yīng)力狀態(tài)三軸應(yīng)力狀態(tài)三軸應(yīng)力狀態(tài)有多種組合，實(shí)際工程遇到較多的螺旋箍筋柱和三軸應(yīng)力狀

10、態(tài)有多種組合，實(shí)際工程遇到較多的螺旋箍筋柱和鋼管混凝土柱中的混凝土為三向受壓狀態(tài)。三向受壓試驗(yàn)一般鋼管混凝土柱中的混凝土為三向受壓狀態(tài)。三向受壓試驗(yàn)一般采用圓柱體在等側(cè)壓條件進(jìn)行。采用圓柱體在等側(cè)壓條件進(jìn)行。由試驗(yàn)得到的經(jīng)驗(yàn)公式為由試驗(yàn)得到的經(jīng)驗(yàn)公式為: 式中式中 被約束混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度；被約束混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度； 非約束混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度；非約束混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度； 側(cè)向約束壓應(yīng)力。側(cè)向約束壓應(yīng)力。 側(cè)向壓應(yīng)力的存在還可提高混凝土的延性。側(cè)向壓應(yīng)力的存在還可提高混凝土的延性。 (4.57.0)ccclfffccf cf lf2021/8/5132.1.42.1.4混凝土的變形混凝土

11、的變形1、單軸受壓應(yīng)力、單軸受壓應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系應(yīng)變關(guān)系混凝土單軸受力時(shí)的應(yīng)力混凝土單軸受力時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系應(yīng)變關(guān)系反映了混凝土受力全過(guò)程的反映了混凝土受力全過(guò)程的重要力學(xué)特征重要力學(xué)特征,是分析混凝土構(gòu)件應(yīng)力、建立承載力和變形計(jì)算是分析混凝土構(gòu)件應(yīng)力、建立承載力和變形計(jì)算理論的必要依據(jù)，也是利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行非線性分析的基礎(chǔ)。理論的必要依據(jù)，也是利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行非線性分析的基礎(chǔ)。 混凝土單軸受壓應(yīng)力混凝土單軸受壓應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線應(yīng)變關(guān)系曲線，常采用棱柱體試件來(lái)測(cè)定。，常采用棱柱體試件來(lái)測(cè)定。 在普通試驗(yàn)機(jī)上采用在普通試驗(yàn)機(jī)上采用等應(yīng)力速度等應(yīng)力速度加載，達(dá)到軸心抗壓強(qiáng)度加載，達(dá)到軸心抗壓強(qiáng)度f(wàn)c

12、時(shí)，試時(shí)，試驗(yàn)機(jī)中集聚的彈性應(yīng)變能大于試件所能吸收的應(yīng)變能，會(huì)導(dǎo)致試件驗(yàn)機(jī)中集聚的彈性應(yīng)變能大于試件所能吸收的應(yīng)變能，會(huì)導(dǎo)致試件產(chǎn)生突然脆性破壞，只能測(cè)得應(yīng)力產(chǎn)生突然脆性破壞，只能測(cè)得應(yīng)力-應(yīng)變曲線的應(yīng)變曲線的上升段上升段。 采用采用等應(yīng)變速度等應(yīng)變速度加載，或在試件旁附設(shè)高彈性元件與試件一同受加載，或在試件旁附設(shè)高彈性元件與試件一同受壓，以吸收試驗(yàn)機(jī)內(nèi)集聚的應(yīng)變能，可以測(cè)得應(yīng)力壓，以吸收試驗(yàn)機(jī)內(nèi)集聚的應(yīng)變能，可以測(cè)得應(yīng)力-應(yīng)變曲線的應(yīng)變曲線的下下降段降段。2021/8/5142021/8/51502468102030s(MPa)e 10-3BACEDA點(diǎn)以前點(diǎn)以前，微裂縫沒(méi)有，微裂縫沒(méi)有明顯

13、發(fā)展，混凝土的變明顯發(fā)展，混凝土的變形主要彈性變形，應(yīng)力形主要彈性變形，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)度的點(diǎn)應(yīng)力隨混凝土強(qiáng)度的提高而增加，對(duì)普通強(qiáng)提高而增加，對(duì)普通強(qiáng)度混凝土度混凝土s sA約為約為 (0.30.4)fc ，對(duì)高強(qiáng)混，對(duì)高強(qiáng)混凝土凝土s sA可達(dá)可達(dá)(0.50.7)fc。A點(diǎn)以后點(diǎn)以后，由于微裂縫，由于微裂縫處的應(yīng)力集中，裂縫開(kāi)處的應(yīng)力集中，裂縫開(kāi)始有所延伸發(fā)展，產(chǎn)生始有所延伸發(fā)展，產(chǎn)生部分塑性變形，應(yīng)變?cè)霾糠炙苄宰冃?，?yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)開(kāi)始加快，應(yīng)力長(zhǎng)開(kāi)始加快，應(yīng)力-應(yīng)應(yīng)變曲線逐漸偏離直線。變曲線逐漸偏離直線。微裂縫的發(fā)展導(dǎo)致混凝微裂縫的發(fā)展導(dǎo)致混凝土的橫

14、向變形增加。但土的橫向變形增加。但該階段微裂縫的發(fā)展是該階段微裂縫的發(fā)展是穩(wěn)定的。穩(wěn)定的。混凝土在結(jié)硬過(guò)程中，混凝土在結(jié)硬過(guò)程中，由于水泥石的收縮、骨由于水泥石的收縮、骨料下沉以及溫度變化等料下沉以及溫度變化等原因，在骨料和水泥石原因，在骨料和水泥石的界面上形成很多微裂的界面上形成很多微裂縫，成為混凝土中的薄縫，成為混凝土中的薄弱部位?；炷恋淖罱K弱部位?；炷恋淖罱K破壞就是由于這些微裂破壞就是由于這些微裂縫的發(fā)展造成的?？p的發(fā)展造成的。達(dá)到達(dá)到B點(diǎn)，內(nèi)部一些微點(diǎn)，內(nèi)部一些微裂縫相互連通，裂縫發(fā)裂縫相互連通，裂縫發(fā)展已不穩(wěn)定，橫向變形展已不穩(wěn)定，橫向變形突然增大，體積應(yīng)變開(kāi)突然增大，體積應(yīng)變開(kāi)

15、始由壓縮轉(zhuǎn)為增加。在始由壓縮轉(zhuǎn)為增加。在此應(yīng)力的長(zhǎng)期作用下，此應(yīng)力的長(zhǎng)期作用下，裂縫會(huì)持續(xù)發(fā)展最終導(dǎo)裂縫會(huì)持續(xù)發(fā)展最終導(dǎo)致破壞。取致破壞。取B點(diǎn)的應(yīng)力點(diǎn)的應(yīng)力作為混凝土的長(zhǎng)期抗壓作為混凝土的長(zhǎng)期抗壓強(qiáng)度。普通強(qiáng)度混凝土強(qiáng)度。普通強(qiáng)度混凝土s sB約為約為0.8fc，高強(qiáng)強(qiáng)度，高強(qiáng)強(qiáng)度混凝土混凝土s sB可達(dá)可達(dá)0.95fc以上。以上。達(dá)到達(dá)到C點(diǎn)點(diǎn)fc，內(nèi)部微裂縫，內(nèi)部微裂縫連通形成破壞面，應(yīng)變連通形成破壞面，應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)速度明顯加快，增長(zhǎng)速度明顯加快，C點(diǎn)的縱向應(yīng)變值稱(chēng)為峰點(diǎn)的縱向應(yīng)變值稱(chēng)為峰值應(yīng)變值應(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)，點(diǎn)，內(nèi)部裂縫在試件

16、表面出內(nèi)部裂縫在試件表面出現(xiàn)第一條可見(jiàn)平行于受現(xiàn)第一條可見(jiàn)平行于受力方向的縱向裂縫。力方向的縱向裂縫。隨應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)，試件上相隨應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)，試件上相繼出現(xiàn)多條不連續(xù)的縱繼出現(xiàn)多條不連續(xù)的縱向裂縫，橫向變形急劇向裂縫，橫向變形急劇發(fā)展，承載力明顯下降，發(fā)展，承載力明顯下降，混凝土骨料與砂漿的粘混凝土骨料與砂漿的粘結(jié)不斷遭到破，裂縫連結(jié)不斷遭到破，裂縫連通形成斜向破壞面。通形成斜向破壞面。E點(diǎn)的應(yīng)變點(diǎn)的應(yīng)變e e = (23) e e 0，應(yīng)力應(yīng)力s s = (0.40.6) fc。2021/8/516不同強(qiáng)度混凝土的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線強(qiáng)度等級(jí)越高，線彈性段強(qiáng)度等級(jí)越高，線彈性段越長(zhǎng)，峰值應(yīng)變也有所增越

17、長(zhǎng)，峰值應(yīng)變也有所增大。但高強(qiáng)混凝土中，砂大。但高強(qiáng)混凝土中，砂漿與骨料的粘結(jié)很強(qiáng)，密漿與骨料的粘結(jié)很強(qiáng)，密實(shí)性好，微裂縫很少，最實(shí)性好，微裂縫很少，最后的破壞往往是骨料破壞，后的破壞往往是骨料破壞，破壞時(shí)脆性越顯著，下降破壞時(shí)脆性越顯著，下降段越陡。段越陡。2021/8/517Hognestad建議的應(yīng)力建議的應(yīng)力-應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線uuccffeeeeeeeseeeeees0000200 15. 010 200.0020.0038 fc0.15 fcsee0eu2021/8/518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 0ncccfees0ee下降段：ccfsueee05501

18、0)50(0033. 010)50(5 . 0002. 0)50(6012cuucucufffnee規(guī)范混凝土應(yīng)力-應(yīng)變曲線參數(shù)fcuC50C60C70C80n21.831.671.5e00.0020.002050.00210.00215eu0.00330.00320.00310.00300.0010.0020.0030.00410203040506070C80C60C40C20se2021/8/5192 2、混凝土的變形模量、混凝土的變形模量彈性模量彈性模量0tgEc變形模量變形模量1tgEc切線模量切線模量tgEc 2021/8/520彈性模量測(cè)定方法se0.5fc510 次)N/mm(7

19、4.342 . 21025cucfE2021/8/5212.1.52.1.5混凝土的收縮和徐變混凝土的收縮和徐變1、混凝土的收縮、混凝土的收縮 混凝土在空氣中硬化時(shí)體積會(huì)縮小，這種現(xiàn)象稱(chēng)為混凝土混凝土在空氣中硬化時(shí)體積會(huì)縮小，這種現(xiàn)象稱(chēng)為混凝土的收縮。的收縮。 收縮是混凝土在不受外力情況下體積變化產(chǎn)生的變形。收縮是混凝土在不受外力情況下體積變化產(chǎn)生的變形。 當(dāng)這種自發(fā)的變形受到外部（支座）或內(nèi)部（鋼筋）的約當(dāng)這種自發(fā)的變形受到外部（支座）或內(nèi)部（鋼筋）的約束時(shí)，束時(shí)，將使混凝土中產(chǎn)生拉應(yīng)力，甚至引起混凝土的開(kāi)裂。將使混凝土中產(chǎn)生拉應(yīng)力，甚至引起混凝土的開(kāi)裂?；炷潦湛s會(huì)使預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件產(chǎn)生預(yù)

20、應(yīng)力損失。混凝土收縮會(huì)使預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力損失。 2021/8/522影響因素影響因素 混凝土的收縮受結(jié)構(gòu)周?chē)臏囟取穸?、?gòu)件斷面形狀及混凝土的收縮受結(jié)構(gòu)周?chē)臏囟?、濕度、?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、水灰比越大，收縮越大。水泥用量多、水灰比越大，收縮越大。（3）骨料的性質(zhì)：）骨料的性質(zhì)：骨料彈性模量

21、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?；炷猎矫軐?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。2021/8/5232、混凝土的徐變 混凝土在荷載的長(zhǎng)期作用下，其變形隨時(shí)間而不斷增長(zhǎng)的混凝土在荷載的長(zhǎng)期作用下，其變形隨時(shí)間而不斷增長(zhǎng)的現(xiàn)象稱(chēng)為徐變?，F(xiàn)象稱(chēng)為徐變。 徐變對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)

22、和構(gòu)件的工作性能有很大影響。由于混徐變對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的工作性能有很大影響。由于混凝土的徐變，會(huì)使構(gòu)件的變形增加，在鋼筋混凝土截面中引起凝土的徐變，會(huì)使構(gòu)件的變形增加，在鋼筋混凝土截面中引起應(yīng)力重分布，在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中會(huì)造成預(yù)應(yīng)力的損失。應(yīng)力重分布，在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中會(huì)造成預(yù)應(yīng)力的損失。 混凝土的徐變特性主要與時(shí)間參數(shù)有關(guān)?；炷恋男熳兲匦灾饕c時(shí)間參數(shù)有關(guān)。2021/8/524 在應(yīng)力（在應(yīng)力（0.5fc）作用瞬間，首先產(chǎn)生瞬時(shí)）作用瞬間，首先產(chǎn)生瞬時(shí)彈性應(yīng)變彈性應(yīng)變e eel（= s si/Ec(t0)，t0加荷時(shí)的齡期）。加荷時(shí)的齡期）。 隨荷載作用時(shí)間的延續(xù)，變形不斷增長(zhǎng)，前隨

23、荷載作用時(shí)間的延續(xù)，變形不斷增長(zhǎng)，前4個(gè)月徐變?cè)鰝€(gè)月徐變?cè)鲩L(zhǎng)較快，長(zhǎng)較快，6個(gè)月可達(dá)最終徐變的（個(gè)月可達(dá)最終徐變的（7080）%，以后增長(zhǎng)逐漸，以后增長(zhǎng)逐漸緩慢，緩慢，23年后趨于穩(wěn)定。年后趨于穩(wěn)定。2021/8/525 記記(t- -t0)時(shí)間后的總應(yīng)變?yōu)闀r(shí)間后的總應(yīng)變?yōu)閑 e c(t, ,t0)，此時(shí)混凝土的收縮應(yīng)變?yōu)?，此時(shí)混凝土的收縮應(yīng)變?yōu)閑 esh(t，t0)，則徐變?yōu)?，則徐變?yōu)?，e ecr (t, ,t0) = e ec(t, ,t0)- - e e c(t0)- - e esh(t, ,t0)= e ec(t, ,t0)- - e eel- - e esh(t, ,t0)2021/

24、8/526如在時(shí)間如在時(shí)間t 卸載，則會(huì)產(chǎn)生卸載，則會(huì)產(chǎn)生瞬時(shí)彈性恢復(fù)應(yīng)變瞬時(shí)彈性恢復(fù)應(yīng)變e eel。由于混凝土。由于混凝土彈性模量隨時(shí)間增大，故彈性恢復(fù)應(yīng)變彈性模量隨時(shí)間增大，故彈性恢復(fù)應(yīng)變e eel小于加載時(shí)的瞬時(shí)彈小于加載時(shí)的瞬時(shí)彈性應(yīng)變性應(yīng)變 e eel。再經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，還有一部分應(yīng)變。再經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，還有一部分應(yīng)變e eel可以恢復(fù)，可以恢復(fù)，稱(chēng)為稱(chēng)為彈性后效彈性后效或徐變恢復(fù)，但仍有不可恢復(fù)的殘留永久應(yīng)變或徐變恢復(fù)，但仍有不可恢復(fù)的殘留永久應(yīng)變e ecr2021/8/527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。骨料是混凝土的組成和配比。骨料(aggregate)

25、的剛度（彈的剛度（彈性模量）越大，體積比越大，徐變就越小。水灰比越小，徐變性模量）越大，體積比越大，徐變就越小。水灰比越小，徐變也越小。也越小。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)的溫濕度越的溫濕度越高，水泥水化作用月充分，徐變就越小。采用蒸汽養(yǎng)護(hù)可使徐高，水泥水化作用月充分，徐變就越小。采用蒸汽養(yǎng)護(hù)可使徐變減少（變減少（2035）%。受荷后構(gòu)件所處的環(huán)境溫度越高，相對(duì)濕。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。度越小，徐變就越大。2021/8/5283、混凝土在荷載重復(fù)作用下的變形（疲勞變形）疲勞強(qiáng)度疲勞強(qiáng)度混凝土的疲勞

26、強(qiáng)度由疲勞試驗(yàn)測(cè)定。采用混凝土的疲勞強(qiáng)度由疲勞試驗(yàn)測(cè)定。采用100mm100mm300mm 或著或著150mm150mm450mm的棱柱體，把棱柱體試件承受的棱柱體，把棱柱體試件承受200萬(wàn)次或其以上循環(huán)荷載而發(fā)生破壞的壓應(yīng)力值稱(chēng)為萬(wàn)次或其以上循環(huán)荷載而發(fā)生破壞的壓應(yīng)力值稱(chēng)為混凝土混凝土的疲勞抗壓強(qiáng)度的疲勞抗壓強(qiáng)度。影響因素影響因素施加荷載時(shí)的應(yīng)力大小是影響應(yīng)力施加荷載時(shí)的應(yīng)力大小是影響應(yīng)力-應(yīng)變曲線不同的發(fā)展和變應(yīng)變曲線不同的發(fā)展和變化的關(guān)鍵因素，即混凝土的疲勞強(qiáng)度與重復(fù)作用時(shí)應(yīng)力變化化的關(guān)鍵因素，即混凝土的疲勞強(qiáng)度與重復(fù)作用時(shí)應(yīng)力變化的幅度有關(guān)。的幅度有關(guān)。在相同的重復(fù)次數(shù)下，疲勞強(qiáng)度隨著

27、疲勞應(yīng)力在相同的重復(fù)次數(shù)下，疲勞強(qiáng)度隨著疲勞應(yīng)力比值的增大而增大。比值的增大而增大。2021/8/529混凝土在荷載重復(fù)作用下的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系2021/8/5302.2 鋼筋的物理力學(xué)性能 2.2.1鋼筋的品種和級(jí)別 熱軋鋼筋、中高強(qiáng)鋼絲和鋼絞線、熱處理鋼筋和冷加工鋼筋D公稱(chēng)直徑 A3 股鋼絞線量測(cè)尺寸鋼絞線圖 2-1 常用鋼筋形式刻痕鋼絲螺旋肋鋼絲2021/8/531熱軋鋼筋的分類(lèi)熱軋鋼筋的分類(lèi)HPB235級(jí)、HRB335級(jí)、HRB400級(jí)、RRB400級(jí)屈服強(qiáng)度屈服強(qiáng)度 fyk（標(biāo)準(zhǔn)值標(biāo)準(zhǔn)值= =鋼材廢品限值，保證率鋼材廢品限值，保證率97.73%）HPB235級(jí)： fyk = 235 N

28、/mm2HRB335級(jí)： fyk = 335 N/mm2HRB400級(jí)、RRB400級(jí)： fyk = 400 N/mm22021/8/532 HPB235級(jí)(級(jí))鋼筋鋼筋多為光面鋼筋多為光面鋼筋，多作為現(xiàn)澆樓多作為現(xiàn)澆樓板的受力鋼筋和箍筋。板的受力鋼筋和箍筋。 HRB335級(jí)(級(jí))和 HRB400級(jí)(級(jí))鋼筋鋼筋強(qiáng)度較高，強(qiáng)度較高，多多作為鋼筋混凝土構(gòu)件的受力鋼筋，尺寸較大的構(gòu)件，作為鋼筋混凝土構(gòu)件的受力鋼筋，尺寸較大的構(gòu)件，也有用也有用級(jí)鋼筋作箍筋以級(jí)鋼筋作箍筋以增強(qiáng)與混凝土的粘結(jié)，外形增強(qiáng)與混凝土的粘結(jié)，外形制作成月牙肋或等高肋的變形鋼筋制作成月牙肋或等高肋的變形鋼筋。 RRB400級(jí)(級(jí)

29、)鋼筋鋼筋強(qiáng)度太高，不適宜作為鋼筋混強(qiáng)度太高，不適宜作為鋼筋混凝土構(gòu)件中的配筋，凝土構(gòu)件中的配筋，不能用冷拉后的鋼筋。不能用冷拉后的鋼筋。延伸率延伸率 5 5= =25、16、14、10%，直徑直徑840。2021/8/533鋼絲鋼絲，中強(qiáng)鋼絲的強(qiáng)度為中強(qiáng)鋼絲的強(qiáng)度為8001200MPa，高強(qiáng)鋼絲、鋼絞線的，高強(qiáng)鋼絲、鋼絞線的為為 1470 1860MPa；延伸率延伸率d10=6%，d100=3.54%；鋼絲的直；鋼絲的直徑徑39mm；外形有光面、刻痕和螺旋肋三種，另有二股、三；外形有光面、刻痕和螺旋肋三種，另有二股、三股和七股鋼絞線，外接圓直徑股和七股鋼絞線，外接圓直徑9.515.2 mm。

30、中高強(qiáng)鋼絲和鋼。中高強(qiáng)鋼絲和鋼絞線均用于預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。絞線均用于預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。冷加工鋼筋冷加工鋼筋是由熱軋鋼筋和盤(pán)條經(jīng)冷拉、冷拔、冷軋、冷扭加是由熱軋鋼筋和盤(pán)條經(jīng)冷拉、冷拔、冷軋、冷扭加工后而成。冷加工的目的是為了提高鋼筋的強(qiáng)度，節(jié)約鋼材。工后而成。冷加工的目的是為了提高鋼筋的強(qiáng)度，節(jié)約鋼材。但經(jīng)冷加工后，鋼筋的延伸率降低。但經(jīng)冷加工后，鋼筋的延伸率降低。近年來(lái)，冷加工鋼筋的品近年來(lái)，冷加工鋼筋的品種很多，應(yīng)根據(jù)專(zhuān)門(mén)規(guī)程使用。種很多，應(yīng)根據(jù)專(zhuān)門(mén)規(guī)程使用。熱處理鋼筋熱處理鋼筋是將是將級(jí)鋼筋通過(guò)加熱、淬火和回火等調(diào)質(zhì)工藝處級(jí)鋼筋通過(guò)加熱、淬火和回火等調(diào)質(zhì)工藝處理，使強(qiáng)度得到較大幅度的提高，

31、而延伸率降低不多。用于預(yù)理，使強(qiáng)度得到較大幅度的提高，而延伸率降低不多。用于預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。2021/8/534s se e2.2.2 2.2.2 鋼筋的強(qiáng)度與變形鋼筋的強(qiáng)度與變形 有明顯屈服點(diǎn)的鋼筋有明顯屈服點(diǎn)的鋼筋aabcdefua為比例極限oa為彈性階段de為強(qiáng)化階段b為屈服上限c為屈服下限，即屈服強(qiáng)度 fycd為屈服臺(tái)階e為極限抗拉強(qiáng)度 fu fyfef為頸縮階段2021/8/535幾個(gè)指標(biāo)：幾個(gè)指標(biāo)：屈服強(qiáng)度屈服強(qiáng)度：是鋼筋強(qiáng)度的設(shè)計(jì)依據(jù)是鋼筋強(qiáng)度的設(shè)計(jì)依據(jù)，因?yàn)殇摻钋髮l(fā)生很大，因?yàn)殇摻钋髮l(fā)生很大的塑性變形，且卸載時(shí)這部分變形的塑性變形，且卸載時(shí)這部分變

32、形不可恢復(fù)不可恢復(fù)，這會(huì)使鋼筋混凝土，這會(huì)使鋼筋混凝土構(gòu)件產(chǎn)生很大的變形和不可閉合的裂縫。屈服上限與加載速度有構(gòu)件產(chǎn)生很大的變形和不可閉合的裂縫。屈服上限與加載速度有關(guān)，不太穩(wěn)定，一般取屈服下限作為屈服強(qiáng)度。關(guān)，不太穩(wěn)定，一般取屈服下限作為屈服強(qiáng)度。延延 伸伸 率率：鋼筋拉斷后的伸長(zhǎng)值與原長(zhǎng)的比率，是反映鋼筋塑性：鋼筋拉斷后的伸長(zhǎng)值與原長(zhǎng)的比率，是反映鋼筋塑性性能的指標(biāo)。延伸率大的鋼筋，在拉斷前有足夠預(yù)兆，延性較好。性能的指標(biāo)。延伸率大的鋼筋，在拉斷前有足夠預(yù)兆，延性較好。0010or 5lll 屈屈 強(qiáng)強(qiáng) 比：比：反映鋼筋的強(qiáng)度儲(chǔ)備，反映鋼筋的強(qiáng)度儲(chǔ)備，fy/fu=0.60.7。se殘余變形

33、er彈性變形ee2021/8/536有明顯屈服點(diǎn)鋼筋的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系一般可采用雙線性的理想彈塑性關(guān)系yyysfEeeseees fy ey1Es鋼筋的彈性模量(N/mm2)種 類(lèi)EsHPB235 級(jí)鋼筋2.1105HRB335 級(jí)鋼筋、HRB400 級(jí)鋼筋、RRB400 級(jí)鋼筋、熱處理鋼筋2.0105消除應(yīng)力鋼絲、螺旋肋鋼絲、刻痕鋼絲2.05105鋼絞線1.951052021/8/537無(wú)明顯屈服點(diǎn)的鋼筋無(wú)明顯屈服點(diǎn)的鋼筋a0.2%s0.2 fua點(diǎn)：比例極限，約為點(diǎn)：比例極限，約為0.65fua點(diǎn)前：應(yīng)力點(diǎn)前：應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系為線彈性應(yīng)變關(guān)系為線彈性a點(diǎn)后：應(yīng)力點(diǎn)后：應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系為非線性，應(yīng)

34、變關(guān)系為非線性，有一定塑性變形，且沒(méi)有明顯的屈有一定塑性變形，且沒(méi)有明顯的屈服點(diǎn)服點(diǎn)強(qiáng)度設(shè)計(jì)指標(biāo)強(qiáng)度設(shè)計(jì)指標(biāo)條件屈服點(diǎn)條件屈服點(diǎn)殘余應(yīng)變?yōu)闅堄鄳?yīng)變?yōu)?.2%所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力規(guī)范規(guī)范取取s s0.2 =0.85 fu2021/8/538 1）強(qiáng)度：要求鋼筋有足夠的強(qiáng)度和適宜的強(qiáng)屈比(極限強(qiáng)度與屈服強(qiáng)度的比值)。例如，對(duì)抗震等級(jí)為一、二級(jí)的框架結(jié)構(gòu)，其縱向受力鋼筋的實(shí)際強(qiáng)屈比不應(yīng)小于1.25。 2）塑性：要求鋼筋應(yīng)有足夠的變形能力。 3）可焊性：要求鋼筋焊接后不產(chǎn)生裂縫和過(guò)大的變形，焊接接頭性能良好。 4）與混凝土的粘結(jié)力：要求鋼筋與混凝土之間有足夠的粘結(jié)力，以保證兩者共同工作。2.2.3

35、 混凝土結(jié)構(gòu)對(duì)鋼筋性能的要求混凝土結(jié)構(gòu)對(duì)鋼筋性能的要求2021/8/5392.3 2.3 混凝土與鋼筋的粘結(jié)混凝土與鋼筋的粘結(jié)2.3.1粘結(jié)的意義粘結(jié)的意義粘結(jié)和錨固是鋼筋和混凝土形成整體、共同工粘結(jié)和錨固是鋼筋和混凝土形成整體、共同工作的基礎(chǔ)作的基礎(chǔ)鋼筋與混凝土之間粘結(jié)應(yīng)力示意圖（a）錨固粘結(jié)應(yīng)力 （b）裂縫間的局部粘結(jié)應(yīng)力2021/8/5402.3 2.3 混凝土與鋼筋的粘結(jié)混凝土與鋼筋的粘結(jié)2.3.2粘結(jié)力的形成粘結(jié)力的形成光圓鋼筋與變形鋼筋具有不同的粘結(jié)機(jī)理，其粘結(jié)作用主要由三部分組成：（）鋼筋與混凝土接觸面上的化學(xué)吸附作用力（膠結(jié)力）。一般很小，僅在受力階段的局部無(wú)滑移區(qū)域起作用，當(dāng)接觸面發(fā)生相對(duì)滑移時(shí)，該力即消失。（）混凝土收縮握裹鋼筋而產(chǎn)生的摩阻力。（）鋼筋表面凹凸不平與混凝土之間產(chǎn)生的機(jī)械咬合作用力（咬合力）。對(duì)于光圓