鋼筋混凝土材料的力學性能

1、第三章第三章 鋼筋混凝土材料的力學性能鋼筋混凝土材料的力學性能主要內容主要內容第二節(jié)第二節(jié) 混凝土混凝土第一節(jié)第一節(jié) 建筑鋼材建筑鋼材第三節(jié)第三節(jié) 鋼筋與混凝土的相互作用鋼筋與混凝土的相互作用粘結力粘結力 混凝土的強度混凝土的強度 混凝土立方體抗壓強度混凝土立方體抗壓強度 混凝土棱柱體抗壓強度（混凝土軸心抗壓強度）混凝土棱柱體抗壓強度（混凝土軸心抗壓強度） 混凝土軸心抗拉強度混凝土軸心抗拉強度 混凝土的變形混凝土的變形 混凝土短期加載下的變形性能混凝土短期加載下的變形性能 混凝土在荷載長期作用下的變形性能混凝土在荷載長期作用下的變形性能 混凝土收縮混凝土收縮 混凝土強度等級的選用原則混凝土強度

2、等級的選用原則 鋼材的力學性能鋼材的力學性能 鋼材的冷加工鋼材的冷加工 建筑鋼材的品種建筑鋼材的品種 鋼材的選用鋼材的選用 粘結力的概念粘結力的概念 保證鋼筋和混凝土之間粘結力的措施保證鋼筋和混凝土之間粘結力的措施第一節(jié)第一節(jié) 建筑鋼材建筑鋼材一、鋼材的力學性能一、鋼材的力學性能 鋼材通常只作拉伸試驗。鋼材通常只作拉伸試驗。 軟鋼軟鋼 鋼筋的應力鋼筋的應力應變曲線中有明顯的流幅應變曲線中有明顯的流幅 （ 熱軋低碳鋼和普通熱軋低合金鋼所制成的鋼筋）熱軋低碳鋼和普通熱軋低合金鋼所制成的鋼筋） 硬鋼硬鋼 鋼筋的應力鋼筋的應力應變曲線中無明顯的流幅應變曲線中無明顯的流幅 （鋼絲、鋼絞線、熱處理鋼筋等預

3、應力鋼筋）（鋼絲、鋼絞線、熱處理鋼筋等預應力鋼筋）abcdefOaec伸長率軟鋼的應力軟鋼的應力- -應變曲線應變曲線 彈性階段彈性階段 （oa段）段） 屈服階段屈服階段 （abcd段段） 應力應力（s）與應變與應變（e）按正比例按正比例增加，如果卸載則試件的變形可增加，如果卸載則試件的變形可全部恢復全部恢復伸長率ceaOfedcba卸載軟鋼的應力軟鋼的應力- -應變曲線應變曲線 屈服強度屈服強度是軟鋼設計強度的依據是軟鋼設計強度的依據 （構件中鋼筋的應力到達屈服強度后，將產生很大的塑性變形，這時（構件中鋼筋的應力到達屈服強度后，將產生很大的塑性變形，這時鋼筋混凝土構件將出現(xiàn)很大的變形和不可閉

4、合的裂縫，以致不能使用）鋼筋混凝土構件將出現(xiàn)很大的變形和不可閉合的裂縫，以致不能使用） 強化階段強化階段（de段）段） 頸縮階段頸縮階段 （ef段）段） 含碳量越高，鋼筋的屈服強度、極限強度越高，但屈服臺階縮短，含碳量越高，鋼筋的屈服強度、極限強度越高，但屈服臺階縮短，伸長率下降伸長率下降 在強化階段卸載，應力在強化階段卸載，應力- -應變曲線應變曲線平行于平行于Oa 2 . 0 o %2 . 0 沒有明顯流幅鋼筋的應力沒有明顯流幅鋼筋的應力- -應變曲線應變曲線 硬鋼規(guī)定以硬鋼規(guī)定以條件屈服點條件屈服點作為設計強度的指標。作為設計強度的指標。 硬鋼硬鋼 鋼筋的應力鋼筋的應力應變曲線中沒有明顯

5、的流幅應變曲線中沒有明顯的流幅 二、鋼材的冷加工二、鋼材的冷加工 （冷拉、冷拔）（冷拉、冷拔） 提高熱軋鋼筋的強度提高熱軋鋼筋的強度oAaacdcdo再加載加載卸載冷拉率冷拉控制應力圖圖3-4 鋼筋冷拉原理圖鋼筋冷拉原理圖 必須注意必須注意 焊接時產生的高溫會使鋼筋軟化（強度降低，塑性增加），因此需要焊接的焊接時產生的高溫會使鋼筋軟化（強度降低，塑性增加），因此需要焊接的鋼筋應先焊好再進行冷拉；鋼筋應先焊好再進行冷拉； 冷拉只能提高鋼筋的抗拉強度而不能提高鋼筋的抗壓強度。冷拉只能提高鋼筋的抗拉強度而不能提高鋼筋的抗壓強度。 經冷拔后鋼筋沒有明顯的屈服點和流幅。經冷拔后鋼筋沒有明顯的屈服點和流幅

6、。 鋼筋進行冷拔處理可鋼筋進行冷拔處理可同時同時提高鋼筋的抗拉強度和抗壓強度提高鋼筋的抗拉強度和抗壓強度。 冷拔冷拔 是將直徑為是將直徑為610mm的的HPB235（Q235）級鋼筋用強力拔過比本身直徑還?。┘変摻钣脧娏Π芜^比本身直徑還小0.51.0mm的硬質合金拔絲模。鋼筋在通過拔絲鋼模時，同時受到縱向拉力和橫向擠的硬質合金拔絲模。鋼筋在通過拔絲鋼模時，同時受到縱向拉力和橫向擠壓的作用而產生塑性變形，迫使鋼筋內部結構組織發(fā)生變化，從而使鋼筋的強度比壓的作用而產生塑性變形，迫使鋼筋內部結構組織發(fā)生變化，從而使鋼筋的強度比原來有很大的提高，但塑性降低很多。原來有很大的提高，但塑性降低很多。三、建

7、筑鋼材的品種三、建筑鋼材的品種普通低合金鋼含碳量高碳鋼含碳量中碳鋼含碳量低碳鋼碳素鋼按化學成分鋼材%)4 . 1%6 . 0(%)60. 0%25. 0(%)25. 0()( 含碳量越高鋼筋的強度越高，但其塑性和可焊性降低含碳量越高鋼筋的強度越高，但其塑性和可焊性降低，反之鋼筋的，反之鋼筋的強度降低，其塑性和可焊性好。強度降低，其塑性和可焊性好。 硫硫(S)和磷和磷(P)是鋼材中的有害元素。是鋼材中的有害元素。 磷磷(P)元素使鋼材元素使鋼材塑性降低塑性降低，并使鋼在，并使鋼在低溫下易于脆斷低溫下易于脆斷，磷的危害性，磷的危害性隨含碳量增多而增加，但在低碳鋼中磷的影響較小。隨含碳量增多而增加，

8、但在低碳鋼中磷的影響較小。硫硫(S)元素使鋼材的元素使鋼材的可焊性降低可焊性降低，同時在，同時在高溫下高溫下使鋼材使鋼材產生熱脆產生熱脆。 這兩種元素在鋼材中的含量均有限制，不得超過這兩種元素在鋼材中的含量均有限制，不得超過0.045% 0.05%。 錳元素錳元素 可以提高鋼材的可以提高鋼材的強度和硬度強度和硬度并可改善鋼材的并可改善鋼材的焊接性能焊接性能鈦元素鈦元素 可改善鋼材的可改善鋼材的塑性、韌性和可焊性塑性、韌性和可焊性釩元素釩元素 可改善鋼材的可改善鋼材的塑性和可焊性塑性和可焊性 鋼筋混凝土結構中大量應用鋼筋混凝土結構中大量應用普通低合金鋼普通低合金鋼 鋼絲冷拉鋼筋熱軋鋼筋按生產工藝

9、和加工條件鋼材)( 熱軋鋼筋（低碳鋼、普通低合金鋼熱軋）熱軋鋼筋（低碳鋼、普通低合金鋼熱軋）注注意意: :1 . 1yksykyyffff HPB300 熱軋光面鋼筋熱軋光面鋼筋 Hot-rolled Plain steel Bar HRB335、HRB400、HRB500 熱軋帶肋鋼筋熱軋帶肋鋼筋 Hot-rolled Ribbed-steel Bar RRB400 余熱處理鋼筋余熱處理鋼筋 heat treatment Ribbed steel BarHRBF335、HRBF400、HRBF500 細晶粒帶肋鋼筋細晶粒帶肋鋼筋 Hot-rolled Ribbed-steel Bar Fin

10、e 根據鋼筋產品標準的修改，不再限制鋼筋材料的化學成分和制作工藝，根據鋼筋產品標準的修改，不再限制鋼筋材料的化學成分和制作工藝，而按而按性能確定鋼筋的牌號和強度級別，并以相應的符號表達。性能確定鋼筋的牌號和強度級別，并以相應的符號表達。 增加強度為增加強度為500Mpa的熱軋帶肋鋼筋；的熱軋帶肋鋼筋；推廣推廣400Mpa、500Mpa級高強熱軋帶肋級高強熱軋帶肋鋼筋作為縱向受力的主導鋼筋；限制并準備逐步淘汰鋼筋作為縱向受力的主導鋼筋；限制并準備逐步淘汰335Mpa級熱軋帶肋鋼筋級熱軋帶肋鋼筋的應用；用的應用；用300Mpa級光圓鋼筋替代級光圓鋼筋替代235級光圓鋼筋級光圓鋼筋。 推廣具有較好的

11、延性、可焊性、機械連接性能及施工適應性的推廣具有較好的延性、可焊性、機械連接性能及施工適應性的HRB系列普通系列普通熱軋帶肋鋼筋熱軋帶肋鋼筋。列入采用控溫軋制工藝生產的。列入采用控溫軋制工藝生產的HRBF系列細晶粒帶肋鋼筋系列細晶粒帶肋鋼筋。 RRB系列余熱處理鋼筋系列余熱處理鋼筋由軋制鋼筋經高溫水，余熱處理后提高強度，其延性、由軋制鋼筋經高溫水，余熱處理后提高強度，其延性、可焊性、機械連接性能及施工適應性降低，一般可用于對變形性能及加工性可焊性、機械連接性能及施工適應性降低，一般可用于對變形性能及加工性能要求不高的構件（如基礎、大體積混凝土、樓板、墻體以及次要的中小結能要求不高的構件（如基礎

12、、大體積混凝土、樓板、墻體以及次要的中小結構構件）中。構構件）中。 箍筋用于抗剪、抗扭及抗沖切設計時，其抗拉強度設計值受到限制，不宜采箍筋用于抗剪、抗扭及抗沖切設計時，其抗拉強度設計值受到限制，不宜采用強度高于用強度高于400Mpa級的鋼筋。當用于約束混凝土的間接配筋時，其強度可以級的鋼筋。當用于約束混凝土的間接配筋時，其強度可以得到充分發(fā)揮，采用得到充分發(fā)揮，采用500Mpa級鋼筋具有一定的經濟效益。級鋼筋具有一定的經濟效益。 熱處理鋼筋（熱處理鋼筋（級熱軋鋼筋經加熱、淬火調質）級熱軋鋼筋經加熱、淬火調質）預應力鋼筋預應力鋼筋 冷拉鋼筋（熱軋鋼筋冷拉）冷拉鋼筋（熱軋鋼筋冷拉） 冷拉冷拉級級只

13、用于普通鋼筋混凝土只用于普通鋼筋混凝土 冷拉冷拉級級 冷拉冷拉級級 預應力鋼筋預應力鋼筋 冷拉冷拉級級 冷拔鋼筋（熱軋鋼筋冷拔）冷拔鋼筋（熱軋鋼筋冷拔）預應力鋼筋預應力鋼筋 鋼絲（消除應力鋼絲、低松弛鋼絲、鋼絲（消除應力鋼絲、低松弛鋼絲、中等強度鋼絲中等強度鋼絲） 鋼絞線鋼絞線 精軋螺紋鋼筋精軋螺紋鋼筋 增加預應力筋的品種：增加預應力筋的品種： 增補高強、大直徑的鋼絞線；增補高強、大直徑的鋼絞線； 列入大直徑預應力螺紋鋼筋（精制螺紋鋼筋）；列入大直徑預應力螺紋鋼筋（精制螺紋鋼筋）； 列入中強度預應力鋼絲以補充中等強度預應力筋的空缺，用于中、小跨度的列入中強度預應力鋼絲以補充中等強度預應力筋的空

14、缺，用于中、小跨度的預應力構件；預應力構件； 淘汰錨固性能很差的刻痕鋼絲。淘汰錨固性能很差的刻痕鋼絲。 近年來，我國強度高、性能好的預應力鋼筋（鋼絲、鋼絞線）已充分供應，近年來，我國強度高、性能好的預應力鋼筋（鋼絲、鋼絞線）已充分供應，故冷加工鋼筋不再列入。故冷加工鋼筋不再列入。 預應力筋強度標準值和設計值預應力筋強度標準值和設計值.doc）HRBF500HRB500400RRB400HRBF400RBH335、HRBF335（HRB)300HPB()(、變形鋼筋光面鋼筋按外形特征鋼材 變形鋼筋（螺紋鋼筋、人字紋鋼筋、變形鋼筋（螺紋鋼筋、人字紋鋼筋、月牙紋鋼筋月牙紋鋼筋） 實際工程大多數采用實

15、際工程大多數采用四、鋼材的選用四、鋼材的選用 1 1、鋼材的質量要求、鋼材的質量要求 強度指標強度指標：屈服強度、極限強度：屈服強度、極限強度 塑性指標塑性指標：伸長率、冷彎性能：伸長率、冷彎性能 對不同品種的鋼筋有不同鋼錕直徑及彎曲角度的要求。鋼錕的直對不同品種的鋼筋有不同鋼錕直徑及彎曲角度的要求。鋼錕的直徑徑D越小，彎轉角越大，說明鋼筋的塑性越好。越小，彎轉角越大，說明鋼筋的塑性越好。2 2、混凝土結構對鋼筋性能的要求、混凝土結構對鋼筋性能的要求 強度強度 強度是指鋼筋的屈服強度和極限強度。鋼筋的屈服強度是混凝土結強度是指鋼筋的屈服強度和極限強度。鋼筋的屈服強度是混凝土結構構件計算的主要依

16、據之一（對無明顯屈服點的鋼筋取條件屈服構構件計算的主要依據之一（對無明顯屈服點的鋼筋取條件屈服點）。采用較高強度的鋼筋可以節(jié)省鋼材，獲得較好的經濟效益。點）。采用較高強度的鋼筋可以節(jié)省鋼材，獲得較好的經濟效益。 塑性塑性 要求鋼筋在斷裂前有足夠的變形，使混凝土結構構件將要破壞時能要求鋼筋在斷裂前有足夠的變形，使混凝土結構構件將要破壞時能給人們以破壞的預兆。另外，還要保證鋼筋的冷彎試驗的要求。給人們以破壞的預兆。另外，還要保證鋼筋的冷彎試驗的要求。 可焊性可焊性 在一定的工藝條件下要求鋼筋焊接后不產生裂紋及過大的變形，保在一定的工藝條件下要求鋼筋焊接后不產生裂紋及過大的變形，保證焊接后的接頭性能

17、良好。證焊接后的接頭性能良好。 耐火性耐火性 結構設計時應注意混凝土保護層厚度滿足耐火極限的要求。結構設計時應注意混凝土保護層厚度滿足耐火極限的要求。 與混凝土的粘結力與混凝土的粘結力 為了保證鋼筋與混凝土共同工作，兩者之間應有足夠大粘結力；鋼為了保證鋼筋與混凝土共同工作，兩者之間應有足夠大粘結力；鋼筋表面的形狀對粘結力有重要的影響。筋表面的形狀對粘結力有重要的影響。 在寒冷地區(qū)，為了防止鋼筋發(fā)生脆性破壞，對鋼筋的低溫性能也有在寒冷地區(qū)，為了防止鋼筋發(fā)生脆性破壞，對鋼筋的低溫性能也有一定的要求。一定的要求。3、鋼筋的選用原則、鋼筋的選用原則規(guī)范規(guī)范（GB50010-2010）規(guī)定：）規(guī)定： 縱

18、向受力普通鋼筋縱向受力普通鋼筋宜宜采用采用HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500鋼筋，也鋼筋，也可采用可采用HPB300、HRB335、HRBF335、RRB400鋼筋鋼筋 梁、柱中受力普通鋼筋梁、柱中受力普通鋼筋應應采用采用HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500鋼筋鋼筋 推廣推廣400Mpa、500Mpa級高強熱軋帶肋鋼筋作為級高強熱軋帶肋鋼筋作為縱向受力的主導鋼筋縱向受力的主導鋼筋； 限制并準備逐步淘汰限制并準備逐步淘汰335Mpa級熱軋帶肋鋼筋的應用；級熱軋帶肋鋼筋的應用； 用用300Mpa級光圓鋼筋替代級光圓鋼筋替代235級光圓鋼筋級光圓鋼筋 R

19、RB系列余熱處理鋼筋由軋制鋼筋經高溫水，余熱處理后提高強度，其延性、系列余熱處理鋼筋由軋制鋼筋經高溫水，余熱處理后提高強度，其延性、可焊性、機械連接性能及施工適應性降低，一般可用于對變形性能及加工性能可焊性、機械連接性能及施工適應性降低，一般可用于對變形性能及加工性能要求不高的構件（如基礎、大體積混凝土、樓板、墻體以及次要的中小結構構要求不高的構件（如基礎、大體積混凝土、樓板、墻體以及次要的中小結構構件）中。件）中。 箍筋箍筋宜宜采用采用HRB400、HRBF400、HPB300、HRB500、HRBF500鋼筋，也可鋼筋，也可采用采用HRB335、HRBF335鋼筋鋼筋 箍筋用于抗剪、抗扭及

20、抗沖切設計時，其抗拉強度設計值受到限制，不宜采用箍筋用于抗剪、抗扭及抗沖切設計時，其抗拉強度設計值受到限制，不宜采用強度高于強度高于400Mpa級的鋼筋。當用于約束混凝土的間接配筋時，其強度可以得級的鋼筋。當用于約束混凝土的間接配筋時，其強度可以得到充分發(fā)揮，采用到充分發(fā)揮，采用500Mpa級鋼筋具有一定的經濟效益。級鋼筋具有一定的經濟效益。 預應力筋預應力筋宜宜采用預應力鋼絲、鋼絞線和預應力螺紋鋼筋采用預應力鋼絲、鋼絞線和預應力螺紋鋼筋4 4、鋼筋強度取值、鋼筋強度取值 鋼筋強度標準值鋼筋強度標準值 符合規(guī)定質量的鋼筋強度總分布的符合規(guī)定質量的鋼筋強度總分布的0.050.05分位值，即具有不

21、小于分位值，即具有不小于95%95%的保證率的保證率ssskf645. 11 熱軋鋼筋的強度標準值系根據屈服強度確定，用熱軋鋼筋的強度標準值系根據屈服強度確定，用ykf表示。表示。取國家冶金局標準取國家冶金局標準規(guī)定的廢品限值作為鋼筋的標準值規(guī)定的廢品限值作為鋼筋的標準值, ,即即ssskf21, ,保證率保證率 97.73%97.73% 鋼筋的強度設計值與其強度標準值之間的關系鋼筋的強度設計值與其強度標準值之間的關系 ssksff 式中，式中，sf-鋼筋的強度設計值；鋼筋的強度設計值； skf-鋼筋的強度標準值鋼筋的強度標準值 ； s-鋼筋的材料分項系數。鋼筋的材料分項系數。 熱軋鋼筋熱軋鋼

22、筋s=1.1 預應力鋼絞線、鋼絲和熱處理鋼筋預應力鋼絞線、鋼絲和熱處理鋼筋s=1.2 預應力鋼絞線、鋼絲和熱處理鋼筋的條件屈服點取預應力鋼絞線、鋼絲和熱處理鋼筋的條件屈服點取 b85. 02 . 0( (國家標準的極限抗拉強度國家標準的極限抗拉強度) ) 1 . 1skssksfff 第二節(jié)第二節(jié) 混凝土混凝土 混凝土的組成結構混凝土的組成結構宏觀結構宏觀結構砂漿砂漿、粗骨料粗骨料兩組分體（基相：水泥砂漿兩組分體（基相：水泥砂漿; ;分散相：粗骨料）分散相：粗骨料）亞微觀結構亞微觀結構混凝土中的水泥石結構混凝土中的水泥石結構（基相：水泥石（基相：水泥石; ;分散相：細骨料）分散相：細骨料）微觀

23、結構微觀結構水泥石結構水泥石結構混凝土混凝土= = 粗、細骨料粗、細骨料 + + 水泥水泥 + + 水水 水化反應水化反應（水泥凝膠體水泥凝膠體+ +水泥結晶體）水泥結晶體）粘結骨料粘結骨料粗骨料水泥石微裂縫粘結裂縫 骨料與水泥石界面骨料與水泥石界面 粘結裂縫粘結裂縫（Bond Cracking） 水泥石內部水泥石內部微裂縫微裂縫（Microcracking） 粗、細骨料、水泥結晶體、未水化水泥顆粒粗、細骨料、水泥結晶體、未水化水泥顆?；炷廉a生彈性變形混凝土產生彈性變形 水泥凝膠、孔隙、微裂縫、粘結裂縫水泥凝膠、孔隙、微裂縫、粘結裂縫 混凝土產生塑性變形混凝土產生塑性變形1 1、混凝土的立方

24、體抗壓強度、混凝土的立方體抗壓強度 “混凝土強度等級混凝土強度等級”定義定義 規(guī)范規(guī)范以邊長為以邊長為150mm的立方體，在（的立方體，在（20 3）0C的溫度和相對濕度的溫度和相對濕度在在90%以上的潮濕空氣中養(yǎng)護以上的潮濕空氣中養(yǎng)護28天，依據標準試驗方法（天，依據標準試驗方法（試件表面不試件表面不涂潤滑劑、全截面受壓、加荷速度涂潤滑劑、全截面受壓、加荷速度0.150.25N/(mm2.s)）測得的具有）測得的具有95%保證率的抗壓強度（以保證率的抗壓強度（以N/mm2計）作為混凝土的強度等級，并用計）作為混凝土的強度等級，并用符號符號f cu,k表示。表示。規(guī)范規(guī)范混凝土強度等級（混凝土

25、強度等級（1414級）級） C15C15、C20C20、C25C25、C30C30、C35C35、C40C40、C45C45、C50C50、C55C55、C60C60、C65C65、C70C70、C75C75、C80C80 混混凝凝土土強強度度的強度復合受力狀態(tài)下混凝土混凝土抗拉強度混凝土抗壓強度強度單向受力狀態(tài)下混凝土 一、混凝土強度一、混凝土強度 影響混凝土抗壓強度的因素影響混凝土抗壓強度的因素 混凝土的組成成分混凝土的組成成分 （水泥等級及用量、水灰比、骨料級配、制作方法等）（水泥等級及用量、水灰比、骨料級配、制作方法等） 養(yǎng)護條件養(yǎng)護條件 （齡期、溫濕度）（齡期、溫濕度） 試驗條件試驗

26、條件（加載方法（加載方法試件上、下表面是否涂潤滑劑試件上、下表面是否涂潤滑劑 （加載速度（加載速度 C30，每分鐘，每分鐘0.3 0.5N/mm2 C30，每分鐘，每分鐘0.5 0.8N/mm2 ） 試件尺寸、形狀試件尺寸、形狀（fcuk,10=1.05fcuk,15；fcuk,20=0.95fcuk,15 ） 混凝土立方體試塊破壞情況混凝土立方體試塊破壞情況 (兩個對頂疊置的截頭方錐體兩個對頂疊置的截頭方錐體) 2、混凝土的軸心抗壓強度（棱柱體抗壓強度）、混凝土的軸心抗壓強度（棱柱體抗壓強度） 實際結構中混凝土結構受壓構件是棱柱體實際結構中混凝土結構受壓構件是棱柱體 混凝土棱柱體抗壓強度混凝

27、土棱柱體抗壓強度 棱柱體試件棱柱體試件 試件高寬比試件高寬比h/b=23，基本上試件中間區(qū)段形成純壓狀態(tài)，基本上試件中間區(qū)段形成純壓狀態(tài) 混凝土棱柱體試塊破壞情況混凝土棱柱體試塊破壞情況 “混凝土軸心抗壓強度混凝土軸心抗壓強度”定義定義 規(guī)范規(guī)范采用采用150150 150150 450mm450mm或或100100 100100 300mm300mm的棱柱體，在標準條件下的棱柱體，在標準條件下養(yǎng)護養(yǎng)護2828天，依據標準試驗方法測得的具有天，依據標準試驗方法測得的具有95%95%保證率的抗壓強度（以保證率的抗壓強度（以N/mmN/mm2 2計）。并用符號計）。并用符號f fckck表示。表示

28、。 根據我國近年來所做的棱柱體與立方體抗壓強度對比試驗，并考慮到結構根據我國近年來所做的棱柱體與立方體抗壓強度對比試驗，并考慮到結構中混凝土的強度與試件混凝土強度之間的差異，中混凝土的強度與試件混凝土強度之間的差異，規(guī)范規(guī)范混凝土抗壓強度混凝土抗壓強度標準值與混凝土立方體強度等級之間的關系標準值與混凝土立方體強度等級之間的關系：1c- - -棱棱柱柱體體強強度度與與立立方方體體強強度度之之比比值值，對對混混凝凝土土強強度度等等級級C C5 50 0，取取76. 01c；對對 C C8 80 0 取取82. 01c，中中間間按按直直線線規(guī)規(guī)律律變變化化； 2c- - -混混凝凝土土脆脆性性折折減

29、減系系數數，對對 C C4 40 0 取取0 . 12，對對 C C8 80 0 取取87. 02c，中中間間按按直直線線規(guī)規(guī)律律變變化化； 88. 0- - -結結構構中中混混凝凝土土強強度度與與試試件件中中混混凝凝土土強強度度的的比比值值。 混混凝凝土土強強度度等等級級C C5 50 0: : fcufcuf67. 076. 088. 0 kcuccckff,2188. 0(3-3) P403 3、混凝土軸心抗拉強度、混凝土軸心抗拉強度 軸心抗拉強度是混凝土的基本力學性能，也可用其間接地衡量混凝軸心抗拉強度是混凝土的基本力學性能，也可用其間接地衡量混凝土的其他力學性能，如混凝土的沖切強度等

30、。土的其他力學性能，如混凝土的沖切強度等。 混凝土的抗拉強度混凝土的抗拉強度tf很低，一般約為立方體抗壓強度的很低，一般約為立方體抗壓強度的 1/171/171/81/8，且混凝土強度等級越高，則且混凝土強度等級越高，則cutff越低。越低。 測定方法測定方法（1）直接拉伸試驗直接拉伸試驗（規(guī)范規(guī)范） 存在問題：試件安裝有較小的歪斜和偏心；存在問題：試件安裝有較小的歪斜和偏心； 混凝土內部構造不均勻，其幾何中心與物理中心不重合混凝土內部構造不均勻，其幾何中心與物理中心不重合（2）間接拉伸試驗（劈裂試驗）間接拉伸試驗（劈裂試驗）（2 2）間接拉伸試驗（劈裂試驗）間接拉伸試驗（劈裂試驗）ldFfs

31、t2, 拉壓FFddFFft,s試驗表明：試驗表明：劈裂抗拉強度略大于直接受拉強度劈裂抗拉強度略大于直接受拉強度式中，式中，d l試件劈裂面面積試件劈裂面面積 混凝土材料標準值系指符合規(guī)定質量的混凝土強度總分布的混凝土材料標準值系指符合規(guī)定質量的混凝土強度總分布的0.050.05分位值，即分位值，即具有不小于具有不小于95%95%的保證率。的保證率。 ccckf645. 11 混凝土強度設計值與其標準值之間的關系為混凝土強度設計值與其標準值之間的關系為 cckcff 式中，式中，cf-混凝土的強度設計值；混凝土的強度設計值； ckf-混凝土的強度標準值；混凝土的強度標準值； c-混凝土的材料分

32、項系數，一般取混凝土的材料分項系數，一般取c= =1.41.4。 4 . 1ckcckcfff 二、混凝土的變形二、混凝土的變形 一一次次短短期期加加荷荷時時的的變變形形 受受力力變變形形 重重復復荷荷載載作作用用下下的的變變形形 長長期期荷荷載載作作用用下下的的變變形形 混混凝凝土土的的變變形形 混混凝凝土土的的收收縮縮變變形形 體體積積變變形形 混混凝凝土土的的膨膨脹脹變變形形 1 1、混凝土短期加荷時的應力、混凝土短期加荷時的應力- -應變關系應變關系 應變計 各階段特征各階段特征 骨料和水泥石的受壓彈性變形和水泥膠凝體的粘性流動骨料和水泥石的受壓彈性變形和水泥膠凝體的粘性流動 混凝土的

33、強度等級（隨混凝土的強度等級（隨cuf提高，提高，cf增大，增大，0增大，增大，cu減小，延性差）減小，延性差） 加加載載速速度度（應應變變速速率率（ ）小小，峰峰值值應應力力降降低低，0增增大大，下下降降段段曲曲線線比比較較平平緩緩） 測試技術和試驗條件（等應力加載測試技術和試驗條件（等應力加載只能測得上升段；等應變加只能測得上升段；等應變加載載測得上升、下降段）測得上升、下降段） 側側向向約約束束（橫橫向向鋼鋼筋筋） （隨隨側側向向壓壓力力 lf增增大大，峰峰值值應應力力及及應應變變增增大大） （試驗機剛度對下降段影響較大）（試驗機剛度對下降段影響較大）（應變量測標距越大，曲線坡度越陡）（

34、應變量測標距越大，曲線坡度越陡） 混凝土的變形模量混凝土的變形模量 混凝土的彈性模量（原點彈性模量）混凝土的彈性模量（原點彈性模量） elaccddtgE000 混混凝凝土土的的變變形形模模量量 ccctgE1ccelaelacE -混混凝凝土土受受壓壓時時彈彈性性系系數數，當當cf31時時，0 . 1；當當cf8 . 0時時，7 . 04 . 0 混混凝凝土土的的切切線線模模量量 ddtgEc P41 混凝土的彈性模量混凝土的彈性模量Ec以其強度等級按下式計算以其強度等級按下式計算混凝土受拉混凝土受拉曲線與混凝土受壓曲線與混凝土受壓 曲線相似曲線相似 混凝土受拉彈性模量混凝土受拉彈性模量ct

35、E= =混凝土受拉彈性模量混凝土受拉彈性模量cE 峰峰值值應應力力時時彈彈性性系系數數5 . 0，即即cctctEEE5 . 05 . 0 cf 下降段下降段 上升段上升段 O 0 cu 正截面承載力計算時混凝土壓應力與應變關系曲線（正截面承載力計算時混凝土壓應力與應變關系曲線（GB50010-2010GB50010-2010） 當當0c時時 ncccf011 當當cuc0時時 ccf 式中，式中，506012cukfn； 5010505 . 0002. 0cukf； 510500033. 0cukcuf。 2 2、混凝土在荷載長期作用下的變形、混凝土在荷載長期作用下的變形徐變徐變 “混凝土徐

36、變混凝土徐變”定義定義 混凝土在荷載長期作用下，應變隨時間的增長的現(xiàn)象混凝土在荷載長期作用下，應變隨時間的增長的現(xiàn)象 當當ccf5 . 0時，徐變與初始應力成正比時，徐變與初始應力成正比線性徐變線性徐變 當當ccf5 . 0時， 徐變增長較應力增長快時， 徐變增長較應力增長快非線性徐變非線性徐變 當當ccf)8 . 075. 0(時時，非非線線性性徐徐變變不不收收斂斂，發(fā)發(fā)生生徐徐變變破破壞壞 cr-混凝土徐變混凝土徐變 ela-加載瞬時變形加載瞬時變形 ela-卸載時瞬時恢復變形卸載時瞬時恢復變形 ela -卸卸載載后后彈彈性性變變形形 cr-殘殘余余變變形形 混凝土徐變產生原因混凝土徐變產

37、生原因 混凝土結硬后，骨料間水泥漿，一部分轉變?yōu)榻Y晶體，另一部分尚未轉混凝土結硬后，骨料間水泥漿，一部分轉變?yōu)榻Y晶體，另一部分尚未轉化為結晶體的水泥凝膠向水泥結晶體應力重分布化為結晶體的水泥凝膠向水泥結晶體應力重分布; 混凝土內部微裂縫在荷載作用下不斷發(fā)展和增加，從而導致應變增加?；炷羶炔课⒘芽p在荷載作用下不斷發(fā)展和增加，從而導致應變增加。 應力不大時，徐變以第應力不大時，徐變以第原因為主原因為主 應力較大時，徐變以第應力較大時，徐變以第原因為主原因為主 徐變的有利及不利作用徐變的有利及不利作用 不利不利： 高應力下會導致構件出現(xiàn)高應力下會導致構件出現(xiàn)徐變破壞徐變破壞現(xiàn)象；現(xiàn)象； 受彎構件由

38、于受壓區(qū)混凝土徐變，使受彎構件由于受壓區(qū)混凝土徐變，使長期撓度增長長期撓度增長； 偏心受壓構件，由于受壓區(qū)混凝土徐變引起側向撓度增長；偏心受壓構件，由于受壓區(qū)混凝土徐變引起側向撓度增長； 預應力混凝土構件中，徐變引起預應力混凝土構件中，徐變引起預應力損失預應力損失。 有利有利： 徐變引起構件截面內力重分布；徐變引起構件截面內力重分布； 對水工結構，徐變可降低溫（濕）度引起的內力和緩和應力集中現(xiàn)象對水工結構，徐變可降低溫（濕）度引起的內力和緩和應力集中現(xiàn)象 影響混凝土徐變的因素影響混凝土徐變的因素 內在條件內在條件混凝土的組成和配比混凝土的組成和配比 (水泥用量越多水泥用量越多,徐變越大；水灰比

39、越大徐變越大；水灰比越大,徐變越大；骨料越堅硬徐變越大；骨料越堅硬,彈性模彈性模量越高量越高,徐變越小徐變越小) 環(huán)境因素環(huán)境因素養(yǎng)護條件；使用環(huán)境溫（濕）度養(yǎng)護條件；使用環(huán)境溫（濕）度 (養(yǎng)護時溫度高養(yǎng)護時溫度高,濕度大濕度大,水泥水化作用充分水泥水化作用充分,徐變越小徐變越小) (受荷載后所處的環(huán)境溫度越高受荷載后所處的環(huán)境溫度越高,濕度越低濕度越低,徐變越大徐變越大) 應力條件應力條件混凝土齡期；施加初應力；鋼筋存在及應力符號混凝土齡期；施加初應力；鋼筋存在及應力符號 (加載時的混凝土齡期越早加載時的混凝土齡期越早,徐變越大徐變越大) (施加初始應力越大施加初始應力越大,徐變越大徐變越大

40、) 體表比體表比 (體表比越大體表比越大,徐變越小徐變越小)3、混凝土的收縮和膨脹、混凝土的收縮和膨脹 “混凝土收縮、膨脹混凝土收縮、膨脹”定義定義 混凝土在空氣中結硬時，體積減小現(xiàn)象混凝土在空氣中結硬時，體積減小現(xiàn)象混凝土收縮混凝土收縮 混凝土在水中結硬時，體積膨脹現(xiàn)象混凝土在水中結硬時，體積膨脹現(xiàn)象 混凝土膨脹混凝土膨脹 引起混凝土收縮的原因引起混凝土收縮的原因 干燥失水干燥失水 物理收縮物理收縮 水泥和水拌和后，水泥顆粒吸收水分后凝結形成水泥膠體，膠體水泥和水拌和后，水泥顆粒吸收水分后凝結形成水泥膠體，膠體中水泥顆粒與水不斷發(fā)生水化作用，形成一種新的晶體化合物，中水泥顆粒與水不斷發(fā)生水化

41、作用，形成一種新的晶體化合物，這種較原材料體積小，因而引起體積不斷收縮這種較原材料體積小，因而引起體積不斷收縮 化學收縮化學收縮 一般硬化初期以一般硬化初期以為主，后期則以為主，后期則以為主為主 收縮的有利和不利作用收縮的有利和不利作用 收縮受限制使混凝土內產生拉應力，甚至使混凝土開裂；收縮受限制使混凝土內產生拉應力，甚至使混凝土開裂； 收縮影響結構的效能、外表；收縮影響結構的效能、外表； 在預應力混凝土構件中引起預應力損失在預應力混凝土構件中引起預應力損失 影響混凝土收縮的因素影響混凝土收縮的因素 混凝土的組成成分（水泥等級、水泥用量、水灰比、骨料等）混凝土的組成成分（水泥等級、水泥用量、水

42、灰比、骨料等） （水泥強度等級高、水泥用量多、水灰比大、骨料彈性模量小，（水泥強度等級高、水泥用量多、水灰比大、骨料彈性模量小，收縮大）收縮大） 養(yǎng)護條件（溫（濕）度）養(yǎng)護條件（溫（濕）度） （養(yǎng)護周圍溫度、濕度越大，收縮越?。B(yǎng)護周圍溫度、濕度越大，收縮越?。?混凝土制作方法（人工、機制）混凝土制作方法（人工、機制） （混凝土越密實，收縮越小）（混凝土越密實，收縮越?。?使用環(huán)境使用環(huán)境 （使用環(huán)境溫度、濕度越大，收縮越?。ㄊ褂铆h(huán)境溫度、濕度越大，收縮越?。?體表比體表比 （體表比大，收縮?。w表比大，收縮?。?鋼筋存在及應力符號鋼筋存在及應力符號三、三、 混凝土強度等級選擇混凝土強度

43、等級選擇 混凝土結構設計規(guī)范混凝土結構設計規(guī)范（GB50010-2010）規(guī)定：）規(guī)定： 素混凝土結構素混凝土結構 混凝土強度等級不應低于混凝土強度等級不應低于C15 鋼筋混凝土結構鋼筋混凝土結構 鋼筋混凝土結構中的混凝土強度等級鋼筋混凝土結構中的混凝土強度等級不應不應低于低于C20 采用強度等級采用強度等級400Mpa及以上的鋼筋時，混凝土強度等級不應低于及以上的鋼筋時，混凝土強度等級不應低于C25 承受重復荷載的鋼筋混凝土構件，混凝土強度等級承受重復荷載的鋼筋混凝土構件，混凝土強度等級不應不應低于低于C30 預應力混凝土結構預應力混凝土結構 預應力混凝土結構的混凝土強度等級預應力混凝土結構

44、的混凝土強度等級不宜不宜低于低于C40，且，且不應不應低于低于C30 小知識點小知識點:規(guī)范規(guī)范用詞說明用詞說明 表示很嚴格，非這樣做不可的用詞表示很嚴格，非這樣做不可的用詞 正面詞：正面詞：必須必須 反面詞：反面詞：嚴禁嚴禁 表示嚴格，在正常情況下均應這樣做的用詞表示嚴格，在正常情況下均應這樣做的用詞 正面詞：正面詞：應應 反面詞：反面詞：不應不應或或不得不得 表示允許稍有選擇，在條件許可時首先應這樣做的用詞表示允許稍有選擇，在條件許可時首先應這樣做的用詞 正面詞：正面詞：宜宜 反面詞：反面詞：不宜不宜 表示有選擇，在一定條件下可以這樣做的表示有選擇，在一定條件下可以這樣做的 用詞：用詞：可

45、可 第三節(jié)第三節(jié) 鋼筋與混凝土的相互作用鋼筋與混凝土的相互作用粘結力粘結力1 1、鋼筋與混凝土共同工作的基本條件、鋼筋與混凝土共同工作的基本條件 混凝土硬化后鋼筋與混凝土之間產生了良好的粘結應力混凝土硬化后鋼筋與混凝土之間產生了良好的粘結應力，使兩者可靠地結合，使兩者可靠地結合在一起在一起 主要條件主要條件 鋼筋與混凝土兩種材料的溫度線膨脹系數的數值幾乎相等鋼筋與混凝土兩種材料的溫度線膨脹系數的數值幾乎相等（鋼材為（鋼材為1.21.2 1010-5-5；混凝土為混凝土為1.0 1.0 1010-5-5 1.5 1.5 1010-5-5 ） 材料本身材料本身 混凝土能很好地保護鋼筋免于銹蝕混凝土

46、能很好地保護鋼筋免于銹蝕 保證耐久性保證耐久性2 2、鋼筋與混凝土之間的粘結力、鋼筋與混凝土之間的粘結力 粘結應力（粘結應力（）鋼筋與混凝土接觸界面上沿鋼筋縱向的剪應力鋼筋與混凝土接觸界面上沿鋼筋縱向的剪應力 粘結力的測定采用粘結力的測定采用拔出試驗拔出試驗或或壓入試驗壓入試驗的方法的方法 特點：特點：粘結應力沿鋼筋埋入長度按曲線分布，最大粘結應力在離端頭粘結應力沿鋼筋埋入長度按曲線分布，最大粘結應力在離端頭某一距離處，且隨拔出力的大小而變化某一距離處，且隨拔出力的大小而變化 粘結機理粘結機理 粘結應力由以下三部分組成粘結應力由以下三部分組成 鋼筋與混凝土接觸面上的化學吸附作用力，也稱鋼筋與混

47、凝土接觸面上的化學吸附作用力，也稱膠結力膠結力 混凝土硬結時體積收縮將鋼筋緊緊握固而產生的混凝土硬結時體積收縮將鋼筋緊緊握固而產生的摩擦力摩擦力 鋼筋表面凹凸不平與混凝土之間產生的機械咬合力，也稱鋼筋表面凹凸不平與混凝土之間產生的機械咬合力，也稱咬合力咬合力光面鋼筋光面鋼筋的粘結力主要來源于膠結力與摩擦力的粘結力主要來源于膠結力與摩擦力 變形鋼筋變形鋼筋的粘結力主要來源于摩擦力和機械咬合力的粘結力主要來源于摩擦力和機械咬合力 影響鋼筋與混凝土之間粘結力的因素影響鋼筋與混凝土之間粘結力的因素 混凝土強度等級混凝土強度等級 澆注混凝土時鋼筋位置澆注混凝土時鋼筋位置 頂部水平鋼筋粘結強度比豎向鋼筋和

48、底部鋼筋的粘結強度低頂部水平鋼筋粘結強度比豎向鋼筋和底部鋼筋的粘結強度低 混凝土的保護層厚度混凝土的保護層厚度C C和鋼筋凈距和鋼筋凈距 橫向鋼筋存在延緩了內部微裂縫的發(fā)展，提高劈裂粘結應力及粘結強度橫向鋼筋存在延緩了內部微裂縫的發(fā)展，提高劈裂粘結應力及粘結強度 側壓力側壓力 橫向壓力約束混凝土的橫向變形，使鋼筋與混凝土間摩擦力增大，橫向壓力約束混凝土的橫向變形，使鋼筋與混凝土間摩擦力增大，提高粘結強度。若側壓力過大將導致提前出現(xiàn)裂縫，降低粘結強度。提高粘結強度。若側壓力過大將導致提前出現(xiàn)裂縫，降低粘結強度。 錨固區(qū)范圍內剪力錨固區(qū)范圍內剪力 在錨固區(qū)范圍內有剪力時，使平均粘結強度降低在錨固區(qū)

49、范圍內有剪力時，使平均粘結強度降低 鋼筋的外形特征鋼筋的外形特征 變形鋼筋較光面鋼筋的粘結強度高；變形鋼筋較光面鋼筋的粘結強度高；月牙形鋼筋的粘結強度較螺紋鋼筋的粘結強度低。月牙形鋼筋的粘結強度較螺紋鋼筋的粘結強度低。 鋼筋直徑鋼筋直徑 機械錨固機械錨固 彎鉤、彎折、焊橫鋼筋（角鋼）等附加錨固可增大鋼筋與混凝土間粘結力彎鉤、彎折、焊橫鋼筋（角鋼）等附加錨固可增大鋼筋與混凝土間粘結力 規(guī)范規(guī)范（GB50010-2010GB50010-2010）規(guī)定：）規(guī)定： 鋼筋混凝土結構綁扎骨架和綁扎網中的光面鋼筋，鋼筋混凝土結構綁扎骨架和綁扎網中的光面鋼筋，除軸心受壓鋼筋和其它除軸心受壓鋼筋和其它構件中構件

50、中12mm12mm以下的受壓鋼筋外以下的受壓鋼筋外，都必須在端頭設彎鉤，以增強錨固能力，都必須在端頭設彎鉤，以增強錨固能力mm200llabaaa錨固長度修正系數錨固長度修正系數，對普通鋼筋按下列規(guī)定取用，不應小于，對普通鋼筋按下列規(guī)定取用，不應小于0.6 當帶肋鋼筋的公稱直徑大于當帶肋鋼筋的公稱直徑大于25mm時，取時，取1.10 環(huán)氧樹脂涂層帶肋鋼筋取環(huán)氧樹脂涂層帶肋鋼筋取1.25 施工過程中易受擾動的鋼筋取施工過程中易受擾動的鋼筋取1.10 縱向受力鋼筋的實際配筋面積大于其計算面積時，修正系數取設計計縱向受力鋼筋的實際配筋面積大于其計算面積時，修正系數取設計計算面積與實際計算面積的比值（

51、算面積與實際計算面積的比值（但對于抗震設防要求及直接受動力荷載但對于抗震設防要求及直接受動力荷載的結構構件，不應考慮此項修正的結構構件，不應考慮此項修正） 錨固鋼筋的保護層厚度為錨固鋼筋的保護層厚度為3d（d為錨固鋼筋的直徑）時修正系數可為錨固鋼筋的直徑）時修正系數可取取0.80，保護層厚度為，保護層厚度為5d時修正系數可取時修正系數可取0.70，中間按內插取值，中間按內插取值 當縱向受拉普通鋼筋末端采用彎鉤或機械錨固措施時，包括彎鉤或錨當縱向受拉普通鋼筋末端采用彎鉤或機械錨固措施時，包括彎鉤或錨固端頭在內的錨固長度（投影長度）可取為基本錨固長度固端頭在內的錨固長度（投影長度）可取為基本錨固長度lab的的60%。 錨固形式錨固形式技術要求技術要求90o彎鉤彎鉤末端末端90o彎鉤，彎鉤內徑彎鉤，彎鉤內徑4d，彎后直段長度，彎后直段長度12d135o彎鉤彎鉤末端末端135o彎鉤，彎鉤內徑彎鉤，彎鉤內徑4d，彎后直段長度，彎后直段長度5d一側貼焊