混凝土結構設計原理第二章鋼筋混凝土材料的物理力學性能

1、鋼筋的物理力學性能鋼筋的物理力學性能混凝土的物理力學性能混凝土的物理力學性能鋼筋與混凝土的粘結鋼筋與混凝土的粘結鋼筋的錨固和連接鋼筋的錨固和連接鋼筋的級別、強度和變形性能鋼筋的級別、強度和變形性能混凝土的強度和變形性能混凝土的強度和變形性能粘結破壞機理粘結破壞機理1 1 鋼筋的鋼筋的種類種類及及符號符號說明說明 鋼筋的品種與級別鋼筋的品種與級別 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某些等級的熱軋鋼筋

2、進行冷加工而成。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冷拔而成，根據原材料不同又分為：u熱處理鋼筋是對某些特定型號的熱軋鋼筋進行熱處理得到的。碳素鋼絲：高碳鎮(zhèn)靜鋼通過多次冷拔、應力消除、矯正、回火處理而成刻痕鋼絲：在鋼絲表面刻痕，以增強其與混凝土間的粘結力鋼絞線：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符號說明說明熱軋鋼筋的熱軋鋼筋的符號說明符號說明HPB300 生產工藝：生產工藝： hot rolled 表面形狀：表面形狀：plain 鋼筋：鋼筋：bar 屈服強度標準值屈服強度標準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符號解釋解釋熱軋鋼筋的熱軋鋼筋的符號說明符號說明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晶粒熱軋鋼筋細晶粒熱軋鋼筋HRBF400 bar hot rolledribbed Fine細晶粒熱軋鋼筋：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。牌號化學成份（質量分數）%不大于CSiMnPSCeqHRB335HRBF3350.250.

4、801.600.0450.0450.52HRB400HRBF4000.54HRB500HRBF5000.55鋼筋牌號及化學成份混凝土結構的鋼筋應按下列規(guī)定選用：混凝土結構的鋼筋應按下列規(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 預應力筋宜采

5、用預應力鋼絲、鋼絞線和預應力螺紋鋼筋。牌號符號公稱直徑d（mm）HPB300622300420HRB335HRBF335650335455HRB400HRBF400RRB400650400540HRB500HRBF500650500630stkf極限強度標準值屈服強度標準值ykf普通鋼筋強度標準值普通鋼筋強度標準值2(N/mm ) yf抗拉強度設計值yf抗壓強度設計值牌號HPB300270270HRB335、HRBF335300300HRB400、HRBF400、RRB400360360HRB500、HRBF500435410普通鋼筋強度設計值普通鋼筋強度設計值2(N/mm )種類中強度預應力

6、鋼絲8005104109706501270810消除應力鋼絲147010404101570111018601320鋼絞線15701110390172012201860132019601390預應力螺紋鋼筋98065041010807701230900ptkf極限強度標準值pyf抗拉強度設計值pyf抗壓強度設計值預應力筋強度設計值預應力筋強度設計值2(N/mm )u由力學性能不同分成：由力學性能不同分成：軟鋼軟鋼：有明顯屈服臺階的鋼筋(熱軋鋼筋、冷拉鋼筋)硬鋼硬鋼：無明顯屈服臺階的鋼筋(鋼絲、熱處理鋼筋)2 2 鋼筋的強度與變形鋼筋的強度與變形 比例極限屈服強度極限抗拉強度o(N/mm2)fyf

7、ted流幅abcoa彈性階段a比例極限b屈服強度cd強化階段d極限強度de 頸縮階段 0.2條件屈服強度(N/mm2)o0.2% 0.2ABBCDE* 明顯流幅的鋼筋：下屈服點對明顯流幅的鋼筋：下屈服點對應的強度作為設計強度的依據，應的強度作為設計強度的依據，因為，鋼筋屈服后會產生大的因為，鋼筋屈服后會產生大的塑性變形，鋼筋混凝土構件會塑性變形，鋼筋混凝土構件會產生不可恢復的變形和不可閉產生不可恢復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 .硬鋼的應力硬鋼的應力應變曲線應變曲線 b 極限抗拉強度極限抗拉強度c 極限應變極限應變 條件屈服強度條件屈服強度 ： 取殘余應變?yōu)槿堄?/p>

8、應變?yōu)?.2%所對應的應力作為無明顯流幅鋼筋所對應的應力作為無明顯流幅鋼筋的強度限值，通常稱為的強度限值，通常稱為條件屈服強度條件屈服強度。實際應用中可取極實際應用中可取極限抗拉強度限抗拉強度b的的85%作為條件屈服點作為條件屈服點 。0.22 2 鋼筋的強度與變形鋼筋的強度與變形 u鋼筋力學性能指標：鋼筋力學性能指標：對于有明顯屈服臺階的軟鋼取屈服強度 fy 作為強度設計依據。對于無明顯屈服臺階的硬鋼取條件屈服強度 0.2作為強度設計依據。屈服強度、極限強度、延伸率、冷彎性能。屈屈 強強 比：比：反映鋼筋反映鋼筋的 強 度 儲 備 ，的 強 度 儲 備 ，fy/fu=0.60.7。3 3 鋼

9、筋的應力鋼筋的應力應變應變簡化模型簡化模型 （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

10、反映了鋼筋的殘余變形的大小，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的總體變形能力。鋼筋受力時的總體變形能力。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 ,反復彎曲要求：冷反復彎曲要求：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

11、好，性能越好，反復次數愈高，要求反復次數愈高，要求愈高。愈高。 冷彎是檢驗鋼筋局部變形能力的指標。冷彎是檢驗鋼筋局部變形能力的指標。 鋼筋塑性愈好，構件破壞前預兆愈明顯。鋼筋塑性愈好，構件破壞前預兆愈明顯。 5 5 鋼筋的鋼筋的冷加工冷加工冷拉：冷拉： 在常溫下用機械方法將有明顯流幅的鋼筋拉到超過在常溫下用機械方法將有明顯流幅的鋼筋拉到超過屈服強度的某一應力值，然后卸載至零。屈服強度的某一應力值，然后卸載至零。5 5 鋼筋的冷加工 鋼筋在冷拉后，未經時效前，一般沒有明顯的屈服臺階；鋼筋在冷拉后，未經時效前，一般沒有明顯的屈服臺階； 經過停放或加熱后進一步提高了屈服強度并恢復了屈服臺經過停放或加

12、熱后進一步提高了屈服強度并恢復了屈服臺階，這種現象稱為冷拉階，這種現象稱為冷拉時效硬化時效硬化。5 5 鋼筋的鋼筋的冷加工冷加工 冷拔：冷拔： 將將HPB235級熱軋鋼筋強行拔過小于其直徑的硬質合金拔級熱軋鋼筋強行拔過小于其直徑的硬質合金拔絲模具。絲模具。 經過幾次冷拔的鋼絲，抗拉、抗壓經過幾次冷拔的鋼絲，抗拉、抗壓強度強度均大大提高，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延性要求不高的板類構件，或作為冷加工鋼筋主要用于對延性要求不高的板類構件，或作為非受力構造鋼筋。由于冷加工鋼筋的性能受母材和冷加工非受力構造鋼筋。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

13、凝土結構設計規(guī)范混凝土結構設計規(guī)范（GB50010-2010）中未列入冷加工鋼筋，工程應用時可按相關的冷加工鋼筋中未列入冷加工鋼筋，工程應用時可按相關的冷加工鋼筋技術標準執(zhí)行。技術標準執(zhí)行。冷拉，可采用冷拉控制應力和冷拉率控制。冷拉，可采用冷拉控制應力和冷拉率控制。冷拉后可提高鋼冷拉后可提高鋼材材的抗拉強度，的抗拉強度，不提高抗壓強度，且塑性下降不提高抗壓強度，且塑性下降。冷拔，冷拔，經過冷拔后鋼筋沒有明顯的屈服點和流幅，經過冷拔后鋼筋沒有明顯的屈服點和流幅，可同時提可同時提高高鋼材的抗拉和抗壓強度，塑性降低很多。鋼材的抗拉和抗壓強度，塑性降低很多。6 6 混凝土結構對鋼筋性能的混凝土結構對鋼

14、筋性能的要求要求 （1）強度：保證構件具有一定的強度儲備。）強度：保證構件具有一定的強度儲備。（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：鋼筋的屈服強度屈服強度、極限抗拉強度極限抗拉強度、伸長率伸長率和和冷彎性能冷彎性能是施工單位驗收鋼筋是否合格的是施工單位驗收鋼筋是否合格的4個主要指標。個主要指標。硬鋼：鋼筋的極限抗拉強度、伸長率和冷彎性能是施工單位硬鋼：鋼筋的極限抗拉強度、伸長率和冷彎性能是施工單位驗收鋼筋是否合格的驗收鋼筋是否合格的3個主要指標。個主要指標。（4）與混凝土的粘結力）與混凝土的粘結力（3）可焊性：要求鋼筋具備良好的）可焊性：要求鋼筋具

15、備良好的焊接焊接性能，要求在一定性能，要求在一定的工藝條件下，鋼筋焊接后不產生裂紋及過大的變形，保證的工藝條件下，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 與混凝土粘結錨固性好與混凝土粘結錨固性好v 可加工性好可加工性好焊接彎折1 1 立方體抗壓強度立方體抗壓強度 用邊長為用邊長為150mm的立方體在（的立方體在（203）0C溫度和相對濕度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28d后，依照后，依照標準標準試驗方法測得試驗方法測得的具有的具有95%保證率的抗壓強度保證率的抗壓

16、強度(N/mm2)作為混凝土的強度等級。作為混凝土的強度等級。 影響因素：影響因素： 尺寸效應：尺寸越大，內部缺陷較多，尺寸效應：尺寸越大，內部缺陷較多， 強度較低。強度較低。 加載速度：加載速度越快，強度越高。強度等級低于加載速度：加載速度越快，強度越高。強度等級低于C30時，每秒時，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 ，強度降低。，強度降低。cu,kf1 1 立方體抗壓強度立方體抗壓強度 混凝土強度等級混凝土強度等級 按立方體抗壓強度標準值確定，按按立方體抗壓強度標準值確定，按 的大小劃分為的大小劃分為14級

17、。級。C15、 C20、 C25、 C30 、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、 C80。 混凝土強度等級的選用混凝土強度等級的選用素混凝土結構的混凝土強度等級素混凝土結構的混凝土強度等級不應不應低于低于C15；鋼筋混凝土結構的混凝土強度等級鋼筋混凝土結構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400及以上的鋼筋時，混凝土等級強度及以上的鋼筋時，混凝土等級強度不應不應低于低于C25；預應力混凝土結構的混凝土強度等級預應力混凝土結構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；承受重復荷載的鋼筋混凝土構件，混

18、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。cu,kfcu,kf2 2 軸心抗壓強度設計值軸心抗壓強度設計值 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)。 試驗目的：采用棱柱體試件，反映混凝土的實際工作狀態(tài)。試驗目的：采用棱柱體試件，反映混凝土的實際工作狀態(tài)。 試件尺寸：我國取試件尺寸：我國取 mm3為標準試件。為標準試件。150 150 300cf 試驗表明，當高寬比試驗表明，當高寬比h/b由由1增加到增加到2時，抗壓強度降低很時，抗壓強度降低很快，由快，由2增加到增加到4時，抗壓強時，抗

19、壓強度變化不大。度變化不大。 與與 的關系：的關系： 12,0.88ckcccu kff ckfkcuf, 棱柱體強度與立方體強度之比，對棱柱體強度與立方體強度之比，對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； 高強混凝土脆性折減系數，對高強混凝土脆性折減系數，對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結構中混凝土的實體強度與立方體試件混凝土強度差結構中混凝土的實體強度與立方體試件混凝土強度差異等因素的修正系數。異等因素的修正系數。1c2c 混凝土受壓混凝土受壓破壞機理破壞機理可概括為：隨著應力的增大

20、，可概括為：隨著應力的增大，沿粗骨料界面和砂漿內部的沿粗骨料界面和砂漿內部的微裂縫逐漸延伸和擴展微裂縫逐漸延伸和擴展，導致，導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，破壞的實質是由連續(xù)材料逐步破壞，逐漸喪失其承載力，破壞的實質是由連續(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。 結論：結論：混凝土受壓破壞是由于混凝土內裂縫的擴展所致，混凝土受壓破壞是由于混凝土內裂縫的擴展所致，如果對混凝土的橫向變形加以約束，限制裂縫的開展，可如果對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度

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

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

23、30%，而在兩向，而在兩向壓應力相等的情況下強度增加壓應力相等的情況下強度增加為為15%20%?；炷恋碾p向受力強度混凝土的雙向受力強度 1221()ssss4 復雜受力狀態(tài)下混凝土的強度復雜受力狀態(tài)下混凝土的強度 剪壓或剪拉復合應力狀態(tài)剪壓或剪拉復合應力狀態(tài) 隨著隨著拉應力拉應力的增大的增大 ， 混凝土的抗剪強度混凝土的抗剪強度降低降低。 隨著隨著壓應力壓應力的增大的增大 ， 混凝土的抗剪強度混凝土的抗剪強度逐漸增大逐漸增大；當壓應；當壓應力力超過超過某一數值后，抗剪強度隨壓應力增大而某一數值后，抗剪強度隨壓應力增大而減小減小。由于剪應力的存在，抗壓強度和抗拉強度均低于相應的單軸強度。由于剪

24、應力的存在，抗壓強度和抗拉強度均低于相應的單軸強度?；炷恋募魤簭秃蠌姸然炷恋募魤簭秃蠌姸?4 4 復雜受力狀態(tài)下混凝土的強度復雜受力狀態(tài)下混凝土的強度 三軸應力狀態(tài)三軸應力狀態(tài) 試件側向變形受到限制，其內試件側向變形受到限制，其內部微裂縫的產生和發(fā)展受到阻礙，部微裂縫的產生和發(fā)展受到阻礙，當側壓力增大時，軸向抗壓強度也當側壓力增大時，軸向抗壓強度也相應增大。相應增大?；炷恋娜S抗壓強度混凝土的三軸抗壓強度 cccrffks=+k側向壓應力系數，根據試側向壓應力系數，根據試驗結果取驗結果取4.57.0，平均值為，平均值為5.6 試件縱向受壓時，混凝土的橫向膨脹受到約束，使核心混凝試件縱向受

25、壓時，混凝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)，內部狀態(tài)，內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度和試件的縱向強度和延性延性，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軸向應力混凝土圓柱體三向受壓時軸向應力應變曲線應變曲線 4 4 復雜受力狀態(tài)下混凝土的強度復雜受力狀態(tài)下混凝土的強度 螺旋箍筋圓柱體約束混凝土的應力螺旋箍筋圓柱體約束混凝土的應力應變曲線應變曲線 4 4 復雜受力狀態(tài)下混凝土的強度復雜受力狀態(tài)下混凝土的強度 5 一次短期加載下一次短期加載下混凝土受壓的應力混凝土受壓的應力應變曲線應變曲線

26、 當當0.3fc時，時， 關系接近于關系接近于直線直線； 當當=(0.30.8) fc時，時， 關系關系偏離直線偏離直線； 當當=(0.81.0)fc時，內部微裂縫進入時，內部微裂縫進入非穩(wěn)定發(fā)展非穩(wěn)定發(fā)展階段。階段。 cu0峰值應變峰值應變 極限壓應變極限壓應變 混凝土的應力混凝土的應力應變曲線應變曲線 不同強度等級的受壓混凝土不同強度等級的受壓混凝土棱柱體應力棱柱體應力應變曲線應變曲線特征點：特征點：0 對應于峰值點應變 規(guī)范0 = 0.002cu 混凝土極限壓應變規(guī)范cu = 0.0033fc 軸心抗壓強度u=0.00380=0.002ocfcc0.15fc2011cccf0015. 0

27、1ucccfu=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的應力-應變關系的數學模型規(guī)范混凝土應力-應變曲線參數fcuC50C60C70C80n21.831.671.500.0020.002050.00210.00215u0.00330.00320.00310.00300.0010.0020.0030.00410203040506070C80C60C40C20規(guī)范規(guī)范應力應力-應變關系應變關系上升段：)1 (1 0ncccf0下降段：ccf0cu50512(50)600.0020.5(50) 100.0033(50)

28、 10cucucucunfff高強混凝土：高強混凝土： ， 0cu 6 混凝土在多次重復荷載下的應力應變關系混凝土在多次重復荷載下的應力應變關系 如果我們將混凝土棱柱體試塊加荷使其壓應力達到某個數值，然后卸荷至零，并把這一循環(huán)多次重復下去，就稱為多次重復荷載。 我們通常把能使試件循環(huán)200萬次或次數稍多時發(fā)生破壞的壓應力稱為混凝土的疲勞抗壓強度，用符號 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c

29、ccddtgE cccecEEE彈性系數，隨著應力的增大而減小，當 時， ；當 時，取 ；當 時，取 受拉破壞時，為0.50.3ccf10.5ccf0.8 0.90.8ccf0.4 0.7混凝土的彈性模量的試驗方法（150150 300標準試件）c/fcc0.4510次此線和原點切線基本平行，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 （橫向應變與縱向應變的比值），在壓力較（橫向應變與縱向應變的比值），在壓力較小時為小時為0.180.22，接近破壞時可達，接近破壞時可達0.5以上，一般可取以

30、上，一般可取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度立方體抗壓強度之間的關系：之間的關系：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間而隨時間而徐徐增長徐徐增長 的現象。的現象。徐變的特點徐變的特點：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，尚未轉化為結晶體的轉化為結晶體

31、的水泥凝膠體粘性水泥凝膠體粘性流動的結果流動的結果l原因之二，混原因之二，混凝土內部微裂縫凝土內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：徐變性質：線性徐變 初應力 c0.5fc 時，徐變與初應力呈正比非線性徐變 c 0.5fc當c 0.8fc ，徐變發(fā)展最終導致破壞作為混凝土的長期抗壓強度。 0.8fc徐變對結構的影響：徐變對結構的影響：使構件變形增大，撓度增大使構件變形增大，撓度增大23倍或更大；倍或更大；在長細比較大的偏心受壓構件，將引起附加偏心距增大，在長細比較大的偏心受壓構件，將引起附加偏心距增大，使構件承載力降低；使構件承載力降低；在預應力構件中，引起預

32、應力損失；在預應力構件中，引起預應力損失；使鋼筋混凝土截面引起應力重分布。使鋼筋混凝土截面引起應力重分布。徐變對混凝土結構軸壓構件的影響徐變對混凝土結構軸壓構件的影響PAsPAs s1c1Ps2As s2P拆去，鋼筋拆去，鋼筋受壓，混凝土受壓，混凝土受拉，可能會受拉，可能會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：內在因素內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，徐變越大。要減小徐變，應盡量減少體多，水膠比越高，徐變越大。要減小徐變，應盡量減少水泥用量，減少水膠比，

33、增加骨料所占體積及剛度。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)護和使用條件。受荷前養(yǎng)護包括養(yǎng)護和使用條件。受荷前養(yǎng)護(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)護可使徐變減少（護可使徐變減少（2035）%。受荷后構件所處的環(huán)境溫度。受荷后構件所處的環(huán)境溫度越高，相對濕度越小，徐變就越大。越高，相對濕度越小，徐變就越大?；炷恋膽l件的影響：混凝土的應力條件的影響：加荷時混凝土的齡期越長，徐加荷時混凝土的齡期越長，徐變越??；混凝土的應力越大，徐變越大。變越??；混凝土的應力越大，徐變

34、越大。9 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硬時體積減小的現象稱為收縮；混凝土在空氣中結硬時體積減小的現象稱為收縮；混凝土在水中或處于飽和濕度情況下結硬時體積增大的現混凝土在水中或處于飽和濕度情況下結硬時體積增大的現象稱為膨脹。象稱為膨脹。收縮的特點：收縮的特點：早期快，可延續(xù)早期快，可延續(xù)12年。年。蒸汽養(yǎng)護常溫養(yǎng)護051015200.10.20.30.4收縮(103)時間 (月)收縮的性質收縮的性質自由收縮約束收縮來自內部的鋼筋約束來自支座的外部約束收縮對結構的影響收縮對結構的影響自由收縮一般不會引起拉應力，故不會開裂約束收縮產生收縮應力甚至開裂收縮對結構的影響：收縮對結

35、構的影響： 當收縮受到約束時，引起構件開裂。當收縮受到約束時，引起構件開裂。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；加強振搗和養(yǎng)護；限制水泥用量；減小水灰比；加強振搗和養(yǎng)護； 構造鋼筋數量加強；設置變形縫；摻膨脹劑。構造鋼筋數量加強；設置變形縫；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 混凝土的收縮受結構周圍的溫度、濕度、構件斷面形狀及混凝土的收縮受結構周圍的溫度、濕度、構件斷面形狀及尺寸、配合比、骨料性質、水泥性質、混凝土澆筑質量及養(yǎng)護尺寸、配合比、骨料性質、水泥性質、混凝土澆筑質量及養(yǎng)護條件等許多因素有關。條件

36、等許多因素有關。（1）水泥的品種：水泥強度等級越高，制成的混凝土收縮越）水泥的品種：水泥強度等級越高，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：）骨料的性質：骨料彈性模量高、級配好，收縮就小。骨料彈性模量高、級配好，收縮就小。（4）養(yǎng)護條件：）養(yǎng)護條件：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，收縮越小?；炷猎矫軐崳湛s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

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

38、凝土梁。鋼筋不受力，該梁如同素混凝土梁。端部有錨固無粘結梁：端部有錨固無粘結梁：鋼筋僅在梁端部設置機械錨固，鋼鋼筋僅在梁端部設置機械錨固，鋼筋應力沿全長相等，受力猶如二鉸拱，不是梁的受力狀態(tài)。筋應力沿全長相等，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，并所以，只有梁中的鋼筋沿全長與混凝土有可靠的粘結，并在端部有可靠的錨固，才符合梁的受力特點。在端部有可靠的錨固，才符合梁的受力特點。3 3 粘結強度的測定粘結強度的測定4 4 粘結應力的粘結應力的組成組成 化學膠結力：澆筑時水泥漿體向鋼筋表面氧化層的滲透和化學膠結力：澆筑時水泥漿體向鋼筋表面氧化層的滲透和養(yǎng)

39、護過程中水泥晶體的生長和硬化，使水泥膠體和鋼養(yǎng)護過程中水泥晶體的生長和硬化，使水泥膠體和鋼筋表面產生吸附膠著作用。筋表面產生吸附膠著作用。摩擦力：混凝土凝結時收縮，使鋼筋和混凝土接觸面上產摩擦力：混凝土凝結時收縮，使鋼筋和混凝土接觸面上產生正應力，將鋼筋緊緊地握裹住。生正應力，將鋼筋緊緊地握裹住。機械咬合力：鋼筋表面凹凸不平與混凝土產生的機械咬合機械咬合力：鋼筋表面凹凸不平與混凝土產生的機械咬合力作用而產生的力。力作用而產生的力。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

40、錨固力5 5 粘結粘結破壞機理破壞機理 （1）光圓鋼筋的粘結破壞：）光圓鋼筋的粘結破壞： 粘結作用在鋼筋與混凝土間出現粘結作用在鋼筋與混凝土間出現相對滑移相對滑移前主要取決于前主要取決于化化學膠著力學膠著力，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械咬合力機械咬合力提供。提供。（2） 變形鋼筋的粘結破壞變形鋼筋的粘結破壞 粘結強度仍由粘結強度仍由化學膠著力化學膠著力、摩擦力摩擦力和和機械咬合力機械咬合力組成。但組成。但主要為主要為機械咬合力機械咬合力。 變形鋼筋與混凝土之間的機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械咬合作用主要是由于變形鋼筋肋間嵌入混凝土而產生的。筋肋間嵌入混凝土而產生的。 影響粘結的因素：影響粘結的因素： .光圓鋼筋及變形鋼筋的粘結強度都隨混凝土強度等級的光圓