試驗(yàn)測得的抗壓強(qiáng)度用表示

第一篇RC結(jié)構(gòu)

§1RC結(jié)構(gòu)的基本概念及材料的力學(xué)性能

主要內(nèi)容混凝土和鋼筋的最基本力學(xué)性能鋼筋混凝土梁與素混凝土梁的差別鋼筋與混凝土共同工作的條件鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)1.1RC結(jié)構(gòu)的基本概念主要內(nèi)容鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)共同工作的基礎(chǔ)RC結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點(diǎn)1.1RC結(jié)構(gòu)的基本概念1、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是一種以混凝土作為主要材料依據(jù)須要配置確定量鋼筋的結(jié)構(gòu)（1）組成及各自特性：鋼筋混凝土（ReinforcedConcrete或RC）先分開看鋼筋→抗拉強(qiáng)度（）高、抗壓強(qiáng)度（）高、易銹混凝土→抗壓強(qiáng)度（）高、抗拉強(qiáng)度（）低、不易銹合起來看其共同工作簡支梁試驗(yàn)(1)(2)素砼簡支梁:L=4m，b×h=200×300mm.C20混凝土承受集中荷載，p=8kN時(shí)破壞，無任何征兆。RC簡支梁:同樣截面尺寸，同標(biāo)號(hào)砼，同樣簡支長度，但受拉區(qū)加入3根16mm的R235級(jí)REBAR，記作3φ16，破壞荷載p=36KN試驗(yàn)結(jié)果分析①承載力有了很大提高836kN②結(jié)構(gòu)的受力特性得到顯著的改善，有明顯預(yù)兆，裂縫、撓度等變更問題①為何受力會(huì)有變更?②物理性質(zhì)差異很大的狀況下，二者能很好地結(jié)合在一起工作?2、共同工作的基礎(chǔ)鋼筋和混凝土之間有良好的粘結(jié)力，能相互堅(jiān)固地結(jié)成整體，傳力合理溫度膨脹系數(shù)大體相同鋼筋：α=砼：α=溫度變更不至于產(chǎn)生大的內(nèi)應(yīng)力導(dǎo)致破壞。REBAR被砼所包袱，從而防止了鋼筋的銹蝕，保證了結(jié)構(gòu)的耐久性。歸納為4句話：各施所長，互補(bǔ)所短，協(xié)同工作，形成較好結(jié)構(gòu)3、RC結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點(diǎn)RC結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：①耐久性和耐火性較好，維護(hù)費(fèi)用低——混凝土愛護(hù)層使得鋼筋不易銹蝕，耐火時(shí)間長②可模性好——適用于各種形態(tài)困難的結(jié)構(gòu)，如空間薄殼、箱型結(jié)構(gòu)③易于就地取材——有利于當(dāng)?shù)亟ú牡睦煤凸I(yè)廢料的再利用④整體性好（對(duì)現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)），防振和防輻射性能較好——適用于抗震抗爆結(jié)構(gòu)和防護(hù)結(jié)構(gòu)⑤剛度大、阻尼大——有利于結(jié)構(gòu)的變形限制⑥材料利用合理——結(jié)構(gòu)承載力與其剛度比例合適,基本無局部穩(wěn)定問題RC結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)①自重大(25kN/m3）——發(fā)展輕質(zhì)混凝土、高強(qiáng)混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土②抗裂性差，影響結(jié)構(gòu)的耐久性——發(fā)展預(yù)應(yīng)力混凝土，利用樹脂涂層鋼筋③承載力有限——發(fā)展高強(qiáng)混凝土、鋼骨混凝土、鋼管混凝土④施工困難，工序多，工期長，受季節(jié)、天氣的影響較大——利用鋼模、飛模、滑模等先進(jìn)施工技術(shù)，接受泵送混凝土、早強(qiáng)混凝土、高性能混凝土、免振自密實(shí)混凝土等，提高施工效率

⑤破壞后的修復(fù)、加固、補(bǔ)強(qiáng)比較困難——發(fā)展新型的混凝土加固技術(shù)，如碳纖維布加固混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)1.2砼（cnrt）（1）概念砼是用水泥、砂子和石子三種材料，用水拌和經(jīng)過凝固硬化后制成的人工石材?；旌夏希珷钊缤凉拭?）要求和易性要好強(qiáng)度要高耐久性要好經(jīng)濟(jì)上要節(jié)約1.2.1混凝土的強(qiáng)度1、立方體抗壓強(qiáng)度（）(1)概念邊長150mm的立方體在20℃±2℃的溫度和相對(duì)濕度在95%以上的潮濕空氣中養(yǎng)護(hù)28d,依照標(biāo)準(zhǔn)制作方法和試驗(yàn)方法測得的抗壓強(qiáng)度極限值，以MPa即為單位,用符號(hào)表示。——《一般混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50081-2002）標(biāo)準(zhǔn)試件——邊長150mm的立方體試件標(biāo)準(zhǔn)條件——溫度為20±2℃，濕度在95%以上標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法——試件兩端不涂潤滑劑加載速度——C30以下為0.3～0.5MPa/sec，C30以上為0.5～0.8/sec

(2)試驗(yàn)方法試件上下表面不涂油。由于與上下盤面的摩擦力影響，起到“套箍”作用，非單純受壓

(3)影響因素尺寸效應(yīng)小試件高，摩擦力對(duì)中部的影響隨高度的增高降低

換算系數(shù)

邊長200mm×1.05

邊長100mm×0.95涂油影響不涂油，有約箍力，壓強(qiáng)大。涂油則小(圖示)(4)混凝土的強(qiáng)度等級(jí)用立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值來劃分的《馬路規(guī)范》依據(jù)度范圍，從C20～C80共劃分為13個(gè)強(qiáng)度等級(jí)，級(jí)差5，C50以上為高強(qiáng)混凝土。砼標(biāo)號(hào)是設(shè)計(jì)RC結(jié)構(gòu)時(shí)選擇砼材料的主要指標(biāo)，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)物的用途、尺寸、運(yùn)用條件和經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等因素綜合考慮。

等級(jí)C：

C20～C30C30C40、C50、C60以上一般RC接頭、接縫PC結(jié)構(gòu)2、棱柱體抗壓強(qiáng)度

(1)概念通常鋼筋混凝土構(gòu)件的長度比它的截面邊長大得多，因此棱柱體試件的受力更接近于實(shí)際構(gòu)件中混凝土的受力狀況。標(biāo)準(zhǔn)棱柱體試件按標(biāo)準(zhǔn)制作、養(yǎng)護(hù)、試驗(yàn)測得的抗壓強(qiáng)度，用表示，亦稱軸心抗壓強(qiáng)度。

(2)測試方法及結(jié)果試件：棱柱體（圓柱體），不涂油①h/b↑↓h/b=2～4穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)試件:150㎜×150mm×300mm——《一般混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50081-2002）②↑↑

③<緣由試件瘦長，中部箍束力小偏心影響④用于受壓構(gòu)件強(qiáng)度計(jì)算3、軸心抗拉強(qiáng)度(1)概念在軸心拉伸下的極限拉伸強(qiáng)度，用表示(2)試驗(yàn)方法①干脆試驗(yàn)法鋼筋、拉斷（100×100×500mm棱柱體,對(duì)中預(yù)埋）②間接試驗(yàn)法－劈裂試驗(yàn)（見圖1-6）

劈裂試驗(yàn)可以克服軸心受拉試驗(yàn)中存在的對(duì)中問題。試驗(yàn)中接受邊長為150mm的立方體標(biāo)準(zhǔn)試件，通過弧形鋼墊條施加壓力F，試件中間截面有著勻整分布的拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力達(dá)到混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)，試件劈裂成兩半(3)與之間關(guān)系

(4)與混凝土構(gòu)件的開裂、變形，以及受剪、受扭、受沖切等承載力有關(guān)。用于抗裂、沖切、粘結(jié)強(qiáng)度計(jì)算4、復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)下的強(qiáng)度取單元體，三個(gè)主應(yīng)力σ1、σ2、σ3軸向受力：σ2=σ3=0平面應(yīng)力狀態(tài)：σ3=0三向受力狀態(tài)：σ1、σ2、σ3均不為0(1)平面應(yīng)力狀態(tài)①雙向受壓：強(qiáng)度高于單軸，σ1↑σ2↑②雙向受拉：強(qiáng)度無變更，同單軸③一拉一壓：σ2↑σ1↓,σ1↑σ2↓見圖1-7

(2)三向受壓一向強(qiáng)度隨其它兩向應(yīng)力↑而↑。

(3)法向應(yīng)力和剪應(yīng)力的組合強(qiáng)度混凝土的抗壓強(qiáng)度由于剪應(yīng)力的存在而降低當(dāng),抗剪強(qiáng)度隨壓應(yīng)力的增大而增大當(dāng)時(shí)，抗剪強(qiáng)度隨壓應(yīng)力的增大而減小見圖1-8小結(jié)

重點(diǎn)共同工作基礎(chǔ)。混凝土強(qiáng)度定義、試驗(yàn)方法、影響因素、用途。復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)關(guān)系作業(yè)

1－1，1－2

1.2.2砼的變形性能

[預(yù)備學(xué)問]志向彈性體材料的變形加載變形卸載復(fù)原原狀，如鋼材之彈性階段志向彈塑性材料的變形（圖1-9）砼為非志向彈塑體材料，變形困難與加載方式，持荷時(shí)間，溫度、濕度，試件的形態(tài)和尺寸等有關(guān)受力變形：長、短期，重復(fù)荷載體積變形：收縮和徐變變形1、混凝土在單調(diào)、短期加荷下的變形

（1）σ-ε關(guān)系（圖1-10）上升段：當(dāng)σ<0.3時(shí)，σ-ε關(guān)系為直線彈性變形σ→時(shí)，(取)，形成貫穿性裂縫，急劇發(fā)展破壞下降段:精細(xì)試驗(yàn)指出，達(dá)到即，此時(shí)后，承載力下降，隨ε的增大，σ漸漸降低，最終破壞。破壞時(shí)，。下降段通過大剛度設(shè)備或安置剛性元件的限制變形量測得。D點(diǎn)極限壓應(yīng)變?yōu)槭諗慷危悍€(wěn)定的殘余應(yīng)力,小柱,咬合σ-ε曲線影響因素:

混凝土強(qiáng)度(圖1-11)

加載速度（圖1-12）測試技術(shù)和試驗(yàn)條件:等應(yīng)變加載、試驗(yàn)機(jī)剛度、涂油

混凝土應(yīng)力應(yīng)變試驗(yàn)（2）砼的彈性模量與變形模量用于計(jì)算結(jié)構(gòu)之撓度、溫度應(yīng)力、超靜定結(jié)構(gòu)內(nèi)力。

如彈材：E=σ/ε＝tgα=cons.

受壓變形模量表示方法（見圖1-13）原點(diǎn)彈模：或切線模量：割線模量（變形模量或彈塑性模量）：和之間關(guān)系：

式中：砼受壓彈性特征系數(shù)，構(gòu)件剛開裂時(shí):=0.5。圖1-13(3)的測取（參見圖1-14）棱柱體加載0→→0，反復(fù)5～10次，可得：依據(jù)試驗(yàn)可得閱歷公式：(4)剪切模量

其中為混凝土的橫向變形系數(shù)（泊松比），取時(shí)，可得

圖1-142、砼在重復(fù)荷載作用下的變形性能(1)一次加載時(shí)和卸載時(shí)σ-ε曲線(圖1-15)，加載“σ-ε”曲線為OA，卸荷“σ-ε”曲線為AB，為卸載時(shí)瞬時(shí)復(fù)原應(yīng)變，為卸載后彈性后效，為殘余應(yīng)變(2)砼在重復(fù)荷載作用下的變形性能多次荷載重復(fù)作用下σ-ε曲線(圖1-16)若加荷σ較小(σ＜)起始為一環(huán)狀，多次加荷，曲線越來越閉合，直至成始終線CD若加載σ較大(σ＞)多次重復(fù)加荷載卸荷“σ-ε”由向應(yīng)力軸而轉(zhuǎn)為凸向應(yīng)變軸，導(dǎo)致疲憊破壞(200萬次以上)圖1-15圖1-163、砼在荷載長期作用下的變形性能——徐變(1)概念：在長期不變荷載作用下，應(yīng)變隨時(shí)間接著增長的現(xiàn)象。（見圖1-17）(2)徐變過程瞬變，徐變變形，卸荷后瞬時(shí)復(fù)原變形，卸荷后彈性后效，殘余變形。（見圖1-18）圖1-17圖1-18

(3)產(chǎn)生緣由:

砼凝合后，水泥漿變結(jié)晶體和凝膠體，凝膠體粘性流動(dòng)，應(yīng)力重分布，產(chǎn)生變形微裂縫在荷載作用下，不斷擴(kuò)展和增長的結(jié)果(4)影響因素①壓應(yīng)力大，徐變大當(dāng)，徐變大致與應(yīng)力成正比，各條徐變曲線的間距接近相等，稱為線形徐變當(dāng)介于之間時(shí)，為非線性徐變當(dāng)時(shí)，混凝土的非線形徐變往往時(shí)不收斂的，最終導(dǎo)致構(gòu)件破壞(參見圖1-19)②加荷齡期早，徐變大③水泥用量多，水灰比大，徐變大；增加骨料含量，彈模大，徐變減小④養(yǎng)護(hù)溫濕度高，徐變??；運(yùn)用溫度高、濕度小，大

圖1-194、砼的收縮變形(1)概念砼在空氣中的硬結(jié)過程中，體積減小的現(xiàn)象叫收縮。在水中結(jié)硬，體積會(huì)膨脹。(2)過程：混凝土的收縮是隨時(shí)間而增長的變形，早期收縮變形發(fā)展較快，兩周可完成全部收縮的25%，一個(gè)月可完成50%，以后變形發(fā)展?jié)u漸減慢，整個(gè)收縮過程可持續(xù)兩年以上。(參見圖1-20)一般狀況下，最終收縮應(yīng)變值約為混凝土開裂應(yīng)變?yōu)閳D1-20混凝土收縮變形與時(shí)間