鋼筋和混凝土材料的力學性能

鋼筋和混凝土材料的力學性能2023/4/18第1頁，共66頁，2023年，2月20日，星期三

混凝土結(jié)構(gòu)主要用鋼筋和混凝土材料制作而成。為了合理地進行混凝土結(jié)構(gòu)設計，需要深入地了解混凝土和鋼筋的受力性能。對混凝土和鋼筋力學性能、相互作用和共同工作的了解，是掌握混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件性能并對其進行分析與設計的基礎。概述2023/4/18第2頁，共66頁，2023年，2月20日，星期三本章重點熟悉土木工程用鋼筋的品種、級別、性能及其選用原則；

熟悉混凝土在各種受力狀態(tài)下的強度與變形性能及其選用原則；

了解鋼筋與混凝土的粘結(jié)性能。2023/4/18第3頁，共66頁，2023年，2月20日，星期三一、鋼筋的物理力學性能按化學成分碳素鋼（鐵、碳、硅、錳、硫、磷等元素）低碳鋼（含碳量<0.25%）中碳鋼（含碳量0.25~0.6%）高碳鋼（含碳量0.6~1.4%）普通低合金鋼（另加硅、錳、鈦、釩、鉻等）錳系硅釩系硅鈦系硅錳系硅鉻系1.鋼筋的成分、級別和品種含碳量越高，強度越高，但塑性和可焊性減低20MnSi40Si2MnV45SiMnTi40Si2Mn45Si2Cr2023/4/18第4頁，共66頁，2023年，2月20日，星期三一、鋼筋的物理力學性能按表面形狀光圓鋼筋變形鋼筋無明顯屈服點鋼筋（“硬鋼”）按力學性能有明顯屈服點鋼筋（“軟鋼”）按使用用途普通鋼筋預應力鋼筋2023/4/18第5頁，共66頁，2023年，2月20日，星期三鋼筋熱軋鋼筋：由低碳鋼和普通低合金鋼在高溫狀態(tài)下軋制而成冷拉鋼筋：由熱軋鋼筋在常溫下用機械拉伸而成熱處理鋼筋：將HRB400、RRB400鋼筋通過加熱、淬火、回火而成按加工方法鋼絲碳素鋼絲：鋼筋通過多次冷拔、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(jié)力鋼絞線：幾根相同直徑的鋼絲成螺旋狀鉸繞在一起一、鋼筋的物理力學性能2023/4/18第6頁，共66頁，2023年，2月20日，星期三一、鋼筋的物理力學性能強度等級代號鋼種符號d/mmHPB235Q235（低碳鋼）6~20HRB33520MnSi（低合金鋼）6~50HRB40020MnSiV,20MnSiNb,20MnTi（低合金鋼）6~50RRB400K20MnSi（低合金鋼）8~40表1-1常用熱軋鋼筋的種類、代表符號和直徑范圍

注：第一個字母H（hotrolled）表示熱軋，R(Remainedheattreated)表示為余熱處理；第二個字母P(Plain)表示光圓，R(ribbed)表示帶肋；第三個字母B（Bar）代表鋼筋；數(shù)字表示標準強度。

2023/4/18第7頁，共66頁，2023年，2月20日，星期三HPB235為熱軋光面鋼筋，普通鋼筋，“軟鋼”HRB335和HRB400是熱軋變形鋼筋，普通鋼筋，“軟鋼”RRB400是余熱處理鋼筋，余熱處理鋼筋是將屈服強度相當于HRB335的鋼筋在軋制后穿水冷卻，然后利用芯部的余熱對鋼筋表面的淬水硬殼回火處理而成的變形鋼筋。其性能接近于HRB400級鋼筋，但不如HRB400級鋼筋穩(wěn)定，應用范圍受到限制。一、鋼筋的物理力學性能2023/4/18第8頁，共66頁，2023年，2月20日，星期三

鋼筋的直徑范圍并不表示在此范圍內(nèi)任何直徑的鋼筋鋼廠都生產(chǎn)。

鋼廠提供的鋼筋直徑為6mm，6.5mm，8mm，8.2mm，10mm，12mm，14mm，16mm，18mm，20mm，22mm，25mm，28mm，32mm，36mm，40mm和50mm。其中，d=8.2mm的鋼筋僅適用于有縱肋的熱處理鋼筋。設計時，應在表1-1的直徑范圍和上述提供的直徑內(nèi)選擇鋼筋。當采用直徑大于40mm的鋼筋時，應有可靠的工程經(jīng)驗。一、鋼筋的物理力學性能2023/4/18第9頁，共66頁，2023年，2月20日，星期三

鋼筋表面形狀的選擇取決于鋼筋的強度。為了使鋼筋的強度能夠充分地利用，強度越高的鋼筋要求與混凝土粘結(jié)的強度越大。提高粘結(jié)強度的辦法是將鋼筋表面軋成有規(guī)律的凸出花紋，稱為變形鋼筋。HPB235鋼筋的強度低，表面做成光面即可。螺旋紋和人字紋(右圖b，c):橫肋較密，消耗于肋紋的鋼材較多;縱肋和橫肋相交，容易造成應力集中,對鋼筋的動力性能不利.月牙紋(右圖d)。一、鋼筋的物理力學性能2023/4/18第10頁，共66頁，2023年，2月20日，星期三一、鋼筋的物理力學性能AB’BCDE上屈服點不穩(wěn)定下屈服點出現(xiàn)頸縮拉斷BC段為屈服平臺CD段為強化段0.2%0.2標距有明顯流幅的鋼筋無明顯流幅的鋼筋鋼筋受壓和受拉時的應力-應變曲線幾乎相同2.鋼筋的應力-應變曲線2023/4/18第11頁，共66頁，2023年，2月20日，星期三AB’BCDE強度指標*有明顯流幅的鋼筋：在建立鋼筋混凝土構(gòu)件截面承載力計算理論時，以下屈服點對應的強度作為設計時鋼筋強度的取值（fy）。一、鋼筋的物理力學性能兩點簡化：

A.鋼筋應力不大于屈服點時應力-應變關系-直服從胡克定律，處于理想彈性階段；

B.不利用應力強化階段，假設鋼筋混凝土構(gòu)件截面達到破壞時，鋼筋拉應力保持為屈服點應力。鋼筋的極限強度作為一種安全儲備。2023/4/18第12頁，共66頁，2023年，2月20日，星期三0.2%0.2強度指標*無明顯流幅的鋼筋：殘余應變?yōu)?.2%時所對應的應力作為其強度限值，稱為條件屈服強度

，混凝土規(guī)范取0.2＝0.85

b，b為極限抗拉強度。一、鋼筋的物理力學性能s,usss=Essyfys,hfs,u2023/4/18第13頁，共66頁，2023年，2月20日，星期三一、鋼筋的物理力學性能強度指標的確定強度隨機變量強度標準值根據(jù)統(tǒng)計資料，運用數(shù)理統(tǒng)計方法確定的具有95％以上保證率（鋼筋為97.73%

）的統(tǒng)計特征值：強度標準值（fyk）=強度平均值-2×均方差概率密度材料強度強度平均值強度標準值鋼筋強度用標準值和設計值表示。鋼筋強度的設計值fy等于鋼筋強度標準值除以材料分項系數(shù)γs，即

2023/4/18第14頁，共66頁，2023年，2月20日，星期三一、鋼筋的物理力學性能變形指標*伸長率：鋼筋拉斷后的伸長與原長的比值*冷彎性能：將直徑為d的鋼筋繞直徑為D的鋼輥彎成一定的角度而不發(fā)生斷裂及起層現(xiàn)象

為防止在彎折加工時斷裂和使用過程中脆斷，鋼筋還應具有一定的塑性變形能力。

伸長率越大，塑性越好。伸長率用δ表示，用鋼筋試樣拉斷后斷口兩側(cè)的殘留應變(用百分率表示)作伸長率，即

彎芯的直徑越小，彎轉(zhuǎn)角越大，塑性越好2023/4/18第15頁，共66頁，2023年，2月20日，星期三一、鋼筋的物理力學性能冷拉BKZZ’K’殘余變形冷拉伸長率無時效經(jīng)時效K點的選擇：應力控制和應變控制溫度的影響：溫度達700oC時恢復到冷拉前的狀態(tài)，先焊后拉特性：只提高抗拉強度，不提高抗壓強度，強度提高，塑性下降3.冷加工鋼筋2023/4/18第16頁，共66頁，2023年，2月20日，星期三一、鋼筋的物理力學性能冷拔經(jīng)過冷拔后鋼筋強度提高，塑性降低，沒有明顯的屈服點和流幅冷拔既能提高抗拉強度又能提高抗壓強度2023/4/18第17頁，共66頁，2023年，2月20日，星期三冷軋帶肋鋼筋以低碳鋼筋或低合金鋼筋為原材料，在常溫下進行軋制而成的表面帶有縱肋和月牙紋橫肋的鋼筋。它的極限強度與冷拔低碳鋼絲相近，但伸長率比冷拔低碳鋼絲有明顯提高。冷軋扭鋼筋

以熱軋光面鋼筋HPB235為原材料，按規(guī)定的工藝參數(shù)，經(jīng)鋼筋冷軋扭機一次加工軋扁扭曲呈連續(xù)螺旋狀。一、鋼筋的物理力學性能2023/4/18第18頁，共66頁，2023年，2月20日，星期三徐變應力不變，隨時間的增長應變繼續(xù)增加松弛長度不變，隨時間的增長應力降低對結(jié)構(gòu)，尤其是預應力結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生不利的影響一、鋼筋的物理力學性能4.鋼筋的徐變與松弛2023/4/18第19頁，共66頁，2023年，2月20日，星期三重復荷載作用下，鋼筋的強度<靜載作用下的強度規(guī)定的應力幅度（一次循環(huán)應力中最大和最小應力的差值）內(nèi)，經(jīng)一定次數(shù)的重復荷載后，發(fā)生疲勞破壞的最大應力值稱為疲勞強度。對鋼筋用疲勞應力幅來表示其疲勞強度。試驗方法單根鋼筋的軸拉疲勞鋼筋埋入混凝土中重復受拉或受彎5.鋼筋的疲勞一、鋼筋的物理力學性能鋼筋在承受重復、周期動荷載作用下，發(fā)生突然的脆性斷裂破壞，稱為疲勞破壞。2023/4/18第20頁，共66頁，2023年，2月20日，星期三對于不同的疲勞應力比值滿足循環(huán)次數(shù)為200萬次條件下的鋼筋最大應力值為鋼筋的疲勞強度。一、鋼筋的物理力學性能《規(guī)范》規(guī)定了不同等級鋼筋的疲勞應力幅度限值，該值與截面同一纖維上鋼筋最小應力與最大應力比值（疲勞應力比值）有關。2023/4/18第21頁，共66頁，2023年，2月20日，星期三強度要求：保證經(jīng)濟性。屈服強度和極限強度，抗震設計時還要求有一定的屈強比塑性要求：保證結(jié)構(gòu)延性，給人以破壞的預兆。伸長率和冷彎要求可焊性：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。與混凝土的粘結(jié)性：保證鋼筋和混凝土共同工作。6.混凝土結(jié)構(gòu)對鋼筋的要求一、鋼筋的物理力學性能2023/4/18第22頁，共66頁，2023年，2月20日，星期三一、鋼筋的物理力學性能普通鋼筋宜優(yōu)先采用HRB400級和HRB335級鋼筋，以節(jié)省鋼筋用量。也可以采用HPB235級和RRB400級熱軋鋼筋以及強度級別較低的冷拔、冷軋和冷軋扭鋼筋。

預應力鋼筋宜采用預應力鋼絞線、中高強鋼絲，也可以采用熱處理鋼筋。還可以采用冷拉鋼筋和強度級別較高的冷拔低碳鋼絲和冷軋扭鋼筋。7.鋼筋的選用原則2023/4/18第23頁，共66頁，2023年，2月20日，星期三二、混凝土的物理力學性能立方體抗壓強度fcu,k1）單軸受力狀態(tài)下混凝土的抗壓強度《規(guī)范》規(guī)定以邊長為150mm的立方體在20±3℃的溫度和相對濕度在90％以上的潮濕空氣中養(yǎng)護28d，依照標準試驗方法測得的具有95％保證率的抗壓強度標準值(以N／mm2計)作為混凝土的強度等級，并用符號fcu,k表示。fcu,k與平均值μf和標準差f的關系為1.混凝土的抗壓強度2023/4/18第24頁，共66頁，2023年，2月20日，星期三二、混凝土的物理力學性能承壓板試塊摩擦力不涂潤滑劑涂潤滑劑強度大于我國規(guī)范的方法：不涂潤滑劑壓力試件裂縫發(fā)展擴張整個體系解體，喪失承載力另影響強度的因素還有：齡期、加載速率、試塊尺寸等2023/4/18第25頁，共66頁，2023年，2月20日，星期三標準試塊：150×150×150非標準試塊：100×100×100換算系數(shù)0.95200×200×200換算系數(shù)1.05立方體抗壓強度是區(qū)分混凝土強度等級的指標，我國規(guī)范混凝土的強度等級有：C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50，C55，C60，C65，C70，C75，C80表示混凝土Concrete立方體抗壓強度二、混凝土的物理力學性能2023/4/18第26頁，共66頁，2023年，2月20日，星期三棱柱體抗壓強度fck承壓板試塊標準試塊：150×150×300mm二、混凝土的物理力學性能抗壓強度與試件形狀有關，實際構(gòu)件往往不是立方體，而是棱柱體，可以用棱柱體測得的抗壓強度作為軸心抗壓強度，又稱為棱柱體抗壓強度。受壓時試件中部橫向變形不受端部摩擦力的約束，代表了混凝土處于單向全截面均勻受壓的應力狀態(tài)，比立方體試件能更好地反映混凝土的實際抗壓能力。試驗量測到fck值比fcu,k值小，并且棱柱體試件高寬比(即h/b)越大，它的強度越小。2023/4/18第27頁，共66頁，2023年，2月20日，星期三二、混凝土的物理力學性能軸心抗壓強度(棱柱體強度)標準值fck與立方體抗壓強度標準值fcu,k之間存在以下折算關系

——棱柱體強度與立方體強度的比值，當混凝土的強度等級不大于C50時，=0.76；當混凝土的強度等級為C80時，=0.82；其間按線性插值；——混凝土的脆性系數(shù)，當混凝土的強度等級不大于C40時，=1.0；當混凝土的強度等級為C80時，=0.87；其間按線性插值；0.88——考慮結(jié)構(gòu)中的混凝土強度與試塊混凝土強度之間的差異等因素的修正系數(shù)。2023/4/18第28頁，共66頁，2023年，2月20日，星期三混凝土軸心抗拉強度ft1001001501505002）單軸受力狀態(tài)下混凝土的抗拉強度二、混凝土的物理力學性能試驗機夾緊兩端伸出的鋼筋，對試件施加拉力，破壞時裂縫產(chǎn)生在試件的中部，此時的平均破壞應力為軸心抗拉強度ft。由于混凝土構(gòu)件內(nèi)部的不均勻性，加之安裝試件偏差的原因，通過直接受拉試驗測量抗拉強度是很困難的，試驗數(shù)據(jù)離散性很大。2023/4/18第29頁，共66頁，2023年，2月20日，星期三劈裂試驗ft,sddftsFFFF二、混凝土的物理力學性能試件中間垂直截面除加力點附近很小的范圍外，有均勻分布的水平拉應力。當拉應力達到混凝土的抗拉強度時，試件被劈成兩半。根據(jù)彈性理論2023/4/18第30頁，共66頁，2023年，2月20日，星期三

抗拉強度標準值ftk與立方體抗壓強度標準值fcu,k之間的折算關系為二、混凝土的物理力學性能——混凝土的脆性系數(shù)，當混凝土的強度等級不大于C40時，=1.0；當混凝土的強度等級為C80時，=0.87；其間按線性插值；

0.88——考慮結(jié)構(gòu)中的混凝土強度與試塊混凝上強度之間的差異等因素的修正系數(shù)。為軸心抗拉強度與立方體抗壓強度的折算關系(1-1.645δ)0.45反映了試驗離散程度對標準值保證率的影響。2023/4/18第31頁，共66頁，2023年，2月20日，星期三二、混凝土的物理力學性能

式中γc——混凝土的材料分項系數(shù)，建筑工程取γc=1.40，公路橋涵工程取γc=1.45。

混凝土抗壓強度設計值fc和抗拉強度設計值ft與其對應的標準值的關系為

2023/4/18第32頁，共66頁，2023年，2月20日，星期三雙軸應力下的強度1.01.01.21.2-0.2-0.22/fc1/fc拉壓雙向正應力下的強度曲線3）復合受力狀態(tài)下混凝土的強度二、混凝土的物理力學性能①雙向受拉（第一象限），σ1與σ2的相互影響不大，雙向受拉強度均接近于單向受拉強度。②一向受拉，另一向受壓（第二、四象限），混凝土強度均低于單向拉伸或壓縮的強度，即雙向異號應力使強度降低③雙向受壓（第三象限），一項強度隨另一項應力的增加而增加。2023/4/18第33頁，共66頁，2023年，2月20日，星期三法向應力和剪應力下的強度曲線二、混凝土的物理力學性能①抗剪強度隨拉應力的增大而減??；②混凝土的抗壓強度由于剪應力的存在而降低。③σ/fc<0.5~0.7時，抗剪強度隨著壓應力的增大而增大；但在σ/fc＞0.5～0.7時，由于內(nèi)裂縫明顯發(fā)展，抗剪強度反而隨壓應力的增大而減小2023/4/18第34頁，共66頁，2023年，2月20日，星期三三向受壓時的混凝土強度3=fcc’3=fcc’1=2=fLfL----側(cè)向約束壓應力（加液壓）圓柱體試驗有側(cè)向約束時的抗壓強度無側(cè)向約束時圓柱體的單軸抗壓強度二、混凝土的物理力學性能混凝土一向抗壓強度隨另兩向側(cè)壓力的增加而提高。2023/4/18第35頁，共66頁，2023年，2月20日，星期三

對于縱向受壓的混凝土，如果約束混凝土的側(cè)向變形，也可使混凝土的抗壓強度有較大提高。如采用鋼管混凝土柱、螺旋鋼箍柱等能有效約束混凝土的側(cè)向變形使混凝土的抗壓強度、延性(承受變形的能力)有相應的提高。

二、混凝土的物理力學性能2023/4/18第36頁，共66頁，2023年，2月20日，星期三二、混凝土的物理力學性能2.混凝土的變形性能混凝土的變形

非受力變形受力變形一次短期加載下的變形荷載長期作用下的變形多次重復荷載作用下的變形硬化過程中的收縮變形溫濕度變化引起的變形2023/4/18第37頁，共66頁，2023年，2月20日，星期三二、混凝土的物理力學性能受壓時的應力-應變關系作用是：峰值應力后，吸收試驗機的變形能，測出下降段1）一次短期加載下的變形棱柱體試塊2023/4/18第38頁，共66頁，2023年，2月20日，星期三二、混凝土的物理力學性能①0~A:第I階段(彈性階段）(σ=0.3～0.4fck)，混凝土的變形主要是骨料和水泥結(jié)晶體的彈性變形，應力應變關系接近直線。②A～B:第II階段(穩(wěn)定裂縫擴展階段），臨界點B相對應的應力可作為長期受壓強度的依據(jù)(一般取0.8fCk)③B~C：第III階段（裂縫快速發(fā)展階段），應力達到的最高點為fck，與其相應的應變稱為峰值應變ε0，平均取0.002。④在fck以后，裂縫迅速發(fā)展，試件的平均應力強度下降；D后，曲線凸向水平方向發(fā)展，在曲線中曲率最大點E稱為“收斂點”，E點以后主裂縫已很寬。結(jié)構(gòu)內(nèi)聚力幾乎耗盡失去結(jié)構(gòu)的意義。2023/4/18第39頁，共66頁，2023年，2月20日，星期三二、混凝土的物理力學性能(MPa)fco0(10-3)abcd225201510546810混凝土強度提高加載速度減慢影響因素混凝土強度對下降段影響很大，強度越高，下降段越陡峭，延性越差。加載速度越大，下降段越陡峭。2023/4/18第40頁，共66頁，2023年，2月20日，星期三受壓時應力-應變關系的數(shù)學模型u=0.00380=0.002ocfcc0.15fc美國Hognestad模型二、混凝土的物理力學性能2023/4/18第41頁，共66頁，2023年，2月20日，星期三u=0.00350=0.002ocfcc德國Rüsch模型二、混凝土的物理力學性能2023/4/18第42頁，共66頁，2023年，2月20日，星期三中國規(guī)范u0ocfcc二、混凝土的物理力學性能2023/4/18第43頁，共66頁，2023年，2月20日，星期三二、混凝土的物理力學性能受拉時混凝土的應力-應變關系tto

t0

tu

ft理論模型2023/4/18第44頁，共66頁，2023年，2月20日，星期三1二、混凝土的物理力學性能混凝土的彈性模量ccccpe原點切線模量（彈性模量）：拉壓相同變形模量（割線模量、彈塑性模量）切線模量彈性特征系數(shù)，與應力值有關受壓時，為0.4~1.0；受拉ft時，為0.5是材料變形性能的主要指標，在計算構(gòu)件變形、截面應力和預應力構(gòu)件的預應力損失等時用。02023/4/18第45頁，共66頁，2023年，2月20日，星期三二、混凝土的物理力學性能混凝土彈性模量的試驗方法c/fcc0.55~10次此線和原點切線基本平行，取其斜率作為Ec（150×150×300標準試件）取應力上限為0.5fc重復加載5～10次。試驗結(jié)果回歸2023/4/18第46頁，共66頁，2023年，2月20日，星期三二、混凝土的物理力學性能混凝土的泊松比和剪切模量混凝土的剪變模量為混凝土的泊松比（試件的橫向應變與縱向應變之比），在壓力較小時為0.15~0.18，接近破壞時可達0.5以上，規(guī)范取0.22023/4/18第47頁，共66頁，2023年，2月20日，星期三破壞重復荷載下的應力-應變曲線fcf321fcf的確定原則：100×100×300或150×150×450的棱柱體試塊承受200萬次（或以上）循環(huán)荷載時發(fā)生破壞的最大壓應力值二、混凝土的物理力學性能疲勞強度與重復作用時應力變化的幅度有關，隨疲勞應力比的增大而增大2）重復荷載下混凝土的變形性能2023/4/18第48頁，共66頁，2023年，2月20日，星期三二、混凝土的物理力學性能3）長期荷載作用下混凝土的變形性能----徐變0.51.01.52.02.505101520253035(×10-3)(月)crelaela’ela’’cr’P荷載保持不變，隨時間而增長的變形加荷瞬時變形徐變變形原因之一，膠凝體的粘性流動原因之二，混凝土內(nèi)部微裂縫的不斷發(fā)展2023/4/18第49頁，共66頁，2023年，2月20日，星期三二、混凝土的物理力學性能影響徐變的因素應力：c<0.5fc，徐變變形與應力成正比----線性徐變0.5fc<c<0.8fc，非線性徐變

c>0.8fc，造成混凝土破壞，不穩(wěn)定加荷時混凝土的齡期，越早，徐變越大水泥用量越多，水灰比越大，徐變越大骨料越硬，徐變越小；構(gòu)件尺寸越小，徐變越大0.51.01.52.02.505101520253035(×10-3)(月)crelae’e’’cr’0.5fc<c<0.8fc，非線性徐變c<0.5fc，線性徐變養(yǎng)護溫度越高、濕度越大，水化越充分，徐變越小受荷后溫度越高、濕度越低，徐變越大2023/4/18第50頁，共66頁，2023年，2月20日，星期三二、混凝土的物理力學性能徐變對混凝土結(jié)構(gòu)的影響PAsPAss1c1Pc2Ass2P拆去，鋼筋受壓混凝土受拉，可能會引起混凝土開裂徐變：s，c2023/4/18第51頁，共66頁，2023年，2月20日，星期三二、混凝土的物理力學性能4）混凝土的收縮----在空氣中結(jié)硬時混凝土體積縮小的性質(zhì)水泥品種：等級越高，收縮越大水泥用量：水泥用量越多，水灰比越大，收縮越大骨料：骨料越硬，收縮越?。还橇狭皆酱?，收縮越小養(yǎng)護條件、制作方法、使用環(huán)境、體積與表面積的比值等干燥失水是引起收縮的重要因素2023/4/18第52頁，共66頁，2023年，2月20日，星期三二、混凝土的物理力學性能收縮對混凝土結(jié)構(gòu)的影響AssAss收縮：鋼筋受壓，混凝土受拉As

混凝土的收縮對處于完全自由狀態(tài)的構(gòu)件只會引起構(gòu)件的縮短而不開裂。對于周邊有約束而不能自由變形的構(gòu)件，收縮會引起構(gòu)件內(nèi)混凝土產(chǎn)生拉應力，甚至會有裂縫產(chǎn)生。2023/4/18第53頁，共66頁，2023年，2月20日，星期三

當溫度變化時，混凝土的體積有熱脹冷縮的性質(zhì)。當溫度變形受到外界的約束而不能自由發(fā)生時，將在構(gòu)件內(nèi)產(chǎn)生溫度應力。在大體積混凝土中，由于混凝土表面較內(nèi)部的收縮量大，再加上水泥水化熱使混凝土的內(nèi)部溫度比表面溫度高，如果把內(nèi)部混凝土視為相對不變形體，它將對試圖縮小體積的表面混凝土形成約束，在表面混凝土形成拉應力，如果內(nèi)外變形差較大，將會造成表層混凝土開裂。

5）混凝土的溫度變形二、混凝土的物理力學性能2023/4/18第54頁，共66頁，2023年，2月20日，星期三6）混凝土的選用原則

建筑工程中：

鋼筋混凝土構(gòu)件的混凝士強度等級：一般情況下不應低于C15；

當采用HRB335級鋼筋時，混凝土的強度等級不宜低于C20；

當采用HRB400和RRB400級鋼筋以及承受重復荷載的構(gòu)件，混凝土的強度等級不得低于C40。

預應力混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土強度等級：一般情況下不應低于C30；當采用鋼絞線、鋼絲、熱處理鋼筋作預應力鋼筋時混凝土強度等級不宜低于C40。

二、混凝土的物理力學性能2023/4/18第55頁，共66頁，2023年，2月20日，星期三

公路橋涵工程中：

鋼筋混凝土構(gòu)件的混凝土強度等級：一般情況下不應低于C20；

當采用HRB400和KL400級鋼筋時，混凝土的強度等級不應低于

C25。

預應力混凝土構(gòu)件的混凝土強度等級不應低于C40。位于以下區(qū)域的橋涵構(gòu)件，混凝土的強度等級不低于C30；嚴寒區(qū)、海水區(qū)或使用除冰鹽且受其影響的橋涵構(gòu)件；有氣態(tài)、液態(tài)或固態(tài)侵蝕物質(zhì)的環(huán)境時不抵干C30。二、混凝土的物理力學性能2023/4/18第56頁，共66頁，2023年，2月20日，星期三三、鋼筋與混凝土的粘結(jié)1.粘結(jié)力的定義及組成當鋼筋與混凝土之間產(chǎn)生相對變形（滑移），在鋼筋和混凝土的交界面上產(chǎn)生沿鋼筋軸線方向的相互作用力，此作用力稱為粘結(jié)力。粘結(jié)力：與素混凝土梁無異2023/4/18第57頁，共66頁，2023年，2月20日，星期三三、鋼筋與混凝土的粘結(jié)錨固粘結(jié)應力粘結(jié)應力分類局部粘結(jié)應力鋼筋在支座處的錨固粘結(jié)應力是構(gòu)件承載力至關重要的因素。鋼筋的端頭應力為零，在經(jīng)過不長的粘結(jié)距離(稱錨固長度)后，鋼筋的應力應能達到其設計強度。2023/4/18第58頁，共66頁，2023年，2月20日，星期三三、鋼筋與混凝土的粘結(jié)錨固粘結(jié)應力粘結(jié)應力分類局部粘結(jié)應力梁開裂后，混凝土開裂前承受的拉力通過粘結(jié)應力τ傳遞給鋼筋、從而使裂縫處鋼筋應力增大、這種粘結(jié)應力稱為局部粘結(jié)應力，其作用是使裂縫之間的混凝土參與受拉。2023/4/18第59頁，共66頁，2023年，2月20日，星期三三、鋼筋與混凝土的粘結(jié)①化學膠結(jié)力——鋼筋與混凝土接觸面上的化學吸附作用力（一般很小，一旦產(chǎn)生相對滑移即消失）。粘結(jié)力的組成：②摩擦力——混凝土收縮后將鋼筋緊握產(chǎn)