鋼筋和混凝土材料的力學(xué)性能

鋼筋和混凝土材料的力學(xué)性能第1頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期四一、鋼筋的強(qiáng)度和變形

1.鋼筋的應(yīng)力-應(yīng)變曲線AB’BCDE上屈服點(diǎn)不穩(wěn)定下屈服點(diǎn)出現(xiàn)頸縮拉斷BC段為屈服平臺(tái)CD段為強(qiáng)化段0.2%0.2標(biāo)距有明顯流幅的鋼筋無(wú)明顯流幅的鋼筋鋼筋受壓和受拉時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線幾乎相同第2頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期四一、鋼筋的強(qiáng)度和變形

1.鋼筋的應(yīng)力-應(yīng)變曲線AB’BCDE0.2%0.2強(qiáng)度指標(biāo)*明顯流幅的鋼筋：下屈服點(diǎn)對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度作為設(shè)計(jì)強(qiáng)度的依據(jù)，因?yàn)?，鋼筋屈服后?huì)產(chǎn)生大的塑性變形，鋼筋混凝土構(gòu)件會(huì)產(chǎn)生不可恢復(fù)的變形和不可閉合的裂縫，以至不能使用*無(wú)明顯流幅的鋼筋：殘余應(yīng)變?yōu)?.2%時(shí)所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力作為條件屈服強(qiáng)度

第3頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期四一、鋼筋的強(qiáng)度和變形

1.鋼筋的應(yīng)力-應(yīng)變曲線強(qiáng)度指標(biāo)的確定強(qiáng)度隨機(jī)變量強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料，運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法確定的具有一定保證率（鋼筋為97.73%）的統(tǒng)計(jì)特征值：強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值=強(qiáng)度平均值-2×均方差概率密度材料強(qiáng)度強(qiáng)度平均值強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值第4頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期四一、鋼筋的強(qiáng)度和變形

1.鋼筋的應(yīng)力-應(yīng)變曲線AB’BCDE0.2%0.2變形指標(biāo)*伸長(zhǎng)率：鋼筋拉斷后的伸長(zhǎng)與原長(zhǎng)的比值*冷彎要求：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)生斷裂第5頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期四一、鋼筋的強(qiáng)度和變形

2.鋼筋的成分、級(jí)別和品種按化學(xué)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）硅系硅釩系硅鈦系硅錳系硅鉻系第6頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期四一、鋼筋的強(qiáng)度和變形

2.鋼筋的成分、級(jí)別和品種鋼筋熱軋鋼筋：熱軋光面鋼筋HPB235，熱軋帶肋鋼筋HRB335、HRB400，余熱處理鋼筋RRB400冷拉鋼筋：由熱軋鋼筋在常溫下用機(jī)械拉伸而成熱處理鋼筋：將HRB400、RRB400鋼筋通過(guò)加熱、淬火、回火而成按加工鋼絲碳素鋼絲：高碳鎮(zhèn)靜鋼通過(guò)多次冷拔、應(yīng)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(qiáng)其與混凝土間的粘結(jié)力鋼絞線：六根相同直徑的鋼絲成螺旋狀鉸繞在一起冷拔低碳鋼絲：由低碳鋼冷拔而成第7頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期四一、鋼筋的強(qiáng)度和變形

2.鋼筋的成分、級(jí)別和品種按表面形狀光圓鋼筋變形鋼筋鋼筋的應(yīng)用范圍非預(yù)應(yīng)力鋼筋：HRB235，HRB335，HRB400，RRB400預(yù)應(yīng)力鋼筋：碳素鋼絲，刻痕鋼絲，鋼絞線，熱處理鋼筋，冷拉鋼筋第8頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期四一、鋼筋的強(qiáng)度和變形

3.鋼筋的冷加工和熱處理冷拉BKZZ’K’殘余變形冷拉伸長(zhǎng)率無(wú)時(shí)效經(jīng)時(shí)效K點(diǎn)的選擇：應(yīng)力控制和應(yīng)變控制溫度的影響：溫度達(dá)700oC時(shí)恢復(fù)到冷拉前的狀態(tài)，先焊后拉特性：只提高抗拉強(qiáng)度，不提高抗壓強(qiáng)度，強(qiáng)度提高，塑性下降第9頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期四一、鋼筋的強(qiáng)度和變形

3.鋼筋的冷加工和熱處理冷拔經(jīng)過(guò)冷拔后鋼筋沒(méi)有明顯的屈服點(diǎn)和流幅冷拔既能提高抗拉強(qiáng)度又能提高抗壓強(qiáng)度第10頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期四一、鋼筋的強(qiáng)度和變形

3.鋼筋的冷加工和熱處理熱處理對(duì)特定鋼號(hào)的鋼筋進(jìn)行淬火和回火處理強(qiáng)度提高，塑性降低不降低強(qiáng)度的前提下，消除由淬火產(chǎn)生的內(nèi)力，改善塑性和韌性第11頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期四一、鋼筋的強(qiáng)度和變形

4.鋼筋的徐變和松弛徐變應(yīng)力不變，隨時(shí)間的增長(zhǎng)應(yīng)變繼續(xù)增加松弛長(zhǎng)度不變，隨時(shí)間的增長(zhǎng)應(yīng)力降低對(duì)結(jié)構(gòu)，尤其是預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生不利的影響，需采取必要的措施第12頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期四一、鋼筋的強(qiáng)度和變形

5.鋼筋的疲勞重復(fù)荷載作用下，鋼筋的強(qiáng)度<靜載作用下的強(qiáng)度規(guī)定的應(yīng)力幅度內(nèi)，經(jīng)一定次數(shù)的重復(fù)荷載后，發(fā)生疲勞破壞的最大應(yīng)力值稱為疲勞強(qiáng)度。對(duì)鋼筋用疲勞應(yīng)力幅來(lái)表示其疲勞強(qiáng)度。試驗(yàn)方法單根鋼筋的軸拉疲勞鋼筋埋入混凝土中重復(fù)受拉或受彎第13頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期四一、鋼筋的強(qiáng)度和變形

6.混凝土結(jié)構(gòu)對(duì)鋼筋的要求強(qiáng)度要求：屈服強(qiáng)度和極限強(qiáng)度，抗震設(shè)計(jì)時(shí)還要求有一定的屈強(qiáng)比塑性要求：伸長(zhǎng)率和冷彎要求可焊性與混凝土的粘結(jié)性第14頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期四一、鋼筋的強(qiáng)度和變形

7.鋼筋應(yīng)力-應(yīng)變曲線的數(shù)學(xué)模型sss=Essys,hfysss=Essys,hfyfs,us,us,usss=Essyfys,hfs,u有明顯流幅的鋼筋無(wú)明顯流幅的鋼筋第15頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期四二、混凝土的強(qiáng)度和變形

1.單軸受力狀態(tài)下混凝土的抗壓強(qiáng)度立方體抗壓強(qiáng)度f(wàn)cu承壓板試塊摩擦力不涂潤(rùn)滑劑涂潤(rùn)滑劑強(qiáng)度大于我國(guó)規(guī)范的方法：不涂潤(rùn)滑劑壓力試件裂縫發(fā)展擴(kuò)張整個(gè)體系解體，喪失承載力另影響強(qiáng)度的因素還有：齡期、加載速率、試塊尺寸等第16頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期四二、混凝土的強(qiáng)度和變形

1.單軸受力狀態(tài)下混凝土的抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)試塊：150×150×150非標(biāo)準(zhǔn)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(qiáng)度是區(qū)分混凝土強(qiáng)度等級(jí)的指標(biāo)，我國(guó)規(guī)范混凝土的強(qiáng)度等級(jí)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(qiáng)度立方體抗壓強(qiáng)度f(wàn)cu第17頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期四二、混凝土的強(qiáng)度和變形

1.單軸受力狀態(tài)下混凝土的抗壓強(qiáng)度棱柱體抗壓強(qiáng)度f(wàn)c承壓板試塊標(biāo)準(zhǔn)試塊：150×150×300非標(biāo)準(zhǔn)試塊：100×100×300換算系數(shù)0.95200×200×400換算系數(shù)1.05考慮到承壓板對(duì)試件的約束，立方體抗壓強(qiáng)度大于棱柱體抗壓強(qiáng)度，且有：fc=0.76fcu(試驗(yàn)結(jié)果)考慮到構(gòu)件和試件的區(qū)別，取fc=0.67fcu對(duì)國(guó)外（美國(guó)、日本、歐洲混凝土協(xié)會(huì)等）采用的圓柱體試件（d=150,h=300），有fc’=0.79fcu圓柱體抗壓強(qiáng)度第18頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期四二、混凝土的強(qiáng)度和變形

2.單軸受力狀態(tài)下混凝土的抗拉強(qiáng)度直接受拉試驗(yàn)ft100100150150500試驗(yàn)結(jié)果：ft=0.26fcu2/3考慮到構(gòu)件和試件的區(qū)別，尺寸效應(yīng)，加荷速度等的影響，取ft=0.23fcu2/3第19頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期四二、混凝土的強(qiáng)度和變形

2.單軸受力狀態(tài)下混凝土的抗拉強(qiáng)度劈裂試驗(yàn)ftsddftsFFFF我國(guó)根據(jù)100mm立方體的劈裂與抗壓試驗(yàn)結(jié)果有：fts=0.19fcu3/4第20頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期四二、混凝土的強(qiáng)度和變形

2.復(fù)合受力狀態(tài)下混凝土的抗拉強(qiáng)度雙軸應(yīng)力下的強(qiáng)度1.01.01.21.2-0.2-0.22/fc1/fc拉壓/fc/fc0.20.1-0.10.00.61.0單軸抗拉強(qiáng)度單軸抗壓強(qiáng)度雙向正應(yīng)力下的強(qiáng)度曲線法向應(yīng)力和剪應(yīng)力下的強(qiáng)度曲線第21頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期四二、混凝土的強(qiáng)度和變形

2.復(fù)合受力狀態(tài)下混凝土的抗拉強(qiáng)度三向受壓時(shí)的混凝土強(qiáng)度1=fcc’1=fcc’2=3=fLfL----側(cè)向約束壓應(yīng)力（加液壓）圓柱體試驗(yàn)有側(cè)向約束時(shí)的抗壓強(qiáng)度無(wú)側(cè)向約束時(shí)圓柱體的單軸抗壓強(qiáng)度第22頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期四二、混凝土的強(qiáng)度和變形

3.混凝土的疲勞強(qiáng)度破壞重復(fù)荷載下的應(yīng)力-應(yīng)變曲線fcf321疲勞強(qiáng)度<fcfcf的確定原則：100×100×300或150×150×450的棱柱體試塊承受200萬(wàn)次（或以上）循環(huán)荷載時(shí)發(fā)生破壞的最大壓應(yīng)力值第23頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期四二、混凝土的強(qiáng)度和變形

4.混凝土的變形性能(MPa)fco0(10-3)abcd225201510546810混凝土強(qiáng)度提高加載速度減慢單軸受壓時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系作用是：峰值應(yīng)力后，吸收試驗(yàn)機(jī)的變形能，測(cè)出下降段第24頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期四二、混凝土的強(qiáng)度和變形

4.混凝土的變形性能單軸受壓時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系的數(shù)學(xué)模型u=0.00380=0.002ocfcc0.15fcu=0.00350=0.002ocfcc美國(guó)Hognestad模型德國(guó)Rüsch模型第25頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期四二、混凝土的強(qiáng)度和變形

4.混凝土的變形性能單軸受壓時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系的數(shù)學(xué)模型----中國(guó)規(guī)范u0ocfcc第26頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期四二、混凝土的強(qiáng)度和變形

4.混凝土的變形性能側(cè)向受約束時(shí)混凝土的變形特點(diǎn)cu約束混凝土非約束混凝土ccfccfcEsecEc

c02c0

sp

cco環(huán)箍斷裂第27頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期四二、混凝土的強(qiáng)度和變形

4.混凝土的變形性能軸向受拉時(shí)混凝土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系tto

t0

tu

ftt(MPa)0

(mm)cr=0.00012試件：7619305mmfc=44MPa43210.010.020.030.040.050.06標(biāo)距＝83mm理論模型！?。〉?8頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期四二、混凝土的強(qiáng)度和變形

4.混凝土的變形性能重復(fù)荷載下混凝土的變形性能pe包羅線與一次性加載時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線相似第29頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期四二、混凝土的強(qiáng)度和變形

4.混凝土的變形性能混凝土的彈性模量ccccep01原點(diǎn)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）切線模量受壓時(shí)，為0.4~1.0；受拉破壞時(shí)，為1.0第30頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期四二、混凝土的強(qiáng)度和變形

4.混凝土的變形性能混凝土的彈性模量的試驗(yàn)方法（150×150×300標(biāo)準(zhǔn)試件）c/fcc0.55~10次此線和原點(diǎn)切線基本平行，取其斜率作為Ec第31頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期四二、混凝土的強(qiáng)度和變形

4.混凝土的變形性能混凝土的泊松比和剪切模量混凝土的泊松比，在壓力較小時(shí)為0.15~0.18，接近破壞時(shí)可達(dá)0.5以上，一般可取0.2混凝土的剪切模量為第32頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期四二、混凝土的強(qiáng)度和變形

4.混凝土的變形性能長(zhǎng)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)c<0.5fc，線性徐變c<0.8fc，非線性徐變cree’e’’cr’P原因之一，膠凝體的粘性流動(dòng)原因之二，混凝土內(nèi)部微裂縫的不斷發(fā)展第33頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期四二、混凝土的強(qiáng)度和變形

4.混凝