混凝土的主要力學(xué)性能

混凝土的主要力學(xué)性能第1頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月①軟剛和硬剛鋼筋的強(qiáng)度和變形性能主要由單向拉伸測(cè)得的應(yīng)力應(yīng)變曲線來表征。試驗(yàn)表明，鋼筋的拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線可分為兩類：有明顯的流幅的鋼筋（也稱為軟鋼）見圖1.2，沒有明顯流幅的鋼筋（也稱為硬鋼）見圖1.3。②比例極限有明顯流幅的鋼筋應(yīng)力應(yīng)變曲線，軸向拉伸時(shí)，在達(dá)到比例極限a點(diǎn)之前，材料處于彈性階段，軟鋼應(yīng)力與應(yīng)變的比值為常數(shù)，即為鋼筋的彈性模量Es，a為應(yīng)力應(yīng)變成比例的極限狀態(tài)，它所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力稱為比例極限。σ(Mpa)ε鋼筋的主要力學(xué)性能abcde比例極限屈服強(qiáng)度極限強(qiáng)度流幅③屈服極限當(dāng)應(yīng)力達(dá)到b點(diǎn)后，材料開始屈服，b點(diǎn)稱屈服的上限點(diǎn)，過點(diǎn)后，應(yīng)力與應(yīng)變曲線出現(xiàn)上下波動(dòng)，形成一個(gè)明顯的屈服臺(tái)階，屈服臺(tái)階的下限c點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力稱為“屈服強(qiáng)度＂。

二、鋼筋的主要力學(xué)性能（一）鋼筋的強(qiáng)度和變形④極限強(qiáng)度當(dāng)鋼筋屈服塑流到一定程度，即到達(dá)點(diǎn)以后，應(yīng)力應(yīng)變曲線又開始上升，抗拉能力有所提高，隨著曲線上升到最高點(diǎn)d，相應(yīng)的應(yīng)力稱為鋼筋的極限強(qiáng)度，cd段稱為鋼筋的強(qiáng)化階段。過了d點(diǎn)以后，鋼筋在薄弱處的斷面將顯著縮小，發(fā)生局部頸縮現(xiàn)象，變形迅速增加，應(yīng)力隨之下降，直到過點(diǎn)時(shí)試件被拉斷。圖第2頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月鋼筋的主要力學(xué)性能σ(Mpa)ε0.85σbσb0.2%⑤條件屈服強(qiáng)度（硬剛）高碳鋼與低碳鋼不同，見圖1.3，它沒有明顯的屈服臺(tái)階，塑性變形小，延伸率亦小，但極限強(qiáng)度高。通常用殘余應(yīng)變?yōu)?.2%的應(yīng)力，約0.85σb作為假想屈服點(diǎn)(或稱條件屈服點(diǎn))，用σ0.2表示，0.85σb作為條件屈服強(qiáng)度。

σb極限抗拉強(qiáng)度值。圖第3頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月⑥鋼筋的伸長(zhǎng)率除強(qiáng)度指標(biāo)外，鋼筋還應(yīng)具有一定的塑性變形能力。反映鋼筋塑性性能的基本指標(biāo)是伸長(zhǎng)率和冷彎性能。所謂伸長(zhǎng)率即鋼筋拉斷后的伸長(zhǎng)值與原長(zhǎng)的比率：鋼筋的主要力學(xué)性能………1-1式中：δ伸長(zhǎng)率（%）

L-試件受力前的標(biāo)距長(zhǎng)度（有5d、10d、100d）

L1-試件拉斷后的標(biāo)距長(zhǎng)度伸長(zhǎng)率越大的鋼筋塑性越好，即拉伸前有足夠的伸長(zhǎng)，使構(gòu)件的破壞有預(yù)兆；反之構(gòu)件的破壞具有突發(fā)性而呈現(xiàn)脆性。第4頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月鋼筋的主要力學(xué)性能⑦鋼筋的冷彎性能為了使鋼筋在加工成型時(shí)不發(fā)生斷裂，要求鋼筋具有一定的冷彎性能。冷彎是將直徑為d的鋼筋繞某一規(guī)定直徑為D的鋼輥進(jìn)行彎曲，在達(dá)到規(guī)定的冷彎角度（1800）時(shí)鋼筋不發(fā)生裂紋、鱗落或斷裂，就表示合格。見表1-1表1-1各種鋼筋伸長(zhǎng)率及冷彎試驗(yàn)要求鋼筋種類HPB235HRB335HRB400伸長(zhǎng)率（%）δ5251614冷彎要求冷彎角度180018001800δ5_____表示試件長(zhǎng)度為5d的鋼筋的伸長(zhǎng)率第5頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月鋼筋的主要力學(xué)性能（二）鋼筋的成分、分類、級(jí)別、品種成分：鋼筋的主要成分為鐵、還有少量的碳、錳、硅、釩、鈦及一些有害元素如磷、硫等。剛材的強(qiáng)度隨含碳量的增加而增加，但其塑性性能及可焊性隨之降低。錳、硅、釩、鈦等少量合金元素可是鋼材的強(qiáng)度、塑性等綜合性能提高。分類：我國(guó)建筑工程中采用的鋼筋，按化學(xué)成分可分為碳素鋼和普通低合金鋼兩大類。含碳量小于0.25%的碳素鋼稱為低碳鋼或軟鋼，含碳量為0.6%～1.4%的碳素鋼稱為高碳鋼或硬鋼。在碳素鋼的元素中加入少量的合金元素，就成為普通低合金鋼。如20MnSi、20MnSiV、20MnSiNb、20MnTi等。第6頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月鋼筋的主要力學(xué)性能HPB235HRB335HRB400高強(qiáng)鋼絲σ(Mpa)ε0級(jí)別及品種：我國(guó)建筑工程中采用的鋼筋，國(guó)產(chǎn)普通鋼筋有以下4級(jí)：①熱軋光面235級(jí)②熱軋帶肋335級(jí)

③HRB400(20MnSiV、20MnSiNb、20MnTi):熱軋帶肋400級(jí)④RRB400(K20MnSi):余熱處理鋼筋400級(jí)（用HRB335(20MnSi)穿水熱處理而成），各級(jí)別性能見圖1-420表示含碳量為0.2%，其余合金元素的含量在1.5%以下，k為控制的意思。圖第7頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月鋼筋的主要力學(xué)性能表1-2普通鋼筋強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值及設(shè)計(jì)值(N/mm2)鋼筋種類符號(hào)d(mm)fykfyfy＇HPB235(Q235)φ8~20235210210HRB335(20MnSi)6~50335300300HRB400(20MnSiV、20MnSiNb、20MnTi)6~50400360360RRB400(K20MnSi)8~40400360360R注：1.當(dāng)d大于40mm時(shí)，應(yīng)有可靠的工程經(jīng)驗(yàn)。

2.fyk鋼筋的標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度，具有95%以上的保證率，由屈服極限確定。

3.fy鋼筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，fy＇鋼筋的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。第8頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月鋼筋的主要力學(xué)性能表1-3預(yù)應(yīng)力鋼筋強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值及設(shè)計(jì)值(N/mm2)種類符號(hào)fptkfpyf＇py鋼絞線1*3ΦS1860132039017201220157011101*71860132039017201220消除應(yīng)力鋼絲光面螺旋肋ΦPΦH177012504101670118015701110刻痕Φ處理鋼筋40Si2MnΦHT1470104040048Si2Mn45Si2Cr第9頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月鋼筋的主要力學(xué)性能表1-4鋼筋彈性模量（×105N/mm2）種類EsHPB2352.1熱處理鋼筋2.0消除應(yīng)力鋼絲（光面鋼絲、螺旋肋鋼絲、刻痕鋼絲）2.05鋼絞線1.92注：必要時(shí)鋼鉸線可采用實(shí)測(cè)的彈性模量第10頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月鋼筋的主要力學(xué)性能熱處理鋼筋上面所述為普通鋼筋，而預(yù)應(yīng)力鋼筋采用熱處理鋼筋。由40Si2Mn(d=6)、48Si2Mn(d=8.2)和45Si2Cr(d=10)等通過加熱、淬火和回火等調(diào)質(zhì)工藝處理制成的。熱處理鋼筋又稱調(diào)質(zhì)鋼筋。鋼絲主要用于預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中，有消除應(yīng)力的光面鋼絲、螺旋肋鋼絲和三面刻痕鋼絲三種。冷拔低碳鋼絲由低碳熱軋鋼筋經(jīng)冷拔制成，分為兩個(gè)級(jí)別：甲級(jí)和乙級(jí)。冷拔低碳鋼絲的延性較差，新《規(guī)范》中也未列入。若在建筑工程中采用時(shí)，應(yīng)遵守專門規(guī)程的規(guī)定。鋼絲(直徑在5mm以內(nèi))可以是單根的，也可以編成鋼絞線或鋼絲束。第11頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月鋼筋的主要力學(xué)性能鋼絞線是由多根高強(qiáng)鋼絲在絞絲機(jī)上絞合，再經(jīng)低溫回火制成。按其股數(shù)可分為3股和7股兩種，高強(qiáng)鋼絲、鋼絞線的強(qiáng)度可達(dá)1700N／mm2以上。第12頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月鋼筋的主要力學(xué)性能鋼筋的冷拉和冷拔(1)冷拉冷拉是將鋼筋拉到超過鋼筋屈服強(qiáng)度的某一應(yīng)力值，以提高鋼筋的抗拉強(qiáng)度，達(dá)到節(jié)約鋼材的目的。冷拉能提高鋼筋抗拉強(qiáng)度，但不能提高抗壓強(qiáng)度。冷拉能使鋼筋伸長(zhǎng)，能節(jié)省鋼材，調(diào)直鋼筋，自動(dòng)除銹，檢查焊接質(zhì)量的作用。(2)冷拔冷拔是將Φ6～Φ8的HPB235級(jí)鋼筋，用強(qiáng)力從直徑較小的硬質(zhì)合金拔絲模拔出使它產(chǎn)生塑性變形，拔成較細(xì)直徑的鋼絲，以提高其強(qiáng)度的冷加工方法。冷拔后鋼筋的強(qiáng)度得到了較大的提高，但塑性卻有較大的降低。經(jīng)過冷拔加工的低碳鋼絲，須逐盤檢驗(yàn)，分為甲、乙兩級(jí)，甲級(jí)用作預(yù)應(yīng)力鋼筋，乙級(jí)用作非預(yù)應(yīng)力鋼筋。第13頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月σσadeo冷拉伸長(zhǎng)率ε圖1-5冷拉后的應(yīng)力——應(yīng)變曲線鋼筋的主要力學(xué)性能kσklεkk’d’e’φb5φb4φb3σ200o圖1-6冷拔鋼筋的應(yīng)力——應(yīng)變曲線21.9φ6400600ε(10-2)第14頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月鋼筋的主要力學(xué)性能

冷拉只能提高鋼筋的抗拉強(qiáng)度，故不宜用作受壓鋼筋；而冷拔可同時(shí)提高抗拉和抗壓強(qiáng)度。必須指出，上述冷加工鋼筋以大幅度犧牲延性來換取強(qiáng)度的有限提高，終究不是提高結(jié)構(gòu)性能的有效途徑，近年來，強(qiáng)度高、性能好的鋼筋（鋼絲、鋼絞絲）在我國(guó)已可充分供應(yīng)，故冷拉鋼筋和冷拔鋼絲不在列入新《混凝土規(guī)范》，但并不是不允許使用這些鋼筋。當(dāng)應(yīng)用這些鋼筋時(shí)，應(yīng)符合專門規(guī)程的規(guī)定。

第15頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月鋼筋的主要力學(xué)性能鋼筋的形式(b)(a)(c)(d)光面鋼筋(a):HPB235

帶肋鋼筋(b)_(d):(b)螺紋鋼筋

(c)人字紋鋼筋

(d)月牙形鋼筋我國(guó)帶肋鋼筋的外形目前生產(chǎn)的是月牙形。HRB335—表面有阿拉伯?dāng)?shù)字“2”，HRB400—表面有阿拉伯?dāng)?shù)字“3”。第16頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月鋼筋的主要力學(xué)性能建筑結(jié)構(gòu)對(duì)鋼筋的要求及選擇原則要求強(qiáng)度要求、塑性要求、可焊性要求、與混凝土的粘結(jié)力選擇的原則在實(shí)際工程應(yīng)用中，基于混凝土對(duì)鋼筋性能的要求，確定的選用原則為：①鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)以HRB400級(jí)熱軋帶肋鋼筋為主導(dǎo)鋼筋；實(shí)際工程中，普通鋼筋宜采用HRB400級(jí)和HRB335級(jí)鋼筋，也可采用HPB235級(jí)及RRB400級(jí)鋼筋。②預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)以高強(qiáng)、低松弛鋼絲、鋼絞線為主導(dǎo)鋼筋；預(yù)應(yīng)力鋼筋宜采用預(yù)應(yīng)力鋼絲、鋼絞線，也可采用熱處理鋼筋。③各種形式的冷加工鋼筋應(yīng)整頓市場(chǎng)、加強(qiáng)管理、保證質(zhì)量、提高性能，通過市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)化或淘汰。購買鋼筋應(yīng)要求廠家提供三項(xiàng)力學(xué)性能（抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率）、兩項(xiàng)化學(xué)性能（磷、硫含量）第17頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月混凝土的主要力學(xué)性能三、混凝土的主要力學(xué)性能（一）混凝土的強(qiáng)度（1）、混凝土的立方體抗壓強(qiáng)（fcu）度及強(qiáng)度等級(jí)混凝土結(jié)構(gòu)中，主要是利用它的抗壓強(qiáng)度。因此抗壓強(qiáng)度是混凝土力學(xué)性能中最主要和最基本的指標(biāo)?；炷恋膹?qiáng)度等級(jí)是用抗壓強(qiáng)度來劃分的混凝土強(qiáng)度等級(jí)：邊長(zhǎng)150mm立方體標(biāo)準(zhǔn)試件，在標(biāo)準(zhǔn)條件下（20±3℃，≥90%濕度）養(yǎng)護(hù)28天，用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法（加載速度0.15~0.3N/mm2/sec，兩端不涂潤(rùn)滑劑）測(cè)得的具有95%保證率的立方體抗壓強(qiáng)度，用符號(hào)C表示，C30表示fcu,k=30N/mm2

，fcu,k混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，注意：fcu與fcu,k的區(qū)別在于是否具有95%的保證率根據(jù)《規(guī)范》強(qiáng)度范圍，從C15~C80共劃分為14個(gè)強(qiáng)度等級(jí)，級(jí)差為5N/mm2。與原《規(guī)范GBJ10-89》相比，混凝土強(qiáng)度等級(jí)范圍由C60提高到C80，C50以上為高強(qiáng)混凝土。第18頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月混凝土的主要力學(xué)性能

如果采用的是100mm、200mm的非標(biāo)準(zhǔn)試件，應(yīng)乘以0.95、1.05的系數(shù)將其折算成標(biāo)準(zhǔn)試件。

規(guī)范《GB50010—2..2》4.1.2規(guī)定：在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，混凝土的強(qiáng)度等級(jí)不宜低于C15；當(dāng)采用HRB335級(jí)鋼筋時(shí)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C20；當(dāng)采用HRB400和RRB400級(jí)鋼筋以及對(duì)承受重復(fù)荷載的構(gòu)件，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不得低于C20。預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C30；當(dāng)采用預(yù)應(yīng)力鋼絲、鋼絞線、熱處理鋼筋作預(yù)應(yīng)力鋼筋時(shí)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜低于C40。第19頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月混凝土的主要力學(xué)性能（2）混凝土軸心抗壓強(qiáng)度實(shí)際工程中，一般的受壓構(gòu)件不是立方體而是棱柱體，即構(gòu)件的高度要比截面的尺寸大。一般用h/b=3～4的棱柱體抗壓強(qiáng)度來代表混凝土單向均勻受壓時(shí)的抗壓強(qiáng)度。軸心抗壓強(qiáng)度采用棱柱體試件測(cè)定，用符號(hào)fc表示，它比較接近實(shí)際構(gòu)件中混凝土的受壓情況，我國(guó)通常取150mm×150mm×450mm的棱柱體試件，也常用100×100×300試件。對(duì)于同一混凝土，棱柱體抗壓強(qiáng)度小于立方體抗壓強(qiáng)度。棱柱體抗壓強(qiáng)度和立方體抗壓強(qiáng)度的換算關(guān)系為：混凝土的軸心抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度：fc=fck/γc第20頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月混凝土的主要力學(xué)性能式中：fck——混凝土軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值

fc——混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值

0.88——實(shí)驗(yàn)試件與實(shí)際結(jié)構(gòu)的差異修正系數(shù)

αc1——棱柱體抗壓強(qiáng)度與立方體抗壓強(qiáng)度的比值，對(duì)C50以下取0.76，對(duì)C80取0.82，其間按線性差值計(jì)算。

αc2——C40以上混凝土脆性折減系數(shù)，C40取1.0，

C80取0.87，其間按線性差值計(jì)算。

γc——混凝土材料分項(xiàng)系數(shù)，取1.4第21頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月混凝土的主要力學(xué)性能

（3）混凝土軸心抗拉強(qiáng)度

混凝土軸心抗拉強(qiáng)度ft是采用100mm×100mm×500mm的棱柱體，兩端設(shè)有螺紋鋼筋(圖1-7)，在實(shí)驗(yàn)機(jī)上受拉來測(cè)定的。當(dāng)試件拉裂時(shí)測(cè)得的平均拉應(yīng)力即為混凝土的軸心抗拉強(qiáng)度。實(shí)驗(yàn)表明，混凝土的抗拉強(qiáng)度比抗壓強(qiáng)度低得多，混凝土軸心抗拉強(qiáng)度只是混凝土立方體抗壓強(qiáng)度的1/17～1/8倍,而且隨混凝土強(qiáng)度等級(jí)的提高而減小。通過實(shí)驗(yàn)，新規(guī)范按下式計(jì)算：圖：1.7第22頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月混凝土的主要力學(xué)性能式中：ftk——混凝土軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值

ft——混凝土軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值

αc2——C40以上混凝土脆性折減系數(shù)，C40取1.0，

C80取0.87，其間按線性差值計(jì)算。

δ——

混凝土立方體強(qiáng)度變異系數(shù)

γc——混凝土材料分項(xiàng)系數(shù)，取1.4

軸心受拉試驗(yàn)由于兩端所埋設(shè)的鋼筋不易對(duì)中，實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)偏差較大，目前國(guó)內(nèi)普遍采用立方體試件做劈拉試驗(yàn)來代替。第23頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月混凝土的主要力`學(xué)性能劈拉試驗(yàn)PaP拉壓壓圖：1-8第24頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月混凝土的主要力學(xué)性能（4）混凝土強(qiáng)度指標(biāo)混凝土強(qiáng)度也有標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計(jì)值之分，混凝土強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值具有95%的保證率，若將其除以材料分項(xiàng)系數(shù)γc（γc=1.4），即得混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值按下表采用。表1-5第25頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月混凝土的主要力學(xué)性能混凝土立方體強(qiáng)度實(shí)測(cè)值、立方體強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值、軸心抗壓標(biāo)準(zhǔn)值、軸心抗拉標(biāo)準(zhǔn)值之間的關(guān)系立方體強(qiáng)度實(shí)測(cè)值：每個(gè)立方體試件實(shí)際測(cè)得的強(qiáng)度值f0cu立方體強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值：

《規(guī)范》規(guī)定材料強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值

應(yīng)具有不小于95%的保證率立方體強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fcu,k即為混凝土強(qiáng)度等級(jí)《規(guī)范》在確定混凝土軸心抗壓強(qiáng)度和軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，假定它們的變異系數(shù)與立方體強(qiáng)度的變異系數(shù)相同，利用與立方體強(qiáng)度平均值的換算關(guān)系，便可按上式計(jì)算得到。同時(shí)，《規(guī)范》考慮到試件與實(shí)際結(jié)構(gòu)的差異以及高強(qiáng)混凝土的脆性特征，對(duì)軸心抗壓強(qiáng)度和軸心抗拉強(qiáng)度，還采用了以下兩個(gè)折減系數(shù)：⑴結(jié)構(gòu)中混凝土強(qiáng)度與混凝土試件強(qiáng)度的比值，取0.88；⑵脆性折減系數(shù)，對(duì)C40取1.0，對(duì)C80取0.87，中間按線性規(guī)律變化。第26頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月混凝土的主要力學(xué)性能（二）、混凝土的變形混凝土的變形可分為兩類：一類是受力引起的變形；另一類是收縮和溫度變化引起的變形。（1）混凝土的受力變形①混凝土單向受壓時(shí)的應(yīng)力—應(yīng)變曲線

混凝土單軸受力時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系反映了混凝土受力全過程的重要力學(xué)特征是分析混凝土構(gòu)件應(yīng)力、建立承載力和變形計(jì)算理論的必要依據(jù)，也是利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行非線性分析的基礎(chǔ)。試驗(yàn)表明混凝土完整的應(yīng)力應(yīng)變曲線包括兩部分：上升階段和下降階段。

混凝土單軸受壓應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線，常采用棱柱體試件來測(cè)定。在普通試驗(yàn)機(jī)上采用等應(yīng)力速度加載，達(dá)到軸心抗壓強(qiáng)度fc時(shí)，試驗(yàn)機(jī)中集聚的彈性應(yīng)變能大于試件所能吸收的應(yīng)變能，會(huì)導(dǎo)致試件產(chǎn)生突然脆性破壞，只能測(cè)得應(yīng)力-應(yīng)變曲線的上升段。采用等應(yīng)變速度加載，或在試件旁附設(shè)高彈性元件與試件一同受壓，以吸收試驗(yàn)機(jī)內(nèi)集聚的應(yīng)變能，可以測(cè)得應(yīng)力-應(yīng)變曲線的下降段。第27頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月混凝土的主要力學(xué)性能圖：1-9第28頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月混凝土的主要力學(xué)性能

強(qiáng)度等級(jí)越高，線彈性段越長(zhǎng)，峰值應(yīng)變也有所增大。但高強(qiáng)混凝土中，砂漿與骨料的粘結(jié)很強(qiáng)，密實(shí)性好，微裂縫很少，最后的破壞往往是骨料破壞，破壞時(shí)脆性越顯著，下降段越陡。峰值應(yīng)力fc所對(duì)應(yīng)的應(yīng)變?chǔ)?約為0.002左右，應(yīng)力小于0.3fc時(shí)混凝土處于彈性階段，混凝土內(nèi)部幾乎沒有裂縫，0.3～0.8

fc之間，混凝土內(nèi)部裂縫發(fā)展，但能保持穩(wěn)定，大于0.8

fc混凝土內(nèi)部裂縫發(fā)展很快，塑性變形顯著增大，體積應(yīng)變逐漸由壓縮轉(zhuǎn)為擴(kuò)張。ε0圖1-10不同強(qiáng)度混凝土的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線fc0.3fc第29頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月混凝土的主要力學(xué)性能不涂潤(rùn)滑劑涂潤(rùn)滑劑>≈圖：1-11混凝土破壞機(jī)理fc<fcu?第30頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月混凝土的主要力學(xué)性能◆《規(guī)范》應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系上升段：下降段：圖：1-12第31頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月混凝土的主要力學(xué)性能②混凝土的彈性模量和變形模量◆彈性模量：通過應(yīng)力應(yīng)變曲線原點(diǎn)的切線斜率，用Ec表示，也叫原點(diǎn)模量?！糇冃文Ａ浚涸趹?yīng)力應(yīng)變曲線上取一點(diǎn)，將該點(diǎn)與原點(diǎn)相連得到的直線的斜率，用E’c來表示，也叫割線模量。割線模量切線模量

彈性系數(shù)n

隨應(yīng)力增大而減小

n

=1~0.5原點(diǎn)切線模圖：1-13第32頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月混凝土的主要力學(xué)性能◆彈性模量測(cè)定方法圖：1-14第33頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月混凝土的主要力學(xué)性能混凝土強(qiáng)度等級(jí)C15C20C25C30C35C40C45EC2.202.552.803.003.153.253.35混凝土強(qiáng)度等級(jí)C50C55C60C65C70C75C80EC3.453.553.603.653.703.753.80表：1-6混凝土彈性模量（×10-4N/mm2）注釋：《規(guī)范》表4.1.5P17第34頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月混凝土的主要力學(xué)性能③混凝土的徐變混凝土在荷載的長(zhǎng)期作用下，其變形隨時(shí)間而不斷增長(zhǎng)的現(xiàn)象稱為徐變。

徐變會(huì)使結(jié)構(gòu)（構(gòu)件）的（撓度）變形增大，引起預(yù)應(yīng)力損失，在長(zhǎng)期高應(yīng)力作用下，甚至?xí)?dǎo)致破壞。不過，徐變有利于結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生內(nèi)（應(yīng)）力重分布，降低結(jié)構(gòu)的受力（如支座不均勻沉降），減小大體積混凝土內(nèi)的溫度應(yīng)力，受拉徐變可延緩收縮裂縫的出現(xiàn)。

與混凝土的收縮一樣，徐變與時(shí)間有關(guān)。因此，在測(cè)定混凝土的徐變時(shí)，應(yīng)同批澆筑同樣尺寸不受荷的試件，在同樣環(huán)境下同時(shí)量測(cè)混凝土的收縮變形，從徐變?cè)嚰淖冃沃锌鄢龑?duì)比的收縮試件的變形，才可得到徐變變形。第35頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月混凝土的主要力學(xué)性能在應(yīng)力（≤0.5fc）作用瞬間，首先產(chǎn)生瞬時(shí)彈性應(yīng)變，隨荷載作用時(shí)間的延續(xù)，變形不斷增長(zhǎng)，前4個(gè)月徐變?cè)鲩L(zhǎng)較快，6個(gè)月可達(dá)最終徐變的（70~80）%，以后增長(zhǎng)逐漸緩慢，2~3年后趨于穩(wěn)定。t加荷瞬時(shí)應(yīng)變徐變應(yīng)變殘余應(yīng)變?chǔ)判逗伤矔r(shí)恢復(fù)應(yīng)變卸荷后彈性后效圖：1-15第36頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月混凝土的主要力學(xué)性能◆影響徐變得因素內(nèi)在因素是混凝土的組成和配比。骨料的剛度（彈性模量）越大，體積比越大，徐變就越小。水灰比越小，徐變也越小。環(huán)境影響包括養(yǎng)護(hù)和使用條件。受荷前養(yǎng)護(hù)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)護(hù)可使徐變減少（20~35）%。受荷后構(gòu)件所處的環(huán)境溫度越高，相對(duì)濕度越小，徐變就越大。第37頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月混凝土的主要力學(xué)性能應(yīng)力條件初應(yīng)力水平si/fc和加荷時(shí)混凝土的齡期t0，它們影響徐變的非常主要的因素。當(dāng)初始應(yīng)力水平si/fc≤0.5時(shí)，徐變值與初應(yīng)力基本上成正比，這種徐變稱為線性徐變。當(dāng)初應(yīng)力si在(0.5~0.8)fc范圍時(shí)，徐變最終雖仍收斂，但最終徐變與初應(yīng)力si不成比例，這種徐變稱為非線性徐變。當(dāng)初應(yīng)力si>0.8fc時(shí)，混凝土內(nèi)部微裂縫的發(fā)展已處于不穩(wěn)定的狀態(tài)，徐變的發(fā)展將不收斂，最終導(dǎo)致混凝土的破壞。因此將0.8fc作為混凝土的長(zhǎng)期抗壓強(qiáng)度。

高強(qiáng)混凝土的密實(shí)性好，在相同的s/fc比值下，徐變比普通混凝土小得多。但由于高強(qiáng)混凝土承受較高的應(yīng)力值，初始變形較大，故兩者總變形接近。此外，高強(qiáng)混凝土線性徐變的范圍可達(dá)0.65fc，長(zhǎng)期強(qiáng)度約為0.85fc，也比普通混凝土大一些。第38頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月混凝土的主要力學(xué)性能（2）混凝土的收縮變形混凝土在水中硬化時(shí)體積會(huì)膨脹，但其值較小，對(duì)混凝土影響不大。

混凝土在空氣中硬化時(shí)體積會(huì)縮小，這種現(xiàn)象稱為混凝土的收縮。收縮是混凝土在不受外力情況下體積變化產(chǎn)生的變形。

當(dāng)這種自發(fā)的變形受到外部（支座）或內(nèi)部（鋼筋）的約束時(shí)，將使混凝土中產(chǎn)生拉應(yīng)力，甚至引起混凝土的開裂?；炷潦湛s會(huì)使預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力損失。某些對(duì)跨度比較敏感的超靜定結(jié)構(gòu)（如拱結(jié)構(gòu)），收縮也會(huì)引起不利的內(nèi)力。第39頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月混凝土的主要力學(xué)性能樓板干燥收縮裂縫與邊框架的變形圖：1-16第40頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月混凝土的主要力學(xué)性能混凝土的收縮是隨時(shí)間而增長(zhǎng)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)展逐漸減慢，整個(gè)收縮過程可延續(xù)兩年以上。一般情況下，最終收縮應(yīng)變值約為(2~5)×10-4

混凝土開裂應(yīng)變?yōu)?0.5~2.7)×10-4圖：1-17第41頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月混凝土的主要力學(xué)性能◆影響因素

混凝土的收縮受結(jié)構(gòu)周圍的溫度、濕度、構(gòu)件斷面形狀及尺寸、配合比、骨料性質(zhì)、水泥性質(zhì)、混凝土澆筑質(zhì)量及養(yǎng)護(hù)條件等許多因素有關(guān)。

水泥用量多、水灰比越大，收縮越大。

骨料彈性模量高、級(jí)配好，收縮就小。

干燥失水及高溫環(huán)境，收縮大。

小尺寸構(gòu)件收縮大，大尺寸構(gòu)件收縮小。

高強(qiáng)混凝土收縮大。影響收縮的因素多且復(fù)雜，要精確計(jì)算尚有一定的困難。在實(shí)際工程中，要采取一定措施減小收縮應(yīng)力的不利影響——施工縫。第42頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月鋼筋與混凝土之間的粘接一、鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)（一）鋼筋與混凝土的粘結(jié)作用

鋼筋與混凝土的粘結(jié)力，是保證鋼筋和混凝土共同工作的必要條件，其在混凝土中的粘結(jié)錨固力有以下四個(gè)方面：①鋼筋和混凝土接觸面上的粘結(jié)——化學(xué)吸附力，亦稱膠結(jié)力。這來源于澆注時(shí)水泥漿體向鋼筋表面氧化層的滲透和養(yǎng)護(hù)過程中水泥晶體的生長(zhǎng)和硬化，從而使水泥膠體與鋼筋表面產(chǎn)生吸附膠著作用。這種化學(xué)吸附力只能在鋼筋和混凝土的界面處于原生狀態(tài)時(shí)才存在，—旦發(fā)生滑移，它就失去作用，其值很小，不起明顯作用。②鋼筋與混凝土之間的摩阻力。由于混凝土凝固時(shí)收縮．使鋼筋與混凝土接觸面上產(chǎn)生正應(yīng)力，因此，當(dāng)鋼筋和混凝土產(chǎn)生相對(duì)滑移時(shí)(或有相對(duì)滑移的趨勢(shì)時(shí))，在鋼筋和混凝土的界面上將產(chǎn)生摩阻力。光面鋼筋與混凝土的粘結(jié)力主要靠摩阻力。第43頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月鋼筋與混凝土之間的粘接③鋼筋與混凝土的咬合力。對(duì)于光面鋼筋，咬合力是指表面粗糙不平而產(chǎn)生的咬合作用；對(duì)于帶肋鋼筋，咬合力是指帶肋鋼筋肋間嵌入混凝土而形成的機(jī)械咬合作用，這是帶肋鋼筋與混凝土粘結(jié)力的主要來源。④機(jī)械錨固力彎鉤、彎折及附加錨固措施所提供的粘結(jié)錨固作用。σraad劈裂裂縫ftft(a)擠壓產(chǎn)生的咬合力(b)A-A剖面上的力圖：1-18第44頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月鋼筋與混凝土之間的粘接◆光面鋼筋與混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度（τμ）主要取決于膠結(jié)力和摩擦阻力?！糇冃武摻钆c混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度（τμ）主要取決于咬合力。τμ通過拔出試驗(yàn)按下式確定：圖：1-19ldTτμmaxτ第45頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月鋼筋與混凝土之間的粘接（二）鋼筋的錨固與連接

(1)鋼筋的錨固為了使鋼筋和混凝土能可靠地共同工作，鋼筋在混凝土中必須有可靠的錨固。①受拉鋼筋的錨固當(dāng)計(jì)算中充分利用鋼筋的強(qiáng)度時(shí)，混凝土結(jié)構(gòu)中縱向受拉鋼筋的錨固長(zhǎng)度應(yīng)按下列公式計(jì)算：普通鋼筋：預(yù)應(yīng)力鋼筋：第46頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月鋼筋與混凝土之間的粘接式中l(wèi)a——受拉鋼筋的錨固長(zhǎng)度；

fy、fpy——普通鋼筋、預(yù)應(yīng)力鋼筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值按表1-2、表1-3取用。對(duì)應(yīng)《規(guī)范》表4.2.3-1、4.2.3-2；

ft——混凝土軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，按表1-5采用。當(dāng)混凝土強(qiáng)度大于C40時(shí)，按C40取用。對(duì)應(yīng)《規(guī)范》表4.1.4；

d——鋼筋的公稱直徑；

α——鋼筋的外形系數(shù)，按表1-7取用。

對(duì)應(yīng)《規(guī)范》表9.3.1。

表1-7鋼筋的外形系數(shù)α鋼筋類型光面鋼筋帶肋鋼筋刻痕鋼筋螺旋肋鋼筋三股鋼絞線七股鋼絞線α0.160.140.190.130.160.17第47頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月鋼筋與混凝土之間的粘接

注：光面鋼筋系指HPB235級(jí)鋼筋，其末端應(yīng)做180o彎鉤，彎后平直長(zhǎng)度不應(yīng)小于3d，但作受壓鋼筋時(shí)，可不做彎鉤；帶肋鋼筋系指HRB335、HRB400級(jí)鋼筋和RRB400級(jí)鋼筋及余熱處理鋼筋。

當(dāng)符合下列條件時(shí)，錨固長(zhǎng)度應(yīng)加以修正：※對(duì)于直徑大于25mm的HPB335、HRB400和RRB400時(shí)，其錨固長(zhǎng)度應(yīng)取計(jì)算結(jié)果乘以修正系數(shù)1.1

※為了減少錨固長(zhǎng)度，可在受拉鋼筋末端采用機(jī)械錨固措施。對(duì)于HRB335、HRB400和RRB400級(jí)鋼筋，當(dāng)采用機(jī)械錨固措施時(shí)，其錨固長(zhǎng)度（包括附加錨固端頭在內(nèi)）可取按公式計(jì)算的錨固長(zhǎng)度的0.7倍。詳見

《規(guī)范》9.3.1和9.3.2條P114、P115第48頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月la錨固長(zhǎng)度鋼筋與混凝土之間的粘接D=4dd5d1350(a)末端帶1350彎鉤dd5d（b）末端與鋼板穿孔塞焊dd5dd（c）末端與短鋼筋雙面貼焊圖：1-20鋼筋機(jī)械錨固的形式及構(gòu)造要求第49頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月鋼筋與混凝土之間的粘接采用機(jī)械錨固措施時(shí)，在錨固長(zhǎng)度范圍內(nèi)的箍筋不應(yīng)少于3個(gè)，其直徑不應(yīng)小于錨固鋼筋直徑的0.25倍；間距不應(yīng)小于錨固直徑的5倍。當(dāng)錨固鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度不小于鋼筋公稱直徑的5倍時(shí)，可不配置上述箍筋。②受壓鋼筋的錨固當(dāng)計(jì)算中充分利用縱向鋼筋的受壓強(qiáng)度時(shí)，其錨固長(zhǎng)度不應(yīng)小于受拉鋼筋錨固長(zhǎng)度的0.7倍。必須注意，對(duì)于光面鋼筋（受拉或受壓），其末端均應(yīng)做180o標(biāo)準(zhǔn)彎鉤。焊接骨架、焊接網(wǎng)中的光面鋼