鋼筋混凝土設計原理 第2章 鋼筋與混凝土材料的物理力學性能

第2章

鋼筋與混凝土材料

的物理力學性能

2.1

鋼筋

2.1.1鋼筋的品種和級別

2.1.2

鋼筋的強度和變形

2.1.3

鋼筋的選擇

2.1.4

鋼筋的疲勞光面鋼筋螺紋鋼筋月牙紋鋼筋人字紋鋼筋鋼絞線無粘結鋼絞線螺旋肋鋼絲刻痕鋼絲土木工程常用鋼筋品種我國常用的熱軋鋼筋：HPB235、HRB335、HRB400、RRB400HPBHRBRRBBarPlainHotrolledRibbedBarRolledHotrolledBarRolleda.有明顯屈服點

sessfufy0aabcedfssb.沒有明顯屈服點sebs0.2s0.2%彈性模量

當鋼筋的應力在比例極限范圍內時，其受拉彈性模量顯然是

常數(shù)

鋼筋延伸率dDa

冷彎角度彎心直徑

鋼筋冷彎試驗aD

鋼筋的擇選擇鋼筋的強度

鋼筋的塑性

鋼筋的可焊性

鋼筋與混凝土的粘結力

什么是鋼筋的疲勞？

鋼筋的疲勞是指鋼筋在承受重復并帶有周期性動荷載作用下，經(jīng)過一定次數(shù)后，鋼筋由原塑性破壞變成脆性突然斷裂破壞的現(xiàn)象

鋼筋疲勞斷裂的原因：

一般認為是重復荷載作用下，由于鋼筋內部和外部的缺陷引起的應力集中。高應力作用下鋼筋中弱晶?；?，產生疲勞裂紋，隨著重復作用次數(shù)的增加，疲勞裂紋的不斷擴展，最終導致鋼筋斷裂影響鋼筋疲勞的因素

疲勞應力幅鋼筋外表面幾何尺寸和形狀鋼筋直徑、鋼筋強度等級鋼筋軋制工藝和試驗方法鋼筋疲勞應力比值

、—構件疲勞驗算時,同

一層鋼筋的最小應力、最大應力第2章

鋼筋與混凝土材料

的物理力學性能

2．2混凝土

2.2.1

單軸應力狀態(tài)下混凝土的強度2.2.2復合應力狀態(tài)下混凝土的強度2.2.3混凝土的變形

1.

混凝土立方體強度

150150150混凝土立方體標準試件標準試驗方法

試件在溫度為200C±30C，相對濕度90%以上的標準條件下養(yǎng)護28天

加載速度為：混凝土強等級低于C30時，控制在0.3MPa／S～0.5MPa／S

；混凝土強等級等于或高于C30時，控制在0.5MPa／S～0.8MPa／S

。

a.不涂潤滑劑

b.涂潤滑劑

圖2—4混凝土立方體試件破壞情況

1246211028d2010304050在干燥環(huán)境下在潮濕環(huán)境下/年t圖2—5立方體強度隨齡期的變化關系

強度平均值之間的換算關系

μ＝0.95~0.90

2.混凝土軸心抗壓強度

bbh混凝土棱柱體試件我國采用混凝土棱柱體標準試件：b=150mmh=300mm10102020803030404050506070701009080600圖2—6混凝土軸心抗壓強度與立方體抗壓強度的關系試驗結果：《規(guī)范》平均值的換算關系：

C50及以下取αc1＝0．76C80取αc1＝0．82

C50～C80之間按線性規(guī)律變化取值

《規(guī)范》考慮到

:1.實際結構中混凝土的制備、構件尺寸、混凝土成型和養(yǎng)護方法、加荷方式及受力情況與棱柱體試件之間存在的差異,取修正系數(shù)取為0．88

2.考慮高強混凝土脆性，脆性折減系數(shù)αc2

C40及以下取αc2＝1．0C80取αc2＝0．87C40～

C80之間按線性規(guī)律變化取值

換算關系改寫為：

3.混凝土軸心抗拉強度

15015050010010016PPPPdPPd壓拉軸心抗拉試驗

圓柱體劈拉試驗立方體劈拉試驗

010203040506070809010012345軸心抗拉強度與立方體抗壓強度的關系

《規(guī)范》考慮到：

1.修正系數(shù)取為0．882.高強混凝土脆性折減系數(shù)αc2

平均值之間的換算關系：混凝土強度劈拉強度與立方體抗壓強度的換算關系:

根據(jù)彈性理論的劈拉強度:

1.混凝土二軸應力狀態(tài)

-1.2-1.2-1.0-1.0-0.8-0.8-0.6-0.6-0.4-0.4-0.2-0.20.20.2=s1s2s1s1s22020雙軸應力狀態(tài)下的強度0-0.10.10.10.20.20.30.30.40.40.50.60.70.80.91.0法向應力和剪應力組合下的強度

2.混凝土三軸應力狀態(tài)

s2s1s2s2s2s1經(jīng)驗公式：混凝土三軸應力狀態(tài)

1.一次短期加載下混凝土的變形性能

混凝土棱柱體受壓應力—應變曲線

一次短期加載下混凝土的變形性能

05.010.015.020.025.030.035.00.0020.0040.0060.0080.010a比例極限b臨界應力c峰值應力d拐點efs/MPaes/MPa0e10203040305060700.0040.0060.0080.0020.0100.012PP不同強度等級的應力—應變曲線

0.20.40.60.81.00.20.40.61.000.8：橫向變形系數(shù)或稱泊松比混凝土橫向變形系數(shù)與應力的關系

2.混凝土單軸向受壓應力-應變曲線數(shù)學模型

美國E.Hognestad建議的模型00.150≤ε≤ε0

ε0≤ε≤εu我國《規(guī)范》采用的模型

0εc≤ε0

ε0≤εc≤εcu

3.三向受壓狀態(tài)下混凝土的變形特點

三向受壓狀態(tài)下混凝土的變形特點

螺旋箍

方形箍

非約束區(qū)

螺旋箍筋約束混凝土的應力—應變曲線

4.混凝土的彈性模量、變形模量和剪變模量

混凝土的彈性模量、變形模量

原點切線模量

割線模量

切線模量

《規(guī)范》試驗方法（5～10）次

試驗結果

24310203010401050106010701080Ec+104Mpa

彈性模量與立方體強度的關系

統(tǒng)計回歸公式剪變模量《規(guī)范》取νc＝0.2

則Gc＝0.42Ec

故近似取Gc＝0.4Ec

5.混凝土軸向受拉時的應力-應變關系

εt0＝（70～120）×10－6

混凝土受拉應力—應變曲線

試驗表明：1.受拉彈性模量與受壓彈性模量值基本相同

2.當σ＝ft時的彈性系數(shù)ν≈0.5

6.混凝土在荷載重復作用下的變形

荷載重復作用下混凝土應力—應變曲線

《規(guī)范》混凝土軸心抗壓、軸心抗拉疲勞強度

疲勞強度修正系數(shù)，由

查表確定7.混凝土的收縮

什么是混凝土的收縮?混凝土在空氣中硬化時體積縮小的現(xiàn)象稱為收縮

01213141214161811012101815月

常溫養(yǎng)護

蒸汽養(yǎng)護

混凝土受縮與時間的關系

影響混凝土的收縮主要因素

水泥的品種：水泥強度等級越高，則混凝土的收縮量越大

水泥的用量：水泥越多，收縮越大；水灰比越大，收縮也越大

骨料的性質：骨料的彈性模量大，則收縮小

養(yǎng)護條件：在結硬過程中，周圍的溫、濕度越大，收縮越小

影響混凝土的收縮主要因素

混凝土制作方法：混凝土越密實，收縮越小使用環(huán)境：使用環(huán)境的溫度、濕度大時，收縮小構件的體積與表面積比值：比值大時，收縮小

8.混凝土的徐變

01.01.52.00.515201025530月ece