鋼筋和混凝土的物理力學(xué)性能

1鋼筋和混凝土的物理力學(xué)性能

１．有明顯流幅的鋼筋的典型應(yīng)力應(yīng)變曲線分為哪幾個(gè)階段？相應(yīng)的有哪些重要的應(yīng)力值？答：有明顯流幅的典型的應(yīng)力應(yīng)變曲線分為：彈性階段：應(yīng)力與應(yīng)變之比為常數(shù)，應(yīng)變?cè)谛逗珊竽芡耆ВQ為彈性階段，相應(yīng)的應(yīng)力稱為比例極限（或彈性極限）。屈服階段：應(yīng)變急劇增加，而應(yīng)力基本不變，應(yīng)力－應(yīng)變曲線呈現(xiàn)水平段，鋼筋產(chǎn)生相當(dāng)大的塑性變形，此階段稱為屈服階段。相應(yīng)于屈服下限點(diǎn)的應(yīng)力稱為屈服應(yīng)力或屈服強(qiáng)度。強(qiáng)化階段：經(jīng)過屈服階段之后，鋼筋內(nèi)部晶粒經(jīng)調(diào)整重新排列，抵抗外荷載的能力又有所提高，段即稱為強(qiáng)化階段，點(diǎn)叫做鋼筋的抗拉強(qiáng)度或極限強(qiáng)度()。破壞階段：在試件的最薄弱截面出現(xiàn)橫向收縮，截面逐漸縮小，塑性變形迅速增大，出現(xiàn)所謂頸縮現(xiàn)象，此時(shí)應(yīng)力隨之降低，直至點(diǎn)試件斷裂。

２．何謂條件屈服強(qiáng)度？答：無明顯流幅的鋼筋通常取相應(yīng)于殘余應(yīng)變?yōu)?.2％時(shí)的應(yīng)力作為名義屈服點(diǎn)，稱為條件屈服強(qiáng)度。此類鋼筋在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中較少使用。

３．對(duì)于有明顯流幅的鋼筋與沒有明顯流幅的鋼筋如何取其設(shè)計(jì)強(qiáng)度？答：對(duì)于有明顯流幅的鋼筋(俗稱軟鋼)，一般取屈服強(qiáng)度作為鋼筋設(shè)計(jì)強(qiáng)度的依據(jù)。因?yàn)榍?，鋼筋的塑性變形將急劇增加，鋼筋混凝土?gòu)件將出現(xiàn)很大的變形和過寬的裂縫，以致不能正常使用。對(duì)于沒有明顯流幅的鋼筋(俗稱硬鋼)一般?。?.85。

４．何謂屈強(qiáng)比？其作用是什麼？答：屈強(qiáng)比是屈服強(qiáng)度與極限強(qiáng)度的比值。其作用是用來反映鋼筋的強(qiáng)度儲(chǔ)備，屈強(qiáng)比越小，強(qiáng)度儲(chǔ)備就越大，鋼筋的利用程度越低。

５．對(duì)于有明顯流幅的鋼筋與沒有明顯流幅的鋼筋，其主要指標(biāo)為哪幾項(xiàng)？答：對(duì)于有明顯流幅的鋼筋，其主要指標(biāo)為屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、伸長率和冷彎性能四項(xiàng)；對(duì)于沒有明顯流幅的鋼筋，其主要指標(biāo)為抗拉強(qiáng)度、伸長率和冷彎性能三項(xiàng)。

６．我國用于混凝土結(jié)構(gòu)的鋼筋主要有哪些？在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中主要采用的熱軋鋼筋有何特性？其分類如何？答：我國用于混凝土結(jié)構(gòu)的鋼筋主要有熱軋鋼筋、熱處理鋼筋、預(yù)應(yīng)力鋼絲及鋼絞線四種。在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中主要采用熱軋鋼筋。熱軋鋼筋是低碳鋼、普通低合金鋼在高溫下軋制而成。其應(yīng)力應(yīng)變曲線有明顯的屈服點(diǎn)和流幅，斷裂時(shí)有“頸縮”現(xiàn)象，伸長率較大。根據(jù)力學(xué)指標(biāo)的高低，分為HPB235級(jí)(Ⅰ級(jí)，符號(hào)），HRB335級(jí)（Ⅱ級(jí)，符號(hào)），HRB400級(jí)（Ⅲ級(jí)，符號(hào)），RRB400級(jí)（余熱處理Ⅲ級(jí)，符號(hào)R）四個(gè)種類。普通鋼筋宜采用HRB400級(jí)和HRB335級(jí)鋼筋，也可采用HPB235級(jí)和RRB400級(jí)鋼筋。

７．混凝土結(jié)構(gòu)對(duì)鋼筋性能的要求有哪些？答：用于混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋，一般應(yīng)能滿足下列要求：（1）有較高的強(qiáng)度和適宜的屈強(qiáng)比。（2）較好的塑性。（3）具備良好的焊接性能，保證焊接強(qiáng)度，焊接后鋼筋不產(chǎn)生裂紋及過大的變形。（4）具備抗低溫性能，以防鋼筋低溫冷脆而致破壞。（5）與混凝土要有良好的粘結(jié)力。

8．在工程中常用的混凝土強(qiáng)度有哪些？答：在工程中常用的混凝土強(qiáng)度有立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值、軸心抗壓強(qiáng)度和軸心抗拉強(qiáng)度等。

９．何謂立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值？混凝土強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)是按什麼確定的？劃分為哪幾個(gè)級(jí)別？何謂“尺寸效應(yīng)”？答：我國《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（以下簡稱混凝土規(guī)范）規(guī)定，立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值確定。立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值()系指按照標(biāo)準(zhǔn)方法制作養(yǎng)護(hù)的邊長為150的立方體試塊，在28天齡期，用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法測得的具有95％保證率的抗壓強(qiáng)度。按照混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的大小我國《混凝土規(guī)范》將混凝土的強(qiáng)度劃分為十四個(gè)強(qiáng)度等級(jí)，即C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80。符號(hào)C代表混凝土，C后面的數(shù)字表示以為單位的立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值?；炷恋牧⒎襟w抗壓強(qiáng)度和試塊的尺寸有關(guān)，立方體尺寸越小，測得的混凝土抗壓強(qiáng)度越高，這種現(xiàn)象稱為“尺寸效應(yīng)”。因此，《混凝土規(guī)范》規(guī)定，當(dāng)用邊長為200和l00的立方體試塊時(shí)，所得強(qiáng)度數(shù)值要分別乘以強(qiáng)度換算系數(shù)1.05和0.95加以校正

10．棱柱體的軸心抗壓強(qiáng)度作用如何？答：棱柱體的軸心抗壓強(qiáng)度更好地反映混凝土的實(shí)際抗壓能力,其數(shù)值要小于立方體抗壓強(qiáng)度。

11．《混凝土結(jié)構(gòu)規(guī)范》如何規(guī)定混凝土強(qiáng)度等級(jí)的選取？答：《混凝土結(jié)構(gòu)規(guī)范》規(guī)定：鋼筋混凝土構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C15；當(dāng)采用HRB335級(jí)鋼筋時(shí)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜低于C20；當(dāng)采用HRB400和RRB400級(jí)鋼筋以及承受重復(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)采用鋼絞線、鋼絲、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。

12．混凝土的變形可分為哪兩類？答：混凝土的變形可分為兩類：一類是在荷載作用下的受力變形，如短期加荷及荷載長期作用下的變形。另一類與受力無關(guān)，如混凝土收縮以及由于溫度變化所產(chǎn)生的變形等。

13．什麼是混凝土的徐變？混凝土的徐變對(duì)鋼筋與混凝土有何影響？影響混凝土徐變的因素有哪些？答：在荷載的長期作用下，混凝土的變形隨時(shí)間而增長的現(xiàn)象稱為徐變。混凝土的徐變，會(huì)使鋼筋與混凝土間產(chǎn)生應(yīng)力重分布、撓度增加；對(duì)于偏壓構(gòu)件會(huì)使附加偏心距加大而導(dǎo)致強(qiáng)度降低；對(duì)于預(yù)應(yīng)力構(gòu)件，會(huì)產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力損失等不利影響。但徐變也會(huì)緩和應(yīng)力集中現(xiàn)象、降低溫度應(yīng)力、減少支座不均勻沉降引起的結(jié)構(gòu)內(nèi)力，延續(xù)收縮裂縫在受拉構(gòu)件中的出現(xiàn)，這些又是對(duì)結(jié)構(gòu)的有利方面。影響徐變的因素很多，受力大小，外部環(huán)境、內(nèi)在因素等都有關(guān)系。試驗(yàn)表明，長期荷載作用應(yīng)力的大小是影響徐變的一個(gè)主要因素。荷載持續(xù)作用的時(shí)間愈長，徐變也愈大?；炷笼g期愈短，徐變?cè)酱?。混凝土的制作、養(yǎng)護(hù)都對(duì)徐變有影響。養(yǎng)護(hù)環(huán)境濕度愈大、溫度愈高，徐變就愈小，因此加強(qiáng)混凝土的養(yǎng)護(hù)是減少徐變的有效措施。水灰比愈大，徐變愈大；水泥品種不同對(duì)徐變也有影響，用普通硅酸鹽水泥制成的混凝土，其徐變要較火山灰質(zhì)水泥或礦碴水泥制成的大；骨料的力學(xué)性質(zhì)也影響徐變變形，骨料愈堅(jiān)硬、彈性模量愈大，以及骨料所占體積比愈大，徐變就愈小。

14．一般而言，鋼筋與混凝土的粘結(jié)錨固作用所包含的內(nèi)容有哪些？答：一般而言，鋼筋與混凝土的粘結(jié)錨固作用所包含的內(nèi)容有：（1）混凝土凝結(jié)時(shí)，水泥膠的化學(xué)作用，使鋼筋和混凝土在接觸面上產(chǎn)生的膠結(jié)力；（2）由于混凝土凝結(jié)時(shí)收縮，握裹住鋼筋，在發(fā)生相互滑動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的摩阻力；（3）鋼筋表面粗糙不平或變形鋼筋凸起的肋紋與混凝土的咬合力。

15．影響鋼筋與混凝土粘結(jié)強(qiáng)度的因素有哪些？答：影響鋼筋與混凝土粘結(jié)強(qiáng)度的因素：(1)混凝土的質(zhì)量：混凝土的質(zhì)量對(duì)粘結(jié)力和錨固的影響很大。水泥性能好、骨料強(qiáng)度高、配比得當(dāng)、振搗密實(shí)、養(yǎng)護(hù)良好的混凝土對(duì)粘結(jié)力和錨固非常有利。(2)鋼筋的形式：由于使用變形鋼筋比使用光圓鋼筋對(duì)粘結(jié)力要有利得多，所以變形鋼筋的末端一般無需做成彎鉤，光圓鋼筋的末端則一般需做成彎鉤以增加粘結(jié)強(qiáng)度。變形鋼筋紋型不同以及直徑較大對(duì)粘結(jié)力的影響鋼筋紋型對(duì)粘結(jié)強(qiáng)度有所影響，月牙紋比螺旋紋鋼筋的粘結(jié)強(qiáng)度降低約5～15％，所以月牙紋鋼筋的錨固長度就略需加長。另外，變形鋼筋的肋高隨著鋼筋直徑的加大而相對(duì)變矮，影響粘結(jié)力下降，所以當(dāng)鋼筋直徑后，錨固長度應(yīng)予修正。(3)鋼筋保護(hù)層厚度：為了保證粘結(jié)錨固性能可靠，應(yīng)取保護(hù)層厚度≥鋼筋的直徑，以防止發(fā)生劈裂裂縫，因?yàn)檠乜v向鋼筋的劈裂裂縫對(duì)受力和耐久性都極為不利。試驗(yàn)表明，粘結(jié)強(qiáng)度隨混凝土保護(hù)層增厚而提高，當(dāng)后，錨固長度的取值可以減少。(4)橫向鋼筋對(duì)粘結(jié)力的影響：橫向鋼筋可以延緩內(nèi)裂縫和劈裂裂縫的發(fā)展，提高粘結(jié)強(qiáng)度。設(shè)置箍筋可將縱向鋼筋的抗滑移能力提高25％，使用焊接骨架或焊接網(wǎng)則提高得更多。所以在直徑較大鋼筋的錨固區(qū)和搭接區(qū)，以及一排鋼筋根數(shù)較多時(shí)，都應(yīng)