钢筋混凝土结构设计作业

姓名：白晓鹤学号：S130110122专业：岩土工程混凝土结构设计作业一钢筋混凝土的物理力学性质1．混凝土结构是以混凝土为主要材料制成的结构，包括素混凝土结构、钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构及配置各种纤维的混凝土结构。2.钢筋与混凝土两种材料能够有效地结合在一起而共同工作，主要基于下三个条件：1）钢筋与混凝土之间存在着粘结力，使两者能结合在一起。2）钢筋与混凝土两种材料的温度线膨胀系数很接近。3）钢筋埋置于混凝土中，混凝土对钢筋起到了保护和固定作用。3．混凝土结构有哪些优点和缺点？答：混凝土结构的主要优点在于：取材较方便、承载力高、耐久性佳、整体性强、耐火性优、可模性好、节约钢材、保养维护费用低。混凝土结构存在的缺点主要表现在：自重大、抗裂性差、需用大量模板、施工受季节性影响。3热轧锈蚀钢筋的力学性能：锈蚀后屈服强度和抗拉强度的降低有差别。•锈蚀后强度降低的速度不均衡。与截面积损失的程度比较，强度降低速度相对较大。热轧钢筋强度降低数值相对不大，冷加工钢筋及高强预应力钢丝、钢绞线强度降低较大。锈蚀对钢筋延性的影响要比强度明显得多。热轧钢筋及预应力钢丝、钢绞线延性损失的速度比较均衡，而冷加工钢筋随时间延性呈加速退化趋势。热轧钢筋的延性损失较小，高强预应力钢丝、钢绞线次之，而冷加工钢筋最大。延性的损失实际更为严重(尤其是冷加工钢筋)，应引起广泛注意。由于锈蚀的不均匀性，钢筋承载截面的减小远超过由称重所测得的平均截面损失。锈蚀对钢筋(尤其是HPB235级钢筋)延性降低的影响远大于强度。当由称重测得的钢筋截面平均损失率超过10%时，钢筋的强度和延性已受到严重削弱，应采取必要的加固维修措施以确保安全。腐蚀环境中钢筋锈蚀所引起的耐久性问题比以前人们设想的后果要严重得多，应在设计、施工和修护中给以充分的重视。4．高性能混凝土的基本特征：根据《高强混凝土结构技术规程》（CECS104：99），将具有良好的施工和易性和优异耐久性，且均匀密实的混凝土称为高性能混凝土。获得高强高性能混凝土的最有效途径主要有掺高性能混凝土外加剂和活性掺合料，并同时采用高强度等级的水泥和优质骨料。对于具有特殊要求的混凝土，还可掺用纤维材料提高抗拉、抗弯性能和冲击韧性；也可掺用聚合物等提高密实度和耐磨性。常用的外加剂有高效减水剂、高效泵送剂、高性能引气剂、防水剂和其它特种外加剂。常用的活性混合材料有Ⅰ级粉煤灰或超细磨粉煤灰、磨细矿粉、沸石粉、偏高岭土、硅粉等，有时也可掺适量超细磨石灰石粉或石英粉。常用的纤维材料有钢纤维、聚酯纤维和玻璃纤维等。与普通混凝土相比，高强混凝土的弹性极限、与峰值应力对应的应变值、荷载长期作用下的强度以及与钢筋的粘结强度等均比较高。但高强混凝土在达到峰值应力以后，应力－应变曲线下降很快，表现出很大的脆性，其极限应变也比普通混凝土低。高性能混凝土的特性表现在：1．高强混凝土的早期强度高，但后期强度增长率一般不及普通混凝土。故不能用普通混凝土的龄期—强度关系式（或图表），由早期强度推算后期强度。如C60～C80混凝土，3天强度约为28天的60%～70%；7天强度约为28天的80%～90%。2．高强高性能混凝土由于非常致密，故抗渗、抗冻、抗碳化、抗腐蚀等耐久性指标均十分优异，可极大地提高混凝土结构物的使用年限。3．由于混凝土强度高，因此构件截面尺寸可大大减小，从而改变“肥梁胖柱”的现状，减轻建筑物自重，简化地基处理，并使高强钢筋的应用和效能得以充分利用。4．高强混凝土的弹性模量高，徐变小，可大大提高构筑物的结构刚度。特别是对预应力混凝土结构，可大大减小预应力损失。5．高强混凝土的抗拉强度增长幅度往往小于抗压强度，即拉压比相对较低，且随着强度等级提高，脆性增大，韧性下降。5.了解混凝土的强度理论混凝土的强度是其受力性能的基本指标，是指外力作用下，混凝土材料达到极限破坏状态时所承受的应力。工程中常用的混凝土强度主要有立方体抗压强度、棱柱体轴心抗压强度、轴心抗拉强度等。混凝土强度等级是按立方体抗压强度标准值确定的。6.混凝土的收缩与徐变.徐变：在不变的应力长期持续作用下，混凝土的变形随时间而徐徐增长的现象称为混凝土的徐变。影响徐变的因素：混凝土的组成和配合比是影响徐变的内在因素。水泥用量越多和水灰比越大，徐变就越大；骨料越坚硬、弹性模量越高，徐变越小；骨料的相对体积越大，徐变越小。另外，构件形状与尺寸、混凝土内钢筋的面积和钢筋应力性质，对徐变也有不同影响。混凝土的徐变会使构件的变形增加，会引起结构构件的内力重新分布，会造成预应力混凝土结构中的预应力损失。影响混凝土徐变的主要因素有施加的初应力水平、加荷龄期、养护和使用条件下的温湿度、混凝土组成成分以及构件的尺寸混凝土的收缩：混凝土在空气中结硬时其体积会缩小，这种现象称为混凝土的收缩；影响混凝土收缩原因：干燥失水是影响收缩的重要因素，所以构件的养护条件、使用环境的温湿度及影响混凝土水分保持的因素，对收缩有影响。使用环境的温度越高，湿度越小，收缩越大。蒸汽养护的收缩值要小于常温养护的收缩值，这是因为高温高湿会加快水化作用，减少混凝土的水分损失，加快凝结与硬化。另外，水泥用量用量越多，水灰比越大，收缩越大；骨料的级配越好，弹性模量越大，收缩越小；构件的体积与表面积比越大，收缩越小。7.混凝土的疲劳与耐久性：通常我们把混凝土棱柱体试块加荷使其压应力达到某个数值σ，然后卸载至零，并把这一循环多次重复下去，就成为多次重复加荷。如果每次加荷时的最大应力都低于混凝土的极限抗压强度，但超过了某个限值，则经过若干循环后，混凝土将会破坏。我们通常把能使试件在循环200万次或者次数稍多时发生破坏的压应力称为混凝土的疲劳抗压强度。混凝土的耐久性：混凝土的耐久性是指混凝土在实际使用条件下抵抗各种破坏因素的作用，长期保持强度和外观完整性的能力。混凝土耐久性是指结构在规定的使用年限内，在各种环境条件作用下，不需要额外的费用加固处理而保持其安全性、正常使用和可接受的外观能力。混凝土材料的耐久性指标一般包括：1、抗渗性2、抗冻性3、抗侵蚀性4、混凝土的碳化（中性化）5、碱骨料反应。影响混凝土耐久性的主要因素大致可以分为以下几点：首先，在混凝土工程中为了满足混凝土施工工作性要求，即用水量大、水灰比高，因而导致混凝土的孔隙率很高，约占水泥石总体积的25%-40%，特别是其中毛细孔占相当大部分，毛细孔是水分、各种侵蚀介质、氧气、二氧化碳及其它有害物质进入混凝土内部的通道，引起混凝土耐久性的不足；其次，水泥石中的水化物稳定性不足也会对耐久性产生影响。例如，波特兰水泥水化后的主要化合物是碱度较高的高碱性水化矽酸钙、水化铝酸钙、水化硫铝酸钙。此外，在水化物中还有数量很大的游离石灰，它的强度极低、稳定性极差，在侵蚀条件下，是首先遭到侵蚀的部分。要大幅度提高混凝土的耐久性，就必须减少或消除这些稳定性低的组分，特别是游离石灰。