工程结构-第二章混凝土结构-1.

工程结构第二章混凝土结构一、混凝土结构材料的力学性能1.钢筋的力学性能AB’BCDE上屈服点不稳定下屈服点出现颈缩拉断BC段为屈服平台CD段为强化段0.2%0.2标距有明显流幅的钢筋无明显流幅的钢筋钢筋受压和受拉时的应力-应变曲线几乎相同钢筋的强度和变形AB’BCDE0.2%0.2强度指标*明显流幅的钢筋：下屈服点对应的强度作为设计强度的依据，因为，钢筋屈服后会产生大的塑性变形，钢筋混凝土构件会产生不可恢复的变形和不可闭合的裂缝，以至不能使用。*无明显流幅的钢筋：残余应变为0.2%时所对应的应力作为条件屈服强度，通常可取0.2=0.85b一、混凝土结构材料的力学性能1.钢筋的力学性能钢筋的强度和变形强度指标的确定强度随机变量强度标准值概率密度材料强度强度平均值强度标准值根据统计资料，运用数理统计方法确定的具有一定保证率（钢筋为95%）的统计特征值：强度标准值fyk=强度平均值-1.645×标准差强度设计值ykysff钢筋材料分项系数，取1.10~1.20钢筋强度标准值、设计值见附表A-4一、混凝土结构材料的力学性能1.钢筋的力学性能钢筋的强度和变形变形指标•伸长率：钢筋拉断后的伸长与原长的比值•冷弯要求：将直径为d的钢筋绕直径为D的钢辊弯成一定的角度而不发生断裂*弹性模量Es，见附表A-5一、混凝土结构材料的力学性能1.钢筋的力学性能钢筋的强度和变形钢筋的成分、级别和品种按化学成分碳素钢（铁、碳、硅、锰、硫、磷等元素）低碳钢（含碳量0.25%）中碳钢（含碳量0.25~0.6%）高碳钢（含碳量0.6~1.4%）普通低合金钢（另加硅、锰、钛、钒、铬等）硅系硅钒系硅钛系硅锰系硅铬系一、混凝土结构材料的力学性能1.钢筋的力学性能钢筋热轧光面钢筋HPB300精轧螺纹钢筋---预应力螺纹钢筋按加工钢丝中强度预应力钢丝：经冷加工或冷加工后热处理制成消除应力钢丝：冷拔钢丝，经过退火来消除残余应力钢绞线：多根相同直径的钢丝成螺旋状铰绕在一起普通热轧带肋钢筋HRB335、HRB400、HRB500细晶粒热轧带肋钢筋HRBF335、HRBF400、HRBF500余热处理钢筋RRB400热轧钢钢筋的成分、级别和品种一、混凝土结构材料的力学性能1.钢筋的力学性能按表面形状热轧光圆钢筋热轧带肋钢筋热轧光圆钢筋热轧带肋钢筋钢筋的成分、级别和品种一、混凝土结构材料的力学性能1.钢筋的力学性能按表面形状热轧光圆钢筋热轧带肋钢筋直条钢筋（F≥12mm）盘条钢筋（F≤10mm）钢筋的成分、级别和品种一、混凝土结构材料的力学性能1.钢筋的力学性能按表面形状光面钢丝光面钢丝钢筋的成分、级别和品种一、混凝土结构材料的力学性能1.钢筋的力学性能按表面形状螺旋肋钢丝螺旋肋钢丝钢筋的成分、级别和品种一、混凝土结构材料的力学性能1.钢筋的力学性能按表面形状预应力钢绞线预应力钢绞线钢筋的成分、级别和品种一、混凝土结构材料的力学性能1.钢筋的力学性能按表面形状预应力钢绞线预应力钢绞线钢筋的成分、级别和品种一、混凝土结构材料的力学性能1.钢筋的力学性能按表面形状预应力钢绞线无粘结钢绞线钢筋的成分、级别和品种一、混凝土结构材料的力学性能1.钢筋的力学性能按表面形状预应力精轧螺纹钢筋精轧螺纹钢筋钢筋的成分、级别和品种一、混凝土结构材料的力学性能1.钢筋的力学性能钢筋的应用范围非预应力钢筋：HPB300HRB335，HRBF335HRB400，HRB500（主力钢筋）HRBF400，HRBF500，RRB400预应力钢筋：中强度预应力钢丝，消除应力钢丝，钢绞线，预应力螺纹钢筋钢筋的成分、级别和品种一、混凝土结构材料的力学性能1.钢筋的力学性能混凝土结构对钢筋的要求•强度要求：屈服强度和极限强度，抗震设计时还要求有一定的屈强比•塑性要求：伸长率和冷弯要求•可焊性•与混凝土的粘结性一、混凝土结构材料的力学性能1.钢筋的力学性能sss=Essys,hfy钢筋应力-应变曲线的数学模型混凝土的强度立方体抗压强度fcu承压板试块摩擦力不涂润滑剂涂润滑剂强度大于我国规范的方法：不涂润滑剂•压力试件裂缝发展扩张整个体系解体，丧失承载力•另影响强度的因素还有：龄期、加载速率、试块尺寸等一、混凝土结构材料的力学性能2.混凝土的力学性能标准试块：150×150×150非标准试块：100×100×100换算系数0.95200×200×200换算系数1.05立方体抗压强度fcu混凝土的强度一、混凝土结构材料的力学性能2.混凝土的力学性能立方体抗压强度标准值fcu,k是区分混凝土强度等级的指标。表示混凝土Concrete立方体抗压强度标准值立方体抗压强度fcu概率密度材料强度强度平均值强度标准值根据统计资料，运用数理统计方法确定的具有一定保证率(混凝土为95%)的统计特征值：强度标准值=强度平均值-1.645×标准差《混凝土结构设计规范》（GB50010）混凝土的强度等级有：C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50，C55，C60，C65，C70，C75，C80立方体抗压强度fcu是随机变量。混凝土的强度一、混凝土结构材料的力学性能2.混凝土的力学性能棱柱体抗压强度（轴心抗压强度）fc承压板试块标准试块：150×150×300非标准试块：100×100×300换算系数0.95200×200×400换算系数1.05•考虑到承压板对试件的约束，立方体抗压强度大于棱柱体抗压强度，且有：fc=0.76fcu(试验结果)•考虑到构件和试件的区别，取fc=0.67fcu•对国外（美国、日本、欧洲混凝土协会等）采用的圆柱体试件（d=150,h=300），有fc’=0.79fcu圆柱体抗压强度混凝土的强度一、混凝土结构材料的力学性能2.混凝土的力学性能棱柱体抗压强度（轴心抗压强度）fc混凝土轴心抗压强度标准值（GB50010）12,0.88ckcccukff混凝土的脆性系数，不超过C40取1.0，C80取0.87，其间按线性插值。混凝土轴心抗压强度与立方体抗压强度的比值，不超过C50取0.76，C80取0.82，其间按线性插值。混凝土轴心抗压强度设计值（GB50010）ckccff混凝土材料分项系数，取1.4混凝土的强度一、混凝土结构材料的力学性能2.混凝土的力学性能直接受拉试验100100150150500•试验结果：ft=0.26fcu2/3•考虑到构件和试件的区别，尺寸效应，加荷速度等的影响，取ft=0.23fcu2/3混凝土的强度一、混凝土结构材料的力学性能2.混凝土的力学性能轴心抗拉强度ft轴心抗拉强度ft混凝土轴心抗拉强度标准值（GB50010）混凝土轴心抗拉强度设计值（GB50010）混凝土材料分项系数，取1.4混凝土强度值见附表A-1~附表A-2245.055.0,645.11395.088.0ckcutkffctktff混凝土的强度一、混凝土结构材料的力学性能2.混凝土的力学性能双轴应力下的强度1.01.01.21.2-0.2-0.22/fc1/fc拉压/fc/fc0.20.1-0.10.00.61.0单轴抗拉强度单轴抗压强度双向正应力下的强度曲线法向应力和剪应力下的强度曲线混凝土的强度一、混凝土结构材料的力学性能2.混凝土的力学性能三向受压时的混凝土强度1=fcc’1=fcc’2=3=fLfL----侧向约束压应力（加液压）圆柱体试验Lcccfff1.4有侧向约束时的抗压强度无侧向约束时圆柱体的单轴抗压强度混凝土的强度一、混凝土结构材料的力学性能2.混凝土的力学性能(MPa)fco0(10-3)abcd225201510546810混凝土强度提高加载速度减慢单轴受压时的应力-应变关系作用是：峰值应力后，吸收试验机的变形能，测出下降段混凝土的变形性能一、混凝土结构材料的力学性能2.混凝土的力学性能单轴受压时的应力-应变关系的数学模型----GB5001022),50(6012nnfncu时，取当5010505.0002.0cuf510500033.0cuufu0ocfccncccf011用于分析有应变梯度的截面对于轴心受压混凝土的变形性能一、混凝土结构材料的力学性能2.混凝土的力学性能混凝土的弹性模量ccccep01原点切线模量（弹性模量）：拉压相同ecctgE/0变形模量（割线模量、弹塑性模量）ccctgE/'1切线模量cccddtgE''cccecEEE'受压时，为0.4~1.0；受拉时，为1.0混凝土的变形性能一、混凝土结构材料的力学性能2.混凝土的力学性能混凝土的弹性模量的试验方法（150×150×300标准试件）c/fcc0.55~10次此线和原点切线基本平行，取其斜率作为Ec)/(74.342.21025mmNfEcuc混凝土弹性模量见附表A-3混凝土的变形性能一、混凝土结构材料的力学性能2.混凝土的力学性能混凝土的泊松比和剪切模量•混凝土的泊松比，在压力较小时为0.15~0.18，接近破坏时可达0.5以上，一般可取0.2•混凝土的剪切模量为)1(2cccEG混凝土的变形性能一、混凝土结构材料的力学性能2.混凝土的力学性能长期荷载作用下混凝土的变形性能----徐变0.51.01.52.02.505101520253035(×10-3)(月)c0.5fc，线性徐变c0.8fc，非线性徐变cree’e’’cr’P•原因之一，胶凝体的粘性流动•原因之二，混凝土内部微裂缝的不断发展混凝土的变形性能一、混凝土结构材料的力学性能2.混凝土的力学性能长期荷载作用下混凝土的变形性能----影响徐变的因素•应力：c0.5fc，徐变变形与应力成正比----线性徐变0.5fcc0.8fc，非线性徐变c0.8fc，造成混凝土破坏，不稳定•加荷时混凝土的龄期，越早，徐变越大•水泥用量越多，水灰比越大，徐变越大•骨料越硬，徐变越小混凝土的变形性能一、混凝土结构材料的力学性能2.混凝土的力学性能混凝土的收缩----结硬过程中混凝土体积缩小的性质•水泥品种：等级越高，收缩越大•水泥用量：水泥用量越多，水灰比越大，收缩越大•骨料：骨料越硬，收缩越小•养护条件、制作方法、使用环境、体积与表面积的比值等混凝土的变形性能一、混凝土结构材料的力学性能2.混凝土的力学性能徐变对混凝土结构的影响PAsPAss1c1徐变：s，cPs2Ass2P拆去Ass1c1钢筋受压混凝土受拉，可能会引起混凝土开裂混凝土的变形性能一、混凝土结构材料的力学性能2.混凝土的力学性能收缩对混凝土结构的影响AssAss收缩：钢筋受压，混凝土受拉As混凝土的变形性能一、混凝土结构材料的力学性能2.混凝土的力学性能PP素混凝土梁承载力小，破坏突然PP钢筋混凝土梁承载力大，变形性能好，破坏有预告钢筋混凝土结构的特点一、混凝土结构材料的力学性能3.钢筋与混凝土的粘结性能PP钢筋（加筋）+混凝土钢筋混凝土结构（构件）拉压性能均好抗压性能好利用混凝土抗压，钢筋受拉（亦可受压）----各尽其能，相得益彰钢筋混凝土结构的特点一、混凝土结构材料的力学性能3.钢筋与混凝土的粘结性能*混凝土和钢筋之间有良好的工作性能，两者可靠地结合在一起，可共同受力，共同变形*两者的温度线膨胀系数很接近，避免产生较大的温度应力破坏两者的粘结力，混凝土：1.0×10-5~1.5×10-5，钢筋：1.2×10-5*混凝土包裹在钢筋的外部，可使钢筋免于腐蚀或高温软化PP一、混凝土结构材料的力学性能3.钢筋与混凝土的粘结性能钢筋与混凝土共同工作的基础光圆钢筋粘附力摩擦力机械咬合力（钢筋表面不平、微锈时可显著提高咬合力）有滑移时粘附力即消失钢筋受力较大时粘结力主要由此二部分组成钢筋与混凝土的粘结机理一、混凝土结构材料的力学性能3.钢筋与混凝土的粘结性