混凝土结构材料的性能

混凝土结构设计原理第1章主页目录帮助上一章下一章第1章混凝土结构材料的性能混凝土结构设计原理第1章主页目录帮助上一章下一章本章重点熟悉土木工程用钢筋的品种、级别、性能及其选用原则；熟悉混凝土在各种受力状态下的强度与变形性能及其选用原则；了解钢筋与混凝土的共同工作原理。混凝土结构设计原理第1章主页目录帮助上一章下一章1.1.1建筑用钢筋的种类热轧钢筋4008~40RRB400(K20MnSi)4006~50HRB400(20MnSiV,20MnSiNb,20MnTi)3356~50HRB335(20MnSi)2358~20HPB235(Q235)fyk/(N/mm2)d/(mm)符号种类§1.1钢筋混凝土结构设计原理第1章主页目录帮助上一章下一章HPB—热轧光面钢筋，桥梁规范用R表示；HRB—热轧带肋钢筋；RRB—余热处理钢，桥梁规范用KL表示。Mn——锰，Si——硅，V——钒，Nb——铌，Ti——钛，C——碳低碳：C0.25%中碳：C=0.25~0.6%高碳：C0.6%20MnSiV含碳万分数含锰、硅、钒的百分数，取整。混凝土结构设计原理第1章主页目录帮助上一章下一章中、高强钢丝、钢绞线做预应力筋用。中强：800~1370MPa高强：1470~1860MPa1003.5%~4%混凝土结构设计原理第1章主页目录帮助上一章下一章热处理钢筋经淬火处理得，fptk=1470MPa，无明显屈服点。冷加工钢筋冷加工工艺：冷拉、冷拔、冷轧、冷轧扭。目的：提高强度，节约钢材。但塑性减小。冷拉钢筋仍有屈服台阶。混凝土结构设计原理第1章主页目录帮助上一章下一章1.1.2混凝土结构对钢筋性能的要求强度高屈服点σε0σσbyσε0σbσ0.2条件屈服点残余应变0.2％热轧钢筋钢丝、钢绞线、各种冷加工钢筋混凝土结构设计原理第1章主页目录帮助上一章下一章塑性好用伸长率和冷弯性能衡量。伸长率同一根钢筋上述伸长率只反映断口附近残留变形大小，不反映钢筋总伸长率情况。105：：1510100100%510100mmlllldldll1ld:::混凝土结构设计原理第1章主页目录帮助上一章下一章均匀伸长率钢筋弹性模量实测钢筋拉断强度gt残余伸长00'llls0bE已回复弹性应变+=混凝土结构设计原理第1章主页目录帮助上一章下一章钢筋均匀伸长率的测定：混凝土结构设计原理第1章=90°,180°,反复弯曲要求：冷弯过程中无裂缝、鳞落或断裂。D愈小，要求愈高。反复次数愈高，要求愈高。Dαd主页目录帮助上一章下一章冷弯冷弯是检验钢筋局部变形能力的指标。钢筋塑性愈好，构件破坏前预兆愈明显。混凝土结构设计原理第1章主页目录帮助上一章下一章可加工性好焊接弯折与混凝土粘结锚固性好光面变形变形钢筋比光面钢筋好混凝土结构设计原理第1章主页目录帮助上一章下一章钢筋的直径常用：6mm，6.5mm，8mm，8.2mm，10mm，12mm，14mm，16mm，18mm，20mm，22mm，25mm，28mm，32mm，36mm，40mm，50mm。其中，8.2mm仅适用有纵肋的热处理钢筋。钢筋的选用普通钢筋：宜用HRB400和HRB335钢筋可用HPB235、RRB400和冷加工钢筋预应力筋：宜用钢铰线、钢丝可用热处理钢筋和强度较高的冷加工钢筋d=6~50mm混凝土结构设计原理第1章主页目录帮助上一章下一章§1.2混凝土1.2.1组成及特点主要材料：水泥、水、砂、石特点:1）以固相为主，包含固体、液体、气体的三相体；2）水化过程长，性能要很长时间才稳定；3）水泥石收缩可形成微裂缝；4）受制作、养护、使用条件影响大。混凝土结构设计原理第1章主页目录帮助上一章下一章1.2.2混凝土强度立方体抗压强度（强度等级）1.标准尺寸：150mm×150mm×150mm2.养护条件：20℃±3℃，湿度≥90%；28d3.加荷方法：加荷速度0.15～0.25MPa/s，垫板不涂油或垫橡胶板。4.强度保证率：95%，f=-1.645混凝土结构设计原理第1章主页目录帮助上一章下一章5.非标准试块强度换算系数：200mm×200mm×200mm:1.05；100mm×100mm×100mm:0.95。6〞×12〞圆柱体：1.20（1〞=2.54cm）6〞×12〞棱柱体：1.326.分级：C15,C20,C25,C30,C35,C40,C45,C50,C55,C60,C65,C70,C75,C80(高强混凝土），共14个等级。C—Concrete,单位：N/mm2或MPa。混凝土结构设计原理第1章主页目录帮助上一章下一章轴心抗压强度ckc1c2cu,k0.88ff混凝土强度与试块混凝土强度的修正系数脆性影响系数棱柱体强度与立方体强度之比值fckfcu,khb1.00.5012345bbh混凝土结构设计原理第1章主页目录帮助上一章下一章混凝土强度等级≤C40C45C50C55C60C65C70C75C80c10.760.760.760.770.780.790.800.810.82c24.000.9840.9680.9510.9350.9190.9030.8870.87c1和c2值混凝土结构设计原理第1章主页目录帮助上一章下一章轴心抗拉强度45.00.55kcu,2tk)645.11(395.088.0ff轴心抗拉强度与立方体抗压强度的折算系数试验离散性的影响系数试验离散性系数混凝土结构设计原理第1章主页目录帮助上一章下一章复杂应力下的强度双向受力混凝土结构设计原理第1章主页目录帮助上一章下一章图中：ft*，fc*—混凝土单轴抗拉、抗压强度；f1，f2，f3—混凝土的多轴强度,f1≥f2≥f3此图说明：压-压：强度提高；拉-拉：强度不变；拉-压：抗拉和抗压强度都低。混凝土结构设计原理第1章主页目录帮助上一章下一章剪力存在时：拉-剪：抗拉、抗剪强度都降低；压-剪：当时，抗剪强度随压应力提高而增大；当时，内部裂缝增加，抗剪抗压强度均降低。6.0/cf6.0/cf混凝土结构设计原理第1章主页目录帮助上一章下一章三向受力：影响混凝土强度的主要因素1.原材料的品质2.水灰比及水泥用量3.龄期三向受压时，强度增加，最大增加5倍。`混凝土结构设计原理第1章主页目录帮助上一章下一章1.2.3混凝土的变形一次加载时0→A:近似弹性A→B:非线性B→C:体积增大C→F:破坏高强混凝土：↗，↘0cu混凝土结构设计原理第1章主页目录帮助上一章下一章多次加载：混凝土结构设计原理第1章主页目录帮助上一章下一章弹性模量割线模量。棱柱体试件。受压：受拉：Ec′=0.5Ec剪切模量：Gc=0.4Ec泊松比=横向应变/纵向应变=0.2cu5c7.342.210tanfE混凝土结构设计原理第1章主页目录帮助上一章下一章徐变定义：在荷载保持不变的情况下，变形随时间推移继续增大的现象。特点：早期发展快，但可以延续数年。混凝土结构设计原理第1章主页目录帮助上一章下一章徐变对结构的影响：使构件变形增大；在轴压构件中，使钢筋应力增加，混凝土应力减小；在预应力构件中，使预应力发生损失；在超静定结构中，使内力发生重分布。影响因素：加载时的混凝土龄期；持续压力大小；混凝土的组成材料及配合比；混凝土的制作养护条件。混凝土结构设计原理第1章主页目录帮助上一章下一章收缩定义：混凝土在空气中结硬时体积减小的现象。收缩率：3×10-4。收缩=凝缩+干缩特点：早期快，可延续1～2年。混凝土结构设计原理第1章主页目录帮助上一章下一章收缩对结构的影响：当收缩受到约束时，引起构件开裂。减少收缩的措施：限制水泥用量；减小水灰比；加强振捣和养护；构造钢筋数量加强；设置变形缝；掺膨胀剂。影响因素：混凝土的组成及配合比，尤其是水灰比；养护条件；使用时的温度与湿度。混凝土结构设计原理第1章主页目录帮助上一章下一章1.2.3混凝土的选用原则钢筋混凝土结构中混凝土强度等级不应低于C15。用HRB335级钢筋时，不宜低于C20；用HRB400和RRB400级钢筋时，不得低于C20。预应力混凝土结构中混凝土强度等级不应低于C30。当采用钢丝、钢绞线、热处理钢筋时，不宜低于C40。混凝土结构设计原理第1章主页目录帮助上一章下一章§1.3钢筋与混凝土共同工作粘结锚固长度平均粘结应力amdlF光面钢筋带肋钢筋2mN/mm5.3~5.12mN/mm0.6~5.2由和钢筋强度可推算出锚固长度mal混凝土结构设计原理第1章主页目录帮助上一章下一章普通钢筋锚固长度按下列公式计算：aldffltya钢筋抗拉强度设计值钢筋外形系数钢筋直径混凝土轴心抗拉强度设计值0.140.16带肋钢筋光面钢筋钢筋类型混凝土结构设计原理第1章主页目录帮助上一章下一章增加粘结锚固的措施光面钢筋端部做弯钩：π(1.250.5)π5.5ABRddddddddACABDC25.6)25.1(35.5d3手工弯钩：混凝土结构设计原理第1章主页目录帮助上一章下一章机械弯钩：（自己推导)(适d10mm)混凝土结构设计原理第1章主页目录帮助上一章下一章钢筋表面带肋；纵向钢筋端部焊横向钢筋；纵向钢筋端部加箍筋；采用高强混凝土；弯起钢筋端部加水平锚固段；在纵向钢筋端部焊锚板；将钢筋焊在预埋件上。