鋼筋和混凝土的力學(xué)性能.ppt

第2章 鋼筋和混凝土 的物理力學(xué)性能,2.1 混凝土的物理力學(xué)性能,2.3 鋼筋和混凝土的粘結(jié),2.2 鋼筋的物理力學(xué)性能,2.2 鋼筋的力學(xué)性能,一、鋼筋的化學(xué)成分,鐵Fe、碳C和其他合金元素等。,制作鋼筋的鋼材按照化學(xué)成分分可以分為：,碳素鋼,低合金鋼,低碳鋼（含碳量0.25%）,中碳鋼（含碳量0.25%0.6%）,高碳鋼（含碳量0.6%）,含碳量越高，強(qiáng)度越高，塑性、可焊性越低,在碳素鋼的基礎(chǔ)上，冶煉時(shí)加入少量合金元素（如硅、錳等）而成。,強(qiáng)度高、塑性好,二、鋼筋的表面形狀,光面鋼筋,變形鋼筋,表面光滑,表面肋紋,螺旋紋,人字紋,月牙紋,光面圓鋼筋,螺旋紋鋼筋,人字紋鋼筋,月牙紋鋼筋,提高與混凝土的粘結(jié)錨固能力,三、常用鋼筋的品種,熱軋鋼筋、鋼絲、鋼絞線、熱處理鋼筋等。,熱軋鋼筋,鋼絲,鋼絞線,用低碳鋼、普通低合金鋼在高溫下軋制而成。,直徑較小，有冷拉鋼絲、消除應(yīng)力鋼絲等，外形有光面、刻痕和螺旋肋三種，一般用于預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)。,由多根高強(qiáng)鋼絲在絞絲機(jī)上絞合，再經(jīng)過(guò)低溫回火制成。通常有二股、三股和七股鋼絞線，用于預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu),熱軋鋼筋,熱軋鋼筋是用低碳鋼、普通低合金鋼等在高溫下軋制而成。根據(jù)力學(xué)指標(biāo)（強(qiáng)度）的高低，可以分為4級(jí)：,（1）級(jí)別,熱軋鋼筋是用低碳鋼、普通低合金鋼等在高溫下軋制而成。根據(jù)力學(xué)指標(biāo)（強(qiáng)度）的高低，可以分為4級(jí)：,（1）級(jí)別,一般用于樓板的受力鋼筋和梁、柱的箍筋,一般用于鋼筋混凝土梁、柱的受力鋼筋,應(yīng)用受到一定限制，用于預(yù)應(yīng)力鋼筋砼結(jié)構(gòu),光面低碳鋼筋，強(qiáng)度低、塑性好,低合金鋼，強(qiáng)度較高,強(qiáng)度高、保留一定的塑性,新規(guī)范：,鋼筋的品種，鋼筋直徑常見(jiàn)范圍： d=6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 25, 28, 32, 36, 40,施工現(xiàn)場(chǎng)堆放鋼筋及加工區(qū),施工現(xiàn)場(chǎng)堆放鋼筋及加工區(qū),施工現(xiàn)場(chǎng)堆放鋼筋及加工區(qū),（2）力學(xué)性能,單向拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線,A：比例極限,B：屈服上限,BC：屈服臺(tái)階,D：極限抗拉強(qiáng)度b,設(shè)計(jì)時(shí)取屈服強(qiáng)度f(wàn)y還是極限抗拉強(qiáng)度b作為設(shè)計(jì)的依據(jù)？為什么？,屈服階段,強(qiáng)化階段,破壞階段,B：屈服強(qiáng)度f(wàn)y,fy,b,彈性階段,頸縮,設(shè)計(jì)時(shí)取屈服強(qiáng)度f(wàn)y作為鋼筋強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的依據(jù),鋼筋達(dá)到屈服強(qiáng)度后，塑性變形急劇增加，構(gòu)件出現(xiàn)很大的變形和過(guò)寬的裂縫，以致構(gòu)件不能正常使用。但因?yàn)殇摻钋瓿珊?，還有一強(qiáng)化階段，還能繼續(xù)承受更大的荷載，此時(shí)構(gòu)件并未破壞。,極限抗拉強(qiáng)度類(lèi)似于鋼筋的“強(qiáng)度儲(chǔ)備”。因此，鋼筋的極限抗拉強(qiáng)度值不能與屈服強(qiáng)度太接近，應(yīng)與屈服強(qiáng)度有足夠大的差值。,屈 強(qiáng) 比f(wàn)y/b：反映鋼筋的強(qiáng)度儲(chǔ)備，fy/b=0.60.7。,不同級(jí)別熱軋鋼筋的應(yīng)力應(yīng)變曲線,熱軋鋼筋級(jí)別越高，強(qiáng)度越 ，屈服平臺(tái)越 ，塑性越 。,高,差,短,塑性性能,伸長(zhǎng)率,冷彎性能,伸長(zhǎng)率越高，塑性性能越好。,冷彎直徑越小，角度越大，塑性越好。,l,l,把鋼筋在常溫下圍繞直徑為D的輥軸彎轉(zhuǎn)角而要求不發(fā)生裂紋。,冷拉,k,k,軟鋼,常溫下張拉,應(yīng)力超過(guò)屈服強(qiáng)度k,立即重 新張拉,o,d,e,卸載o,okde,放置相當(dāng)一段 時(shí)間后重新張拉,okde,高溫下短時(shí)間 后重新張拉,okde,冷拉可提高鋼筋的屈服強(qiáng)度，但塑性降低,時(shí)效硬化,1、冷拉僅能提高鋼筋的抗拉屈服強(qiáng)度，不能提高其抗壓屈服強(qiáng)度。,2、人工加熱時(shí)溫度不可過(guò)高，否則將失去冷拉效果。,（3）鋼筋的冷拉和冷拔,冷拔,在拔絲機(jī)上用強(qiáng)力將鋼筋拉過(guò)硬質(zhì)合金鋼模上比鋼筋直徑稍小的拔絲孔，迫使鋼筋截面縮小，長(zhǎng)度增大。,在拉拔過(guò)程中，鋼筋同時(shí)受到縱向拉力及橫向壓力的作用后，強(qiáng)度比原來(lái)有很大提高，但塑性降低很多。,冷拔可同時(shí)提高鋼筋的抗拉和抗壓強(qiáng)度。,中高強(qiáng)鋼絲、鋼絞線、熱處理鋼筋,中高強(qiáng)鋼絲和鋼絞線強(qiáng)度較高，均無(wú)明顯的屈服點(diǎn)和屈服臺(tái)階，主要用于預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。,熱處理鋼筋，將強(qiáng)度大致相當(dāng)于級(jí)熱軋鋼筋的某些特定品種熱軋鋼筋通過(guò)加熱、淬火和回火等調(diào)質(zhì)工藝處理，使強(qiáng)度得到較大幅度的提高，但無(wú)明顯的屈服點(diǎn)和屈服臺(tái)階。主要用于預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。,0.2%,0.2,沒(méi)有明顯屈服點(diǎn)的鋼筋,有明顯屈服點(diǎn)的鋼筋,硬鋼,軟鋼,對(duì)于硬鋼，通常以卸載后殘余應(yīng)變?yōu)?.2%時(shí)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力值0.2作為屈服極限，稱為“條件屈服極限”，并取0.2=0.85b。,硬鋼的應(yīng)力應(yīng)變曲線,1600,N/mm2,6%,鋼筋的彈性模量（105N/mm2）,注：必要時(shí)鋼鉸線可采用實(shí)測(cè)的彈性模量,四、鋼筋的連接,接頭的承載能力、變形性能不能比被連接的鋼筋差，接頭的存在不應(yīng)對(duì)鋼筋與混凝土的共同工作產(chǎn)生不利影響，還應(yīng)便于施工等。,常用的連接方式：綁扎搭接、焊接和機(jī)械連接,搭接一定的長(zhǎng)度并用細(xì)鋼絲捆綁成型,通過(guò)和混凝土的粘結(jié)力來(lái)傳遞內(nèi)力，因此對(duì)綁扎搭接的長(zhǎng)度有一定的要求 構(gòu)造簡(jiǎn)單、施工方便、應(yīng)用廣泛,綁扎搭接,焊接工藝、方法很多：閃光對(duì)焊、電弧焊等 優(yōu)點(diǎn)：性能良好、傳力直接、節(jié)省鋼材、成本低 缺點(diǎn)：影響焊接質(zhì)量的因素多，焊接質(zhì)量難以控制,焊接,機(jī)械連接,上鋼筋,下鋼筋,套筒（內(nèi)有凹螺紋）,連接形式有錐螺紋套筒連接、擠壓套筒連接等,錐螺紋連接示意圖,擠壓套筒連接示意圖,質(zhì)量穩(wěn)定可靠、操作簡(jiǎn)單、施工速度快、適用范圍廣,五、鋼筋砼結(jié)構(gòu)對(duì)鋼筋性能的要求,1、強(qiáng)度高及一定的屈強(qiáng)比 屈強(qiáng)比：反映鋼筋的強(qiáng)度儲(chǔ)備。 2、塑性好（伸長(zhǎng)率大、冷彎性能好） 3、具有良好的可焊性 4、與混凝土的粘結(jié)錨固性能良好 5、耐火性好、抗疲勞性能、質(zhì)量的穩(wěn)定性等,六、鋼筋的選用原則（規(guī)范條文）,2.1 混凝土的力學(xué)性能,混凝土是由水泥、 砂、石子和水等攪拌而成的人造石材，不是勻質(zhì)彈性材料。,一、混凝土的強(qiáng)度,在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，混凝土主要用于抗壓。,1、影響混凝土強(qiáng)度的因素,影響混凝土強(qiáng)度的因素很多，可以總結(jié)為以下幾點(diǎn)：,材料方面,水泥用量、水泥強(qiáng)度、水灰比、骨料品種、配合比等,澆筑、養(yǎng)護(hù)方面,搗制方法、養(yǎng)護(hù)溫度、濕度等,試驗(yàn)方法方面,試件形狀、尺寸、加載速度等,混凝土強(qiáng)度等級(jí) （ Strength Grade ） 是用抗壓強(qiáng)度 (Compressive Strength)來(lái)劃分的 抗壓強(qiáng)度是混凝土力學(xué)性能中最基本的指標(biāo),混凝土立方抗壓強(qiáng)度,混凝土軸心抗壓強(qiáng)度,混凝土抗拉強(qiáng)度,混凝土強(qiáng)度,一、混凝土的強(qiáng)度,試驗(yàn)方法方面,試件形狀、尺寸、加載速度等,（1）試件形狀,150150150,150150450,450450450 承壓面150150,A,B,C,A、B、C三個(gè)試塊，材料、養(yǎng)護(hù)條件等均相同，三者強(qiáng)度的大小關(guān)系？,CAB，為什么？,試驗(yàn)方法方面,試件形狀、尺寸、加載速度等,（1）試件形狀,壓力,試件產(chǎn)生橫向變形,加載板與試件間產(chǎn)生摩擦阻力，對(duì)試塊的橫向變形產(chǎn)生約束，且約束的大小隨著離接觸面的垂直距離的增大而減小。,產(chǎn)生摩擦阻力,產(chǎn)生摩擦阻力,產(chǎn)生摩擦阻力,產(chǎn)生摩擦阻力,對(duì)試件中部的約束CAB，所以，抗壓強(qiáng)度CAB。,加強(qiáng)對(duì)混凝土橫向變形的約束，可以提高其抗壓強(qiáng)度。,試驗(yàn)方法方面,試件形狀、尺寸、加載速度等,（2）試塊尺寸,A,B,C,100100100,150150150,200200200,A、B、C三個(gè)試塊，材料、養(yǎng)護(hù)條件等均相同，三者強(qiáng)度的大小關(guān)系？,AB C，為什么？,試驗(yàn)方法方面,試件形狀、尺寸、加載速度等,（3）潤(rùn)滑劑,A,150150150,B,150150150,涂潤(rùn)滑劑,涂潤(rùn)滑劑,A、B兩個(gè)試塊，材料、養(yǎng)護(hù)條件等均相同，二者強(qiáng)度的大小關(guān)系？,（AB）,破壞機(jī)理,試驗(yàn)方法方面,試件形狀、尺寸、加載速度等,（4）加載速度,（5）加載齡期,加載速度越快，測(cè)得的強(qiáng)度越高。,加載齡期越長(zhǎng)，測(cè)得的強(qiáng)度越高。,影響混凝土強(qiáng)度的因素，尤其是試驗(yàn)方法對(duì)強(qiáng)度的影響因素眾多，因此，如何區(qū)分不同級(jí)別的混凝土？規(guī)范規(guī)定：混凝土的強(qiáng)度等級(jí)用“立方體抗壓強(qiáng)度”來(lái)劃分。,立方體抗壓強(qiáng)度f(wàn)cu,k,用標(biāo)準(zhǔn)試塊按照標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)得的強(qiáng)度,采用邊長(zhǎng)為150mm的立方體試件，在溫度203，濕度90%以上的潮濕空氣中養(yǎng)護(hù)28天，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法對(duì)試件進(jìn)行加壓，測(cè)得的具有95%保證率的抗壓強(qiáng)度為混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fcu,k，作為劃分混凝土強(qiáng)度等級(jí)的依據(jù)。,2、,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范根據(jù)混凝土立方體抗壓強(qiáng)度將混凝土劃分為14個(gè)強(qiáng)度等級(jí)： C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80,C15,C,CONCRETE,15,立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為15N/mm2。,若無(wú)邊長(zhǎng)為150mm的立方體試件，也可用邊長(zhǎng)為100mm或200mm的試件代替，但測(cè)得的強(qiáng)度應(yīng)乘以相應(yīng)的換算系數(shù)：,100mm,200mm,0.95,1.05,立方體抗壓強(qiáng)度f(wàn)cu,k,軸心抗壓強(qiáng)度f(wàn)c,采用邊長(zhǎng)為150mm150mm300mm的棱柱體試件作為混凝土軸心抗壓強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)試件，制作養(yǎng)護(hù)方法與立方體試件的方法相同。,3、,軸心抗壓強(qiáng)度f(wàn)c,fcfcu,棱柱體抗壓強(qiáng)度平均值與立方體抗壓強(qiáng)度平均值之間存在線性關(guān)系，比值大概在0.70.92之間。,規(guī)范規(guī)定：軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fck與立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fcu,k之間的關(guān)系如下式：,棱柱體強(qiáng)度與立方體強(qiáng)度之比，C50以下取0.76，C80取0.82,中間按線性插值。,高強(qiáng)混凝土的脆性折減系數(shù)，C40以下取1.00，C80取0.87，中間線性插值。,考慮實(shí)際構(gòu)件與試件混凝土之間的差異等，引入的修正系數(shù)。,軸心抗拉強(qiáng)度f(wàn)t,軸心抗拉強(qiáng)度f(wàn)t遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于軸心抗壓強(qiáng)度f(wàn)c，一般只有5%10%，且強(qiáng)度等級(jí)越高，這個(gè)比值越小。,測(cè)定方法：,軸心受拉試驗(yàn),壓,拉,P,P,P,P,P,劈裂試驗(yàn),4、,d：立方體邊長(zhǎng)或圓柱體直徑,l：立方體邊長(zhǎng)或圓柱體長(zhǎng)度,P,根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析，取混凝土軸心抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)平均值ft與立方體抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)平均值fcu的關(guān)系為：,軸心抗拉強(qiáng)度f(wàn)t,規(guī)范規(guī)定軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值ftk與立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fcu,k的關(guān)系為：,高強(qiáng)混凝土的脆性折減系數(shù)，C40以下取1.00，C80取0.87，中間線性插值。,考慮實(shí)際構(gòu)件與試件混凝土之間的差異等，引入的修正系數(shù)。,混凝土強(qiáng)度變異系數(shù),取值見(jiàn)混凝土試驗(yàn)規(guī)程。,復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)下的混凝土強(qiáng)度,5、,在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，混凝土一般處于復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)。,雙向應(yīng)力狀態(tài)：,1,1,2,2,當(dāng)雙向受壓時(shí)，一向的抗壓強(qiáng)度隨另一向應(yīng)力的增加而增加。,當(dāng)雙向受拉時(shí)，一向的抗拉強(qiáng)度基本上與另一向拉應(yīng)力大小無(wú)關(guān)。,當(dāng)一向受拉、一向受壓時(shí)，混凝土的抗壓強(qiáng)度隨另一向拉應(yīng)力的增加而降低。,雙向應(yīng)力狀態(tài)：,2,2,混凝土的抗壓強(qiáng)度由于剪應(yīng)力的存在而降低。,混凝土的抗剪強(qiáng)度隨著拉應(yīng)力的增大而減小。,混凝土的抗剪強(qiáng)度隨著壓應(yīng)力的增大先增大后減小。,注：剪應(yīng)力會(huì)影響梁、柱中受壓區(qū)混凝土的抗壓強(qiáng)度。,三向受壓狀態(tài)：,三向受壓時(shí)，混凝土一向抗壓強(qiáng)度隨另二向壓應(yīng)力的增加而增加，且混凝土的極限壓應(yīng)變也大大增加。,工程中，可通過(guò)設(shè)置密排螺旋筋或箍筋來(lái)約束混凝土，改善鋼筋混凝土 構(gòu)件的受力性能。鋼管混凝土中的鋼管也起到對(duì)混凝土的約束作用。,二、混凝土的變形,變形,荷載作用下的變形,非荷載作用下的變形,短期一次荷載作用下的變形,多次重復(fù)荷載作用下的變形,熱脹冷縮、濕脹干縮,結(jié)硬時(shí)的收縮與膨脹,長(zhǎng)期荷載作用下的變形,1、混凝土在短期一次加載時(shí)的變形,混凝土短期一次加載是指荷載從零開(kāi)始單調(diào)增加至試件破壞，通常采用棱柱體試件來(lái)測(cè)定，其應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系是混凝土最基本的力學(xué)性能之一。,從開(kāi)始加載到A點(diǎn)（約為0.3fc）時(shí)，砼基本處于彈性狀態(tài)，應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系接近直線。,隨著應(yīng)力的增大，砼出現(xiàn)塑性，應(yīng)力在0.3fc0.8fc(AB段)時(shí)，應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)速度較應(yīng)力快。,超過(guò)B點(diǎn)，應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)速度更快，試件中部出現(xiàn)平行于壓力方向的裂縫，應(yīng)力很快達(dá)到了砼的抗壓強(qiáng)度f(wàn)c（C點(diǎn)）。,應(yīng)力達(dá)到fc= fc0后，試件承載能力下降，裂縫迅速發(fā)展。應(yīng)力應(yīng)變曲線向下彎曲。直到凹向發(fā)生彎曲，出現(xiàn)“拐點(diǎn)”（D）點(diǎn)。,超過(guò)“拐點(diǎn)”，曲線開(kāi)始凸向應(yīng)變軸，此段曲線中曲率最大的一點(diǎn)E稱為“收斂點(diǎn)”。E后的曲線為收斂段。,上升段,下降段,（1）受壓砼的應(yīng)力應(yīng)變曲線,拐點(diǎn),收斂點(diǎn),峰點(diǎn),臨界點(diǎn),比例界限,fc,fc：最大應(yīng)力值，軸心抗壓強(qiáng)度。,0：最大應(yīng)力值相應(yīng)的應(yīng)變，大致為0.002。,0,cu,cu：混凝土破壞前的最大應(yīng)變，極限壓應(yīng)變。,混凝土本構(gòu)關(guān)系曲線,ce,（2）強(qiáng)度對(duì)砼的應(yīng)力應(yīng)變曲線的影響,下降段： 混凝土強(qiáng)度越高，曲線下降段越陡；強(qiáng)度越低，下降段越平坦，曲線越長(zhǎng)。,上升段： 混凝土強(qiáng)度影響較小，強(qiáng)度越大，曲線越陡，與應(yīng)力峰值點(diǎn)相應(yīng)的應(yīng)變0大致為0.002。,混凝土強(qiáng)度越高，曲線越陡，cu越小，延性越差。,（4）砼受拉應(yīng)力應(yīng)變曲線,與混凝土受壓時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變曲線類(lèi)似，不作重點(diǎn)學(xué)習(xí)。,（3）加載速度對(duì)砼應(yīng)力應(yīng)變曲線的影響,加載速度較快時(shí)，fc有所提高，曲線比較陡。 加載速度緩慢時(shí)，fc略有降低，曲線（尤其是下降段）平緩， 0和cu增大。,（5）砼的彈性模量和變形模量,勻質(zhì)彈性材料,0,變形模量Ec,混凝土應(yīng)力應(yīng)變曲線上任一點(diǎn)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力和應(yīng)變之比，也稱“割線模量”,隨著應(yīng)力增加而減小,彈性模量Ec,混凝土對(duì)應(yīng)的應(yīng)力與相應(yīng)的彈性應(yīng)變之比，也稱“原點(diǎn)切線模量”,常量,根據(jù)試驗(yàn)分析，影響混凝土彈性模量的諸多因素中，最主要的是混凝土的抗壓強(qiáng)度。因此，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析，得出了混凝土彈性模量和其立方體抗壓強(qiáng)度的關(guān)系為：,（6）砼的泊松比,0.150.2之間，一般取0.2或1/6,A,2、混凝土在荷載長(zhǎng)期作用下的變形,在長(zhǎng)期不變荷載作用下， 混凝土變形隨時(shí)間增長(zhǎng)的現(xiàn)象稱為徐變。,（1）徐變特點(diǎn)： 1、徐變速度：先快后慢，開(kāi)始增長(zhǎng)較快，以后逐漸減慢，經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)一段時(shí)間后趨于穩(wěn)定。 2、徐變大?。盒熳兪撬矔r(shí)應(yīng)變的1-4倍。 3、徐變可部分恢復(fù)。,（2）徐變?cè)颍?混凝土中的未晶體化的水泥凝膠體，在持續(xù)的外荷載作用下產(chǎn)生黏性流動(dòng)，壓應(yīng)力逐漸轉(zhuǎn)移給骨料。卸載后，水泥凝膠體又恢復(fù)原狀，骨料又將應(yīng)力轉(zhuǎn)回給凝膠體。此外，混凝土內(nèi)部的裂縫不斷發(fā)展也使變形增加。,（3）影響徐變的因素： 1、材料（砼的組成成分）：水泥用量越多，水灰比越大，徐變?cè)酱?；骨料越?jiān)硬，彈性模量越高，徐變?cè)叫　?2、環(huán)境（養(yǎng)護(hù)、使用時(shí)的溫濕度）：養(yǎng)護(hù)時(shí)溫度高，濕度大，水泥水化作用就充分，徐變就小。使用時(shí)處于高溫、干燥條件下，徐變將增大。,3、應(yīng)力：,持續(xù)作用的應(yīng)力值越大，徐變?cè)酱蟆?（3）影響徐變的因素： 4、加載齡期：,5、其他：如構(gòu)件的形狀、尺寸等。如大試件內(nèi)部失水受到限制，徐變減小。,加載時(shí)混凝土齡期越長(zhǎng)，硬結(jié)程度就越好，產(chǎn)生的徐變就越小，反之徐變?cè)酱蟆?（4）徐變對(duì)結(jié)構(gòu)的影響：,徐變將對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利或有利的影響,q,不利：由于壓區(qū)混凝土的徐變，可能使構(gòu)件的長(zhǎng)期撓度顯著增加，降低構(gòu)件的承載力，預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中引起預(yù)應(yīng)力損失。等等。,有利：引起構(gòu)件截面應(yīng)力重分布或內(nèi)力重分布。等等。,徐變使截面中混凝土的應(yīng)力逐漸減小，縱向鋼筋的應(yīng)力逐漸增大，使兩種材料的強(qiáng)度得到充分利用。,3、混凝土在非荷載作用下的變形,（1）結(jié)硬時(shí)的收縮與膨脹,混凝土在空氣中結(jié)硬時(shí)，體積縮小（收縮），混凝土在水中或處于飽和濕度中結(jié)硬時(shí)，體積增大（膨脹）。,混凝土的組成和養(yǎng)護(hù)的條件,但與收縮量相比，混凝土的膨脹值要小得多，對(duì)結(jié)構(gòu)影響甚微，一般忽略。,水泥水化引起的體積收縮、水分蒸發(fā)引起的干縮等等。,收縮與膨脹,引起收縮的原因,影響收縮的因素,危害及防止,收縮引起收縮裂縫。,防止盲目提高水泥用量和水灰比；加強(qiáng)對(duì)砼的振搗和養(yǎng)護(hù)（采用蒸汽養(yǎng)護(hù)）以減小其收縮；設(shè)置伸縮縫、配置適當(dāng)鋼筋等等。,（2）溫度和濕度引起的變形,熱脹冷縮、濕脹干縮,當(dāng)溫（濕）度引起的變形受到約束時(shí)，在結(jié)構(gòu)內(nèi)部就會(huì)產(chǎn)生溫度應(yīng)力，特別是在大體積混凝土中。如果不采取措施可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開(kāi)裂或破壞。,防止措施：設(shè)置伸縮縫；適當(dāng)配置鋼筋等。,三、規(guī)范中混凝土的選擇原則,新規(guī)范：,1.混凝土在重復(fù)荷載下的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系,當(dāng)壓應(yīng)力不超過(guò)混凝土疲勞強(qiáng)度時(shí), 不會(huì)發(fā)生破壞。 當(dāng)壓應(yīng)力超過(guò)混凝土疲勞強(qiáng)度，多次重復(fù)加卸載后即會(huì)發(fā)生脆性的疲勞破壞。,重復(fù)荷載是在一個(gè)方向加壓、卸載、再加壓、再卸載的循環(huán)過(guò)程。 對(duì)吊車(chē)梁、橋梁等構(gòu)件，應(yīng)進(jìn)行疲勞驗(yàn)算。,承受200萬(wàn)次或以上循環(huán)重復(fù)荷載 而發(fā)生疲勞破壞的壓應(yīng)力值,2.疲勞強(qiáng)度,四、混凝土的疲勞（自學(xué)）,疲勞應(yīng)力比值,2.3 鋼筋和混凝土的粘結(jié),1、粘結(jié)的定義：指鋼筋與其周?chē)炷林g的相互作用。,粘結(jié)的意義,沿鋼筋長(zhǎng)度的粘結(jié),鋼筋端部的錨固,相互作用,裂縫間的局部粘結(jié)力,鋼筋端部的錨固粘結(jié)力,粘結(jié)力,2、粘結(jié)力的特點(diǎn)與作用： 1）非均勻；2）端部大于局部； 3）保證鋼筋在混凝土中不發(fā)生錯(cuò)位，發(fā)揮抗拉作用，否則逐漸退出工作； 4）喪失后，造成構(gòu)件的剛度降低和裂縫的開(kāi)展，最終使得構(gòu)件承載力降低，直至破壞。即要求控制裂縫的開(kāi)展寬度及數(shù)量，防止局部粘結(jié)力降低；加強(qiáng)端部錨固粘結(jié)。,3、鋼筋端部錨固長(zhǎng)度的定義及加強(qiáng)端部錨固的措施 1）定義：鋼筋伸進(jìn)支座或在連續(xù)梁中承擔(dān)負(fù)彎矩的上部受拉鋼筋在跨中截?cái)鄷r(shí)，需要伸出的一段長(zhǎng)度，即錨固長(zhǎng)度，以積累足夠的粘結(jié)力，防止錨固破壞。 2）加強(qiáng)端部錨固措施：鋼筋端部加彎鉤、彎折，或在錨固區(qū)貼焊短鋼筋、貼焊角鋼，端部加穿孔塞焊錨板，端部加螺栓錨頭等。,2.3 鋼筋和混凝土的粘結(jié),鋼筋和混凝土之間的粘結(jié)是保證這兩種力學(xué)性能不同的材料在結(jié)構(gòu)構(gòu)件中形成整體而變形協(xié)調(diào)地共同工作的重要條件。,粘結(jié)應(yīng)力（縱向剪應(yīng)力）,力,鋼筋,混凝土,粘結(jié)應(yīng)力,（混凝土）,（鋼筋）,粘結(jié)力的組成,水泥膠的膠結(jié)力,水泥水化后產(chǎn)生在鋼筋表面產(chǎn)生的膠結(jié)力,摩擦力,混凝土收縮，緊緊握裹住鋼筋，相互滑動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的摩擦力,機(jī)械咬合力,鋼筋表面粗糙或凹凸不平，與砼產(chǎn)生的機(jī)械咬合力。,平均粘結(jié)強(qiáng)度的測(cè)定,拔出試驗(yàn),影響粘結(jié)強(qiáng)度的因素,砼的強(qiáng)度等級(jí),鋼筋的表面形狀,鋼筋周?chē)炷梁穸?混凝土強(qiáng)度等級(jí)越高，粘結(jié)強(qiáng)度也越高,變形鋼筋比光面鋼筋的粘結(jié)強(qiáng)度高,鋼筋外混凝土要有足夠的厚度（不小于鋼筋直徑）,鋼筋的受力情況,鋼筋受壓時(shí)粘結(jié)強(qiáng)度高于鋼筋受拉時(shí),保證鋼筋和砼粘結(jié)的措施,鋼筋的錨固,鋼筋的彎鉤,鋼筋綁扎搭接,砼保護(hù)層厚度,鋼筋和混凝土粘結(jié)的要求,構(gòu)件的耐久性要求,cd,見(jiàn)砼規(guī)范,混凝土保護(hù)層的作用？,保證鋼筋和混凝土的可靠粘結(jié)； 保護(hù)鋼筋不過(guò)早銹蝕。,主 頁(yè),目 錄,幫 助,上一章,下一章,1、受拉鋼筋基本錨固長(zhǎng)度 按下列公式計(jì)算：,2、受拉鋼筋的錨固 （1）受拉鋼筋的錨固長(zhǎng)度la(鋼筋不同的錨固條件),：錨固長(zhǎng)度修正系數(shù)；見(jiàn)P33,lab ：受拉鋼筋基本錨固長(zhǎng)度。,（2）錨固區(qū)的橫向構(gòu)造鋼筋（見(jiàn)教材） （3）錨固措施 當(dāng)縱向受拉鋼筋末端采用彎鉤或機(jī)械錨固措施時(shí)，包括彎鉤或錨固端頭在內(nèi)的錨固長(zhǎng)度（投影長(zhǎng)度）可取為60% lab。,主 頁(yè),目 錄,幫 助,上一章,下一章,增加粘結(jié)錨固的措施,光面鋼筋端部做彎鉤：,主 頁(yè),目 錄,幫 助,上一章,下一章,機(jī)械彎鉤：,主 頁(yè),目 錄,幫 助,上一章,下一章,鋼筋表面帶肋； 縱向鋼筋端部焊橫向鋼筋； 縱向鋼筋端部加箍筋； 采用高強(qiáng)混凝土； 彎起鋼筋端部加水平錨固段； 在縱向鋼筋端部焊錨板； 將鋼筋焊在預(yù)埋件上。,3、受壓鋼筋的錨固 當(dāng)計(jì)算中充分利用其抗壓強(qiáng)度時(shí)，錨固長(zhǎng)度不應(yīng)小于相應(yīng)受拉錨固長(zhǎng)度la的70%,具體構(gòu)造在第4章4.6節(jié)講述。,鋼筋拉斷時(shí)的應(yīng)變稱為 ，它標(biāo)志鋼筋的塑性性能。,在以下關(guān)于鋼筋塑性的說(shuō)法中，（ ）是正確的。 A熱軋鋼筋強(qiáng)度越高，塑性越好 B冷彎試驗(yàn)中，輥軸直徑越大，鋼筋塑性越好 C鋼絲的塑性比熱軋鋼筋好 D冷彎性能能反映鋼筋塑性,按其表面形狀來(lái)說(shuō)，熱軋級(jí)鋼筋為 鋼筋，熱軋級(jí)鋼筋為 鋼筋 。,對(duì)于沒(méi)有明顯屈服點(diǎn)的鋼筋，在設(shè)計(jì)中一般取 的應(yīng)力值作其“條件屈服極限”。,熱軋鋼筋的含碳量越低，則（ ）。 A屈服臺(tái)階越長(zhǎng)，伸長(zhǎng)率越大，塑性越好，強(qiáng)度越高 B屈服臺(tái)階越短，伸長(zhǎng)率越小，塑性越差，強(qiáng)度越低 C屈服臺(tái)階越短，伸長(zhǎng)率越小，塑性越差，強(qiáng)度越高 D屈服臺(tái)階越長(zhǎng)，伸長(zhǎng)率越大，塑性越好，強(qiáng)度越低,熱軋鋼筋的應(yīng)力應(yīng)變曲線可分為 個(gè)階段。,伸長(zhǎng)率,D,光面