第56講第十六章結構設計

1、(三) 復雜應力狀態(tài)下的混凝土強度1、雙向受力時的強度(1) 混凝土雙向受圧時其兩個方向的抗壓強度比單軸受圧時有所提高，最大的抗圧強度發(fā)生在兩個 方向的壓應力比介于0. 5-2. 0之間時，其中較大的圧應力可比單軸時提高27%o雙向抗壓強度的提高是 由丁變形受到約束的緣故。(2) 混凝土一個方向抗圧，另一個方向受拉時，其抗壓或抗拉強度都比單軸抗圧或抗拉時的強度低, 這是因為異號應力加速變形的發(fā)展，較快地達到極限應變值的緣故。(3) 混凝土雙向受拉時，其抗拉強度與單軸受拉時無明顯差別。2、三向受壓時的強度圓柱體在等側壓應力下的三軸受圧試驗表明，其抗壓強度有較大的提高，提高后的抗圧強度最低值 約為

2、圓柱體單軸受圧時的強度值加上4倍的側向壓應力值。在實賦工程中，對于鋼管混凝土柱或配且密 排螺旋箍筋的鋼筋混凝土柱，由于混凝土受到鋼管壁或螺旋箍的約束，使它處丁三向受力狀態(tài)，可以利 用這一特性，考慮混凝土抗斥強度的提高。3、剪應力與單軸正應力共同作用下的強度試驗結果表明，當存在剪應力丫時，混凝土的抗壓、抗拉強度都將有所降低。當存在拉應力時，其 抗剪強度將降低。(四) 短期荷載作用下混凝土的應力-應變關系1. 一次加荷下的應力-應變關系一次加荷的應力應變o-c曲線如圖17-2所示，以峰值應力為界可分為上升段與下降段。上升段大 體乂可分為三個階段，當oW0.3/c時，應力應變呈線性關系，變形主要取決

3、于混凝土內部的彈性變形， 粘結裂縫沒有明顯發(fā)展。2. 混凝土的彈性模量與變形模量混凝土為彈塑性材料，反映應力應變關系的模量值不是常數(shù)，因此混凝土規(guī)范中給出了彈性模 量（Ec）值的確定方法：采用棱柱體試件，取應力上限值為0.5。，重復加荷5-10次，當應力與應變趨 于線性關系時，該直線斜率即為混凝土彈性模量的取值。應力應變曲線上任一點與原點連線的割線斜率稱為混凝土的變形模量EJ o3. 多次重復加荷下的應力-應變關系多次重復加荷試驗表明，只要重復應力上限值o=（0. 30. 5）人，加荷與卸荷循環(huán)多次將形成塑性變 形積累，但塑性變形積累是收斂的，當累積的變形超過混凝土的極限變形能力時，混凝土將疲

4、勞斥壞， 破壞時的應力上限值稱為疲勞應力。疲勞應力的大小與循環(huán)應力的上、下限值及循環(huán)次數(shù)n有關。通常以使材料破壞所需荷我循環(huán)次數(shù) n2X106次時的疲勞應力作為疲勞強度。（五）荷載長期作用時的變形一一徐變混凝土在不變的應力長期持續(xù)作用下，隨時間增長的變形稱為徐變。影響徐變的主耍因素有持續(xù)應 力的大小、加荷齡期、混凝土配合比、振搗養(yǎng)護條件、結構所處環(huán)境等。加載時的齡期越短，徐變越大：水灰比和水泥用量大、振搗不密實、養(yǎng)護與工作環(huán)境濕度小、養(yǎng)護 時間短，則徐變大。為了減小徐變，應注意養(yǎng)護與控制水灰比，不耍過早地拆模板支柱或施加長期荷載。徐變會使構件變形增大，使預應力產生損失，使高應力受圧構件發(fā)生突然

5、性破壞等不利影響：但徐 變引起的內力或應力重分布及應力松弛有時對結構亦產生有利作用，如對軸心受壓柱，可使鋼筋與混凝 土的應力都可能達到各口的抗壓強度：徐變可使溫度應力降低。（六）混凝土收縮混凝土在空氣中硬結時產生體積變小的現(xiàn)象稱為收縮，是一種非受力變形。收縮包括凝縮與干縮兩部分?；炷林兴嗯c水起化學作用產生體積變化為凝縮大部分出現(xiàn)在凝結 的早期。干縮是混凝土中口由水蒸發(fā)引起的體積縮小。收縮是使混凝土內產生初始微裂縫的主要原因， 導致混凝土抗拉強度降低與離散性大?；炷潦湛s主要出現(xiàn)在早期，以后逐漸減慢，第一個月的收縮應變可完成50%左右，兩個月可完成 75$左右，一年以后逐漸趨丁穩(wěn)定，最終收縮

6、量約為（25）X10=對于一般混凝土可取3X10'6o除受力因素之外，凡對徐變產生影響的因素都對收縮產生影響。此外，水泥強度越高，表面積對體 積比越大，環(huán)境溫度越高，都使收縮值加大。混凝土收縮時對結構與構件的不利影響是產生收縮裂縫與預應力的損失。通常采用限制水灰比、水 泥用量，加強振搗與養(yǎng)護，適量設置構造筋與變形縫及后澆縫等措施以減少收縮以及收縮帶來的不利影 響。三、鋼筋與混凝土之間的粘結與錨固鋼筋與混凝土之間的粘結與錨固是兩者能共同工作的基礎。(一) 形成粘結的因素(1) 水泥膠的水化作用，使鋼筋與混凝土的接觸面上形成膠結力。(2) 混凝土收縮對鋼筋產生的握裹力。(3) 混凝土與鋼筋之間的機械咬合力。(二) 鋼筋與混凝土之間的粘結應力鋼筋與混凝土接觸的界面上沿鋼筋縱向分布的縱向明應力稱為粘結應力。在下列三種情況下可能產 生粘結應力：(1) 當鋼筋伸入混凝土支座內并受到拉力或壓力時，在鋼筋錨固長度的范圍內產生與拉力或圧力相 平衡的縱向剪應力，稱之為錨固粘結應力。(2) 當彎矩沿跨度方向變化時，相鄰截面的受拉鋼筋的應力也發(fā)生變化，產生應力差，這使混凝土 與鋼筋之間產生了粘結應力，稱之為彎曲粘結應力。(3) 當彎矩與軸力沿縱向不變，構件一旦開裂，則在兩相鄰裂縫之間的鋼筋應力不均勻，存在應力 差，在混凝土與鋼筋之間產生粘結應力，稱之為局部粘結應力。(三) 鋼筋與混凝土之