混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理ch2混凝土

1、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 第2章 混凝土結(jié)構(gòu)用材料的性能 TY 2013昆明理工大學(xué)建工學(xué)院 混凝土是由水泥、水、骨料按一定比例配合，經(jīng)混凝土是由水泥、水、骨料按一定比例配合，經(jīng)過硬化后形成的人工石。其為過硬化后形成的人工石。其為多相復(fù)合材料多相復(fù)合材料，其其質(zhì)量質(zhì)量的好壞與材料、施工配合比、施工工藝、齡期、環(huán)境的好壞與材料、施工配合比、施工工藝、齡期、環(huán)境等諸多因素有關(guān)等諸多因素有關(guān)。1.2 1.2 混凝土混凝土1.2.11.2.1混凝土的組成結(jié)構(gòu)混凝土的組成結(jié)構(gòu)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 第2章 混凝土結(jié)構(gòu)用材料的性能 TY 2013昆明理工大學(xué)建工學(xué)院 強(qiáng)度等級(jí)用符

2、號(hào)強(qiáng)度等級(jí)用符號(hào)C表示，如：表示，如： C30表示表示 fcu,k=30N/mm2 （30MPa)規(guī)范規(guī)范根據(jù)強(qiáng)度范圍，從根據(jù)強(qiáng)度范圍，從C15C80共劃分為共劃分為14個(gè)強(qiáng)度等級(jí)，個(gè)強(qiáng)度等級(jí)，級(jí)差為級(jí)差為5N/mm2。C50以上為高強(qiáng)混凝土。以上為高強(qiáng)混凝土。1.2.21.2.2混凝土的強(qiáng)度性能混凝土的強(qiáng)度性能 混凝土結(jié)構(gòu)中，主要利用它的抗壓強(qiáng)度?；炷两Y(jié)構(gòu)中，主要利用它的抗壓強(qiáng)度。因此抗壓強(qiáng)度是混凝土力學(xué)性能中最主要和因此抗壓強(qiáng)度是混凝土力學(xué)性能中最主要和最基本的指標(biāo)。最基本的指標(biāo)。 混凝土的強(qiáng)度等級(jí)用立方體抗壓強(qiáng)度來劃分。用邊長混凝土的強(qiáng)度等級(jí)用立方體抗壓強(qiáng)度來劃分。用邊長150mm立方

3、體標(biāo)準(zhǔn)試件，在標(biāo)準(zhǔn)條件下（立方體標(biāo)準(zhǔn)試件，在標(biāo)準(zhǔn)條件下（203，90%濕度）養(yǎng)護(hù)濕度）養(yǎng)護(hù)28天，用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法（加載速度天，用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法（加載速度0.30.5N/(mm2sec)，兩端不，兩端不涂潤滑劑）測(cè)得的具有涂潤滑劑）測(cè)得的具有95%保證率的立方體抗壓強(qiáng)度。保證率的立方體抗壓強(qiáng)度。150150150 混凝土的抗壓強(qiáng)度混凝土的抗壓強(qiáng)度 混凝土強(qiáng)度等級(jí)混凝土強(qiáng)度等級(jí)（立方體抗壓強(qiáng)度（立方體抗壓強(qiáng)度fcu,k ）混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 第2章 混凝土結(jié)構(gòu)用材料的性能 TY 2013昆明理工大學(xué)建工學(xué)院不同的試驗(yàn)方法對(duì)不同的試驗(yàn)方法對(duì)fcu,k有較大的影響。有較大的影響。承壓板

4、與試件間不涂油，由于摩擦力形成承壓板與試件間不涂油，由于摩擦力形成“箍箍”的作用，的作用，試驗(yàn)強(qiáng)度偏高。試驗(yàn)強(qiáng)度偏高。承壓板與試件間涂油，承壓板與試件間涂油，“箍箍”的作用減小，試驗(yàn)強(qiáng)度偏低。的作用減小，試驗(yàn)強(qiáng)度偏低。試驗(yàn)方法和非標(biāo)試件的強(qiáng)度折算試驗(yàn)方法和非標(biāo)試件的強(qiáng)度折算不涂油涂油混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 第2章 混凝土結(jié)構(gòu)用材料的性能 TY 2013昆明理工大學(xué)建工學(xué)院 非標(biāo)準(zhǔn)試件的強(qiáng)度折算：非標(biāo)準(zhǔn)試件的強(qiáng)度折算：=0.95=1.05邊長=150邊長=100邊長=200=1.0混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 第2章 混凝土結(jié)構(gòu)用材料的性能 TY 2013昆明理工大學(xué)建工學(xué)

5、院 美國、日本、加拿大等國家，采用圓柱體（直美國、日本、加拿大等國家，采用圓柱體（直徑徑150mm，高，高300 mm）標(biāo)準(zhǔn)試件測(cè)定的抗壓強(qiáng)度）標(biāo)準(zhǔn)試件測(cè)定的抗壓強(qiáng)度來劃分強(qiáng)度等級(jí)，符號(hào)記為來劃分強(qiáng)度等級(jí)，符號(hào)記為 fc。 圓柱體強(qiáng)度與我國標(biāo)準(zhǔn)立方體抗壓強(qiáng)度的換算圓柱體強(qiáng)度與我國標(biāo)準(zhǔn)立方體抗壓強(qiáng)度的換算關(guān)系為，關(guān)系為， 立方體和圓柱體抗壓試驗(yàn)都不能代表混凝土在立方體和圓柱體抗壓試驗(yàn)都不能代表混凝土在實(shí)際構(gòu)件中的受力狀態(tài)，只是用來在同一標(biāo)準(zhǔn)條實(shí)際構(gòu)件中的受力狀態(tài)，只是用來在同一標(biāo)準(zhǔn)條件下比較混凝土強(qiáng)度水平和品質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)（制作、件下比較混凝土強(qiáng)度水平和品質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)（制作、測(cè)試方便）。測(cè)試方便）?；炷?/p>

6、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 第2章 混凝土結(jié)構(gòu)用材料的性能 TY 2013昆明理工大學(xué)建工學(xué)院 軸心抗壓強(qiáng)度采用棱柱體試件測(cè)定，用符號(hào)軸心抗壓強(qiáng)度采用棱柱體試件測(cè)定，用符號(hào) “fc” 表示。表示。軸心抗壓強(qiáng)度軸心抗壓強(qiáng)度 fc（棱柱體強(qiáng)度）（棱柱體強(qiáng)度）實(shí)際工程中混凝土的制作、養(yǎng)護(hù)差；實(shí)際工程中混凝土的制作、養(yǎng)護(hù)差；混凝土的長期強(qiáng)度比短期強(qiáng)度低；混凝土的長期強(qiáng)度比短期強(qiáng)度低；150150300ckc1c2cu,k0.88ff 實(shí)際混凝土強(qiáng)度實(shí)際混凝土強(qiáng)度與試塊混凝土強(qiáng)與試塊混凝土強(qiáng)度的修正系數(shù)度的修正系數(shù)脆性折減脆性折減系數(shù)系數(shù) 棱柱體強(qiáng)度棱柱體強(qiáng)度與立方體強(qiáng)與立方體強(qiáng)度之比值度之比值混凝

7、土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 第2章 混凝土結(jié)構(gòu)用材料的性能 TY 2013昆明理工大學(xué)建工學(xué)院ckc1c2cu,k0.88ff 實(shí)際混凝土強(qiáng)度實(shí)際混凝土強(qiáng)度與試塊混凝土強(qiáng)與試塊混凝土強(qiáng)度的修正系數(shù)度的修正系數(shù)脆性折減脆性折減系數(shù)系數(shù) 棱柱體強(qiáng)度棱柱體強(qiáng)度與立方體強(qiáng)與立方體強(qiáng)度之比值度之比值混凝土混凝土強(qiáng)度強(qiáng)度等級(jí)等級(jí)C40C45C50C55C60C65C70C75C80 c10.760.760.760.770.780.790.800.810.82 c21.000.9840.9680.9510.9350.9190.9030.8870.87 c1 和和 c2 值值混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)

8、設(shè)計(jì)原理 第2章 混凝土結(jié)構(gòu)用材料的性能 TY 2013昆明理工大學(xué)建工學(xué)院 混凝土抗拉強(qiáng)度用符號(hào)混凝土抗拉強(qiáng)度用符號(hào) ft 表示。構(gòu)件開表示。構(gòu)件開裂、裂縫、變形，以及受剪、受扭、受沖裂、裂縫、變形，以及受剪、受扭、受沖切等的承載力均與抗拉強(qiáng)度有關(guān)。切等的承載力均與抗拉強(qiáng)度有關(guān)。2. 軸心抗拉強(qiáng)度軸心抗拉強(qiáng)度 ft 500150 15010016軸心受拉試驗(yàn)軸心受拉試驗(yàn)軸心抗拉強(qiáng)度與軸心抗拉強(qiáng)度與立方體抗壓強(qiáng)度立方體抗壓強(qiáng)度的折算系數(shù)的折算系數(shù) 試驗(yàn)離散性的試驗(yàn)離散性的影響系數(shù)影響系數(shù) 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 第2章 混凝土結(jié)構(gòu)用材料的性能 TY 2013昆明理工大學(xué)建工學(xué)院

9、混凝土的軸心抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)小于抗壓強(qiáng)度。一般為混凝土的軸心抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)小于抗壓強(qiáng)度。一般為（1/81/20） fcu，且與，且與 fcu 不成線性關(guān)系。不成線性關(guān)系。 fcu 越大，越大， ft /fcu值越小，兩者關(guān)系見圖及公式。值越小，兩者關(guān)系見圖及公式。0102030405060708090100123456 ftfcu軸心受拉強(qiáng)度與立方體強(qiáng)度間的換算關(guān)系軸心受拉強(qiáng)度與立方體強(qiáng)度間的換算關(guān)系混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 第2章 混凝土結(jié)構(gòu)用材料的性能 TY 2013昆明理工大學(xué)建工學(xué)院劈拉試驗(yàn)劈拉試驗(yàn)PaP拉拉壓壓壓壓 由于軸心受拉試驗(yàn)對(duì)中困難，也常常采用立方體或圓柱體劈由于軸心受拉試

10、驗(yàn)對(duì)中困難，也常常采用立方體或圓柱體劈拉試驗(yàn)測(cè)定混凝土的劈裂抗拉強(qiáng)度拉試驗(yàn)測(cè)定混凝土的劈裂抗拉強(qiáng)度混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 第2章 混凝土結(jié)構(gòu)用材料的性能 TY 2013昆明理工大學(xué)建工學(xué)院fc fcu ?不涂潤滑劑不涂潤滑劑涂潤滑劑涂潤滑劑3. 混凝土破壞機(jī)理混凝土破壞機(jī)理 試件承壓面不涂潤滑劑，橫向變形受承壓面上的摩擦力約試件承壓面不涂潤滑劑，橫向變形受承壓面上的摩擦力約束，處于三向受壓應(yīng)力狀態(tài)。立方體試件由于高寬比小，所束，處于三向受壓應(yīng)力狀態(tài)。立方體試件由于高寬比小，所受影響較大，棱柱體試件高寬比較大，中部變形不受約束，受影響較大，棱柱體試件高寬比較大，中部變形不受約束，基

11、本處于單向均勻受壓，故抗壓強(qiáng)度低于立方體試件。所以，基本處于單向均勻受壓，故抗壓強(qiáng)度低于立方體試件。所以，當(dāng)混凝土的橫向變形受到約束，其抗壓強(qiáng)度可以得到提高。當(dāng)混凝土的橫向變形受到約束，其抗壓強(qiáng)度可以得到提高。原因與混凝土的破壞機(jī)理有關(guān)。原因與混凝土的破壞機(jī)理有關(guān)?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 第2章 混凝土結(jié)構(gòu)用材料的性能 TY 2013昆明理工大學(xué)建工學(xué)院 試驗(yàn)證實(shí)了混凝土在受力前就存在初始微裂縫，都出現(xiàn)在試驗(yàn)證實(shí)了混凝土在受力前就存在初始微裂縫，都出現(xiàn)在較大粗骨料的界面開始受力后直到極限荷載，混凝土內(nèi)的微較大粗骨料的界面開始受力后直到極限荷載，混凝土內(nèi)的微裂縫逐漸增多和擴(kuò)展，可以

12、分作裂縫逐漸增多和擴(kuò)展，可以分作3個(gè)階段：個(gè)階段：max=0.85max=0.65max粘粘結(jié)結(jié)裂裂縫縫=0用用X光觀測(cè)的混凝土單軸受壓的裂縫過程光觀測(cè)的混凝土單軸受壓的裂縫過程混凝土內(nèi)部的破壞過程混凝土內(nèi)部的破壞過程混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 第2章 混凝土結(jié)構(gòu)用材料的性能 TY 2013昆明理工大學(xué)建工學(xué)院max=0.85max=0.65max粘粘結(jié)結(jié)裂裂縫縫=0用用X光觀測(cè)的混凝土單軸受壓的裂縫過程光觀測(cè)的混凝土單軸受壓的裂縫過程混凝土內(nèi)部的破壞過程混凝土內(nèi)部的破壞過程 1.微微裂縫相對(duì)稱定期裂縫相對(duì)稱定期（/max0.30.5） 這時(shí)混凝土的壓應(yīng)力較小，雖然有些微裂縫的尖端因

13、應(yīng)力這時(shí)混凝土的壓應(yīng)力較小，雖然有些微裂縫的尖端因應(yīng)力集中而沿界面略有發(fā)展，也有些微裂縫和間隙因受壓而有些集中而沿界面略有發(fā)展，也有些微裂縫和間隙因受壓而有些閉合，對(duì)混凝土的宏觀變形性能無明顯變化。閉合，對(duì)混凝土的宏觀變形性能無明顯變化。即使荷載的多即使荷載的多次重復(fù)作用或者持續(xù)較長時(shí)間，微裂縫也不致有大發(fā)展，殘次重復(fù)作用或者持續(xù)較長時(shí)間，微裂縫也不致有大發(fā)展，殘余變形很小。余變形很小?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 第2章 混凝土結(jié)構(gòu)用材料的性能 TY 2013昆明理工大學(xué)建工學(xué)院max=0.85max=0.65max粘粘結(jié)結(jié)裂裂縫縫=0用用X光觀測(cè)的混凝土單軸受壓的裂縫過程光觀測(cè)的混

14、凝土單軸受壓的裂縫過程混凝土內(nèi)部的破壞過程混凝土內(nèi)部的破壞過程 2.穩(wěn)定裂縫發(fā)展期（穩(wěn)定裂縫發(fā)展期（ /max 0. 75 0. 9） 混凝土在高應(yīng)力作用下，粗骨料的界面裂縫突然加寬和延伸，水混凝土在高應(yīng)力作用下，粗骨料的界面裂縫突然加寬和延伸，水泥砂漿中的已有裂縫也加快發(fā)展，并和相鄰的粗骨料界面裂縫相連泥砂漿中的已有裂縫也加快發(fā)展，并和相鄰的粗骨料界面裂縫相連。這些裂縫逐個(gè)連通，構(gòu)成大致平行于壓應(yīng)力方向的連續(xù)裂縫。這些裂縫逐個(gè)連通，構(gòu)成大致平行于壓應(yīng)力方向的連續(xù)裂縫。這這一階段的應(yīng)力增量不大，而裂縫發(fā)展迅速，變形增長大。即使應(yīng)力一階段的應(yīng)力增量不大，而裂縫發(fā)展迅速，變形增長大。即使應(yīng)力維持常

15、值，裂縫仍將繼續(xù)發(fā)展，不再能保持穩(wěn)定狀態(tài)。維持常值，裂縫仍將繼續(xù)發(fā)展，不再能保持穩(wěn)定狀態(tài)?？v向的通縫縱向的通縫將試件分隔成數(shù)個(gè)小柱體，承載力下降而導(dǎo)致混凝土的最終破壞。將試件分隔成數(shù)個(gè)小柱體，承載力下降而導(dǎo)致混凝土的最終破壞?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 第2章 混凝土結(jié)構(gòu)用材料的性能 TY 2013昆明理工大學(xué)建工學(xué)院4. 復(fù)雜應(yīng)力下混凝土的受力性能復(fù)雜應(yīng)力下混凝土的受力性能雙軸應(yīng)力狀態(tài)雙軸應(yīng)力狀態(tài) Biaxial Stress State 雙向受壓強(qiáng)度大于單向受壓強(qiáng)度，雙向受壓強(qiáng)度大于單向受壓強(qiáng)度，最大受壓強(qiáng)度發(fā)生在兩最大受壓強(qiáng)度發(fā)生在兩個(gè)壓應(yīng)力之比為個(gè)壓應(yīng)力之比為0.3 0.6之

16、間，約為（之間，約為（1.251.60 ）fc。雙軸受。雙軸受壓狀態(tài)下混凝土的應(yīng)力壓狀態(tài)下混凝土的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系與單軸受壓曲線相似，但峰應(yīng)變關(guān)系與單軸受壓曲線相似，但峰值應(yīng)變均超過單軸受壓時(shí)的峰值應(yīng)變（值應(yīng)變均超過單軸受壓時(shí)的峰值應(yīng)變（ 象限）象限） ?；炷岭p軸受力強(qiáng)度混凝土雙軸受力強(qiáng)度1/ft-1.2 -1.0 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0-0.2-0.4-0.6-0.8-1.0-1.22/ft11221/fc2/fc混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 第2章 混凝土結(jié)構(gòu)用材料的性能 TY 2013昆明理工大學(xué)建工學(xué)院 復(fù)雜應(yīng)力下混凝土的受力性能復(fù)雜應(yīng)力下混凝土的受力性能雙

17、軸應(yīng)力狀態(tài)雙軸應(yīng)力狀態(tài) Biaxial Stress State一軸受壓一軸受拉狀態(tài)下，任意應(yīng)力比情況下均不超過其相應(yīng)一軸受壓一軸受拉狀態(tài)下，任意應(yīng)力比情況下均不超過其相應(yīng)單軸強(qiáng)度。單軸強(qiáng)度。并且抗壓強(qiáng)度或抗拉強(qiáng)度均隨另一方向拉應(yīng)力或壓并且抗壓強(qiáng)度或抗拉強(qiáng)度均隨另一方向拉應(yīng)力或壓應(yīng)力的增加而減?。☉?yīng)力的增加而減?。?、 象限）。象限）。混凝土雙軸受力強(qiáng)度混凝土雙軸受力強(qiáng)度1/ft-1.2 -1.0 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0-0.2-0.4-0.6-0.8-1.0-1.22/ft11221/fc2/fc混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 第2章 混凝土結(jié)構(gòu)用材料的性能 TY

18、2013昆明理工大學(xué)建工學(xué)院 復(fù)雜應(yīng)力下混凝土的受力性能復(fù)雜應(yīng)力下混凝土的受力性能雙軸應(yīng)力狀態(tài)雙軸應(yīng)力狀態(tài) Biaxial Stress State在雙軸受拉狀態(tài)下，則不論應(yīng)力比多大，抗拉強(qiáng)度均與單軸抗在雙軸受拉狀態(tài)下，則不論應(yīng)力比多大，抗拉強(qiáng)度均與單軸抗拉強(qiáng)度接近拉強(qiáng)度接近（ 象限）。象限）。混凝土雙軸受力強(qiáng)度混凝土雙軸受力強(qiáng)度1/ft-1.2 -1.0 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0-0.2-0.4-0.6-0.8-1.0-1.22/ft11221/fc2/fc混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 第2章 混凝土結(jié)構(gòu)用材料的性能 TY 2013昆明理工大學(xué)建工學(xué)院 混凝土的抗剪

19、強(qiáng)度：混凝土的抗剪強(qiáng)度：隨拉應(yīng)力增大而減小隨拉應(yīng)力增大而減小 隨壓應(yīng)力增大而增大隨壓應(yīng)力增大而增大 當(dāng)壓應(yīng)力在當(dāng)壓應(yīng)力在0.6 fc左右時(shí)，抗剪強(qiáng)度達(dá)到最大；左右時(shí)，抗剪強(qiáng)度達(dá)到最大； 壓應(yīng)力繼續(xù)增大，則由于內(nèi)裂縫發(fā)展明顯，抗剪強(qiáng)度將隨壓應(yīng)力繼續(xù)增大，則由于內(nèi)裂縫發(fā)展明顯，抗剪強(qiáng)度將隨壓應(yīng)力的增大而減小。壓應(yīng)力的增大而減小?；炷猎诜ㄏ驊?yīng)力和剪應(yīng)力的作用下得復(fù)合強(qiáng)度混凝土在法向應(yīng)力和剪應(yīng)力的作用下得復(fù)合強(qiáng)度/fc剪壓純剪軸拉-0.1 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0/fc軸壓混凝土在法向應(yīng)力和剪應(yīng)力的作用下的復(fù)合強(qiáng)度混凝土在法向應(yīng)力和剪應(yīng)力的作用下的復(fù)合強(qiáng)度混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)

20、構(gòu)設(shè)計(jì)原理 第2章 混凝土結(jié)構(gòu)用材料的性能 TY 2013昆明理工大學(xué)建工學(xué)院98765432120015010050（b）1與2的關(guān)系1/ f c0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.51, 2 / Mpa0 0.005 0.015 0.025 0.010 0.020 2=50Mpa35Mpa10Mpa0 01= fc+42221(a) 三向受壓1-1關(guān)系2/ f c圓柱體三向受壓試驗(yàn)圓柱體三向受壓試驗(yàn) 1三軸應(yīng)力狀態(tài)三軸應(yīng)力狀態(tài) Triaxial Stress State 三軸應(yīng)力狀態(tài)有多種組合，實(shí)際工程遇到較多的螺旋箍筋柱三軸應(yīng)力狀態(tài)有多種組合，實(shí)際工程遇到較多的螺旋箍筋柱和鋼管混凝土

21、柱中的混凝土為三向受壓狀態(tài)。三向受壓試驗(yàn)一和鋼管混凝土柱中的混凝土為三向受壓狀態(tài)。三向受壓試驗(yàn)一般采用圓柱體在等側(cè)壓條件進(jìn)行。般采用圓柱體在等側(cè)壓條件進(jìn)行?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 第2章 混凝土結(jié)構(gòu)用材料的性能 TY 2013昆明理工大學(xué)建工學(xué)院三軸應(yīng)力狀態(tài)三軸應(yīng)力狀態(tài) Triaxial Stress State 我國我國規(guī)范規(guī)范規(guī)定，在三軸受壓應(yīng)力狀態(tài)下，規(guī)定，在三軸受壓應(yīng)力狀態(tài)下，混凝土的抗壓強(qiáng)度混凝土的抗壓強(qiáng)度（f3）可根據(jù)應(yīng)力比）可根據(jù)應(yīng)力比 1/3按圖插值確定，其最高強(qiáng)度值不宜超過單按圖插值確定，其最高強(qiáng)度值不宜超過單軸抗壓強(qiáng)度的軸抗壓強(qiáng)度的5倍。倍。*3/cff*3/

22、cff*3/cff*3/cff*3/cff*3/cff*3/cff*3/cff*3/cff螺旋箍筋=0.8fc=fc矩形箍筋2/31/3=0.051/3=0.101/3=0.151/3=0.201/3=0.251/3=0.35.03.93.02.31.81.41.25.04.03.02.01.00 0.2 0.4 0.6 0.8 1.01/3=0-f3 / fc*配螺旋箍筋柱體試件的應(yīng)力配螺旋箍筋柱體試件的應(yīng)力-應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線混凝土的三軸抗壓強(qiáng)度混凝土的三軸抗壓強(qiáng)度混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 第2章 混凝土結(jié)構(gòu)用材料的性能 TY 2013昆明理工大學(xué)建工學(xué)院三軸應(yīng)力狀態(tài)三軸應(yīng)力狀態(tài)

23、 Triaxial Stress State 對(duì)于縱向受壓混凝土，如采用螺旋箍筋柱、鋼管混凝土柱能對(duì)于縱向受壓混凝土，如采用螺旋箍筋柱、鋼管混凝土柱能有效約束混凝土的側(cè)向變形，不僅可提高混凝土強(qiáng)度，也可顯有效約束混凝土的側(cè)向變形，不僅可提高混凝土強(qiáng)度，也可顯著增加混凝土變形能力，有利于提高混凝土結(jié)構(gòu)的抗震性能。著增加混凝土變形能力，有利于提高混凝土結(jié)構(gòu)的抗震性能。 *3/cff*3/cff*3/cff*3/cff*3/cff*3/cff*3/cff*3/cff*3/cff螺旋箍筋=0.8fc=fc矩形箍筋2/31/3=0.051/3=0.101/3=0.151/3=0.201/3=0.251/

24、3=0.35.03.93.02.31.81.41.25.04.03.02.01.00 0.2 0.4 0.6 0.8 1.01/3=0-f3 / fc*配螺旋箍筋柱體試件的應(yīng)力配螺旋箍筋柱體試件的應(yīng)力-應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線混凝土的三軸抗壓強(qiáng)度混凝土的三軸抗壓強(qiáng)度混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 第2章 混凝土結(jié)構(gòu)用材料的性能 TY 2013昆明理工大學(xué)建工學(xué)院2.2.3混凝土的變形性能混凝土的變形性能 測(cè)試方法：測(cè)試方法：用棱柱體或用棱柱體或圓柱體，加裝伺服裝置的圓柱體，加裝伺服裝置的壓力機(jī)。壓力機(jī)。 這時(shí)這時(shí) 試件中部處于純?cè)嚰胁刻幱诩儔籂顟B(tài)，可反映壓狀態(tài)，可反映混凝土混凝土的的實(shí)際變形。

25、在試件中部設(shè)實(shí)際變形。在試件中部設(shè)置應(yīng)變計(jì)，據(jù)所施加的壓置應(yīng)變計(jì)，據(jù)所施加的壓力和量測(cè)的應(yīng)變可得出力和量測(cè)的應(yīng)變可得出-關(guān)系曲線。關(guān)系曲線。與荷載無關(guān)的變形性能（體積變形）與荷載無關(guān)的變形性能（體積變形）混凝土的變形性能混凝土的變形性能與荷載有關(guān)的變形性能與荷載有關(guān)的變形性能2.2.3.1 與荷載有關(guān)的變形性能與荷載有關(guān)的變形性能1.單軸（單調(diào)）受壓應(yīng)力單軸（單調(diào)）受壓應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系應(yīng)變關(guān)系Stress- strain Relationship混凝土單軸受壓應(yīng)力混凝土單軸受壓應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系應(yīng)變關(guān)系破壞點(diǎn)破壞點(diǎn)F臨界點(diǎn)臨界點(diǎn)fcBDs sce e cpcAceE0cu0.8C0.3o峰值點(diǎn)峰值點(diǎn)

26、拐點(diǎn)拐點(diǎn)收斂點(diǎn)收斂點(diǎn)比例極限比例極限混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 第2章 混凝土結(jié)構(gòu)用材料的性能 TY 2013昆明理工大學(xué)建工學(xué)院混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 第2章 混凝土結(jié)構(gòu)用材料的性能 TY 2013昆明理工大學(xué)建工學(xué)院混凝土單軸受壓應(yīng)力混凝土單軸受壓應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系應(yīng)變關(guān)系破壞點(diǎn)破壞點(diǎn)F臨界點(diǎn)臨界點(diǎn)fcBDs sce e cpcAceE0cu0.8C0.3o峰值點(diǎn)峰值點(diǎn)拐點(diǎn)拐點(diǎn)收斂點(diǎn)收斂點(diǎn)比例極限比例極限2.-關(guān)系曲線描述關(guān)系曲線描述c（0.30.4）fc 線彈性、變形可恢復(fù)、線彈性、變形可恢復(fù)、微裂縫無發(fā)展。微裂縫無發(fā)展。曲線逐漸變彎曲，為裂曲線逐漸變彎曲，為裂縫穩(wěn)定

27、發(fā)展，卸載后，縫穩(wěn)定發(fā)展，卸載后，變形不能全部恢復(fù)。變形不能全部恢復(fù)。內(nèi)部微裂縫發(fā)展貫通。內(nèi)部微裂縫發(fā)展貫通。0.3 fc c 0.8 fc 0.8 fc c fc 上升段上升段, OA:AB:BC:上升段上升段混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 第2章 混凝土結(jié)構(gòu)用材料的性能 TY 2013昆明理工大學(xué)建工學(xué)院c= fc 00.002 為曲線拐點(diǎn)。破壞發(fā)為曲線拐點(diǎn)。破壞發(fā)生本質(zhì)變化的分界點(diǎn)。生本質(zhì)變化的分界點(diǎn)。cu = 0.0030.005下降段，下降段，C點(diǎn)點(diǎn):D點(diǎn)點(diǎn):E點(diǎn)點(diǎn): 當(dāng)應(yīng)力達(dá)到峰值點(diǎn)當(dāng)應(yīng)力達(dá)到峰值點(diǎn)C后，后，曲線開始下降。在下降段，曲線開始下降。在下降段，曲線漸趨平緩。曲線漸

28、趨平緩。 為收斂點(diǎn)，裂縫很寬，為收斂點(diǎn)，裂縫很寬，結(jié)構(gòu)內(nèi)聚力耗盡，對(duì)無結(jié)構(gòu)內(nèi)聚力耗盡，對(duì)無側(cè)向約束的混凝土已失側(cè)向約束的混凝土已失去結(jié)構(gòu)意義。去結(jié)構(gòu)意義?；炷羻屋S受壓應(yīng)力混凝土單軸受壓應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系應(yīng)變關(guān)系破壞點(diǎn)破壞點(diǎn)F臨界點(diǎn)臨界點(diǎn)fcBDs sce e cpcAceE0cu0.8C0.3o峰值點(diǎn)峰值點(diǎn)拐點(diǎn)拐點(diǎn)收斂點(diǎn)收斂點(diǎn)比例極限比例極限上升段上升段下降段下降段2.-關(guān)系曲線描述關(guān)系曲線描述混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 第2章 混凝土結(jié)構(gòu)用材料的性能 TY 2013昆明理工大學(xué)建工學(xué)院不同強(qiáng)度混凝土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線強(qiáng)度等級(jí)越高，線彈性段越強(qiáng)度等級(jí)越高，線彈性段越長，峰值應(yīng)變也有所增

29、大。但長，峰值應(yīng)變也有所增大。但高強(qiáng)混凝土中，砂漿與骨料的高強(qiáng)混凝土中，砂漿與骨料的粘結(jié)很強(qiáng)，密實(shí)性好，微裂縫粘結(jié)很強(qiáng)，密實(shí)性好，微裂縫很少，最后的破壞往往是骨料很少，最后的破壞往往是骨料破壞，破壞時(shí)脆性越顯著，下破壞，破壞時(shí)脆性越顯著，下降段越陡。變形小，延性差。降段越陡。變形小，延性差。由圖可見：由圖可見：不同強(qiáng)度等級(jí)的混凝土，其不同強(qiáng)度等級(jí)的混凝土，其上升段較陡峭，形狀差不多上升段較陡峭，形狀差不多。不同強(qiáng)度等級(jí)的混凝土，其不同強(qiáng)度等級(jí)的混凝土，其下降段不一樣。低強(qiáng)混凝土，下降段不一樣。低強(qiáng)混凝土，較平緩，表明變形能力大，延較平緩，表明變形能力大，延性好。性好?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)

30、構(gòu)設(shè)計(jì)原理 第2章 混凝土結(jié)構(gòu)用材料的性能 TY 2013昆明理工大學(xué)建工學(xué)院規(guī)范規(guī)范混凝土應(yīng)力混凝土應(yīng)力 - - 應(yīng)變曲線參數(shù)應(yīng)變曲線參數(shù)fcuC50C60C70C80n21.831.671.5e e00.0020.002050.00210.00215e eu0.00330.00320.00310.003規(guī)范規(guī)范應(yīng)力應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系應(yīng)變關(guān)系上升段：上升段：)1 (1 0ncccfees0eec下降段：下降段：ccfscuceee05,5,0,10)50(0033.010)50(5.0002.0)50(6012kcucukcukcufffnee00.0010.0020.0030.00410203

31、040506070C80C60C40C20se混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 第2章 混凝土結(jié)構(gòu)用材料的性能 TY 2013昆明理工大學(xué)建工學(xué)院seEc= tan epseEc= tan 原點(diǎn)切線模量原點(diǎn)切線模量Elastic Modulus割線模量割線模量Secant ModulusseEc= tan 切線模量切線模量Tangent Modulus3.3.混凝土的彈性模量混凝土的彈性模量 Elastic Modulus混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 第2章 混凝土結(jié)構(gòu)用材料的性能 TY 2013昆明理工大學(xué)建工學(xué)院se0.5fc510次 ce cp彈性模量測(cè)定方法混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原

32、理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 第2章 混凝土結(jié)構(gòu)用材料的性能 TY 2013昆明理工大學(xué)建工學(xué)院se ftet04.4.混凝土受拉應(yīng)力混凝土受拉應(yīng)力- -應(yīng)變關(guān)系應(yīng)變關(guān)系混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 第2章 混凝土結(jié)構(gòu)用材料的性能 TY 2013昆明理工大學(xué)建工學(xué)院 混凝土在荷載的長期作用下，其變形隨時(shí)間而不斷增長混凝土在荷載的長期作用下，其變形隨時(shí)間而不斷增長的現(xiàn)象稱為徐變。的現(xiàn)象稱為徐變。 徐變會(huì)使結(jié)構(gòu)（構(gòu)件）的（撓度）變形增大，引起預(yù)應(yīng)力徐變會(huì)使結(jié)構(gòu)（構(gòu)件）的（撓度）變形增大，引起預(yù)應(yīng)力損失，在長期高應(yīng)力作用下，甚至?xí)?dǎo)致破壞。損失，在長期高應(yīng)力作用下，甚至?xí)?dǎo)致破壞。 但徐變有利于結(jié)構(gòu)

33、構(gòu)件產(chǎn)生內(nèi)（應(yīng)）力重分布，降低結(jié)構(gòu)但徐變有利于結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生內(nèi)（應(yīng)）力重分布，降低結(jié)構(gòu)的受力（如支座不均勻沉降），減小大體積混凝土內(nèi)的溫度的受力（如支座不均勻沉降），減小大體積混凝土內(nèi)的溫度應(yīng)力，受拉徐變可延緩收縮裂縫的出現(xiàn)。應(yīng)力，受拉徐變可延緩收縮裂縫的出現(xiàn)。 與混凝土的收縮一樣，徐變也與時(shí)間有關(guān)。因此，在測(cè)與混凝土的收縮一樣，徐變也與時(shí)間有關(guān)。因此，在測(cè)定混凝土的徐變時(shí)，應(yīng)同批澆筑同樣尺寸不受荷的試件，在定混凝土的徐變時(shí)，應(yīng)同批澆筑同樣尺寸不受荷的試件，在同樣環(huán)境下同時(shí)量測(cè)混凝土的收縮變形，從徐變?cè)嚰淖冃瓮瑯迎h(huán)境下同時(shí)量測(cè)混凝土的收縮變形，從徐變?cè)嚰淖冃沃锌鄢龑?duì)比的收縮試件的變形，才可得

34、到徐變變形。中扣除對(duì)比的收縮試件的變形，才可得到徐變變形。5.混凝土的徐變 Creep不利影響有利影響混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 第2章 混凝土結(jié)構(gòu)用材料的性能 TY 2013昆明理工大學(xué)建工學(xué)院 在應(yīng)力（在應(yīng)力（0.5fc）作用瞬間，首先產(chǎn)生瞬時(shí)彈性應(yīng)變）作用瞬間，首先產(chǎn)生瞬時(shí)彈性應(yīng)變e eela 。隨荷載作用時(shí)間的延續(xù)，變形不斷增長，前隨荷載作用時(shí)間的延續(xù)，變形不斷增長，前4個(gè)月徐變?cè)鲩L較個(gè)月徐變?cè)鲩L較快，快，6個(gè)月可達(dá)最終徐變的（個(gè)月可達(dá)最終徐變的（7080）%，以后增長逐漸緩慢，以后增長逐漸緩慢，23年后趨于穩(wěn)定。這就是混凝土的徐變應(yīng)變年后趨于穩(wěn)定。這就是混凝土的徐變應(yīng)變e

35、ecr 。徐變與時(shí)間的關(guān)系徐變與時(shí)間的關(guān)系etelaecresheelaeelaecre0t瞬時(shí)彈性應(yīng)變瞬時(shí)彈性應(yīng)變徐變變形徐變變形收縮變形收縮變形殘留永久應(yīng)變殘留永久應(yīng)變彈性后效彈性后效瞬時(shí)彈性恢復(fù)應(yīng)變瞬時(shí)彈性恢復(fù)應(yīng)變混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 第2章 混凝土結(jié)構(gòu)用材料的性能 TY 2013昆明理工大學(xué)建工學(xué)院徐變與時(shí)間的關(guān)系徐變與時(shí)間的關(guān)系etelaecresheelaeelaecre0t瞬時(shí)彈性應(yīng)變瞬時(shí)彈性應(yīng)變徐變變形徐變變形收縮變形收縮變形殘留永久應(yīng)變殘留永久應(yīng)變彈性后效彈性后效瞬時(shí)彈性恢復(fù)應(yīng)變瞬時(shí)彈性恢復(fù)應(yīng)變 如在時(shí)間如在時(shí)間t 卸載，則會(huì)產(chǎn)生瞬時(shí)彈性恢復(fù)應(yīng)變卸載，則會(huì)產(chǎn)生

36、瞬時(shí)彈性恢復(fù)應(yīng)變e eela。由于混。由于混凝土彈性模量隨時(shí)間增大，故彈性恢復(fù)應(yīng)變凝土彈性模量隨時(shí)間增大，故彈性恢復(fù)應(yīng)變e eela小于加載時(shí)的瞬小于加載時(shí)的瞬時(shí)彈性應(yīng)變時(shí)彈性應(yīng)變 e e ela 。再經(jīng)過一段時(shí)間后，還有一部分應(yīng)變。再經(jīng)過一段時(shí)間后，還有一部分應(yīng)變e eela可可以恢復(fù)，稱為彈性后效或徐變恢復(fù)，但仍有不可恢復(fù)的殘留永以恢復(fù)，稱為彈性后效或徐變恢復(fù)，但仍有不可恢復(fù)的殘留永久應(yīng)變久應(yīng)變e ecr混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 第2章 混凝土結(jié)構(gòu)用材料的性能 TY 2013昆明理工大學(xué)建工學(xué)院影響徐變的因素影響徐變的因素混凝土的組成材料混凝土的組成材料，即混凝土的組成和配比。

37、骨料的剛度，即混凝土的組成和配比。骨料的剛度（彈性模量）越大，體積比越大，徐變就越小。水灰比越小，（彈性模量）越大，體積比越大，徐變就越小。水灰比越小，徐變也越小。徐變也越小。環(huán)境影響環(huán)境影響，包括養(yǎng)護(hù)和使用條件。受荷前養(yǎng)護(hù)的溫濕度越，包括養(yǎng)護(hù)和使用條件。受荷前養(yǎng)護(hù)的溫濕度越高，水泥水化作用越充分，徐變就越小。采用蒸汽養(yǎng)護(hù)可使高，水泥水化作用越充分，徐變就越小。采用蒸汽養(yǎng)護(hù)可使徐變減少（徐變減少（2035）%。受荷后構(gòu)件所處的環(huán)境溫度越高，。受荷后構(gòu)件所處的環(huán)境溫度越高，相對(duì)濕度越小，徐變就越大。相對(duì)濕度越小，徐變就越大。一般認(rèn)為：一般認(rèn)為： 水泥凝膠體的粘性流動(dòng)；水泥凝膠體的粘性流動(dòng)； 微裂

38、縫在長期荷載作用下的發(fā)展。微裂縫在長期荷載作用下的發(fā)展。徐變產(chǎn)生的原因徐變產(chǎn)生的原因混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 第2章 混凝土結(jié)構(gòu)用材料的性能 TY 2013昆明理工大學(xué)建工學(xué)院壓應(yīng)力大小壓應(yīng)力大小，是指初應(yīng)力，是指初應(yīng)力s sela / fc 的水平的水平 ，它是影響徐變的非它是影響徐變的非常主要的因素。常主要的因素。當(dāng)初應(yīng)力當(dāng)初應(yīng)力s sela 在在(0.50.8) fc 范圍時(shí)，徐變最終雖仍收斂，但范圍時(shí)，徐變最終雖仍收斂，但最終徐變與初應(yīng)力最終徐變與初應(yīng)力s sela不成比例，這種徐變稱為不成比例，這種徐變稱為非線性徐變非線性徐變。當(dāng)初應(yīng)力當(dāng)初應(yīng)力s sela 0.8fc 時(shí)

39、，混凝土內(nèi)部微裂縫的發(fā)展已處于不穩(wěn)時(shí)，混凝土內(nèi)部微裂縫的發(fā)展已處于不穩(wěn)定的狀態(tài)，定的狀態(tài)，徐變的發(fā)展將不收斂，最終導(dǎo)致混凝土的破壞。徐變的發(fā)展將不收斂，最終導(dǎo)致混凝土的破壞。因此，將因此，將0.8fc作為混凝土的長期抗壓強(qiáng)度。作為混凝土的長期抗壓強(qiáng)度。當(dāng)初始應(yīng)力當(dāng)初始應(yīng)力s sela / fc 0.5時(shí)，徐變值與初應(yīng)力基本上成正比，時(shí)，徐變值與初應(yīng)力基本上成正比，這種徐變稱為這種徐變稱為線性徐變線性徐變?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 第2章 混凝土結(jié)構(gòu)用材料的性能 TY 2013昆明理工大學(xué)建工學(xué)院混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 第2章 混凝土結(jié)構(gòu)用材料的性能 TY 2013昆明

40、理工大學(xué)建工學(xué)院構(gòu)件的尺寸與形狀構(gòu)件的尺寸與形狀構(gòu)件單位體積的表面積越小，徐變也越小。構(gòu)件單位體積的表面積越小，徐變也越小。加載齡期加載齡期 在加載時(shí)構(gòu)件的齡期越長，水泥石中結(jié)晶體所占比例就在加載時(shí)構(gòu)件的齡期越長，水泥石中結(jié)晶體所占比例就越大，膠體的粘性流動(dòng)相對(duì)就越小，徐變也越小。越大，膠體的粘性流動(dòng)相對(duì)就越小，徐變也越小。 另外，高強(qiáng)混凝土密實(shí)性好，在相同的另外，高強(qiáng)混凝土密實(shí)性好，在相同的s sela/ fc比值下，比值下，徐變比普通混凝土小得多。但由于高強(qiáng)混凝土承受較徐變比普通混凝土小得多。但由于高強(qiáng)混凝土承受較高的應(yīng)力值，初始變形較大，故兩者總變形接近。此高的應(yīng)力值，初始變形較大，故兩

41、者總變形接近。此外，高強(qiáng)混凝土線性徐變的范圍可達(dá)外，高強(qiáng)混凝土線性徐變的范圍可達(dá)0.65fc，長期強(qiáng)度，長期強(qiáng)度約為約為0.85fc，也比普通混凝土大一些。，也比普通混凝土大一些。混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 第2章 混凝土結(jié)構(gòu)用材料的性能 TY 2013昆明理工大學(xué)建工學(xué)院 混凝土在空氣中硬化時(shí)體積會(huì)縮小混凝土在空氣中硬化時(shí)體積會(huì)縮小，這種現(xiàn)象稱為，這種現(xiàn)象稱為混凝混凝土的收縮土的收縮。在水中結(jié)硬時(shí)體積會(huì)膨脹。在水中結(jié)硬時(shí)體積會(huì)膨脹。 收縮是混凝土在不受外力情況下體積變化產(chǎn)生的變形。收縮是混凝土在不受外力情況下體積變化產(chǎn)生的變形。 當(dāng)這種自發(fā)的變形受到外部（支座）或內(nèi)部（鋼筋）的當(dāng)這

42、種自發(fā)的變形受到外部（支座）或內(nèi)部（鋼筋）的約束時(shí)，將使混凝土中產(chǎn)生拉應(yīng)力，甚至引起混凝土的開約束時(shí)，將使混凝土中產(chǎn)生拉應(yīng)力，甚至引起混凝土的開裂?；炷潦湛s會(huì)使預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力損失。裂?；炷潦湛s會(huì)使預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力損失。 某些對(duì)跨度比較敏感的超靜定結(jié)構(gòu)（如拱結(jié)構(gòu)），收縮某些對(duì)跨度比較敏感的超靜定結(jié)構(gòu)（如拱結(jié)構(gòu)），收縮也會(huì)引起不利的內(nèi)力。也會(huì)引起不利的內(nèi)力。2.2.3.2 與荷載無關(guān)的變形性能與荷載無關(guān)的變形性能 1.混凝土的收縮混凝土的收縮Shrinkage 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 第2章 混凝土結(jié)構(gòu)用材料的性能 TY 2013昆明理工大學(xué)建工學(xué)院墻板干燥

43、收縮裂縫與邊框架的變形墻板干燥收縮裂縫與邊框架的變形混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 第2章 混凝土結(jié)構(gòu)用材料的性能 TY 2013昆明理工大學(xué)建工學(xué)院 混凝土的收縮是隨時(shí)間而增長的變形，早期收縮變形發(fā)混凝土的收縮是隨時(shí)間而增長的變形，早期收縮變形發(fā)展較快，以后變形發(fā)展逐漸減慢，整個(gè)收縮過程可延續(xù)兩年展較快，以后變形發(fā)展逐漸減慢，整個(gè)收縮過程可延續(xù)兩年以上。一般情況下，以上。一般情況下，最終收縮應(yīng)變值約為最終收縮應(yīng)變值約為(25)10-4， 混凝土開裂應(yīng)變?yōu)榛炷灵_裂應(yīng)變?yōu)?0.52.7)10-4。14d 28dtesh(25)10-425%50%產(chǎn)生原因產(chǎn)生原因水泥凝膠體在硬化過程中的凝

44、縮；水泥凝膠體在硬化過程中的凝縮；混凝土中的游離水蒸發(fā)，混凝土產(chǎn)生干縮?；炷林械挠坞x水蒸發(fā)，混凝土產(chǎn)生干縮。混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 第2章 混凝土結(jié)構(gòu)用材料的性能 TY 2013昆明理工大學(xué)建工學(xué)院 混凝土的收縮受結(jié)構(gòu)周圍的溫度、濕度、構(gòu)件斷面形狀及混凝土的收縮受結(jié)構(gòu)周圍的溫度、濕度、構(gòu)件斷面形狀及尺寸、配合比、骨料性質(zhì)、水泥性質(zhì)、混凝土澆筑質(zhì)量及養(yǎng)尺寸、配合比、骨料性質(zhì)、水泥性質(zhì)、混凝土澆筑質(zhì)量及養(yǎng)護(hù)條件等許多因素有關(guān)。護(hù)條件等許多因素有關(guān)。 水泥用量多、水灰比越大，收縮越大。水泥用量多、水灰比越大，收縮越大。 骨料彈性模量高、級(jí)配好，收縮就小。骨料彈性模量高、級(jí)配好，收縮就

45、小。 干燥失水及高溫環(huán)境，收縮大。干燥失水及高溫環(huán)境，收縮大。 小尺寸構(gòu)件收縮大，大尺寸構(gòu)件收縮小。小尺寸構(gòu)件收縮大，大尺寸構(gòu)件收縮小。 高強(qiáng)混凝土收縮大。高強(qiáng)混凝土收縮大。 影響收縮的因素多且復(fù)雜，要精確計(jì)算尚有一定的困難。影響收縮的因素多且復(fù)雜，要精確計(jì)算尚有一定的困難。在實(shí)際工程中，可采取一定措施減小收縮應(yīng)力的不利影響在實(shí)際工程中，可采取一定措施減小收縮應(yīng)力的不利影響施工縫。施工縫。影響因素影響因素混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 第2章 混凝土結(jié)構(gòu)用材料的性能 TY 2013昆明理工大學(xué)建工學(xué)院2.混凝土的溫度變形混凝土的溫度變形 混凝土和其它材料一樣，也會(huì)混凝土和其它材料一樣，也

46、會(huì)熱脹冷縮熱脹冷縮。混凝土的溫度線。混凝土的溫度線膨脹系數(shù)隨骨料的性質(zhì)和配合比不同而略有不同，以每攝氏度膨脹系數(shù)隨骨料的性質(zhì)和配合比不同而略有不同，以每攝氏度計(jì)，約為（計(jì)，約為（1.01.5)10-5,規(guī)范規(guī)范取為取為1.0 10-5。他與鋼的。他與鋼的線溫度膨脹系數(shù)（線溫度膨脹系數(shù)（1.210-5 )相近。因此，當(dāng)溫度發(fā)生變化時(shí)，相近。因此，當(dāng)溫度發(fā)生變化時(shí)，在混凝土和鋼筋之間僅引起很小的內(nèi)應(yīng)力，不致產(chǎn)生有害的影在混凝土和鋼筋之間僅引起很小的內(nèi)應(yīng)力，不致產(chǎn)生有害的影響。響。 但是，工程中混凝土的溫度變形和收縮變形一樣，其通常但是，工程中混凝土的溫度變形和收縮變形一樣，其通常受到結(jié)構(gòu)的某種約束

47、，不能自由變形。這樣將在混凝土內(nèi)部產(chǎn)受到結(jié)構(gòu)的某種約束，不能自由變形。這樣將在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力，稱為生應(yīng)力，稱為“強(qiáng)制應(yīng)力強(qiáng)制應(yīng)力”或或“附加應(yīng)力附加應(yīng)力”。當(dāng)這種應(yīng)力大于。當(dāng)這種應(yīng)力大于混凝土的抗拉強(qiáng)度，在混凝土結(jié)構(gòu)中將產(chǎn)生裂縫。這是目前工混凝土的抗拉強(qiáng)度，在混凝土結(jié)構(gòu)中將產(chǎn)生裂縫。這是目前工程中經(jīng)常出現(xiàn)的一個(gè)問題，應(yīng)給與足夠的重視。程中經(jīng)常出現(xiàn)的一個(gè)問題，應(yīng)給與足夠的重視?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 第2章 混凝土結(jié)構(gòu)用材料的性能 TY 2013昆明理工大學(xué)建工學(xué)院2.2.4混凝土和鋼筋的粘結(jié)作用混凝土和鋼筋的粘結(jié)作用Bond of Concrete and Reinforce

48、ment 在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，鋼筋和混凝土之所以能共同工作，在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，鋼筋和混凝土之所以能共同工作，主要原因在于鋼筋與混凝土之間存在粘結(jié)力。主要原因在于鋼筋與混凝土之間存在粘結(jié)力。粘結(jié)力：粘結(jié)力：鋼筋與外圍混凝土之間的相互作用，保證鋼筋和混鋼筋與外圍混凝土之間的相互作用，保證鋼筋和混凝土共同工作。凝土共同工作。例如：例如：鋼筋與混凝土鋼筋與混凝土無粘結(jié)的梁：無粘結(jié)的梁：無粘結(jié)梁s ss=0破壞猶如素混凝土梁破壞猶如素混凝土梁混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 第2章 混凝土結(jié)構(gòu)用材料的性能 TY 2013昆明理工大學(xué)建工學(xué)院端部有錨固無粘結(jié)梁s ss=常數(shù)常數(shù)端部有錨固的無粘結(jié)梁：

49、端部有錨固的無粘結(jié)梁：破壞猶如二鉸拱破壞猶如二鉸拱混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 第2章 混凝土結(jié)構(gòu)用材料的性能 TY 2013昆明理工大學(xué)建工學(xué)院 承受均布荷承受均布荷載的懸臂梁：載的懸臂梁： 其鋼筋未錨其鋼筋未錨入支座。入支座。 鋼筋不起任鋼筋不起任何作用，其破何作用，其破壞猶如素混凝壞猶如素混凝土梁。土梁。laM圖MmaxlaM圖Mmaxq混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 第2章 混凝土結(jié)構(gòu)用材料的性能 TY 2013昆明理工大學(xué)建工學(xué)院laM 圖Mmax鋼筋截?cái)鄁yAs 承受均布荷載的承受均布荷載的懸臂梁：懸臂梁： 鋼筋錨入支座。鋼筋錨入支座。 鋼筋起承擔(dān)拉鋼筋起承擔(dān)拉力的作

50、用，梁不力的作用，梁不會(huì)破壞。會(huì)破壞?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 第2章 混凝土結(jié)構(gòu)用材料的性能 TY 2013昆明理工大學(xué)建工學(xué)院1.鋼筋與混凝土的粘結(jié)性能 粘結(jié)的概念粘結(jié)的概念（以軸拉構(gòu)件開裂前的受力為例）以軸拉構(gòu)件開裂前的受力為例）NN 端部：端部：s=N/As；c=0，可見在端部兩種材料有較大的應(yīng)變差?？梢娫诙瞬績煞N材料有較大的應(yīng)變差。中部：應(yīng)變差為中部：應(yīng)變差為0。ssss+dsstssscss+dsssc+dscdx混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 第2章 混凝土結(jié)構(gòu)用材料的性能 TY 2013昆明理工大學(xué)建工學(xué)院由上例可見：由上例可見：鋼筋與混凝土間具有足夠的粘結(jié)是

51、保證鋼筋與混凝土共鋼筋與混凝土間具有足夠的粘結(jié)是保證鋼筋與混凝土共同受力變形的基本前提。同受力變形的基本前提。通過鋼筋與混凝土界面的粘結(jié)應(yīng)力通過鋼筋與混凝土界面的粘結(jié)應(yīng)力(bond stress)，可以，可以實(shí)現(xiàn)鋼筋與混凝土之間的應(yīng)力傳遞，從而使兩種材料可以實(shí)現(xiàn)鋼筋與混凝土之間的應(yīng)力傳遞，從而使兩種材料可以結(jié)合在一起共同工作。結(jié)合在一起共同工作。粘結(jié)應(yīng)力通常是指鋼筋與混凝土界面間的剪應(yīng)力，用符粘結(jié)應(yīng)力通常是指鋼筋與混凝土界面間的剪應(yīng)力，用符號(hào)號(hào) 表示。表示。鋼筋混凝土構(gòu)件中鋼筋應(yīng)力存在變化的區(qū)段，就有粘結(jié)鋼筋混凝土構(gòu)件中鋼筋應(yīng)力存在變化的區(qū)段，就有粘結(jié)應(yīng)力。應(yīng)力。粘結(jié)應(yīng)力的大小取決于鋼筋與混凝

52、土間的相對(duì)變形，這粘結(jié)應(yīng)力的大小取決于鋼筋與混凝土間的相對(duì)變形，這種變形又稱為滑移。當(dāng)無相對(duì)變形時(shí)，也就無粘結(jié)應(yīng)力。種變形又稱為滑移。當(dāng)無相對(duì)變形時(shí)，也就無粘結(jié)應(yīng)力?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 第2章 混凝土結(jié)構(gòu)用材料的性能 TY 2013昆明理工大學(xué)建工學(xué)院 開裂后，開裂后，裂縫處混凝土退出工作，應(yīng)力裂縫處混凝土退出工作，應(yīng)力c=0 ，同時(shí)混凝同時(shí)混凝土將試圖恢復(fù)彈性變形，土將試圖恢復(fù)彈性變形，裂縫處的混凝土與鋼筋之間產(chǎn)生一裂縫處的混凝土與鋼筋之間產(chǎn)生一個(gè)相對(duì)滑移，個(gè)相對(duì)滑移，由于鋼筋與混凝土之間存在粘結(jié)力，鋼筋將阻由于鋼筋與混凝土之間存在粘結(jié)力，鋼筋將阻止混凝土回彈。止混凝土回彈

53、。軸拉構(gòu)件開裂后的受力情況軸拉構(gòu)件開裂后的受力情況NNNNtc=0混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 第2章 混凝土結(jié)構(gòu)用材料的性能 TY 2013昆明理工大學(xué)建工學(xué)院錨固粘結(jié)作用錨固粘結(jié)作用laM圖Mmax鋼筋截?cái)嗔褐?jié)點(diǎn)柱腳粘結(jié)作用的分類粘結(jié)作用的分類 根據(jù)鋼筋混凝土構(gòu)件根據(jù)鋼筋混凝土構(gòu)件中鋼筋受力情況的不同，中鋼筋受力情況的不同，粘結(jié)作用有兩類：粘結(jié)作用有兩類： 在支座部位，在支座部位，M較較大，為保證支座截面正大，為保證支座截面正常工作，受力鋼筋必須常工作，受力鋼筋必須深入支座一定錨固長度，深入支座一定錨固長度，通過該長度上粘結(jié)力的通過該長度上粘結(jié)力的積累，使鋼筋在支座截積累，使鋼筋

54、在支座截面發(fā)揮作用。如錨固長面發(fā)揮作用。如錨固長度不夠，將會(huì)導(dǎo)致粘結(jié)度不夠，將會(huì)導(dǎo)致粘結(jié)破壞。破壞?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 第2章 混凝土結(jié)構(gòu)用材料的性能 TY 2013昆明理工大學(xué)建工學(xué)院裂縫間（局部）粘結(jié)作用裂縫間（局部）粘結(jié)作用 鋼筋的搭接也屬于錨固鋼筋的搭接也屬于錨固粘結(jié)問題。粘結(jié)問題。鋼筋與鋼筋之鋼筋與鋼筋之間的拉力是通過鋼筋與混間的拉力是通過鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)應(yīng)力來傳凝土之間的粘結(jié)應(yīng)力來傳遞的，所以搭接的鋼筋必遞的，所以搭接的鋼筋必須有一定的搭接長度須有一定的搭接長度ll，才，才能保證鋼筋內(nèi)力的傳遞。能保證鋼筋內(nèi)力的傳遞。使裂縫間的混凝土參加工作使裂縫間的混凝土參

55、加工作鋼筋搭接鋼筋搭接fyfyttllNNt裂縫間粘結(jié)應(yīng)力裂縫間粘結(jié)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 第2章 混凝土結(jié)構(gòu)用材料的性能 TY 2013昆明理工大學(xué)建工學(xué)院鋼筋與混凝土的粘結(jié)作用由三部分組成：鋼筋與混凝土的粘結(jié)作用由三部分組成：混凝土中水泥膠體與鋼筋表面的混凝土中水泥膠體與鋼筋表面的膠結(jié)力膠結(jié)力；混凝土收縮將鋼筋握緊而產(chǎn)生的鋼筋與混凝土間的混凝土收縮將鋼筋握緊而產(chǎn)生的鋼筋與混凝土間的摩擦力摩擦力；鋼筋表面凹凸不平與周圍混凝土之間的鋼筋表面凹凸不平與周圍混凝土之間的機(jī)械咬合力機(jī)械咬合力。 當(dāng)鋼筋與混凝土產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)后，膠結(jié)作用即喪失。當(dāng)鋼筋與混凝土產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)后，膠結(jié)作用即喪

56、失。 摩擦力的大小取決于握裹力和鋼筋與混凝土表面的摩擦摩擦力的大小取決于握裹力和鋼筋與混凝土表面的摩擦系數(shù)。系數(shù)。3 3、粘結(jié)的機(jī)理、粘結(jié)的機(jī)理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 第2章 混凝土結(jié)構(gòu)用材料的性能 TY 2013昆明理工大學(xué)建工學(xué)院由于光面鋼筋表面的自然凹凸程度很小，機(jī)械咬合作用也由于光面鋼筋表面的自然凹凸程度很小，機(jī)械咬合作用也不大。因此，不大。因此，光面鋼筋與混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度是較低的。光面鋼筋與混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度是較低的。為保證光面鋼筋的錨固，為保證光面鋼筋的錨固，通常需在鋼筋端部彎鉤、彎折或通常需在鋼筋端部彎鉤、彎折或加焊短鋼筋以阻止鋼筋與混凝土間產(chǎn)生較大的相對(duì)滑動(dòng)。加焊短

57、鋼筋以阻止鋼筋與混凝土間產(chǎn)生較大的相對(duì)滑動(dòng)。光面鋼筋的粘結(jié)錨固光面鋼筋的粘結(jié)錨固對(duì)于光面鋼筋，對(duì)于光面鋼筋，表面輕度銹蝕表面輕度銹蝕有利于增加摩擦力，有利于增加摩擦力，但摩擦作用但摩擦作用也很有限。也很有限。1355dD= 4d5ddd5ddd混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 第2章 混凝土結(jié)構(gòu)用材料的性能 TY 2013昆明理工大學(xué)建工學(xué)院 將鋼筋表面軋制出肋形成帶肋鋼筋，即變形鋼筋，可顯將鋼筋表面軋制出肋形成帶肋鋼筋，即變形鋼筋，可顯著增加鋼筋與混凝土的機(jī)械咬合作用，從而大大增加了粘結(jié)著增加鋼筋與混凝土的機(jī)械咬合作用，從而大大增加了粘結(jié)強(qiáng)度。強(qiáng)度。 對(duì)于強(qiáng)度較高的鋼筋，均需作成變形鋼筋

58、，以保證鋼筋對(duì)于強(qiáng)度較高的鋼筋，均需作成變形鋼筋，以保證鋼筋與混凝土間具有足夠的粘結(jié)強(qiáng)度使鋼筋的強(qiáng)度得以充分發(fā)揮。與混凝土間具有足夠的粘結(jié)強(qiáng)度使鋼筋的強(qiáng)度得以充分發(fā)揮。變形鋼筋的粘結(jié)錨固變形鋼筋的粘結(jié)錨固混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 第2章 混凝土結(jié)構(gòu)用材料的性能 TY 2013昆明理工大學(xué)建工學(xué)院變形鋼筋受力后，其凸出的肋對(duì)混凝土產(chǎn)生斜向擠壓力；變形鋼筋受力后，其凸出的肋對(duì)混凝土產(chǎn)生斜向擠壓力；其水平分力使鋼筋周圍的混凝土軸向受拉、受剪，徑向分其水平分力使鋼筋周圍的混凝土軸向受拉、受剪，徑向分力使混凝土產(chǎn)生環(huán)向拉力；力使混凝土產(chǎn)生環(huán)向拉力；軸向拉力和剪力使混凝土產(chǎn)生內(nèi)部斜向錐形裂縫；

59、軸向拉力和剪力使混凝土產(chǎn)生內(nèi)部斜向錐形裂縫；環(huán)向拉力使混凝土產(chǎn)生內(nèi)部徑向裂縫。環(huán)向拉力使混凝土產(chǎn)生內(nèi)部徑向裂縫?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 第2章 混凝土結(jié)構(gòu)用材料的性能 TY 2013昆明理工大學(xué)建工學(xué)院混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 第2章 混凝土結(jié)構(gòu)用材料的性能 TY 2013昆明理工大學(xué)建工學(xué)院拔出試驗(yàn)拔出試驗(yàn) Pull out test平均粘結(jié)強(qiáng)度平均粘結(jié)強(qiáng)度t tu ：粘結(jié)破壞（鋼筋：粘結(jié)破壞（鋼筋拔出或混凝土劈裂）時(shí)鋼筋與混凝拔出或混凝土劈裂）時(shí)鋼筋與混凝土界面上的最大平均粘結(jié)應(yīng)力土界面上的最大平均粘結(jié)應(yīng)力4、粘結(jié)強(qiáng)度、粘結(jié)強(qiáng)度 Bond StrengthFd自由

60、端加載端加載端套管1005d23ddlFsssAstu錨固長度錨固長度拔出試驗(yàn)拔出試驗(yàn)粘結(jié)強(qiáng)度粘結(jié)強(qiáng)度拔出試驗(yàn)拔出試驗(yàn)FsssAs混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 第2章 混凝土結(jié)構(gòu)用材料的性能 TY 2013昆明理工大學(xué)建工學(xué)院t（N/mm2）混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 第2章 混凝土結(jié)構(gòu)用材料的性能 TY 2013昆明理工大學(xué)建工學(xué)院影響粘結(jié)強(qiáng)度的主要因素影響粘結(jié)強(qiáng)度的主要因素 Influence factors混凝土強(qiáng)度混凝土強(qiáng)度：光面鋼筋和變形鋼筋的粘結(jié)強(qiáng)度均隨混凝土強(qiáng)光面鋼筋和變形鋼筋的粘結(jié)強(qiáng)度均隨混凝土強(qiáng)度的提高而增加，但并不與立方體強(qiáng)度度的提高而增加，但并不與立方體