混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能PPT40

鋼筋混凝土基基本構(gòu)件主講：范進進第二章混混凝土結(jié)構(gòu)材材料的力學(xué)性性能2.1鋼筋2.2混凝土2.3鋼筋與混凝土土的黏結(jié)2.4鋼筋的錨固和連接接2.1鋼筋2.1.1鋼筋的種類2.1.2鋼筋的強度和變形2.1.3鋼筋的冷加工2.1.4鋼筋筋的疲疲勞勞2.1.5混凝凝土土結(jié)構(gòu)構(gòu)對對鋼鋼筋筋性性能能的的要要求求2.1.1鋼筋筋的的種種類類鋼筋筋的的種種類類元素組成：碳鋼鋼（（低、中中、高碳碳鋼）合金鋼（錳、硅硅、釩等等）加工方式式：熱軋、冷冷拉、熱熱處理鋼鋼筋強度等級級：HPB300、HRB335、HRBF335、HRB400、HRBF400、RRB400、HRB500、HRBF500外形形：光圓鋼筋筋、變形形鋼筋、、鋼絲、鋼絲束、鋼絞線線2.1.1鋼筋的種種類2.1.2鋼筋的強度和和變形根據(jù)力學(xué)學(xué)性能不不同分為為：硬鋼：無明顯流流幅的鋼鋼筋(鋼絲、熱熱處理鋼鋼筋)軟鋼：有明顯流流幅的鋼鋼筋(熱軋鋼筋筋、冷拉拉鋼筋)2.1.2鋼筋的強強度和變變形軟鋼應(yīng)力力應(yīng)變關(guān)關(guān)系硬鋼應(yīng)力力應(yīng)變關(guān)關(guān)系比例極限限屈服強度度極限強度度o(N/mm2)fyfted流幅abc0.2%0.2(N/mm2)o2.1.2鋼筋的的強度度和變變形鋼筋的的力學(xué)學(xué)性能能指標(biāo)：：軟鋼：：屈服服強度度、延延伸伸率率、屈屈強強比比硬鋼：：條件件屈服服點殘殘余應(yīng)應(yīng)變?yōu)闉?.2%所對應(yīng)應(yīng)的應(yīng)力力，《規(guī)范》取為0.85fu。2.1.2鋼筋的的強度度和變變形鋼筋的變形形性能：塑性變變形（（伸長長率、、冷彎彎）最大力力下的的總伸伸長率率量測測方法鋼鋼筋的冷彎2.1.3鋼筋的冷加工鋼筋的冷加加工冷拉冷拔冷軋2.1.4鋼筋的疲勞勞疲勞破壞是指鋼筋在在承受重復(fù)復(fù)、周期性性的荷載作作用下，經(jīng)經(jīng)過一定次次數(shù)后，突突然脆性斷斷裂的現(xiàn)象。與一次單單調(diào)加載時時的塑性破破壞不同，，疲勞破壞壞時鋼筋的最大應(yīng)力力明顯低于靜荷載作用用下鋼筋的極限強度。鋼筋的疲勞強度是指在某一規(guī)規(guī)定應(yīng)力變變化幅度內(nèi)內(nèi)，經(jīng)受一一定次數(shù)循循環(huán)荷載后發(fā)生破壞的的最大應(yīng)力力值。鋼筋疲勞斷斷裂，一般般認為是由由于鋼筋內(nèi)部和外部部的缺陷引起。影響鋼筋疲勞強度最主要的因素是鋼鋼筋的疲勞應(yīng)力幅，即。。2.1.5混凝土結(jié)構(gòu)對鋼筋筋性能的要要求適當(dāng)?shù)膹姸榷群颓鼜姳缺人苄院每珊感院门c混凝土有有良好的黏黏結(jié)力2.2混凝土1混凝土的強強度2混凝土的變形由水泥、石石、砂、水水按一定的的配合比制成，經(jīng)凝結(jié)硬硬化形成的的復(fù)合材料料。通常把混凝土的的結(jié)構(gòu)分為為三種類型型：Ａ.微觀結(jié)構(gòu)：：即水泥石結(jié)結(jié)構(gòu)Ｂ.亞微觀結(jié)構(gòu)構(gòu)：即混凝土土中的水泥泥砂漿結(jié)構(gòu)構(gòu)。Ｃ.宏觀結(jié)構(gòu)：即砂漿和和粗骨料兩兩組分體系系?；炷恋慕M組成1、混凝土為為多相、多多種材料、、具有初始缺陷；2、骨料的分分布及骨料料與基相之之間在界面的結(jié)合強度是是影響混凝凝土強度的重要因素；3、在荷載的的作用下，，微裂縫的的擴展對混凝土的力學(xué)性能能有著極為為重要的影影響。注意:混凝土的組組成2.2.1混凝土的強強度混凝土立方方體抗壓強強度混凝土軸心心抗壓強度度混凝土抗拉拉強度混凝土在復(fù)復(fù)雜應(yīng)力下下強度2.2.1混凝土的強強度在混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)中，主要要是利用它它的抗壓強強度。因此此抗壓強度度是混凝土土力學(xué)性能能中最主要要和最基本本的指標(biāo)。。（1）立方體的的抗壓強度度fcu從C15～C80共劃分為14個強度等級級，級差為。?；炷恋膹姀姸鹊燃壥鞘怯每箟簭姸葋韯澐郑?）軸心抗壓壓強度fc150mm×150mm×300mm棱柱體用立方體強強度反映：：考慮慮實實際際情情況況(施工工狀狀況況、、養(yǎng)養(yǎng)護護條條件件等等)真實實反反映映以以受受壓壓為為主主的的混混凝凝土土結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件件的的抗抗壓壓度度。。2.2.1混凝凝土土的的強強度度混凝凝土土的的軸軸心心抗抗拉拉強強度度可以以采采用用直直接接軸軸心心受受拉拉或或圓圓柱體或或立方方體的的劈裂裂試驗驗的試驗方方法來來測定定。劈拉試驗FaF（3）軸心心抗拉拉強度度ft混凝土土構(gòu)件件開裂裂、裂裂縫、、變形形，以以及受受剪、、受扭扭、受受沖切切等的的承載載力均均與抗拉拉強強度度有關(guān)關(guān)。。拉壓壓2.2.1混凝凝土土的的強強度度在平面面（（兩兩向向））應(yīng)應(yīng)力力狀狀態(tài)態(tài)下下，，當(dāng)當(dāng)兩兩方方向向應(yīng)應(yīng)力力均均為為壓壓應(yīng)應(yīng)力力時時，，抗抗壓壓強強度度相相互互提提高高，，最最大大可可增增加加27％，，而而當(dāng)當(dāng)一一方方向向為為壓壓應(yīng)應(yīng)力力，，另另一一方方向向為為拉拉應(yīng)應(yīng)力力時時，，強強度度相相互互降降低低。。復(fù)雜雜應(yīng)應(yīng)力力狀狀態(tài)態(tài)下下的的強強度度2.2.1混凝凝土土的的強強度度2.2.1混凝凝土土的的強強度度同一種種混混凝凝土土的的各各種種強強度度（（立立方方體體抗壓強度、軸心抗壓強強度、抗拉拉強度、兩向強度、三向強度、、局壓強度））相互之間都有一定的關(guān)系。。2.2.1混凝土的強度度2.2.1混凝土的強度2.2.2混凝土的變形形骨料水泥結(jié)晶體水泥凝膠體彈性變形的基基礎(chǔ)塑性變形的基基礎(chǔ)混凝土變形與與材料組成的的關(guān)系混凝土2.2.2混凝土的變形形（1）一次短期荷荷載作用的變變形2.2.2混凝土的變形形CBDEfc00???Acu??一次短期荷載載作用的應(yīng)力力—應(yīng)變關(guān)系OA–––彈性階段A:0.3fcAB–––彈塑性階段、裂縫穩(wěn)定階段段BC–––裂縫不穩(wěn)定階階段:0.8fc～1.0fc:0.3fc～0.8fc2.2.2混凝土的變形形0–––對應(yīng)于峰值點點應(yīng)變《規(guī)范》0=0.002cu–––混凝土極限壓壓應(yīng)變《規(guī)范》cu=0.0033fc–––軸心抗壓強度度特征點：2.2.2混凝土的變形形變形模量一次短期荷載載作用的變形形模量彈性模量切線模量2.2.2混凝土的變形形（2）長期荷載作作用下的變形形—徐變混凝土在荷載載的長期作用用下，其變形形隨時間而不不斷增長的現(xiàn)現(xiàn)象稱為徐變。2.2.2混凝土的變形形徐變對混凝土結(jié)構(gòu)工作性能有很大影響使構(gòu)件的變形形增加引起應(yīng)力重分分布引起預(yù)應(yīng)力的的損失影響徐變的因因素有混凝土土的級配、水水灰比、初始始加載齡期、、初應(yīng)力大小小，養(yǎng)護使用用條件等。2.2.2混凝土的變形形徐變性質(zhì)：線性徐變c0.5fc非線性徐變c>0.5fc當(dāng)c>0.8fc，徐變發(fā)展最終終導(dǎo)致破壞，一般取混凝土應(yīng)力力約作為混凝土的長期抗壓強度度。0.75～0.8fc2.2.2混凝土的變形形（3）長期混凝土的的收縮、膨脹脹和溫度變形形2.2.3混凝土的疲勞重復(fù)荷載作用下的的變形—疲勞2.3鋼筋與混凝土土的黏結(jié)2.3.1黏結(jié)的作用與機理2.3.2黏結(jié)的含義2.3.3黏結(jié)作用的特點2.3.4黏結(jié)作用的機理理2.3.1黏結(jié)的作用與機理粘結(jié)和錨固是鋼鋼筋和混凝凝土形成整整體、共同同工作的基礎(chǔ)。鋼筋與混凝土之之間粘結(jié)應(yīng)應(yīng)力示意圖圖（a）錨固粘結(jié)結(jié)應(yīng)力（（b）裂縫間的的局部粘結(jié)結(jié)應(yīng)力黏結(jié)的意義：光圓鋼筋與與變形鋼筋筋具有不同同的粘結(jié)機機理，其粘粘結(jié)作用主要由三部部分組成：：（１）膠結(jié)：鋼筋與混凝凝土接觸面面上的化學(xué)學(xué)吸附作用用力（膠結(jié)力）），一般很很小，僅在在受力階段段的局部無無滑移區(qū)域域起作用，當(dāng)接接觸面發(fā)生生相對滑移移時，該力力即消失。。（２）摩擦：混凝土收縮縮握裹鋼筋筋而產(chǎn)生的的摩阻力。。（３）咬合：鋼筋表面凹凹凸不平與與混凝土之之間產(chǎn)生的的機械咬合作用力力（咬合力力）。對于于光圓鋼筋筋，這種咬咬合力來自自于表面的粗糙糙不平。黏結(jié)作用的機機理：2.3.1黏結(jié)的作用與機理2.3.1黏結(jié)的作用與機理2.3.2影響?zhàn)そY(jié)強強度的因素素混凝凝土土強強度度：：混凝凝土土強強度度越越高高，，鋼鋼筋筋與與混混凝凝土土的黏結(jié)力力越越高；；保護護層層厚厚度度：：混凝凝土土保保護護層層較較薄薄時時，，其其粘粘結(jié)結(jié)力力降降低低，，并并在在保保護護層層最最薄弱弱位置置容容易易出出現(xiàn)現(xiàn)劈劈裂裂裂裂縫縫，，促促使使粘粘結(jié)結(jié)力力提提早早破破壞壞；；鋼筋表表面形形狀：：帶肋鋼鋼筋表表面凹凹凸不不平，，與混混凝土土之間間的機機械咬合力力較好，，破壞壞時粘粘結(jié)強強度大大；光光面鋼鋼筋的的粘結(jié)結(jié)強度度則較小，所以以要在在鋼筋筋端部部做成成彎鉤鉤，可可以增增加拔拔力；；橫向壓壓應(yīng)力力：如支座座處的的反力力作用用在鋼鋼筋錨錨固端端，增增大了了摩阻力有有利于于黏結(jié)錨固。。澆筑混混凝土土?xí)r鋼鋼筋的的位置置：澆筑混混凝土土?xí)r鋼鋼筋的的位置置也會會影響?zhàn)そY(jié)的強度。。保證粘結(jié)的的措施：：(1)對不同等等級的的混凝凝土和和鋼筋筋，要要保證證最小小搭接接長度度和錨錨固長長度。。(2)為了保證混混凝土土與鋼鋼筋之之間有有足足夠的的粘結(jié)結(jié)，必必須滿滿足鋼鋼筋最最小間間距和和混凝凝土保保護層層最小小厚度度的要要求；；(3)在鋼筋筋的搭搭接接接頭內(nèi)內(nèi)應(yīng)加加密箍箍筋；；(4)為了保保證足足夠的的粘結(jié)結(jié)在鋼鋼筋端端部應(yīng)應(yīng)設(shè)置置彎鉤鉤；(5)對大深深度混混凝土土構(gòu)件件應(yīng)分分層澆澆筑或或二次次澆搗搗；(6)一般除除重銹銹鋼筋筋外，，可不不必除除銹。2.4鋼筋的錨固固和連連接鋼筋的錨固：：通過混凝土土中鋼鋼筋埋埋置段段或機機械措措施將將鋼筋筋所受受的力力傳給混凝土土，使使鋼筋筋錨固固于混混凝土土而不不滑出出，包包括直直鋼筋筋的錨錨固、、帶彎彎鉤或或彎折折鋼筋筋的錨錨固，，以及及采用機械措措施的的錨