鋼筋砼結(jié)構(gòu)的材料

關(guān)于鋼筋砼結(jié)構(gòu)的材料第1頁，共45頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)3分，星期六第一節(jié)鋼筋的品種和力學(xué)性能一、鋼筋的品種（一）直徑：

鋼筋、鋼絲（二）外形：

光面鋼筋、變形鋼筋加圖1-1第2頁，共45頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)3分，星期六一、鋼筋的品種（三）：按加工鋼筋熱軋鋼筋：熱軋光面鋼筋HPB235，熱軋帶肋鋼筋HRB335，

HRB400，HRB500，余熱處理鋼筋RRB400冷拉鋼筋：由熱軋鋼筋在常溫下用機(jī)械拉伸而成余熱處理鋼筋：RRB400，鋼筋通過加熱、淬火、回火而成H：熱軋（HOTROLLED）

P:光面（PLAIN）

B:鋼筋（BAR）

R:帶肋的（RIBBED）第3頁，共45頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)3分，星期六鋼絲光圓鋼絲：有3mm、4mm、5mm、6mm、6.25mm、7mm、8mm、

9mm、10mm、12mm螺旋肋鋼絲：以普通低碳鋼或普通低合金鋼熱軋的圓盤條為母材，經(jīng)冷軋減徑后，在其表面冷軋成兩面或三面有月牙肋的鋼絲。直徑有4mm、4.8mm、5mm、6mm、6.25mm、7mm、

8mm、9mm、10mm?？毯垆摻z：在光圓鋼絲的表面上進(jìn)行機(jī)械刻痕處理。<5mm和>5mm一、鋼筋的品種（三）：按加工鋼絞線由多根高強(qiáng)光圓或刻痕鋼絲捻制在一起經(jīng)過低溫回火處理清除內(nèi)應(yīng)力后制成分為2股、3股和7股對7股鋼絲捻制的鋼絞線還可經(jīng)拔模制成型號為（1*7）C的鋼絞線第4頁，共45頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)3分，星期六(四)按化學(xué)成分：

碳素鋼（鐵、碳、硅、錳、硫、磷等元素）低碳鋼（含碳量<0.25%）中碳鋼（含碳量0.25~0.6%）高碳鋼（含碳量0.6~1.4%）普通低合金鋼（另加硅、錳、鈦、釩、鉻等）硅系硅釩系硅鈦系硅錳系硅鉻系第5頁，共45頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)3分，星期六二、鋼筋的力學(xué)性能

（一）軟鋼：

受力分為四個(gè)階段，即彈、屈、強(qiáng)、頸縮。

設(shè)計(jì)強(qiáng)度指標(biāo)：屈服強(qiáng)度，抗拉強(qiáng)度為儲備

變形能力指標(biāo)：伸長率、冷彎試驗(yàn)

（二）硬鋼：無明顯屈服點(diǎn)，殘余變形為“協(xié)定流限”（條件屈服強(qiáng)度）為設(shè)計(jì)強(qiáng)度指標(biāo)，塑性差。第6頁，共45頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)3分，星期六3.冷拉鋼筋：屈服強(qiáng)度提高了，但塑性變差了，且抗壓強(qiáng)度 不變。冷拉鋼筋受高溫后強(qiáng)度降低。焊接應(yīng)控制加熱 時(shí)間。

4.鋼筋的疲勞：損傷積累造成破壞，強(qiáng)度較低。（二百萬次）強(qiáng)度為疲勞強(qiáng)度，約為與應(yīng)力特征有關(guān)，水工中 很少遇到重復(fù)荷載。第7頁，共45頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)3分，星期六第二節(jié)混凝土的物理力學(xué)性能１.立方體抗壓強(qiáng)度

（基本強(qiáng)度指標(biāo)）

砼是由三種材料組成的混合體，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，力學(xué)性能也復(fù)雜

一、混凝土的強(qiáng)度（多個(gè)強(qiáng)度指標(biāo)）承壓板試塊摩擦力不涂潤滑劑涂潤滑劑強(qiáng)度大于壓力試件裂縫發(fā)展擴(kuò)張整個(gè)體系解體，喪失承載力我國規(guī)范的方法：不涂潤滑劑第8頁，共45頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)3分，星期六砼強(qiáng)度與水泥標(biāo)號、砼配比、養(yǎng)護(hù)條件、齡期有關(guān)主要是緊箍作用的影響，使得小試塊測得強(qiáng)度較高， 可采用消除摩擦力的影響來測定實(shí)際強(qiáng)度，但規(guī) 范未采用。上述條件一定時(shí)，還與試塊大小、加載方法、加載速 度有關(guān)我國規(guī)范利用150立方體，溫度（20±3）度，濕度不于95％，養(yǎng)護(hù)28天，標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法（每秒載），得到的保證率為95％的抗壓強(qiáng)度值，用表示。修正系數(shù)取1.05修正系數(shù)取1.05

立方體抗壓強(qiáng)度，非真正的抗壓強(qiáng)度，而是一個(gè)強(qiáng)度等級指標(biāo)，劃分強(qiáng)度等級。第9頁，共45頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)3分，星期六水電工程中砼強(qiáng)度等級:C10、C15、C20、C25、C30、C35、 C40、C45、C50、C55、C60

水電工程中素砼C10，鋼筋砼C15，Ⅱ、Ⅲ級冷壓肋筋C20

砼強(qiáng)度等級裝配式：薄壁結(jié)構(gòu)C20，預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)C30

要求特殊要求：抗?jié)B、抗凍、抗磨、抗腐蝕

水工建筑中工程量大，砼澆筑后較長時(shí)間不加載，故可采用60天或90天齡期的強(qiáng)度作為設(shè)計(jì)強(qiáng)度。也可用前180天，需論證。不同齡期混凝土強(qiáng)度見表1-1第10頁，共45頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)3分，星期六2.棱柱體抗壓強(qiáng)度――軸心抗壓強(qiáng)度

采用棱柱體試件，測得的抗壓強(qiáng)度，為實(shí)際構(gòu)件的抗壓強(qiáng)度，低于。平均為0.76。考慮實(shí)際構(gòu)件制作、養(yǎng)護(hù)的差異，尺寸效應(yīng)等《規(guī)范》取值如下

（1－1）承壓板試塊第11頁，共45頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)3分，星期六3.軸心抗壓強(qiáng)度

直接受拉法：埋長的鋼筋

劈裂試驗(yàn)：立方體或圓柱體，加線荷載， 應(yīng)力如圖1-8

試驗(yàn)方法

第12頁，共45頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)3分，星期六

加圖1－8100100150150500

直接受拉試驗(yàn)

第13頁，共45頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)3分，星期六劈裂試驗(yàn)比直接受拉法所得砼抗拉強(qiáng)度低（國外結(jié)論 相反）由試驗(yàn)得到與的關(guān)系（1－3）規(guī)范取

（1－4）

第14頁，共45頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)3分，星期六4.復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)下砼強(qiáng)度實(shí)際結(jié)構(gòu)中，砼多處于復(fù)合受力狀態(tài)，問題較復(fù)雜， 未建立完整的復(fù)合應(yīng)力強(qiáng)度理論。平面應(yīng)力狀態(tài)下砼的強(qiáng)度曲線如圖1-10所示：

第15頁，共45頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)3分，星期六加圖1－10

（1－5）其中第16頁，共45頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)3分，星期六正應(yīng)力和剪應(yīng)力共同作用時(shí)強(qiáng)度曲線如圖1-11。畫圖1－11/fc/fc0.20.1-0.10.00.61.0單軸抗拉強(qiáng)度單軸抗壓強(qiáng)度表達(dá)式為（1-6）

a、b、c、n為常數(shù)，由試驗(yàn)得出。第17頁，共45頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)3分，星期六三向受壓混凝土的強(qiáng)度

三向受壓時(shí)，砼一向抗壓強(qiáng)度隨另二向壓應(yīng)力的增加而增加加圖1－12第18頁，共45頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)3分，星期六二、混凝土的變形混凝土的變形分為兩類：

1、外荷載作用產(chǎn)生的受力變形。

2、溫度和干濕變化引起的體積變形。（一）砼在一次短期加載時(shí)的曲線，如下圖畫圖1-13、圖1-16。第19頁，共45頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)3分，星期六①小于0.3～0.4時(shí)，接近直線（a點(diǎn)），變形主要是骨料和結(jié)晶體骨架強(qiáng)度②超過a點(diǎn)出現(xiàn)彎曲，由于界面裂縫擴(kuò)展，產(chǎn)生塑變，0.80

之前，為穩(wěn)定裂縫擴(kuò)展階段。圖1-16③達(dá)0.8

時(shí)，裂縫連通，不穩(wěn)定裂縫擴(kuò)展階段，體積增大，為長期強(qiáng)度。④達(dá)時(shí)，裂縫將砼分成幾個(gè)小柱體，砼壓碎或失穩(wěn)達(dá)最大承載力，=0.002左右。⑤超過后，需降低荷載，以維持平衡，還在增加，需用特殊方法，取得下降段，壓碎時(shí)的應(yīng)變（極限壓應(yīng) 變）越大塑性越好。第20頁，共45頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)3分，星期六影響形狀的因素：

①強(qiáng)度等級；②加載方法；③約束程度；作用是：峰值應(yīng)力后，吸收試驗(yàn)機(jī)的變形能，測出下降段特殊方法：加圖1－14，1－15第21頁，共45頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)3分，星期六

簡化的曲線（混凝土單軸受壓）

直線曲線上升段：比較接近為下降段最大應(yīng)力最大應(yīng)力最大應(yīng)力最大應(yīng)力時(shí)的應(yīng)變，一般為0.002

曲線受拉類似于受壓第22頁，共45頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)3分，星期六（二）混凝土在重復(fù)荷載下的曲線加卸荷曲線形成環(huán)狀，隨重復(fù)次數(shù)增加，殘余應(yīng)變減小，接近直線，見圖1-17、1-18。直線與一次加荷原點(diǎn)切線平行。多次循環(huán)后，曲線凸向應(yīng)變軸，產(chǎn)生疲勞破壞，其強(qiáng)度與循環(huán)次數(shù)和應(yīng)力特性有關(guān)，次數(shù)多強(qiáng)度低。加圖1－17，1－18第23頁，共45頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)3分，星期六（三）混凝土的彈性模量：混凝土為一種彈塑性材料，模量由以下幾種原點(diǎn)切線——初始彈?！獜椥阅Ａ?。加點(diǎn)公式？變形模量——割線（為彈性系數(shù)）。切線模量——關(guān)系。第24頁，共45頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)3分，星期六混凝土變形模量的表示方法可換成課本18頁圖1－19第25頁，共45頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)3分，星期六

混凝土的彈性模量的試驗(yàn)方法 （150×150×300標(biāo)準(zhǔn)試件）c/fcc0.55~10次此線和原點(diǎn)切線基本平行，取其斜率作為Ec回歸第26頁，共45頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)3分，星期六

混凝土的受拉彈模、泊松比及剪切模量混凝土受拉彈模同受壓彈模大體相等，但當(dāng)砼即將開裂時(shí)取泊松比，非定值，但時(shí)，取0.617。剪切模量：由材力公式計(jì)算（1－10）第27頁，共45頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)3分，星期六（四）混凝土的極限變形

影響因素：混凝土本身性質(zhì)、試驗(yàn)方法（加載速度、量測標(biāo)距等），實(shí)測值變化范圍大。受壓極限應(yīng)變：均壓：0.002

偏壓：0.0025～0.005；多在0.003～0.004受拉極限應(yīng)變：比受壓極限應(yīng)變小在0.00005～0.00027

，一般取0.0001第28頁，共45頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)3分，星期六（五）徐變

長期荷載作用下混凝土的變形性能

徐變定義：混凝土在受到荷載作用后，在荷載(應(yīng)力)不變的情況下，變形(應(yīng)變)隨時(shí)間增長而不斷增長的現(xiàn)象。P0.51.01.52.02.505101520253035(×10-3)(月)c<0.5fc，線性徐變c<0.8fc，非線性徐變cree’e’’cr’0.51.01.52.02.505101520253035(×10-3)(月)c<0.5fc，線性徐變c<0.8fc，非線性徐變第29頁，共45頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)3分，星期六徐變的原因

第一：膠凝體的粘性流動（顆粒間的相對滑動）要延 續(xù)很長時(shí)間。

第二：混凝土內(nèi)部微裂縫的不斷發(fā)展第30頁，共45頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)3分，星期六徐變的影響因素①應(yīng)力大小：時(shí)，線性徐變。時(shí)，徐變與應(yīng)力不成線性關(guān)系。時(shí)，不穩(wěn)定徐變

②齡期長，徐變小。

③濕度低，徐變大。第31頁，共45頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)3分，星期六徐變對混凝土結(jié)構(gòu)的影響徐變使變形增大；引起應(yīng)力重分布，降低應(yīng)力集中程度；預(yù)應(yīng)力損失。PAsPAss1c1Ps2Ass2P拆去，鋼筋受壓混凝土受拉，可能會引起混凝土開裂徐變：s，c第32頁，共45頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)3分，星期六（六）混凝土的溫度變形和干濕變形混凝土線溫脹系數(shù)℃,取

℃

干縮是由于混凝土中水分的散失引起的，干縮應(yīng)變?yōu)椋?×10-4～6×10-4第33頁，共45頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)3分，星期六三、其它性能重度(重力密度)P222.耐久性：抗?jié)B能力差第34頁，共45頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)3分，星期六第三節(jié)鋼筋與混凝土的粘結(jié)一、鋼筋與混凝土間的粘結(jié)力鋼筋與砼間的粘結(jié)力是二者共同工作的基礎(chǔ)之一

1、粘結(jié)力的分布由拔出試驗(yàn)來測定粘結(jié)力

加圖1－21第35頁，共45頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)3分，星期六粘結(jié)應(yīng)力為：（1－12）——單位長度上鋼筋應(yīng)力變化值?！摻罱孛婷娣e?！摻钪芙?。第36頁，共45頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)3分，星期六測量鋼筋各點(diǎn)應(yīng)變，就可得到鋼筋應(yīng)力圖， 求出粘結(jié)應(yīng)力，見圖1-22。加圖1－22第37頁，共45頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)3分，星期六分析試驗(yàn)結(jié)果得剪應(yīng)力的分布①光面圓鋼：隨拉力增加，有效埋長增長，峰值向自由端移動，臨近破壞時(shí)，移至后端部（前端部產(chǎn)生滑移，峰值向里移動）。②變形鋼筋：有效埋長增長較慢，應(yīng)力峰值始終在加端附近，粘結(jié)強(qiáng)度較大。第38頁，共45頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)3分，星期六2、粘結(jié)力組成：①膠著力，較小。②摩擦力，光圓鋼筋的主要粘結(jié)力來源。③機(jī)械咬合力，變形鋼筋的主要粘結(jié)力來源。第39頁，共45頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)3分，星期六3、影響粘結(jié)強(qiáng)度的因素：①鋼筋表面形狀，光面彎鉤。②混凝土抗拉強(qiáng)度。圖1-23。③保護(hù)層厚度及鋼筋位置（變形鋼筋）。圖1-