汪基偉-第一章-14-08-02

1、鋼筋的品種

國產(chǎn)鋼筋有熱軋鋼筋、鋼絲、鋼絞線、螺紋鋼筋及鋼棒等1）大致分類（1）按用途區(qū)分普通鋼筋：用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋以及用于預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中的非預(yù)應(yīng)力鋼筋?？墒褂脽彳堜摻?。預(yù)應(yīng)力鋼筋：用于預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中預(yù)先施加預(yù)應(yīng)力的鋼筋。

可使用鋼絲、鋼絞線、螺紋鋼筋及鋼棒。1.1鋼筋的品種和力學(xué)性能第1章混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能1.1鋼筋的品種和力學(xué)性能第1章混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能1、鋼筋的品種（2）按化學(xué)成分區(qū)分碳鋼素鋼低碳鋼：（含碳量<0.25%）強(qiáng)度低、塑性好。

中碳鋼：（0.25%≤含碳量≤0.6%）。高碳鋼：（含碳量>0.6%）強(qiáng)度高、塑性差。含碳量增加，鋼材強(qiáng)度提高、性質(zhì)變硬，但也將使鋼材的塑性和韌性降低，焊接性能也會變差。

低合金鋼：碳素鋼基礎(chǔ)上加入少量合金元素而成，強(qiáng)度高、塑性好。1.1鋼筋的品種和力學(xué)性能第1章混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能熱軋鋼筋按外形區(qū)分光圓鋼筋：表面是光面的。1.1鋼筋的品種和力學(xué)性能第1章混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能（3）按外形區(qū)分帶肋（變形）鋼筋等高肋：（螺旋紋、人字紋）與鋼筋混凝土粘結(jié)力好，紋路與肋相交，易產(chǎn)生應(yīng)力集中。月牙肋：紋路與肋不相交，應(yīng)力集中得到改善，粘結(jié)強(qiáng)度略低于等高肋鋼筋。

1.1鋼筋的品種和力學(xué)性能第1章混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能1.1鋼筋的品種和力學(xué)性能目前常用的是月牙肋鋼筋：與等高肋鋼筋相比，凸緣處應(yīng)力集中得到改善，雖然與混凝土之間的粘結(jié)強(qiáng)度雖略低于等高肋鋼筋，但仍具有良好的粘結(jié)性能。等高肋鋼筋錨固延性差，已被逐漸淘汰。第1章混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能（4）按力學(xué)性能分軟鋼：力學(xué)性質(zhì)相對較軟。熱軋鋼筋屬于軟鋼。

硬鋼：力學(xué)性質(zhì)高強(qiáng)而硬。預(yù)應(yīng)力鋼絲、鋼絞線、螺紋鋼筋及鋼棒屬于硬鋼。1.1鋼筋的品種和力學(xué)性能第1章混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能2）常用鋼筋介紹

熱軋鋼筋（普通鋼筋）

HPB235（HotPlainBar）

光圓低碳鋼，塑性好、強(qiáng)度低。與混凝土的錨固粘結(jié)性能差，用作為受拉鋼筋時末端需要加彎鉤，給施工帶來不便。將漸趨淘汰，一般情況下不推薦使用。

多作為厚度不大樓板的受力鋼筋和箍筋、架立鋼筋、分布鋼筋。

1.1鋼筋的品種和力學(xué)性能第1章混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能2）常用鋼筋介紹

熱軋鋼筋（普通鋼筋）

HRB335、HRB400（HotRibbedBar）

月牙肋、低合金鋼，強(qiáng)度較高。多作為鋼筋混凝土構(gòu)件受力鋼筋。尺寸較大的構(gòu)件，為增強(qiáng)與混凝土的粘結(jié)可用HRB335鋼筋作箍筋。

HRB400，在我國房屋建筑工程中，它已成為主導(dǎo)的鋼筋品種。在水利工程也在推廣作為主導(dǎo)鋼筋。

HRB500

HRB500鋼筋是我國新生產(chǎn)的熱軋鋼筋種類，強(qiáng)度高，強(qiáng)度價格比好。DL規(guī)范列入，SL規(guī)范未列入。1.1鋼筋的品種和力學(xué)性能第1章混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能2）常用鋼筋介紹

鋼絲：直徑＜6mm，外形有光面、刻痕和螺旋肋三種。一般用于預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。1.1鋼筋的品種和力學(xué)性能第1章混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能2）常用鋼筋介紹

鋼絞線：由多根高強(qiáng)光圓或刻痕鋼絲捻制成，分為2股、3股和7股三種。用于預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。1.1鋼筋的品種和力學(xué)性能第1章混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能2）常用鋼筋介紹

螺紋鋼筋

主要用作為預(yù)應(yīng)力錨桿。

鋼棒有光圓鋼棒、螺旋槽鋼棒、螺旋肋鋼棒、帶肋鋼棒四種。由于光圓鋼棒和帶肋鋼棒的粘結(jié)錨固性能較差，現(xiàn)行水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范僅列入了螺旋槽鋼棒和螺旋肋鋼棒兩種，用于預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。1.1鋼筋的品種和力學(xué)性能第1章混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能

在過去，還有冷拉鋼筋和冷軋帶肋鋼筋等。鋼筋經(jīng)過冷拉或冷軋等冷加工后，屈服強(qiáng)度得到提高，但鋼材性質(zhì)變硬變脆，延性大大降低，這對于承受沖擊荷載和抗震都是不利的。

目前細(xì)直徑的熱軋鋼筋、高強(qiáng)度的預(yù)應(yīng)力鋼絲和鋼棒等已能充分供應(yīng)的情況下，冷加工鋼筋已不提倡采用，規(guī)范也不列入。

1.1鋼筋的品種和力學(xué)性能第1章混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能2、鋼筋的力學(xué)性能1）軟鋼的力學(xué)性能

從開始加載到拉斷，有四個階段：彈性階段、屈服階段、強(qiáng)化階段、破壞階段。

a點(diǎn)：比例極限b點(diǎn)：屈服強(qiáng)度

fybc段：屈服臺階cd段：強(qiáng)化段d點(diǎn)：抗拉強(qiáng)度1.1鋼筋的品種和力學(xué)性能軟鋼：有明顯屈服點(diǎn)的鋼筋。熱軋鋼筋屬于軟鋼。第1章混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能HPB235鋼筋的應(yīng)力-應(yīng)變曲線

1.1鋼筋的品種和力學(xué)性能屈服強(qiáng)度：應(yīng)力達(dá)到屈服強(qiáng)度后，荷載不增加應(yīng)變繼續(xù)增大，裂縫開展過寬，構(gòu)件變形過大，結(jié)構(gòu)不能正常使用。受拉強(qiáng)度限值以屈服強(qiáng)度為準(zhǔn)，強(qiáng)化階段只作為一種安全儲備考慮。伸長率：鋼筋拉斷時應(yīng)變，反映鋼筋塑性性能的指標(biāo)。伸長率大的鋼筋，拉斷前有足夠預(yù)兆，延性較好。第1章混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能1.1鋼筋的品種和力學(xué)性能

塑性也可用彎曲試驗反映：鋼筋圍繞直徑為D的鋼輥彎轉(zhuǎn)α角而不發(fā)生裂紋，是反映鋼筋塑性性能的另一指標(biāo)。

α角越大，塑性越好。第1章混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能屈強(qiáng)比：反映鋼筋的強(qiáng)度儲備，fy/fu=0.6~0.7。含碳量高，屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度高，伸長率小，流幅縮短。1.1鋼筋的品種和力學(xué)性能不同強(qiáng)度軟鋼的應(yīng)力-應(yīng)變曲線第1章混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能2）硬鋼的力學(xué)性能

硬鋼：沒有明顯屈服點(diǎn)的預(yù)應(yīng)力鋼絲、鋼絞線、螺紋鋼筋、鋼棒

a點(diǎn)：比例極限

頂點(diǎn)：極限強(qiáng)度協(xié)定流限：強(qiáng)度設(shè)計指標(biāo)，指經(jīng)加載及卸載后尚存有0.2%永久殘余變形時的應(yīng)力，用σ0.2表示。σ0.2一般相當(dāng)于抗拉強(qiáng)度的70%~90%。硬鋼塑性差，伸長率小。1.1鋼筋的品種和力學(xué)性能

σε第1章混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能3）鋼筋的疲勞鋼筋的疲勞是指鋼筋在承受重復(fù)、周期性的動荷載作用下，經(jīng)過一定次數(shù)的循環(huán)重復(fù)后，突然脆斷的現(xiàn)象。

影響疲勞強(qiáng)度的主要因素為鋼筋的疲勞應(yīng)力幅

，它為一次循環(huán)應(yīng)力中同一層鋼筋的最大應(yīng)力與最小應(yīng)力的差值。

1.1鋼筋的品種和力學(xué)性能第1章混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50010-2010）給出了不同等級鋼筋的疲勞應(yīng)力幅的限值，并規(guī)定該限值與疲勞應(yīng)力比值與循環(huán)重復(fù)次數(shù)有關(guān)。

4）鋼筋的彈性模量

鋼筋在彈性階段的應(yīng)力應(yīng)變的比值，稱為彈性模量

。今后在計算裂縫寬度與變形時要用到。1.1鋼筋的品種和力學(xué)性能第1章混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能1.1鋼筋的品種和力學(xué)性能3、混凝土結(jié)構(gòu)對鋼筋性能的要求1）鋼筋的強(qiáng)度鋼筋強(qiáng)度越高，所需鋼筋面積越少，節(jié)約鋼材。鋼筋強(qiáng)度過高，要充分利用會引起混凝土結(jié)構(gòu)過大的變形和裂縫寬度。對于普通混凝土結(jié)構(gòu)而言，鋼筋的設(shè)計強(qiáng)度限值宜在400N/mm2左右。預(yù)應(yīng)力混凝土能應(yīng)用高強(qiáng)鋼筋，但受控于錨固、混凝土與鋼筋受力協(xié)調(diào)的問題，也不能采用過高強(qiáng)度的鋼筋。目前預(yù)應(yīng)力鋼筋的最高強(qiáng)度限值約為2000N/mm2左右。

第1章混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能1.1鋼筋的品種和力學(xué)性能3、混凝土結(jié)構(gòu)對鋼筋性能的要求2）鋼筋的塑性為了使鋼筋在斷裂前有足夠的變形，能給出構(gòu)件裂縫開展過寬將要破壞的預(yù)兆信號（延性破壞），要求鋼筋有一定的塑性。

指標(biāo)：伸長率、冷彎性能

3）鋼筋的可焊性

鋼筋需要接長，焊接是其主要方法。

4）鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)力

保證鋼筋與混凝土共同工作，減小裂縫寬度。

第1章混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能1.2

混凝土的物理力學(xué)性能1、混凝土的強(qiáng)度

內(nèi)因：水泥強(qiáng)度等級、水泥用量、水灰比、齡期、施工方法、養(yǎng)護(hù)條件外因：試驗方法、試件尺寸、加載速度1）混凝土立方體抗壓強(qiáng)度fcu

混凝土結(jié)構(gòu)主要利用其抗壓強(qiáng)度，因此抗壓強(qiáng)度是最主要和最基本的指標(biāo)。第1章混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能1.2混凝土的物理力學(xué)性能1）混凝土立方體抗壓強(qiáng)度fcu養(yǎng)護(hù)條件在溫度為20±3℃、相對濕度不小于90%的條件下養(yǎng)護(hù)28天。

試驗方法第1章混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能1.2混凝土的物理力學(xué)性能采用不涂油脂的試件。

當(dāng)不涂油脂時，試件尺寸越大，強(qiáng)度越低。采用邊長為150mm的立方體。試驗方法加載速度越快則強(qiáng)度越高。通常的加載速度是每秒鐘壓應(yīng)力增加0.3～0.5N/mm2。

齡期影響抗壓強(qiáng)度隨齡期而加大。

第1章混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能1.2混凝土的物理力學(xué)性能水泥品種混凝土齡期（天）7286090普通硅酸鹽水泥0.55～0.651.01.101.20礦碴硅酸鹽水泥0.45～0.551.01.201.30火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥0.45～0.551.01.151.252）混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fcuk與混凝土強(qiáng)度等級C

立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fcuk。混凝土強(qiáng)度是隨機(jī)變量，以具有95%保證率的強(qiáng)度作為標(biāo)準(zhǔn)值。第1章混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能1.2混凝土的物理力學(xué)性能第1章混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能1.2混凝土的物理力學(xué)性能混凝土強(qiáng)度等級C

以邊長為150mm的立方體，在溫度為20±3℃、相對濕度不小于90%的條件下養(yǎng)護(hù)28天，用標(biāo)準(zhǔn)試驗方法測得的具有95%保證率的立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值作為混凝土強(qiáng)度等級，以符號C表示。

水工結(jié)構(gòu)所采用的混凝土強(qiáng)度等級分為C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60，共10個等級。上次課要點(diǎn)

1、緒論1）鋼筋混凝土構(gòu)件受力特點(diǎn)：充分利用混凝土良好抗壓、鋼筋良好的抗拉性能。在素混凝土構(gòu)件加入鋼筋，能使破壞荷載大大提高，脆性破壞變成延性破壞。2）鋼筋與混凝土共同工作的原因：鋼筋與混凝土之間有粘結(jié)力。如何有足夠的粘結(jié)力？鋼筋的保護(hù)層、帶肋鋼筋。鋼筋與混凝土有相近的線脹系數(shù)3）鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展：桿系結(jié)構(gòu)、非桿系結(jié)構(gòu)；整體裝配式結(jié)構(gòu)；1、緒論4）課程學(xué)習(xí)要注意的地方：公式的適用范圍規(guī)范的概念、構(gòu)造規(guī)定2、第一章材料1）常用的鋼筋：

HPB235（符號、外形、鋼種）

HPB335

HPB4002）硬鋼與軟鋼

性質(zhì)（應(yīng)力應(yīng)變曲線）強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)（屈服強(qiáng)度、協(xié)定流限）2、第一章材料3）鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)對鋼筋的要求為什么在普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，鋼筋強(qiáng)度一般最高用到400MPa？4）混凝土強(qiáng)度等級與立方體強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值相互關(guān)系立方體強(qiáng)度的作用5）鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)對混凝土強(qiáng)度的要求。

為什么鋼筋強(qiáng)度越高，混凝土強(qiáng)度等級要求越高？3）軸心抗壓強(qiáng)度fc

由于立方體處于三向受力狀態(tài)，fcu不能反映混凝土單軸抗壓強(qiáng)度。棱柱體試件比立方體試件更好地反映混凝土實際的抗壓能力，測得的強(qiáng)度稱為軸心抗壓強(qiáng)度fc

，又稱為棱柱體抗壓強(qiáng)度。試件高度增大后，兩端接觸面摩擦力對試件中部的影響逐漸減弱逐漸減小，fc<fcu，當(dāng)h/b＞3，fc

趨于穩(wěn)定。規(guī)范規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)棱柱體試件：150mm×150mm×300mm的測定。

第1章混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能1.2混凝土的物理力學(xué)性能第1章混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能1.2混凝土的物理力學(xué)性能混凝土強(qiáng)度等級C

素混凝土：不宜低于C15。鋼筋混凝土：不應(yīng)低于C15。當(dāng)采用HRB335時，不宜低于C20；當(dāng)采用HRB400、RRB400鋼筋或承受重復(fù)荷載時，不應(yīng)低于C20。預(yù)應(yīng)力混凝土：不應(yīng)低于C30；當(dāng)采用鋼絞線、鋼絲作預(yù)應(yīng)力鋼筋時，不宜低于C40。3）軸心抗壓強(qiáng)度fc

fc與fcu成線性關(guān)系，fc/fcu比值平均為0.76?？紤]到實際結(jié)構(gòu)構(gòu)件與試件制作及養(yǎng)護(hù)條件的差異、尺寸效應(yīng)及加荷速度等因素的影響，規(guī)范偏安全地?。旱?章混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能1.2混凝土的物理力學(xué)性能4）軸心抗拉強(qiáng)度

ft

混凝土基本力學(xué)性能指標(biāo)。混凝土構(gòu)件開裂、裂縫、變形，以及受剪、受扭、受沖切等的承載力均與ft有關(guān)。

ft遠(yuǎn)低于fcu

，僅為（1/9～1/18）fcu，C越大，ft/

fcu越低。各國測定抗拉強(qiáng)度的方法不盡相同。我國采用直接受拉法，采用鋼模澆筑150mm×150mm×550mm的棱柱體試件，兩端設(shè)有埋深為125mm的對中帶肋鋼筋（直徑16mm）第1章混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能1.2混凝土的物理力學(xué)性能4）軸心抗拉強(qiáng)度

ft

軸心受拉試驗對中困難，國內(nèi)外也常用劈裂法測定混凝土的抗拉強(qiáng)度。這是將立方體試件（或平放的圓柱體試件）通過墊條施加線荷載P

。試件對半劈裂。第1章混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能1.2混凝土的物理力學(xué)性能根據(jù)與軸心受壓強(qiáng)度相同的理由，規(guī)范取用關(guān)系式：PaP拉壓壓雙軸應(yīng)力狀態(tài)

雙向受壓強(qiáng)度大于單向受壓強(qiáng)度。最大抗壓強(qiáng)度為（1.25～1.60）fc

，發(fā)生在應(yīng)力比為0.3～0.6之間。

5）復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)下的混凝土強(qiáng)度實際結(jié)構(gòu)中，混凝土很少處于單向受力狀態(tài)。更多的是處于雙向或三向受力狀態(tài)。第1章混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能1.2混凝土的物理力學(xué)性能雙軸應(yīng)力狀態(tài)

雙向受拉區(qū)，其強(qiáng)度與單向受拉時差別不大，即一向抗拉強(qiáng)度基本上與另一向拉應(yīng)力的大小無關(guān)。在一壓一拉狀態(tài)下，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)力的增加而減小。5）復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)下的混凝土強(qiáng)度第1章混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能1.2混凝土的物理力學(xué)性能構(gòu)件受剪或受扭時常遇到剪應(yīng)力t和正應(yīng)力s共同作用下的復(fù)合受力情況?；炷量辜魪?qiáng)度隨拉應(yīng)力增大而減小，隨壓應(yīng)力增大而增大；當(dāng)壓應(yīng)力在0.6fc左右時，抗剪強(qiáng)度達(dá)到最大；壓應(yīng)力繼續(xù)增大，內(nèi)裂縫發(fā)展明顯，抗剪強(qiáng)度隨壓應(yīng)力的增大而減小。第1章混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能1.2混凝土的物理力學(xué)性能

三向受壓混凝土一向抗壓強(qiáng)度隨另二向壓應(yīng)力的增加而增加，并且極限壓應(yīng)變也可以大大提高。復(fù)合受力時混凝土的強(qiáng)度理論是一個難度較大的理論問題，目前尚未能完滿解決，一旦有所突破，則將會對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的計算方法帶來根本性的改變。第1章混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能1.2混凝土的物理力學(xué)性能試驗錄像試驗錄像試驗錄像試驗錄像

2、混凝土的變形混凝土的變形有兩類:

外荷載作用產(chǎn)生的受力變形；溫度和干濕變化引起的體積變形。1）混凝土在一次短期加載時的應(yīng)力—應(yīng)變曲線混凝土單軸受力應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系是反映混凝土受力全過程的重要力學(xué)特征，是分析混凝土構(gòu)件應(yīng)力、建立承載力和變形計算理論的必要依據(jù)，也是利用計算機(jī)進(jìn)行非線性分析的基礎(chǔ)。第1章混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能1.2混凝土的物理力學(xué)性能普通試驗機(jī)采用等應(yīng)力速度加載，達(dá)到fc

時，試驗機(jī)中集聚的彈性應(yīng)變能大于試件所能吸收的應(yīng)變能，導(dǎo)致試件突然脆性破壞，只能測得應(yīng)力-應(yīng)變曲線的上升段。第1章混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能1.2混凝土的物理力學(xué)性能常采用棱柱體試件來測定。第1章混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能1.2混凝土的物理力學(xué)性能如果試驗機(jī)的剛度極大或在試驗機(jī)上增設(shè)了液壓千斤頂之類的剛性元件，可以測出混凝土的應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)^程曲線。

第1章混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能1.2混凝土的物理力學(xué)性能應(yīng)力小于fc的30%～40%時（a點(diǎn)），應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系接近直線。當(dāng)應(yīng)力，呈現(xiàn)塑性。應(yīng)力增大到fc

的80%左右（b點(diǎn)），應(yīng)變增長更快。第1章混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能1.2混凝土的物理力學(xué)性能應(yīng)力達(dá)到c點(diǎn)時，試件表面出現(xiàn)縱向裂縫，試件開始破壞。達(dá)到的最大應(yīng)力σo就為棱柱體抗壓強(qiáng)度fc，相應(yīng)的應(yīng)變?yōu)棣舘一般為0.002左右?；炷翉?qiáng)度低，曲線平坦；強(qiáng)度高，曲線陡，εcu??；加載速度快，最大應(yīng)力提高，曲線陡；加載速度慢，曲線平緩，εcu增大。第1章混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能1.2混凝土的物理力學(xué)性能規(guī)范建議的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。今后在正截面承載力計算時要用到。第1章混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能1.2混凝土的物理力學(xué)性能混凝土拉應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系第1章混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能1.2混凝土的物理力學(xué)性能試驗錄像2）混凝土在重復(fù)載荷下的應(yīng)力-應(yīng)變曲線混凝土是彈塑性材料，卸載至應(yīng)力為零時，應(yīng)變不能全部恢復(fù)?？苫謴?fù)的那一部分稱之為彈性應(yīng)變，不可恢復(fù)的殘余部分稱之為塑性應(yīng)變?；炷猎诙唐谝淮渭虞d卸載過程中的σ-ε曲線第1章混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能1.2混凝土的物理力學(xué)性能在一次加載卸載過程中，混凝土的應(yīng)力-應(yīng)變曲線形成一個環(huán)狀。2）混凝土在重復(fù)載荷下的應(yīng)力-應(yīng)變曲線應(yīng)力不大，重復(fù)5～10次后，加載和卸載的應(yīng)力—應(yīng)變曲線合并接近一直線，同彈性體一樣工作。應(yīng)力超過某一限值，經(jīng)多次循環(huán)，應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系成為直線后，重新變彎，試件很快破壞。該限值為混凝土的疲勞強(qiáng)度。第1章混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能1.2混凝土的物理力學(xué)性能3）混凝土的彈性模量彈性材料，應(yīng)力應(yīng)變?yōu)榫€性關(guān)系，彈性模量為一常量混凝土，應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系實為一曲線，因此，就產(chǎn)生了怎樣恰當(dāng)?shù)匾?guī)定混凝土的這項“彈性”指標(biāo)的問題。通過原點(diǎn)的切線斜率為混凝土的初始彈性模量，它的穩(wěn)定數(shù)值不易從試驗中測得。第1章混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能1.2混凝土的物理力學(xué)性能規(guī)范采用的彈性模量：利用多次重復(fù)加載卸載后的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系趨于直線的性質(zhì)來確定。

彈性模量測定方法c5~10次se0.4f加載至0.4fc，卸載至零，重復(fù)加載卸載5～10次，應(yīng)力—應(yīng)變曲線漸趨穩(wěn)定并接近于一直線，該直線的正切tgα即為混凝土的彈性模量。彈性模量經(jīng)驗公式：第1章混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能1.2混凝土的物理力學(xué)性能4）混凝土的變形模量應(yīng)力較大時，混凝土的塑性變形顯著，此時混凝土的應(yīng)力與應(yīng)變之比稱為變形模量Ec’。第1章混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能1.2混凝土的物理力學(xué)性能3）混凝土的彈性模量

Ec僅用fcu來反映是不夠確切的。公式彈性模量計算值，誤差有時可達(dá)20%。有些公式包括了骨料性質(zhì)、膠凝材料的含量等因素在內(nèi)；有些包括了混凝土重力密度的因素在內(nèi)?？偟恼f來，公式基能滿足工程上的要求。5）混凝土的極限變形受壓極限應(yīng)變εcu與其本身性質(zhì)、試驗方法和應(yīng)力狀態(tài)有關(guān)。均勻受壓的εcu計算取為0.002。偏心受壓邊緣的εcu大多在0.0025～0.005范圍內(nèi)，計算取為0.003。受拉極限應(yīng)變εtu比受壓極限應(yīng)變小得多，計算時一般取為0.0001。第1章混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能6）混凝土在長期荷載作用下的變形—徐變

混凝土在荷載長期持續(xù)作用下，應(yīng)力不變，變形也會隨著時間而增長。這種現(xiàn)象，稱為混凝土的徐變。（1）徐變與塑性變形不同點(diǎn)塑性變形主要是混凝土中結(jié)合面裂縫的擴(kuò)展延伸引起的，只有當(dāng)應(yīng)力超過了材料的彈性極限后才發(fā)生，而且是不可恢復(fù)的。徐變不僅部分可恢復(fù)，而且在較小的應(yīng)力時就能發(fā)生。第1章混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能1.2混凝土的物理力學(xué)性能（2）產(chǎn)生徐變的原因一是混凝土受力后，水泥石中的凝膠體產(chǎn)生的粘性流動（顆粒間的相對滑動）要延續(xù)一個很長的時間，因此沿混凝土的受力方向會繼續(xù)發(fā)生隨時間而增長的變形。二是混凝土內(nèi)部的微裂縫在荷載長期作用下不斷發(fā)展和增加，從而導(dǎo)致變形的增加。在應(yīng)力較小時，徐變以第一種原因為主；應(yīng)力較大時，以第二種原因為主。第1章混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能1.2混凝土的物理力學(xué)性能（3）影響徐變的因素

內(nèi)在因素：混凝土的組成和配比。骨料剛度（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。

應(yīng)力大?。夯炷翍?yīng)力越大，徐變越大。

sc≤(0.5~0.55)fc時，徐變與應(yīng)力成正比，稱為線性徐變。徐變是穩(wěn)定的。

sc>(0.5~0.55)fc

時，最終徐變與應(yīng)力不成正比，稱為非線性徐變。

sc>0.8fc時，砼內(nèi)部微裂縫的發(fā)展處于不穩(wěn)定狀態(tài)，徐變的發(fā)展不收斂，導(dǎo)致混凝土的破壞。第1章混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能1.2混凝土的物理力學(xué)性能（3）影響徐變的因素加載齡期：砼的齡期越短，凝膠體的粘性流動越大，徐變越大。環(huán)境影響：外界相對濕度越高，結(jié)構(gòu)內(nèi)部水分不易外逸，徐變越小。第1章混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能1.2混凝土的物理力學(xué)性能（4）徐變對結(jié)構(gòu)的作用

有利作用有利于結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生內(nèi)力重分布，減小應(yīng)力集中現(xiàn)象。減小大體積混凝土溫度應(yīng)力。不利作用徐變會使結(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，會導(dǎo)致破壞。7）松弛當(dāng)結(jié)構(gòu)受外界約束而無法變形，結(jié)構(gòu)的應(yīng)力會隨時間的增長而降低，稱為松弛。松弛與徐變是一個事物的兩種表現(xiàn)方式。第1章混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能1.2混凝土的物理力學(xué)性能8）混凝土的溫度變形混凝土因溫度和濕度變化引起的體積變化稱為溫度變形和干濕變形。大體積混凝土結(jié)構(gòu)溫度變形十分重要，當(dāng)變形受到約束，溫度變化引起的應(yīng)力可能引起開裂。在水工結(jié)構(gòu)，大多數(shù)裂縫是由溫度作用引起?；炷辆€膨脹系數(shù)和骨料有關(guān)，在(0.7-1.1)×10-5/C0之間。骨料為石英巖時，最大；其次為砂巖、花崗巖、玄武巖以及石灰?guī)r。一般計算時，也可取1.0×10-5/℃。用鋼筋來防止溫度裂縫或干縮裂縫出現(xiàn)是不可能的。適當(dāng)布置鋼筋，可分散裂縫，減小裂縫寬度。為減小溫度應(yīng)力，可設(shè)置伸縮縫。第1章混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能1.2混凝土的物理力學(xué)性能9）混凝土的濕度變形混凝土因濕度場變化會引起干縮與濕脹。濕脹常產(chǎn)生有利的影響，設(shè)計中一般可不考慮。干縮變形受到約束時，結(jié)構(gòu)產(chǎn)生干縮裂縫。干縮變形影響因素：水泥用量多、水灰比越大，收縮越大；骨料彈性模量高、級配好，收縮就小；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。第1章混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能1.2混凝土的物理力學(xué)性能9）混凝土的濕度變形混凝土干燥過程比降溫冷卻過程慢得多，暴露在50%相對濕度空氣中，干燥深度達(dá)到70mm需時一個月，達(dá)到700mm則需時將近10年。干縮會引起表面廣泛發(fā)生裂縫，這些裂縫向內(nèi)延伸一定距離后，在濕度平衡區(qū)內(nèi)消失。對大體積混凝土，只限于表面的裂縫。對于薄壁結(jié)構(gòu)來說，干縮有害影響大。第1章混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能1.2混凝土的物理力學(xué)性能10）混凝土重力密度（或重度）

混凝土的重力密度與所用的骨料及振搗的密實程度有關(guān)。對于一般的骨料，缺乏實際試驗資料時：一般鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，取25kN/m3?；炷粒?5kN/m3。第1章混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能1.2混凝土的物理力學(xué)性能1.3鋼筋與混凝土的粘結(jié)1、鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)力粘結(jié)應(yīng)力定義與作用粘結(jié)應(yīng)力指鋼筋與混凝土界面間的剪應(yīng)力。通過粘結(jié)應(yīng)力，可以實現(xiàn)鋼筋與混凝土之間的應(yīng)力傳遞，使兩種材料一起共同工作。鋼筋與混凝土具有足夠的粘結(jié)是保證兩者共同受力變形的基本前提。鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)力遭到破壞，就會使構(gòu)件變形增加、裂縫劇烈開展甚至提前破壞。第1章混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能1.2鋼筋與混凝土粘結(jié)

粘結(jié)應(yīng)力量測：可通過拔出試驗測量：

dPssAstb1(σs-Δσs)As粘結(jié)應(yīng)力

第1章混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能1.2鋼筋與混凝土粘結(jié)

粘結(jié)力組成

光圓鋼筋：三部分組成水泥凝膠體與鋼筋表面之間的膠著力；混凝土收縮，將鋼筋緊緊握固而產(chǎn)生的摩擦力；鋼筋表面不平整與混凝土之間產(chǎn)生的機(jī)械咬合力。

變形鋼筋：除了膠著力與摩擦力等以外，更主要的是鋼筋表面突出的橫肋對混凝土的擠壓力。粘結(jié)力大于光圓鋼筋。第1章混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能1.2鋼筋與混凝土粘結(jié)

第1章混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能1.2鋼筋與混凝土粘結(jié)光圓鋼筋：隨著拉拔力的增加，峰值由加荷端向內(nèi)移動，臨近破壞時移至自由端附近，有效埋長也達(dá)到了自由端。帶肋鋼筋：峰值位置始終在加荷端附近，有效埋長增加得也很緩慢。光圓與帶肋鋼筋粘結(jié)應(yīng)力比較：影響粘結(jié)力的主要因素

混凝土強(qiáng)度：粘結(jié)強(qiáng)度隨混凝土強(qiáng)度的提高而增加，與抗拉強(qiáng)度ft成正比。

保護(hù)層厚度：帶肋鋼筋，粘結(jié)強(qiáng)度主要取決于劈裂破壞。相對保護(hù)層厚度c/d越大，混凝土抵抗劈裂破壞的能力也越大，粘結(jié)強(qiáng)度越高，大于一定程度后趨于穩(wěn)定。

受力情況：受壓鋼筋由于直徑增大會增加對混凝土的擠壓，從而使摩擦作用增加。

鋼筋表面和外形特征：光圓鋼筋表面凹凸較小，機(jī)械咬合作用小，粘結(jié)強(qiáng)度低。帶肋鋼筋，機(jī)械咬合作用大，粘結(jié)強(qiáng)度高。第1章混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能1.2鋼筋與混凝土粘結(jié)鋼筋種類混凝土強(qiáng)度等級C15C20C25C30、C35≥C40HPB235鋼筋40d35d30d25d20dHRB335鋼筋—40d35d30d25dHRB400鋼筋RRB400鋼筋—50d40d35d30d2）鋼筋的錨固與接頭（1）錨固受拉鋼筋：如截面上的強(qiáng)度被充分利用，則鋼筋從該截面起的錨固長度la不應(yīng)小于下表中規(guī)定的數(shù)值。受拉鋼筋的最小錨固長度la第1章混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能1.2鋼筋與混凝土粘結(jié)la：最小錨固長度。它根據(jù)鋼筋應(yīng)力達(dá)到屈服強(qiáng)度時，鋼筋才被拔動的條件確定：第1章混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能1.2鋼筋與混凝土粘結(jié)

鋼筋強(qiáng)度越高，直徑越粗，la

越大；混凝土強(qiáng)度越低，粘結(jié)應(yīng)力越小，la

越大。受壓鋼筋：鋼筋受壓時會側(cè)向鼓脹，對混凝土產(chǎn)生擠壓，增加了粘結(jié)力，錨固長度可以短些。

光圓鋼筋表面凹凸程度小，機(jī)械咬合作用不大,與砼的粘結(jié)強(qiáng)度較低。為保證光圓鋼筋的錨固，規(guī)范規(guī)定受力的光圓鋼筋末端必須作成半圓彎鉤。第1章混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能1.2鋼筋與混凝土粘結(jié)

（2）接長鋼筋拉長有三種辦法：綁扎搭接、焊接、機(jī)械連接。

綁扎搭接：必須有足夠的搭接長度ll