第二章材料力學(xué)性能

第二章材料力學(xué)性能第1頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第3章材料的物理力學(xué)性能主要內(nèi)容：鋼筋的物理力學(xué)性能混凝土的物理力學(xué)性能鋼筋與混凝土的粘結(jié)鋼筋的錨固和連接重點(diǎn)：鋼筋的級(jí)別、強(qiáng)度和變形性能混凝土的強(qiáng)度和變形性能粘結(jié)破壞機(jī)理第3章材料的物理力學(xué)性能第2頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月材料的力學(xué)性能鋼筋混凝土兩者間的粘結(jié)強(qiáng)度變形粘結(jié)破壞的過(guò)程和機(jī)理第3章材料的物理力學(xué)性能第3頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月混凝土（砼）材料

混凝土材料是由水泥、砂、石子和水按一定比例組成，經(jīng)凝結(jié)和硬化形成的，屬于復(fù)合材料。混凝土是由水泥結(jié)晶體、水泥凝膠體和內(nèi)部微裂縫組成的第3章材料的物理力學(xué)性能

3.2混凝土的物理力學(xué)性能

第4頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月混凝土的強(qiáng)度混凝土強(qiáng)度等級(jí)混凝土結(jié)構(gòu)中，主要是利用它的抗壓強(qiáng)度。因此抗壓強(qiáng)度是混凝土力學(xué)性能中最主要和最基本的指標(biāo)?；炷恋膹?qiáng)度等級(jí)是用立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值來(lái)劃分的。混凝土強(qiáng)度等級(jí)：邊長(zhǎng)150mm立方體標(biāo)準(zhǔn)試件，在標(biāo)準(zhǔn)條件下（20±3℃，≥90%濕度）養(yǎng)護(hù)28天，用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法（加載速度0.15～0.3N/mm2/s，兩端不涂潤(rùn)滑劑）測(cè)得的具有95%保證率的立方體抗壓強(qiáng)度，用符號(hào)C表示，C30表示立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值第3章材料的物理力學(xué)性能

3.2混凝土的物理力學(xué)性能

第5頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第3章材料的物理力學(xué)性能

3.2混凝土的物理力學(xué)性能

1立方體抗壓強(qiáng)度

（cubiccompressivestrength）

《規(guī)范》根據(jù)強(qiáng)度范圍，從C15～C80共劃分為14個(gè)強(qiáng)度等級(jí)，級(jí)差為5N/mm2。與原《規(guī)范GBJ10-89》相比，混凝土強(qiáng)度等級(jí)范圍由C60提高到C80，C50以上為高強(qiáng)混凝土。

影響因素：

尺寸效應(yīng)：尺寸越大，內(nèi)部缺陷較多，強(qiáng)度較低。

加載速度：加載速度越快，強(qiáng)度越高。

端部約束：涂潤(rùn)滑油，強(qiáng)度降低。150mm150mm150mm第6頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

3.2混凝土的物理力學(xué)性能

立方體抗壓強(qiáng)度的試驗(yàn)尺寸效應(yīng)及摩擦力的影響第3章材料的物理力學(xué)性能第7頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

3.2混凝土的物理力學(xué)性能

立方體抗壓強(qiáng)度的試驗(yàn)第3章材料的物理力學(xué)性能第8頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月未采取減摩措施采取減摩措施后

3.2混凝土的物理力學(xué)性能

第3章材料的物理力學(xué)性能第9頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第3章材料的物理力學(xué)性能

3.2混凝土的物理力學(xué)性能

2軸心抗壓強(qiáng)度

（prismatic

compressivestrength）

棱柱體高度的取值：

①擺脫端部摩擦力的影響；②試件不致失穩(wěn)。

與的關(guān)系：

試驗(yàn)?zāi)康模翰捎美庵w試件，反映混凝土的實(shí)際工作狀態(tài)。

試件尺寸：我國(guó)取mm為標(biāo)準(zhǔn)試件。150mm300mm

強(qiáng)度

第10頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第3章材料的物理力學(xué)性能

3.2混凝土的物理力學(xué)性能

3軸心抗拉強(qiáng)度

與的關(guān)系：

直接受拉試驗(yàn)

劈裂試驗(yàn)kt2Ffdlp=第11頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

3.2混凝土的物理力學(xué)性能

第3章材料的物理力學(xué)性能4復(fù)雜受力狀態(tài)下混凝土的強(qiáng)度

雙軸應(yīng)力狀態(tài)

①雙向受拉，接近單軸抗拉強(qiáng)度；②雙向受壓，混凝土的側(cè)向變形受到約束，強(qiáng)度提高；

③一拉一壓，加速了混凝土內(nèi)部微裂縫的發(fā)展，抗拉、抗壓強(qiáng)度均降低。

實(shí)際混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件大多處于復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)，即雙向或三向受力狀態(tài)。如框架梁、柱既受到柱軸向力作用，又受到彎距和剪力的作用，形成壓彎、彎剪以及彎剪扭和壓彎剪扭等構(gòu)件。第12頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月雙軸應(yīng)力狀態(tài)雙向受拉，影響不大雙向拉壓，拉壓強(qiáng)度均不超過(guò)其相應(yīng)單軸強(qiáng)度。且均隨另一方向拉應(yīng)力或壓應(yīng)力的增加而減小。雙向壓壓區(qū)，一向強(qiáng)度隨另一向壓力的增加而增加，雙向受壓強(qiáng)度比單軸強(qiáng)度最多提高27%。BiaxialStressState第3章材料的物理力學(xué)性能第13頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第3章材料的物理力學(xué)性能

3.2混凝土的物理力學(xué)性能

5復(fù)雜受力狀態(tài)下混凝土的強(qiáng)度

三軸應(yīng)力狀態(tài)

試件側(cè)向變形受到限制，其內(nèi)部微裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展受到阻礙，當(dāng)側(cè)壓力增大時(shí)，軸向抗壓強(qiáng)度也相應(yīng)增大?；炷恋娜S抗壓強(qiáng)度

第14頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第3章材料的物理力學(xué)性能

3.2混凝土的物理力學(xué)性能

6復(fù)雜受力狀態(tài)下混凝土的強(qiáng)度

剪壓或剪拉復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)

①隨著拉應(yīng)力的增大，混凝土的抗剪強(qiáng)度降低。②隨著壓應(yīng)力的增大，混凝土的抗剪強(qiáng)度逐漸增大；當(dāng)壓應(yīng)力超過(guò)某一數(shù)值后，抗剪強(qiáng)度隨壓應(yīng)力增大而減小?；炷恋募魤簭?fù)合強(qiáng)度

第15頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第3章材料的物理力學(xué)性能

3.2混凝土的物理力學(xué)性能

7三向受壓時(shí)混凝土的應(yīng)力—應(yīng)變曲線

試件縱向受壓時(shí)，混凝土的橫向膨脹受到約束，使核心混凝土處于三向受壓狀態(tài)，內(nèi)部微裂縫的發(fā)展受到抑制，從而提高了試件的縱向強(qiáng)度和延性，特別是延性大為提高?；炷翀A柱體三向受壓時(shí)軸向應(yīng)力—應(yīng)變曲線

混凝土的應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系（本構(gòu)關(guān)系）

第16頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第3章材料的物理力學(xué)性能

3.2混凝土的物理力學(xué)性能

8一次短期加載下混凝土受壓的應(yīng)力—應(yīng)變曲線

①當(dāng)σ≤0.3時(shí)，關(guān)系接近于直線；②當(dāng)σ=(0.3～0.8)時(shí)，關(guān)系偏離直線；③當(dāng)σ=(0.8～1.0)時(shí)，內(nèi)部微裂縫進(jìn)入非穩(wěn)定發(fā)展階段?！逯祽?yīng)變

——極限壓應(yīng)變

混凝土的應(yīng)力—應(yīng)變曲線

第17頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月02468102030s(MPa)e×10-3A比例極限B臨界點(diǎn)C峰點(diǎn)D反彎點(diǎn)E收斂點(diǎn)上升段下降段第3章材料的物理力學(xué)性能

3.2混凝土的物理力學(xué)性能

殘余應(yīng)力第18頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第3章材料的物理力學(xué)性能

3.2混凝土的物理力學(xué)性能

不同強(qiáng)度混凝土應(yīng)力－應(yīng)變關(guān)系的比較強(qiáng)度等級(jí)越高，線彈性段越長(zhǎng)，峰值應(yīng)變也有所增大。但高強(qiáng)混凝土中，砂漿與骨料的粘結(jié)很強(qiáng)，密實(shí)性好，微裂縫很少，最后的破壞往往是骨料破壞，破壞時(shí)脆性越顯著，下降段越陡。第19頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月美國(guó)Hognestad建議的應(yīng)力-應(yīng)變曲線第3章材料的物理力學(xué)性能

3.2混凝土的物理力學(xué)性能

第20頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月上升段：下降段：《規(guī)范》提出的混凝土應(yīng)力-應(yīng)變曲線表達(dá)式第3章材料的物理力學(xué)性能

3.2混凝土的物理力學(xué)性能

00.0010.0020.0030.004

fcσ第21頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月《規(guī)范》中混凝土應(yīng)力－應(yīng)變曲線參數(shù)的確定第3章材料的物理力學(xué)性能

3.2混凝土的物理力學(xué)性能

第22頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

3.2混凝土的物理力學(xué)性能

第3章材料的物理力學(xué)性能7混凝土的變形模量

初始彈性模量：過(guò)原點(diǎn)切線的斜率。切線模量：過(guò)某一點(diǎn)切線的斜率。割線模量：某一點(diǎn)與原點(diǎn)連線的斜率。混凝土的變形模量

第23頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

3.2混凝土的物理力學(xué)性能

第3章材料的物理力學(xué)性能彈性模量的測(cè)量方法第24頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月k

c

c

0

ce

cp

0h

原點(diǎn)彈性模量：

3.2混凝土的物理力學(xué)性能

第3章材料的物理力學(xué)性能剪切模量：第25頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第3章材料的物理力學(xué)性能

3.2混凝土的物理力學(xué)性能

7混凝土的變形模量

混凝土彈性模量與立方體抗壓強(qiáng)度之間的關(guān)系：第26頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

混凝土在荷載重復(fù)作用下的變形（疲勞變形）◆疲勞強(qiáng)度

混凝土的疲勞強(qiáng)度由疲勞試驗(yàn)測(cè)定。采用100mm×100mm×300mm或者150mm×150mm×450mm的棱柱體，把棱柱體試件承受200萬(wàn)次或其以上循環(huán)荷載而發(fā)生破壞的壓應(yīng)力值稱(chēng)為混凝土的疲勞抗壓強(qiáng)度?！粲绊懸蛩厥┘雍奢d時(shí)的應(yīng)力大小是影響應(yīng)力-應(yīng)變曲線不同的發(fā)展和變化的關(guān)鍵因素，即混凝土的疲勞強(qiáng)度與重復(fù)作用時(shí)應(yīng)力變化的幅度有關(guān)。在相同的重復(fù)次數(shù)下，疲勞強(qiáng)度隨著疲勞應(yīng)力比值的增大而增大。第3章材料的物理力學(xué)性能

3.2混凝土的物理力學(xué)性能

第27頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月混凝土在荷載重復(fù)作用下的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系第3章材料的物理力學(xué)性能

3.2混凝土的物理力學(xué)性能

第28頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月混凝土的收縮和徐變

ShrinkageandCreep混凝土在空氣中硬化時(shí)體積會(huì)縮小，這種現(xiàn)象稱(chēng)為混凝土的收縮，收縮是混凝土在不受外力情況下體積變化產(chǎn)生的變形?；炷猎陂L(zhǎng)期不變荷載的作用下，其變形隨時(shí)間而不斷增長(zhǎng)的現(xiàn)象稱(chēng)為徐變。第3章材料的物理力學(xué)性能

3.2混凝土的物理力學(xué)性能

第29頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月混凝土收縮包括凝縮和干縮兩部分，凝縮是由于水泥結(jié)晶體比原材料的體積小；干縮是混凝土內(nèi)自由水分蒸發(fā)引起的?；炷恋氖湛s是隨時(shí)間而增長(zhǎng)的變形，早期收縮變形發(fā)展較快，兩周可完成全部收縮的25%，一個(gè)月可完成50%，以后變形發(fā)展逐漸減慢，整個(gè)收縮過(guò)程可延續(xù)兩年以上。通常，最終收縮應(yīng)變值約為(2~5)×10-4

，而混凝土開(kāi)裂應(yīng)變?yōu)?0.5~2.7)×10-4，說(shuō)明收縮會(huì)導(dǎo)致開(kāi)裂。第3章材料的物理力學(xué)性能第30頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月混凝土的收縮受結(jié)構(gòu)周?chē)臏囟?、濕度、?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)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；骨料彈性模量高、級(jí)配好，收縮就??；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??；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。在實(shí)際工程中，要采取一定措施減小收縮應(yīng)力的不利影響。混凝土收縮的影響因素當(dāng)這種自發(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(kāi)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。第3章材料的物理力學(xué)性能

3.2混凝土的物理力學(xué)性能

第31頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月混凝土收縮的影響因素第3章材料的物理力學(xué)性能

3.2混凝土的物理力學(xué)性能

第32頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第3章材料的物理力學(xué)性能

3.2混凝土的物理力學(xué)性能

8混凝土的徐變

定義：在不變荷載長(zhǎng)期作用下，混凝土的變形隨時(shí)間而徐徐增長(zhǎng)的現(xiàn)象。徐變的特點(diǎn)：開(kāi)始增長(zhǎng)較快，以后逐漸減慢，最后趨于穩(wěn)定。混凝土的徐變

第33頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第3章材料的物理力學(xué)性能

3.2混凝土的物理力學(xué)性能

8混凝土的徐變

徐變的原因：①水泥凝膠體的黏性流動(dòng)，使骨料應(yīng)力增大。②混凝土中內(nèi)部微裂縫的發(fā)展。影響徐變的因素：①應(yīng)力的大?。虎诨炷恋凝g期；③混凝土的制作、養(yǎng)護(hù)環(huán)境；④水灰比與水泥用量；⑤骨料用量及力學(xué)性能。第34頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第3章材料的物理力學(xué)性能

3.2混凝土的物理力學(xué)性能

線性徐變第35頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第3章材料的物理力學(xué)性能

3.2混凝土的物理力學(xué)性能

8混凝土的徐變徐變對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的影響：

①使鋼筋混凝土構(gòu)件截面產(chǎn)生內(nèi)力重分布；②使受彎構(gòu)件和偏壓構(gòu)件的變形加大；③使預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力損失。第36頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第3章材料的物理力學(xué)性能

3.2混凝土的物理力學(xué)性能

第37頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月主要成分為鐵元素，還含有少量的碳、硅、錳、硫、磷等元素，力學(xué)性能主要與碳的含量有關(guān)：含碳量越高，則鋼筋的強(qiáng)度越高，質(zhì)地硬，但塑性、韌性、耐腐蝕性變差。若含碳量低于0.25％，則稱(chēng)為低碳鋼，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中多應(yīng)用的是低碳鋼。少量的合金元素如硅、錳、鈦、鉻等，可以有效地提高鋼材的強(qiáng)度和改善鋼材的其他性能。20MnSi前面的20指的是平均含碳量的萬(wàn)分?jǐn)?shù)，其他化學(xué)元素的含量在1.5％以下。

鋼筋的成分第一節(jié)鋼筋第3章材料的物理力學(xué)性能

3.1鋼筋的物理力學(xué)性能

第38頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

鋼筋的形式和種類(lèi)1.鋼筋的化學(xué)成分元素名強(qiáng)度塑性可焊性不利影響FeCSiMnPS冷脆熱脆第39頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

根據(jù)鋼筋制作方法分類(lèi)：

熱軋鋼筋、熱處理鋼筋和冷加工鋼筋熱軋鋼筋是由低碳鋼、普通低合金鋼在高溫狀況下軋制而成的鋼筋。熱處理鋼筋又稱(chēng)調(diào)質(zhì)鋼筋，是用中碳低合金帶肋鋼筋通過(guò)加熱、淬火和回火等調(diào)質(zhì)工藝處理的鋼筋。

熱處理后，鋼筋強(qiáng)度能得到較大幅度提高，而塑性降低不多。

熱軋鋼筋強(qiáng)度不是很高但塑性較好，一般鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中的非預(yù)應(yīng)力普通鋼筋多用熱軋鋼筋。第3章材料的物理力學(xué)性能

3.1鋼筋的物理力學(xué)性能

第40頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月冷加工鋼筋是指在常溫下采用冷加工工藝對(duì)熱軋鋼筋進(jìn)行加工得到的鋼筋。以強(qiáng)度較低的鋼筋盤(pán)條經(jīng)冷拔、冷拉、冷扭后截面縮小、外形改變而形成的冷拉鋼筋、冷拔鋼絲、冷軋帶肋鋼筋、冷軋扭鋼筋統(tǒng)稱(chēng)為冷加工鋼筋。

冷加工鋼筋的設(shè)計(jì)強(qiáng)度提高，而延性大幅度下降。第3章材料的物理力學(xué)性能

3.1鋼筋的物理力學(xué)性能

第41頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月HPB300HRB400HRB500高強(qiáng)鋼絲σ(Mpa)ε0第42頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月HPB300（HotRolledPlainSteelBar）熱軋光面鋼筋

HRB335

（HotRolledRibbedSteelBar）熱軋帶肋鋼筋

20MnSiHRB400或HRB500

（HotRolledRibbedSteelBar）熱軋帶肋鋼筋20MnSiV,20MnSiNb,20MnTiRRB400

（RemainedheattreatmentRibbedSteelBar）

余熱處理鋼筋

常用熱軋鋼筋的分類(lèi)第3章材料的物理力學(xué)性能

3.1鋼筋的物理力學(xué)性能

第43頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第3章材料的物理力學(xué)性能

3.1鋼筋的物理力學(xué)性能

鋼筋的種類(lèi)及符號(hào)說(shuō)明熱軋鋼筋的符號(hào)說(shuō)明HPB300

生產(chǎn)工藝：hotrolled表面形狀：plain鋼筋：bar屈服強(qiáng)度第44頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第3章材料的物理力學(xué)性能

3.1鋼筋的物理力學(xué)性能

鋼筋的種類(lèi)及符號(hào)解釋熱軋鋼筋的符號(hào)說(shuō)明HRB400hotrolledribbedbarRRB400

remainedheattreatmentribbedbar第45頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月HPB300：質(zhì)量穩(wěn)定，塑性好易成型，但屈服強(qiáng)度較低，不

宜用于結(jié)構(gòu)中的受力鋼筋；HRB335：帶肋鋼筋，有利于與混凝土之間的粘結(jié)，強(qiáng)度和塑性均較好，是目前主要應(yīng)用的鋼筋品種之一；HRB400：帶肋鋼筋，有利于與混凝土之間的粘結(jié)，強(qiáng)度和塑性均較好，是目前主要應(yīng)用的鋼筋品種之一；RRB400：是HRB335鋼筋熱軋后快速冷卻，利用鋼筋內(nèi)溫度自行回火而成，淬火鋼筋強(qiáng)度提高，但塑性降低，余熱處理后塑性有所改善。熱軋鋼筋的性能特點(diǎn)第3章材料的物理力學(xué)性能

3.1鋼筋的物理力學(xué)性能

第46頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第3章材料的物理力學(xué)性能

3.1鋼筋的物理力學(xué)性能

1鋼筋的種類(lèi)及符號(hào)說(shuō)明熱軋鋼筋的屈服強(qiáng)度種類(lèi)符號(hào)熱軋鋼筋HPB300A2702706-22HRB335HRBF335B3003006-50HRB400HRBF400RRB400C3603606-50HRB500HRBF500D4354106-50受拉受壓強(qiáng)度相等（HRB500除外）第47頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

鋼絞線鋼絞線是用一種稍粗的直鋼絲為中心，其余鋼絲圍繞其進(jìn)行螺旋狀絞合，再經(jīng)低溫回火處理而制成。目前，低松弛的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為1860MPa的鋼絞線是最常見(jiàn)的預(yù)應(yīng)力鋼筋。

鋼絲和鋼絞線《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的國(guó)產(chǎn)普通鋼筋可使用熱軋鋼筋。用于預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力鋼筋必須采用高強(qiáng)度材料。預(yù)應(yīng)力鋼筋可分為高強(qiáng)度鋼筋、預(yù)應(yīng)力鋼絲和鋼絞線。

高強(qiáng)度鋼筋目前工程上常用熱處理鋼筋。

預(yù)應(yīng)力鋼絲預(yù)應(yīng)力鋼絲是以優(yōu)質(zhì)高碳鋼盤(pán)條經(jīng)等溫淬火再拉拔而成的鋼絲。目前工程上常用消除應(yīng)力鋼絲、螺旋肋鋼絲、刻痕鋼絲。

第3章材料的物理力學(xué)性能

3.1鋼筋的物理力學(xué)性能

第48頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第3章材料的物理力學(xué)性能

3.1鋼筋的物理力學(xué)性能

鋼筋的種類(lèi)及符號(hào)說(shuō)明預(yù)應(yīng)力鋼筋的符號(hào)說(shuō)明鋼絞線S——Strand光面鋼絲P——Plain刻痕鋼絲I——Indented螺旋肋鋼絲H——Helix熱處理鋼筋HT——Heat-treated第49頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第3章材料的物理力學(xué)性能

3.1鋼筋的物理力學(xué)性能

預(yù)應(yīng)力鋼筋的屈服強(qiáng)度種類(lèi)符號(hào)fptkfpyf'py鋼絞線1×3φS1860132039017201220157011101×71860132039017201220消除應(yīng)力鋼絲光面螺旋肋φP

φH177012504101670118015701110刻痕φ處理鋼筋40Si2MnφHT1470104040048Si2Mn45Si2Cr第50頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第3章材料的物理力學(xué)性能

3.1鋼筋的物理力學(xué)性能

鋼筋的形式鋼筋的外形鋼筋外形第51頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第3章材料的物理力學(xué)性能

3.1鋼筋的物理力學(xué)性能

鋼筋的形式

鋼絲和鋼絞線的直徑第52頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月鋼筋的結(jié)構(gòu)形式第3章材料的物理力學(xué)性能

3.1鋼筋的物理力學(xué)性能

第53頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月鋼筋的結(jié)構(gòu)形式第3章材料的物理力學(xué)性能

3.1鋼筋的物理力學(xué)性能

第54頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月鋼筋的結(jié)構(gòu)形式第3章材料的物理力學(xué)性能

3.1鋼筋的物理力學(xué)性能

板的鋼筋骨架第55頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第3章材料的物理力學(xué)性能

3.1鋼筋的物理力學(xué)性能

板的鋼筋骨架第56頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月鋼筋的結(jié)構(gòu)形式第3章材料的物理力學(xué)性能

3.1鋼筋的物理力學(xué)性能

柱的鋼筋骨架

第57頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月鋼筋的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系有明顯屈服點(diǎn)的鋼筋無(wú)明顯屈服點(diǎn)的鋼筋第3章材料的物理力學(xué)性能

3.1鋼筋的物理力學(xué)性能

第58頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第3章材料的物理力學(xué)性能

3.1鋼筋的物理力學(xué)性能

軟鋼的應(yīng)力—應(yīng)變曲線

a’

——比例極限a

——彈性極限oa

——彈性階段e

——極限抗拉強(qiáng)度cd

——屈服階段de

——強(qiáng)化階段ef

——破壞階段f

——極限應(yīng)變第59頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月液壓萬(wàn)能實(shí)驗(yàn)機(jī)第3章材料的物理力學(xué)性能

3.1鋼筋的物理力學(xué)性能

第60頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月實(shí)驗(yàn)機(jī)夾頭第3章材料的物理力學(xué)性能

3.1鋼筋的物理力學(xué)性能

第61頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月低碳鋼試件1.低碳鋼的拉伸實(shí)驗(yàn)第3章材料的物理力學(xué)性能

3.1鋼筋的物理力學(xué)性能

第62頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月低碳鋼拉伸過(guò)程中到達(dá)局部頸縮后的變形情況第3章材料的物理力學(xué)性能

3.1鋼筋的物理力學(xué)性能

第63頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月低碳鋼(C≤0.3%)的拉伸時(shí)應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線(stress-straindiagramundertension)1)應(yīng)力—應(yīng)變曲線的四個(gè)階段及相應(yīng)特征指標(biāo)a)彈性階段(OAB)(elasticregion)E=s/e=tanaOA段：AB段：—應(yīng)力與應(yīng)變呈線性關(guān)系(胡克定律)應(yīng)力與應(yīng)變呈非線性，但力消失,變形也消失

sp(A點(diǎn))——材料的比例極限(proportionallimit)se(B點(diǎn))——材料的彈性極限(elasticlimit)Elasticregion

ElasticbehavioraseBspAOes第3章材料的物理力學(xué)性能

3.1鋼筋的物理力學(xué)性能

第64頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月C(ss上)

Elasticregion

Elasticbehavior

spseaOesAB

yieldingssD(ss下)b).屈服(流動(dòng))階段(BD)Yieldingregionss(C、D點(diǎn))——屈服點(diǎn)(應(yīng)力)

Yieldingpoint(stress)屈服：應(yīng)力基本不變，應(yīng)變顯著增加的現(xiàn)象，稱(chēng)為屈服（流動(dòng)）現(xiàn)象。屈服階段最高(低)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力,分別稱(chēng)為上(下)屈服點(diǎn)(應(yīng)力)。特點(diǎn)：有明顯塑性變形（plasticdeformation)，在光滑試樣表面，沿與軸線成45o方向有滑移線。屈服應(yīng)力(yieldingstress)：下屈服點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力值。第3章材料的物理力學(xué)性能

3.1鋼筋的物理力學(xué)性能

第65頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月StrainhardeningEc)強(qiáng)化階段(DE)strainhardeningregion：應(yīng)力與應(yīng)變同時(shí)增加，但不成比例，材料恢復(fù)抵抗變形的能力。此時(shí)所產(chǎn)生的變形仍以塑性變形為主，試件標(biāo)距長(zhǎng)度明顯增加，直徑明顯縮小(但均勻）。極限應(yīng)力ultimatestresssb(E點(diǎn))：強(qiáng)化階段最高點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力。yieldingC(ss上)D(ss下)Elasticregion

ElasticbehaviorspseaesABsssb強(qiáng)度極限sb又稱(chēng)為名義應(yīng)力或工程應(yīng)力engineeringstress第3章材料的物理力學(xué)性能

3.1鋼筋的物理力學(xué)性能

第66頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月neckingPlasticbehaivorStrainhardeningE(sb)yieldingC(ss上)D(ss下)Elasticregion

Elasticbehavior

spseaesABsssbGd)頸縮破壞階段(EG)neckingregion：試樣的變形集中在某一局部區(qū)域，該區(qū)域截面收縮，產(chǎn)生頸縮現(xiàn)象。第3章材料的物理力學(xué)性能

3.1鋼筋的物理力學(xué)性能

第67頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月neckingPlasticbehaivorStrain

hardeningE(sb)yieldingC(ss上)D(ss下)Elasticregion

ElasticbehaviorspseaesABsssbG2).真實(shí)應(yīng)力應(yīng)變與名義應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線的比較Comparisonofconventionalandtruestress-straindiagrams第3章材料的物理力學(xué)性能

3.1鋼筋的物理力學(xué)性能

第68頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月e3)材料的靜載強(qiáng)度指標(biāo)

ss——塑性材料正常工作所能承擔(dān)的最大應(yīng)力sb——材料所能承擔(dān)的最大應(yīng)力4)冷作硬化現(xiàn)象(卸載定律)

O2F1(F)O1冷作硬化現(xiàn)象提高了材料的比例極限而降低了材料的塑性性能。epeessGEaOssbABC第3章材料的物理力學(xué)性能

3.1鋼筋的物理力學(xué)性能

第69頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月變形前后的比較第3章材料的物理力學(xué)性能

3.1鋼筋的物理力學(xué)性能

第70頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月①軟鋼和硬鋼鋼筋的強(qiáng)度和變形性能主要由單向拉伸測(cè)得的應(yīng)力—應(yīng)變曲線來(lái)表征。試驗(yàn)表明，鋼筋的拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線可分為兩類(lèi)：有明顯的流幅的鋼筋（也稱(chēng)為軟鋼），沒(méi)有明顯流幅的鋼筋（也稱(chēng)為硬鋼）。②比例極限有明顯流幅的鋼筋應(yīng)力應(yīng)變曲線，軸向拉伸時(shí)，在達(dá)到比例極限a點(diǎn)之前，材料處于彈性階段，軟鋼應(yīng)力與應(yīng)變的比值為常數(shù)，即為鋼筋的彈性模量Es，a為應(yīng)力應(yīng)變成比例的極限狀態(tài)，它所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力稱(chēng)為比例極限。σ(Mpa)εabcde比例極限屈服強(qiáng)度極限強(qiáng)度流幅③屈服極限當(dāng)應(yīng)力達(dá)到b點(diǎn)后，材料開(kāi)始屈服，b點(diǎn)稱(chēng)屈服的上限點(diǎn)，過(guò)點(diǎn)后，應(yīng)力與應(yīng)變曲線出現(xiàn)上下波動(dòng)，形成一個(gè)明顯的屈服臺(tái)階，屈服臺(tái)階的下限c點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力稱(chēng)為“屈服強(qiáng)度＂。

鋼筋的主要力學(xué)性能④極限強(qiáng)度當(dāng)鋼筋屈服塑流到一定程度，即到達(dá)點(diǎn)c以后，應(yīng)力應(yīng)變曲線又開(kāi)始上升，抗拉能力有所提高，隨著曲線上升到最高點(diǎn)d，相應(yīng)的應(yīng)力稱(chēng)為鋼筋的極限強(qiáng)度，cd段稱(chēng)為鋼筋的強(qiáng)化階段。過(guò)了d點(diǎn)以后，鋼筋在薄弱處的斷面將顯著縮小，發(fā)生局部頸縮現(xiàn)象，變形迅速增加，應(yīng)力隨之下降，直到過(guò)點(diǎn)e時(shí)試件被拉斷。第3章材料的物理力學(xué)性能

3.1鋼筋的物理力學(xué)性能

第71頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第3章材料的物理力學(xué)性能

3.1鋼筋的物理力學(xué)性能

硬鋼的應(yīng)力—應(yīng)變曲線

d

——極限抗拉強(qiáng)度e

——極限應(yīng)變

條件屈服強(qiáng)度：

取殘余應(yīng)變?yōu)?.2%所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力作為無(wú)明顯流幅鋼筋的強(qiáng)度限值，通常稱(chēng)為條件屈服強(qiáng)度

0.2

。第72頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第3章材料的物理力學(xué)性能

3.1鋼筋的物理力學(xué)性能

鋼筋的應(yīng)力—應(yīng)變簡(jiǎn)化模型

（1）理想彈塑性模型（2）三段線性模型第73頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

兩個(gè)強(qiáng)度指標(biāo)：屈服強(qiáng)度yieldstrength：是鋼筋混凝土構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)鋼筋強(qiáng)度取值的依據(jù)，因?yàn)殇摻钋髮⒑艽蟮乃苄宰冃?，且卸載時(shí)這部分變形不可恢復(fù)，這會(huì)使鋼筋混凝土構(gòu)件產(chǎn)生很大的變形和不可閉合的裂縫，以致無(wú)法使用。反映鋼筋力學(xué)性能的基本指標(biāo)：屈服強(qiáng)度、延伸率和強(qiáng)屈比對(duì)于有明顯屈服點(diǎn)鋼筋，屈服上限不穩(wěn)定，其屈服強(qiáng)度定義為屈服下限。極限強(qiáng)度ultimatedstrength：一般用作鋼筋的實(shí)際破壞強(qiáng)度。強(qiáng)屈比為極限強(qiáng)度與屈服強(qiáng)度的比值，熱軋鋼筋通常在1.4～1.6之間。第3章材料的物理力學(xué)性能

3.1鋼筋的物理力學(xué)性能

第74頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

3.1鋼筋的物理力學(xué)性能

第3章材料的物理力學(xué)性能

鋼筋的塑性性能

（1）延伸率：（2）冷彎性能：

延伸率越大，鋼筋的塑性和變形能力越好。

彎心直徑越小，彎過(guò)的角度越大，冷彎性能越好，鋼筋的塑性性能越好。D外包尺寸平直段d平直段平直段第75頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

3.1鋼筋的物理力學(xué)性能

第3章材料的物理力學(xué)性能第76頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

3.1鋼筋的物理力學(xué)性能

第3章材料的物理力學(xué)性能第77頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

3.1鋼筋的物理力學(xué)性能

第3章材料的物理力學(xué)性能第78頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

3.1鋼筋的物理力學(xué)性能

第3章材料的物理力學(xué)性能

鋼筋的冷加工冷拉：

在常溫下用機(jī)械方法將有明顯流幅的鋼筋拉到超過(guò)屈服強(qiáng)度的某一應(yīng)力值，然后卸載至零。第79頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月o冷拉控制應(yīng)力

(N/mm2)

冷拉率殘余變形o'abcc'd'd冷拉無(wú)時(shí)效冷拉經(jīng)時(shí)效(a)(b)d1d2Pd2d1

3.1鋼筋的物理力學(xué)性能

第3章材料的物理力學(xué)性能第80頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第3章材料的物理力學(xué)性能

3.1鋼筋的物理力學(xué)性能

鋼筋的冷加工

鋼筋在冷拉后，未經(jīng)時(shí)效前，一般沒(méi)有明顯的屈服臺(tái)階；

經(jīng)過(guò)停放或加熱后進(jìn)一步提高了屈服強(qiáng)度并恢復(fù)了屈服臺(tái)階，這種現(xiàn)象稱(chēng)為冷拉時(shí)效硬化。冷拔：

將HPB235級(jí)熱軋鋼筋強(qiáng)行拔過(guò)小于其直徑的硬質(zhì)合金拔絲模具。

經(jīng)過(guò)幾次冷拔的鋼絲，抗拉、抗壓強(qiáng)度均大大提高，但塑性降低。第81頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第3章材料的物理力學(xué)性能

3.1鋼筋的物理力學(xué)性能

第82頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第3章材料的物理力學(xué)性能

3.1鋼筋的物理力學(xué)性能

鋼筋強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計(jì)值

鋼筋的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值由于材料性能的離散性，實(shí)測(cè)鋼筋屈服強(qiáng)度的概率分布曲線符合正態(tài)分布，材料強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值可取其概率分布的0.05分位值確定，即材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)具有不小于95%的保證率。

鋼筋的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值鋼筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值是鋼筋的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值除以鋼筋的材料分項(xiàng)系數(shù)得到的。即第83頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第3章材料的物理力學(xué)性能

3.1鋼筋的物理力學(xué)性能

鋼筋的選用

也可采用HPB300、HRB335和RRB400；（1）宜采用HRB400和HRB500級(jí)鋼筋；以HRB400為主導(dǎo)鋼筋。也可用熱處理鋼筋。（2）預(yù)應(yīng)力鋼筋宜采用鋼絲和鋼絞線；（4）大部分混凝土構(gòu)件采用HRB400、HRB500、RRB400；（3）HPB300可作為樓板的主筋，箍筋和架立筋。尺寸較大構(gòu)件采用HRB400作箍筋。第84頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第3章材料的物理力學(xué)性能

3.1鋼筋的物理力學(xué)性能

混凝土結(jié)構(gòu)對(duì)鋼筋性能的要求

保證構(gòu)件具有一定的強(qiáng)度儲(chǔ)備。（1）較高的屈服強(qiáng)度和極限強(qiáng)度（2）足夠的塑性、韌性

，避免發(fā)生脆性破壞。（4）耐久性和耐火性（3）加工性能要求鋼筋具備良好的焊接性能。（5）與混凝土具有良好的粘結(jié)

必要的混凝土保護(hù)層厚度以滿足對(duì)構(gòu)件耐火極限的要求。（6）寒冷地區(qū)，防止鋼筋低溫冷脆導(dǎo)致破壞。第85頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月鋼筋與混凝土的粘結(jié)力鋼筋與混凝土的粘結(jié)力實(shí)質(zhì)是接觸面上的剪應(yīng)力，按其作用性質(zhì)可以分為兩大類(lèi)：彎曲粘結(jié)應(yīng)力和局部粘結(jié)應(yīng)力。彎曲粘結(jié)應(yīng)力彎曲粘結(jié)應(yīng)力的分布形式與彎距有關(guān)第3章材料的物理力學(xué)性能

3.3鋼筋與混凝土的粘結(jié)與錨固

第86頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月局部粘結(jié)應(yīng)力局部粘結(jié)應(yīng)力的分布形式不均勻第3章材料的物理力學(xué)性能

3.3鋼筋與混凝土的粘結(jié)與錨固

第87頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月粘結(jié)破壞的機(jī)理膠結(jié)力摩擦力機(jī)械咬合力第3章材料的物理力學(xué)性能

3.3鋼筋與混凝土的粘結(jié)與錨固

第88頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第3章材料的物理力學(xué)性能

3.3鋼筋與混凝土的粘結(jié)與錨固

粘結(jié)應(yīng)力拔出試驗(yàn)第89頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第3章材料的物理力學(xué)性能

3.3鋼筋與混凝土的粘結(jié)與錨固

粘結(jié)應(yīng)力的組成

鋼筋與混凝土表面的化學(xué)膠著力；鋼筋與混凝土接觸面的摩擦力；鋼筋與混凝土表面凹凸不平的機(jī)械咬合力。機(jī)械錨固的形式

依靠鋼筋自身的性能無(wú)法滿足錨固要求，采用機(jī)械錨固措施。第90頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第3章材料的物理力學(xué)性能

3.3鋼筋與混凝土的粘結(jié)與錨固

粘結(jié)破壞機(jī)理

（1）光圓鋼筋的粘結(jié)破壞：粘結(jié)作用在鋼筋與混凝土間出現(xiàn)相對(duì)滑移前主要取決于化學(xué)膠著力，發(fā)生滑移后則由摩擦力和機(jī)械咬合力提供。（2）變形鋼筋的粘結(jié)破壞

粘結(jié)強(qiáng)度仍由膠著力、摩擦力和機(jī)械咬合力組成。但主要為機(jī)械咬合力。鋼筋開(kāi)始滑移后，粘結(jié)力主要由鋼筋凸肋對(duì)混凝土的斜向擠壓力和界面上的摩擦力組成。

若鋼筋外圍混凝土很薄且沒(méi)有環(huán)向箍筋約束，形成縱向劈裂裂縫，沿鋼筋縱向產(chǎn)生劈裂破壞。第91頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第3章材料的物理力學(xué)性能

3.3鋼筋與混凝土的粘結(jié)與錨固

粘結(jié)破壞機(jī)理

若有環(huán)向箍筋約束混凝土的變形，縱向劈裂裂縫的發(fā)展受到限制，最后鋼筋沿肋外徑的圓柱面出現(xiàn)整體滑移，發(fā)生刮犁式破壞（剪切破壞）。（3）

影響粘結(jié)強(qiáng)度的因素

①混凝土的強(qiáng)度；

②橫向配筋的數(shù)量；

③鋼筋的外形；

④混凝土的保護(hù)層厚度及鋼筋間距；

⑤錨固區(qū)的橫向壓力；

⑥受力狀態(tài)。第92頁(yè)，課件共108頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月粘結(jié)力的主要影響因素混凝土強(qiáng)度：混凝土強(qiáng)度越高，鋼筋與混凝土的粘結(jié)力也越高；保護(hù)層厚度：混凝土保護(hù)層較薄時(shí)，其粘結(jié)力降低，并在保護(hù)層最薄弱位置容易出現(xiàn)劈裂裂縫，促使粘結(jié)力提早破壞；鋼筋表面形狀：帶肋鋼筋表面凹凸不平，與混凝土之間的機(jī)械咬合力較好，破壞時(shí)粘結(jié)強(qiáng)度大；光面鋼筋的粘結(jié)強(qiáng)度則較小，所以要在鋼筋端部做成彎鉤，可以增加其拔出力；橫向壓應(yīng)力：如支座處的反力作用在鋼筋錨固端，增大了摩阻力，有利