《混凝土的變形性能》課件

混凝土的變形性能混凝土的變形性能是指在荷載作用下發(fā)生形變的能力，是混凝土的重要力學(xué)性能之一。混凝土的變形性能主要包括彈性變形、塑性變形和蠕變等。課程概述學(xué)習(xí)目標(biāo)本課程旨在深入講解混凝土變形性能。學(xué)生將學(xué)習(xí)混凝土變形類型、影響因素及控制方法。課程內(nèi)容課程涵蓋混凝土彈性變形、塑性變形和流變變形。探討水灰比、骨料粒徑、強(qiáng)度等對變形的影響?；炷恋淖冃晤愋?1.彈性變形在荷載作用下，混凝土發(fā)生形變，當(dāng)荷載去除后，形變完全消失。22.塑性變形混凝土發(fā)生永久變形，即使荷載去除后，變形也不消失。33.流變變形混凝土在長期荷載作用下發(fā)生的緩慢變形，隨著時間的推移，變形逐漸增大?；炷恋膹椥宰冃慰赡嫘援?dāng)外力去除后，混凝土能夠恢復(fù)到原來的形狀，不會產(chǎn)生永久的變形。線性關(guān)系在彈性范圍內(nèi)，混凝土的應(yīng)力和應(yīng)變呈線性關(guān)系，即應(yīng)力與應(yīng)變成正比。彈性模量彈性模量表示混凝土抵抗彈性變形的剛度，是應(yīng)力和應(yīng)變的比值。混凝土的塑性變形永久變形混凝土受壓后，即使壓力消失，仍會保留部分變形。屈服現(xiàn)象當(dāng)應(yīng)力超過屈服強(qiáng)度時，混凝土將發(fā)生明顯的塑性變形。應(yīng)變硬化混凝土在塑性變形階段，其抗壓強(qiáng)度會略微增加。最終破壞塑性變形繼續(xù)發(fā)展，最終導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)的破壞。混凝土的流變變形蠕變長時間持續(xù)荷載作用下，混凝土發(fā)生緩慢的變形，稱為蠕變。蠕變會影響結(jié)構(gòu)的長期穩(wěn)定性和使用性能。收縮混凝土在固化過程中水分蒸發(fā)，體積縮小，稱為收縮。收縮會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開裂和變形。松弛混凝土內(nèi)部應(yīng)力隨時間逐漸減小的現(xiàn)象，稱為松弛。松弛會影響預(yù)應(yīng)力混凝土的應(yīng)力損失。影響混凝土變形的因素水泥類型不同類型水泥的特性，如早強(qiáng)水泥、普通水泥等，會影響混凝土的變形性能。集料性質(zhì)集料的種類、形狀、大小、表面性質(zhì)等都會影響混凝土的變形。水灰比水灰比決定了混凝土的稠度和強(qiáng)度，從而影響其變形性能。鋼筋配比鋼筋配比會影響混凝土的抗拉強(qiáng)度，進(jìn)而影響其變形性能。水灰比對變形的影響水灰比變形性能高收縮大，徐變大，彈性模量低低收縮小，徐變小，彈性模量高水灰比是混凝土配合比的重要參數(shù)。水灰比越高，混凝土的流動性越好，但強(qiáng)度和耐久性降低。水灰比對混凝土的變形性能有顯著影響。水灰比高，水泥顆粒被水包裹，導(dǎo)致水泥漿的體積膨脹，從而導(dǎo)致混凝土的收縮和徐變增大。水灰比低，水泥顆粒之間的間隙小，水泥漿的體積膨脹較小，從而導(dǎo)致混凝土的收縮和徐變減小。骨料粒徑對變形的影響骨料粒徑對混凝土的變形性能有顯著影響。骨料粒徑越大，混凝土的彈性模量越大，抗壓強(qiáng)度越高，但其收縮變形也越大。混凝土中的粗骨料，其粒徑對混凝土的彈性模量和抗壓強(qiáng)度影響更大。骨料粒徑的差異也會影響混凝土的抗裂性。細(xì)骨料粒徑越小，混凝土的抗裂性越好，但其抗壓強(qiáng)度和彈性模量會降低。因此，在設(shè)計(jì)混凝土?xí)r需要根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的骨料粒徑，以滿足結(jié)構(gòu)的變形要求?；炷翉?qiáng)度對變形的影響彈性模量(GPa)抗拉強(qiáng)度(MPa)混凝土強(qiáng)度越高，其彈性模量和抗拉強(qiáng)度也越高。強(qiáng)度等級提高，混凝土的變形量會相應(yīng)減少，但抗裂性能會提高。配筋量對變形的影響鋼筋可以提高混凝土的抗拉強(qiáng)度，降低混凝土的變形。當(dāng)配筋率增加時，混凝土的變形量會減小，但鋼筋的體積也增加，這會使混凝土的重量增加。外加劑對變形的影響外加劑類型對變形的影響減水劑降低混凝土的收縮和徐變緩凝劑延長混凝土的凝固時間，降低早期收縮膨脹劑增加混凝土的膨脹，降低收縮引氣劑降低混凝土的收縮和徐變，提高抗凍性能溫度對變形的影響溫度變化會影響混凝土的變形性能。溫度升高，混凝土體積膨脹；溫度降低，混凝土體積收縮。溫度變化還會導(dǎo)致混凝土內(nèi)部產(chǎn)生熱應(yīng)力。熱應(yīng)力會導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫，影響其承載能力。因此，在設(shè)計(jì)混凝土結(jié)構(gòu)時，需要充分考慮溫度對變形的影響。濕度對變形的影響濕度對混凝土的變形影響很大。濕度過高會導(dǎo)致混凝土膨脹，濕度過低會導(dǎo)致混凝土收縮。在實(shí)際工程中，應(yīng)根據(jù)不同的濕度環(huán)境選擇合適的混凝土材料和施工工藝，并采取相應(yīng)的防潮措施，以確?；炷两Y(jié)構(gòu)的長期穩(wěn)定性。應(yīng)力水平對變形的影響混凝土的變形與應(yīng)力水平密切相關(guān)。應(yīng)力水平越高，混凝土的變形越大。應(yīng)力水平是混凝土承受的壓力，以單位面積上的力來衡量。100%極限應(yīng)力混凝土承受的最大應(yīng)力。50%彈性極限混凝土發(fā)生彈性變形的最大應(yīng)力。20%屈服強(qiáng)度混凝土開始發(fā)生塑性變形的應(yīng)力?；炷潦芰顟B(tài)對變形的影響受力狀態(tài)變形影響軸向拉伸產(chǎn)生縱向伸長軸向壓縮產(chǎn)生縱向縮短彎曲產(chǎn)生撓度和彎曲變形剪切產(chǎn)生剪切變形扭轉(zhuǎn)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形混凝土結(jié)構(gòu)變形的計(jì)算確定變形類型首先需要明確結(jié)構(gòu)是屬于彈性變形，塑性變形還是流變變形。確定計(jì)算方法根據(jù)不同的變形類型，可以選擇不同的計(jì)算方法，例如彈性理論，塑性理論等。建立結(jié)構(gòu)模型根據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況，建立相應(yīng)的結(jié)構(gòu)模型，如桿系模型或有限元模型。輸入計(jì)算參數(shù)輸入材料參數(shù)，幾何參數(shù)，荷載參數(shù)等，并進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算分析。評估變形結(jié)果計(jì)算結(jié)果會給出結(jié)構(gòu)在不同荷載下產(chǎn)生的變形量，并與允許值進(jìn)行比較。墻體變形計(jì)算墻體變形計(jì)算是混凝土結(jié)構(gòu)變形計(jì)算的重要組成部分。1材料力學(xué)計(jì)算墻體受力狀態(tài)下的變形。2結(jié)構(gòu)分析分析墻體結(jié)構(gòu)的受力情況。3邊界條件考慮墻體與周邊結(jié)構(gòu)的連接方式。墻體變形計(jì)算需要綜合考慮材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)分析和邊界條件。梁柱變形計(jì)算1梁柱變形計(jì)算方法梁柱變形計(jì)算是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。采用有限元法、彈性理論等方法進(jìn)行計(jì)算，考慮材料特性、荷載分布等因素。2計(jì)算模型建立梁柱的有限元模型，模擬實(shí)際結(jié)構(gòu)，并將荷載和邊界條件輸入模型中。3變形分析通過軟件模擬，獲取梁柱的變形量、應(yīng)力分布等信息，并與規(guī)范要求進(jìn)行比較。板變形計(jì)算1荷載計(jì)算確定板的荷載，包括活荷載和自重2彈性模量混凝土彈性模量3板厚板的厚度和支撐條件4邊界條件板的支撐方式和約束條件板變形計(jì)算是結(jié)構(gòu)分析中的重要步驟，通過計(jì)算可以評估板在荷載作用下的變形情況，并確保其滿足使用要求。板的變形計(jì)算需要考慮多種因素，包括荷載類型、混凝土強(qiáng)度、板厚、支撐條件以及邊界條件等。根據(jù)這些因素，可以利用相應(yīng)的理論公式或有限元軟件進(jìn)行計(jì)算。變形控制的重要性1結(jié)構(gòu)安全變形過大會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，甚至坍塌，危及生命財(cái)產(chǎn)安全。2功能性變形過大會影響結(jié)構(gòu)的使用功能，例如，樓板變形過大會影響室內(nèi)空間的使用。3美觀性變形過大會影響建筑物的美觀，影響整體建筑的觀感。4耐久性變形過大會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫，影響結(jié)構(gòu)的耐久性，縮短使用壽命。變形控制的設(shè)計(jì)原則功能性要求結(jié)構(gòu)必須滿足使用功能，變形應(yīng)滿足使用要求，保證結(jié)構(gòu)安全可靠。經(jīng)濟(jì)性原則綜合考慮成本、材料、施工，在滿足功能要求的前提下，尋求最佳的變形控制方案，降低成本。技術(shù)可行性變形控制措施應(yīng)與結(jié)構(gòu)形式、施工工藝相協(xié)調(diào)，確保技術(shù)可行，施工便捷。變形控制的措施優(yōu)化材料配比降低水泥用量，增加粉煤灰、礦渣粉等摻合料，降低混凝土收縮。選擇低收縮率水泥或摻加減水劑、緩凝劑等外加劑，減少混凝土的早期收縮。使用低彈性模量骨料，降低混凝土的彈性變形。合理設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)采用合理的結(jié)構(gòu)形式，如采用薄壁結(jié)構(gòu)、懸臂結(jié)構(gòu)、拱形結(jié)構(gòu)等，減少混凝土的變形。合理布置鋼筋，提高混凝土的抗裂性能，減小裂縫寬度，降低變形。控制施工工藝嚴(yán)格控制混凝土澆筑溫度，避免過高或過低，防止溫度變形?？刂苹炷琳駬v時間，確?；炷撩軐?shí)度，減少收縮變形。做好混凝土養(yǎng)護(hù)工作，保持混凝土濕度，減少收縮變形。預(yù)應(yīng)力技術(shù)采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)，通過預(yù)加壓力，減少混凝土的收縮變形，提高結(jié)構(gòu)的抗裂性能，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體性。預(yù)應(yīng)力技術(shù)可以有效控制混凝土結(jié)構(gòu)的變形，提高結(jié)構(gòu)的安全性。混凝土構(gòu)件的長期變形徐變混凝土在持續(xù)荷載作用下，隨著時間的推移，應(yīng)變會逐漸增大，即徐變現(xiàn)象。收縮混凝土在干燥環(huán)境下，由于水分蒸發(fā)而引起的體積收縮，稱為收縮。溫度影響溫度變化會導(dǎo)致混凝土發(fā)生熱脹冷縮，影響其長期變形。預(yù)應(yīng)力混凝土的變形控制預(yù)應(yīng)力損失預(yù)應(yīng)力損失會導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)的變形增加，需要采取措施控制預(yù)應(yīng)力損失，如合理設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力筋的錨固方式，采用高強(qiáng)度鋼筋等?；炷潦湛s混凝土的收縮會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)尺寸的變化，需要通過合理的配筋和預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)來控制收縮變形。徐變徐變會導(dǎo)致混凝土構(gòu)件的長期變形，需要通過合理的配筋和預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)來控制徐變變形。PC構(gòu)件的長期變形11.蠕變PC構(gòu)件的長期變形主要是由于混凝土的蠕變造成的，蠕變是指混凝土在長期持續(xù)荷載作用下，隨著時間推移而產(chǎn)生的緩慢、持續(xù)的變形。22.收縮收縮是指混凝土在固化過程中，由于水分蒸發(fā)和水泥石硬化而產(chǎn)生的體積收縮，也會影響PC構(gòu)件的長期變形。33.預(yù)應(yīng)力損失預(yù)應(yīng)力損失是指由于混凝土的蠕變、收縮，以及鋼筋的松弛等因素，使得預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力隨時間推移而降低。44.溫度變化溫度變化也會導(dǎo)致PC構(gòu)件的變形，尤其是在冬季或夏季溫度變化較大的情況下。后張法預(yù)應(yīng)力混凝土變形預(yù)應(yīng)力損失后張法施工過程中，預(yù)應(yīng)力筋的松弛和摩擦?xí)斐深A(yù)應(yīng)力損失，影響混凝土的變形?；炷潦湛s后張法混凝土在干燥過程中會發(fā)生收縮，導(dǎo)致構(gòu)件的變形，這種變形會隨著時間的推移而增加。徐變在持續(xù)荷載作用下，混凝土?xí)l(fā)生徐變，導(dǎo)致構(gòu)件的變形，這種變形會隨著時間的推移而增加。溫度影響溫度變化會引起混凝土的熱脹冷縮，從而導(dǎo)致構(gòu)件的變形，這種變形會隨著溫度的變化而變化。預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的變形測試測試目的評估預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件在實(shí)際使用環(huán)境下的變形情況，驗(yàn)證設(shè)計(jì)計(jì)算的準(zhǔn)確性，確保結(jié)構(gòu)安全可靠。測試方法采用專業(yè)的變形測量儀器，如全站儀、水準(zhǔn)儀等，對構(gòu)件進(jìn)行精確的測量，獲取不同時間段的變形數(shù)據(jù)。測試內(nèi)容構(gòu)件的整體變形構(gòu)件的局部變形構(gòu)件的裂縫寬度變化測試結(jié)果分析將測試結(jié)果與設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對比，分析變形原因，并進(jìn)行必要的調(diào)整，確保構(gòu)件的長期穩(wěn)定性?；炷两Y(jié)構(gòu)變形檢測與監(jiān)測儀器監(jiān)測通過傳感器和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實(shí)時監(jiān)測混凝土結(jié)構(gòu)的