(2.2.1)--2.2混凝土的强度.pdf
结构原理结构原理 钢筋混凝土钢筋混凝土 万众一心，战胜疫情！万众一心，战胜疫情！Reinforced Concrete Theory Basic Performance of Reinforcing bar and Concrete Materials 第二章第二章 混凝土的强度混凝土的强度 课堂教学设计课堂教学设计 混凝土的强度混凝土的强度 主要内容 2、破坏机理 3、约束混凝土 1、混凝土的抗压强度 4、混凝土的抗拉强度 5、混凝土复合受力强度 课堂教学设计课堂教学设计 混凝土的强度混凝土的强度 理论分析理论分析 实验研究实验研究 设计规范设计规范 工程设计工程设计 理论分析多、经验公式多、实践性强理论分析多、经验公式多、实践性强 混凝土破坏机理 混凝土各种强度 难 点 重 点 课堂教学设计课堂教学设计 混凝土的强度混凝土的强度 课堂教学设计课堂教学设计 教学目标 1、理解混凝土强度的基本概念和基本规律 2、理解混凝土各种强度的试 验和约束混凝土基本原理 3、掌握各种强度之间的关系 混凝土的强度混凝土的强度 能力培养 比较问题分析问题能力 二二 混凝土混凝土的强度的强度 混凝土的抗压强度混凝土的抗压强度 立方体抗压强度立方体抗压强度 fcu 二二 混凝土混凝土的强度的强度 混凝土的抗压强度混凝土的抗压强度 立方体抗压强度立方体抗压强度 fcu 用用标准标准制作方式制成的制作方式制成的150150150150mmmm的立方体试块，的立方体试块，在在2828天龄期，用天龄期，用标准标准试验方法测得具有试验方法测得具有9595保证率的保证率的抗压抗压强度强度。常用等级常用等级：C15C15,C20,C25,C30,C35,C40,C45,C20,C25,C30,C35,C40,C45,C50,C55,C60,C65,C70,C75,C80C50,C55,C60,C65,C70,C75,C80.混凝土强度等级：混凝土强度等级：二二 混凝土混凝土的强度的强度 混凝土强度标准混凝土强度标准值值:95%:95%保证率，保证率，用用fcu,k表示表示 欧 美欧 美、日 本日 本150150mmmm300300mmmm圆柱体圆柱体强度与我国标准立方强度与我国标准立方体抗压强度的换算关体抗压强度的换算关系为：系为：cucff)81.079.0(圆100mm100mm100mm100mm100mm100mm立方体抗压强度换算：立方体抗压强度换算：15010005.1cucuff二二 混凝土混凝土的强度的强度 200mm200mm200mm200mm200mm200mm立方体抗压强度换算：立方体抗压强度换算：15020095.0cucuff 混凝土的抗压强度混凝土的抗压强度 立方体的抗压强度立方体的抗压强度 fcu 能不能反映混凝土的真实受压？二二 混凝土混凝土的强度的强度 回答 Answer 不能反映混凝土的真实受压情况！混凝土的抗压强度混凝土的抗压强度 立方体的抗压强度立方体的抗压强度 fcu 要这个强度有什么用？二二 混凝土混凝土的强度的强度 回答 Answer 混凝土各种力学指标的代表值！混凝土的抗压强度混凝土的抗压强度 为消除端部约束的影响：为消除端部约束的影响：棱棱柱体柱体(轴心）抗压强度轴心）抗压强度 fc 平均值用立方体强度反映平均值用立方体强度反映：2bhmcumcff,82.076.0规范考虑各种影响规定：规范考虑各种影响规定：二二 混凝土混凝土的强度的强度 mcuccmcff,21,88.0与实际工与实际工 程的偏差程的偏差 与立方体抗与立方体抗 压强度比值压强度比值 脆性折脆性折 减系数减系数 混凝土破坏机理混凝土破坏机理 fc 涂润滑剂涂润滑剂 二二 混凝土混凝土的强度的强度 混凝土破坏机理混凝土破坏机理 0 2 4 6 8 10 20 30 s(MPa)e 10-3 A A A点以前，微裂缝没有明显点以前，微裂缝没有明显发展，混凝土的变形主要弹发展，混凝土的变形主要弹性变形，应力性变形，应力-应变关系近应变关系近似直线。似直线。A A点应力随混凝土点应力随混凝土强度的提高而增加强度的提高而增加 对普通强度混凝土应力约为对普通强度混凝土应力约为 (0.3(0.3-0.4)0.4)fc ，对高强混凝土应力可达对高强混凝土应力可达(0.5(0.5-0.7)0.7)fc。二二 混凝土混凝土的强度的强度 混凝土破坏机理混凝土破坏机理 0 2 4 6 8 10 20 30 s(MPa)e 10-3 A A A点以后，由于微裂缝处的点以后，由于微裂缝处的应力集中，裂缝开始延伸发应力集中，裂缝开始延伸发展，产生部分塑性变形，应展，产生部分塑性变形，应变增长开始加快，应力变增长开始加快，应力-应应变曲线逐渐偏离直线。微裂变曲线逐渐偏离直线。微裂缝的发展导致混凝土的横向缝的发展导致混凝土的横向变形增加。但该阶段微裂缝变形增加。但该阶段微裂缝的发展是稳定的。的发展是稳定的。二二 混凝土混凝土的强度的强度 混凝土破坏机理混凝土破坏机理 0 2 4 6 8 10 20 30 s(MPa)e 10-3 B A 达到达到B B点，内部一些微裂点，内部一些微裂缝相互连通，裂缝发展已缝相互连通，裂缝发展已不稳定，横向变形突然增不稳定，横向变形突然增大，体积应变开始由压缩大，体积应变开始由压缩转为增加。转为增加。普通混凝土为普通混凝土为0.80.8fc 高强混凝土可达高强混凝土可达0.950.95fc 二二 混凝土混凝土的强度的强度 混凝土破坏机理混凝土破坏机理 0 2 4 6 8 10 20 30 s(MPa)e 10-3 B A 纵向应变发展较快，在应力的纵向应变发展较快，在应力的长期作用下，裂缝会持续发展长期作用下，裂缝会持续发展最终导致破坏。取最终导致破坏。取B B点的应力作点的应力作为混凝土的长期抗压强度。为混凝土的长期抗压强度。普通强度混凝土应力约为普通强度混凝土应力约为0.80.8fc 高强强度混凝土应力可达高强强度混凝土应力可达0.950.95fc 二二 混凝土混凝土的强度的强度 混凝土破坏机理混凝土破坏机理 0 2 4 6 8 10 20 30 s(MPa)e 10-3 B A C D 达到达到C C点点fcfc，内部微裂缝连通，内部微裂缝连通形成破坏面，应变增长速度形成破坏面，应变增长速度明显加快，明显加快，C C点的纵向应变值点的纵向应变值称为峰值应变称为峰值应变 e e0 0 ，约为，约为0.0020.002。二二 混凝土混凝土的强度的强度 达到达到D D点，内部裂缝在试件表点，内部裂缝在试件表面出现第一条可见平行于受面出现第一条可见平行于受力方向的纵向裂缝。力方向的纵向裂缝。混凝土破坏机理混凝土破坏机理 0 2 4 6 8 10 20 30 s(MPa)e 10-3 B A C E D E E点以后，纵向裂缝形成点以后，纵向裂缝形成一斜向破坏面，此破坏面一斜向破坏面，此破坏面形成一破坏带。骨料间仍形成一破坏带。骨料间仍有一定摩阻力，残余强度，有一定摩阻力，残余强度，约为约为(0.1(0.1-0.4)fc0.4)fc。二二 混凝土混凝土的强度的强度 图 2-10 纵向应变e1、横向应变e2及体积应变DV/V00.511.52se 10-3ABCD-3-2-1 fc纵向应变横向应变体积应变二二 混凝土混凝土的强度的强度 混凝土破坏机理混凝土破坏机理 约束混凝土约束混凝土 1 1 lbcclAAffbAlA11 二二 混凝土混凝土的强度的强度 约束混凝土约束混凝土 螺旋箍筋柱螺旋箍筋柱 二二 混凝土混凝土的强度的强度 普通箍筋柱普通箍筋柱 螺旋箍筋柱螺旋箍筋柱 纵筋屈服纵筋屈服 螺旋箍筋外砼开始剥落螺旋箍筋外砼开始剥落 N 直接测试方法直接测试方法 间接测试方法间接测试方法(弯折，劈裂弯折，劈裂)2,2aFfst4/3,19.0cuffst64.0,)(29.0cstff二二 混凝土混凝土的强度的强度 混凝土的抗拉强度混凝土的抗拉强度 混凝土的复合受力强度混凝土的复合受力强度 二二 混凝土混凝土的强度的强度 双向受力强度双向受力强度 混凝土的复合受力强度混凝土的复合受力强度 二二 混凝土混凝土的强度的强度 双向受力强度双向受力强度 双向受拉，抗拉强度基本不变双向受拉，抗拉强度基本不变 一向受拉，一向受压，抗压强度显著降低一向受拉，一向受压，抗压强度显著降低 双向受压，抗压强度提高双向受压，抗压强度提高 正应力和剪应力作用下的复合强度正应力和剪应力作用下的复合强度 二二 混凝土混凝土的强度的强度 混凝土的复合受力强度混凝土的复合受力强度 正应力和剪应力作用下的复合强度正应力和剪应力作用下的复合强度 二二 混凝土混凝土的强度的强度 混凝土的复合受力强度混凝土的复合受力强度 随着抗拉强度绝对值的增加，混凝土的抗剪强度降低，随着抗拉强度绝对值的增加，混凝土的抗剪强度降低，随着抗压强度绝对值的增加，混凝土的抗剪强度先增大，后减小随着抗压强度绝对值的增加，混凝土的抗剪强度先增大，后减小 三三轴受压强度轴受压强度 214sscf二二 混凝土混凝土的强度的强度 混凝土的复合受力强度混凝土的复合受力强度 混凝土强度提高混凝土强度提高:200 s s3=50N/mm2 35N/mm2 s s1 s s3 s s3 10N/mm2 150 100 50 0 5 10 15 20 25 e e1()三三轴受压强度轴受压强度 工程应用：约束混凝土工程应用：约束混凝土 钢管砼钢管砼 螺旋箍筋柱螺旋箍筋柱 214sscf二二 混凝土混凝土的强度的强度 混凝土的复合受力强度混凝土的复合受力强度 混凝土强度提高混凝土强度提高:变形性能改善变形性能改善 200 s s3=50N/mm2 35N/mm2 s s1 s s3 s s3 10N/mm2 150 100 50 0 5 10 15 20 25 e e1()规范规定：混凝土结构的钢筋应按下列规定选用：1 1、素混凝土结构的混凝土强度等级不应低于、素混凝土结构的混凝土强度等级不应低于C15C15；钢筋混凝土结构的混凝土强度等级不应低于钢筋混凝土结构的混凝土强度等级不应低于C20C20；采用强度等级采用强度等级400MPa400MPa及以上的钢筋时，混凝土强度等级不及以上的钢筋时，混凝土强度等级不应低于应低于C25C25。预应力混凝土结构的混凝土强度等级不宜低于预应力混凝土结构的混凝土强度等级不宜低于C40C40，且不，且不应低于应低于C30C30。承受重复荷载的钢筋混凝土构件，混凝土强度等级不应低承受重复荷载的钢筋混凝土构件，混凝土强度等级不应低于于C30C30。二二 混凝土混凝土的强度的强度 二二 混凝土混凝土的强度的强度 混凝土强度标准值混凝土强度标准值 二二 混凝土混凝土的强度的强度 混凝土强度标准值混凝土强度标准值 )645.11(,mcukcuff f(R)R R k 二二 混凝土混凝土的强度的强度 混凝土强度设计值混凝土强度设计值 一种指标一种指标 混凝土强度 一个机理一个机理 混凝土的破坏机理裂缝扩展 小结 立方体抗压强度标准值 一个代表一个代表 四种强度四种强度 立方体抗压、轴心抗压、抗拉强度、复杂受力强度 混凝土的强度混凝土的强度 钢筋和混凝土材料的基本性能 2 混凝土强度混凝土强度真多真多；本末主次本末主次要记着；要记着；破坏机理有启示；破坏机理有启示；工程应用解难题。工程应用解难题。钢筋和混凝土材料的基本性能 2 混凝土的强度混凝土的强度 小结
