钢筋砼结构的基本概念及材料的物理力学性能.ppt

第一篇 钢筋混凝土结构第一章第一章 钢筋混凝土结构的基本概念钢筋混凝土结构的基本概念 及材料的物理力学性能及材料的物理力学性能 钢钢筋筋混混凝凝土土是是由由两两种种力力学学性性能能不不同同的的材材料料钢钢筋筋和和混混凝凝土土结结合合成成整整体体，共共同同发发挥挥作作用用的的一一种种建建筑材料。筑材料。第一节 钢筋混凝土结构的基本概念一：素混凝土构件和钢筋混凝土构件受力一：素混凝土构件和钢筋混凝土构件受力和破坏形态比较：和破坏形态比较：1.梁：素混凝土梁钢筋混凝土梁PcPc即即为为梁梁的的破破坏坏荷荷载载。P P0.8R0.8R0 0a a，非稳定徐变。非稳定徐变。（2 2）加载时混凝土的龄期）加载时混凝土的龄期 加载时混凝土的龄期越短，则徐变变形越大加载时混凝土的龄期越短，则徐变变形越大（3 3）混凝土的组成成分和配合比）混凝土的组成成分和配合比 水水泥泥用用量量越越多多，徐徐变变越越大大；水水灰灰比比越越大大，徐徐变变越越大大；骨骨料料的的弹弹性性模模量量愈愈大大，骨骨料料体体积积在在混混凝凝土土中中所所占占的的比比重重愈愈高高，则则徐徐变变愈小。愈小。（4 4）养护及使用条件下的温度与湿度）养护及使用条件下的温度与湿度 养养护护时时温温度度高高，湿湿度度大大，则则水水泥泥水水化化作作用用充充分分，徐徐变变减减小小；受受荷后所处环境的温度越高，湿度越低，则徐变越大荷后所处环境的温度越高，湿度越低，则徐变越大（5 5）构件尺寸、体表比）构件尺寸、体表比（图（图1-171-17）尺寸越大，体表比越大，徐变越小4)4)徐变对钢筋混凝土结构的影响：徐变对钢筋混凝土结构的影响：i.i.产生应力重分布产生应力重分布ii.ii.结构变形增大。结构变形增大。iii.iii.在高应力状态，导致构件破坏。在高应力状态，导致构件破坏。3.3.混凝土的收缩混凝土的收缩 1)1)混凝土的收缩：混凝土的收缩：n n混凝土在空气中结硬时其体积会缩小的现象。混凝土在空气中结硬时其体积会缩小的现象。2)2)混凝土收缩的特点：混凝土收缩的特点：结硬初期收缩变形发展很快，两周可完成全部收缩的结硬初期收缩变形发展很快，两周可完成全部收缩的25%25%，一个月完成一个月完成50%50%，三个月后增长缓慢，两年后趋于稳定。最终，三个月后增长缓慢，两年后趋于稳定。最终收缩值约为（收缩值约为（2 26 6）1010-4-4（图（图1-181-18）。）。3)3)影响因素：影响因素：1.1.1.1.水水水水泥泥泥泥的的的的用用用用量量量量：水水泥泥越越多多，收收缩缩越越大大；水水灰灰比比越越大大，收收缩缩也也越大。越大。2.2.2.2.骨料性质：骨料性质：骨料性质：骨料性质：骨料的级配好，密度大，弹性模量高，收缩小。骨料的级配好，密度大，弹性模量高，收缩小。3.3.3.3.养护条件：养护条件：养护条件：养护条件：结硬过程中，温、湿度越大，收缩越小。结硬过程中，温、湿度越大，收缩越小。4.4.混凝土制作方法：混凝土制作方法：混凝土越密实，收缩越小。混凝土越密实，收缩越小。5.5.5.5.使用环境：使用环境：使用环境：使用环境：环境温、湿度大时，收缩小。环境温、湿度大时，收缩小。6.6.6.6.构件体表比：构件体表比：构件体表比：构件体表比：体表比大时，收缩小。体表比大时，收缩小。4 4）混凝土收缩对结构的影响：混凝土收缩对结构的影响：应力裂缝。应力裂缝。第三节第三节 钢筋钢筋一、钢筋的强度与变形一、钢筋的强度与变形 -关系曲线分两大类关系曲线分两大类 1.1.有明显流幅的有明显流幅的-曲线曲线（图（图1-191-19）（软钢）（软钢）2.2.无明显流幅的无明显流幅的-曲线曲线（图（图1-201-20）（硬钢）（硬钢）二、钢筋的成份、级别、品种 1.1.成份成份 碳素钢：以铁为主，加少量碳素钢：以铁为主，加少量C C、MnMn等。按含等。按含C C量又分为低碳钢量又分为低碳钢（C0.22%C0.22%），），中碳钢（中碳钢（C=0.25C=0.250.6%0.6%），），高碳钢（高碳钢（C0.6%C0.6%）.普通低合金钢：在碳素钢成分中加入少量的合金元素，如普通低合金钢：在碳素钢成分中加入少量的合金元素，如SiSi、MnMn等。等。2.2.等级等级 公路桥规公路桥规对热轧钢筋按照强度分为五个等级，即对热轧钢筋按照强度分为五个等级，即I I、IIII、IIIIII、IVIV及及5 5号钢。号钢。3.3.品种品种 按外形特征分为：光圆钢筋和变形钢筋。变形钢筋分为螺旋钢按外形特征分为：光圆钢筋和变形钢筋。变形钢筋分为螺旋钢筋、筋、“人人”字形钢筋和月牙形钢筋字形钢筋和月牙形钢筋(图图1-211-21。)三 钢筋混凝土结构对钢筋性能要求 强度高。塑性好。可焊性好。与混凝土间粘结力好。第四节第四节 钢筋与混凝土之间的粘结钢筋与混凝土之间的粘结一 粘结力 1.1.1.1.粘粘粘粘结结结结力力力力：构构件件中中的的钢钢筋筋受受到到拉拉或或压压后后，混混凝凝土土与与钢钢筋筋之之间间存存在在水水泥泥胶胶结结力力、摩摩擦擦力力、机机械械咬咬合合力力，这这些些力统称为粘结力。力统称为粘结力。2.2.2.2.粘粘粘粘结结结结应应应应力力力力：钢钢筋筋与与混混凝凝土土由由于于受受变变形形差差（相相对对滑滑移移）沿钢筋与混凝土接触面上产生的剪应力。沿钢筋与混凝土接触面上产生的剪应力。3.3.3.3.平均粘结应力平均粘结应力平均粘结应力平均粘结应力 钢筋被拔出或者混凝土被劈裂时的最大平均粘结钢筋被拔出或者混凝土被劈裂时的最大平均粘结应力。应力。4.4.钢筋锚固长度钢筋锚固长度 确定锚固长度的原则：使钢筋拉到屈服时，钢筋和确定锚固长度的原则：使钢筋拉到屈服时，钢筋和混凝土之间的粘结力未破坏。混凝土之间的粘结力未破坏。二二 粘结机理分析粘结机理分析1 1 1 1光圆钢筋与混凝土的粘结光圆钢筋与混凝土的粘结光圆钢筋与混凝土的粘结光圆钢筋与混凝土的粘结 粘结力组成：粘结力组成：混凝土中水泥胶体与钢筋表面的化学胶结力；混凝土中水泥胶体与钢筋表面的化学胶结力；钢筋与混凝土之间的摩擦力；钢筋与混凝土之间的摩擦力；钢筋表面粗糙不平产生的机械咬合力。钢筋表面粗糙不平产生的机械咬合力。光圆钢筋拔出试验的破坏形态是剪切破坏，破坏面是二者之间光圆钢筋拔出试验的破坏形态是剪切破坏，破坏面是二者之间的接触面。的接触面。2 2 2 2变形钢筋与混凝土的粘结变形钢筋与混凝土的粘结变形钢筋与混凝土的粘结变形钢筋与混凝土的粘结 主主要要是是变变形形钢钢筋筋表表面面凸凸出出的的肋肋与与混混凝凝土土之之间间的的机机械械咬咬合合作作用用，如如图图1-251-25。变变形形钢钢筋筋的的肋肋对对混混凝凝土土的的挤挤压压如如同同一一个个楔楔，会会产产生生很很大大的的机机械械咬咬合合力力，从从而而提提高高了了强变形钢筋的粘结力。强变形钢筋的粘结力。光圆钢筋和变形钢筋的粘结机理的主要区别：光圆钢筋和变形钢筋的粘结机理的主要区别：光圆钢筋粘结力主要自来胶结力和摩阻力光圆钢筋粘结力主要自来胶结力和摩阻力 变形钢筋的粘结力主要来自机械咬合作用。变形钢筋的粘结力主要来自机械咬合作用。三、影响粘结强度的因素三、影响粘结强度的因素 1 1 1 1混凝土强度混凝土强度混凝土强度混凝土强度 粘结强度与混凝土抗拉强度大约成正比关系粘结强度与混凝土抗拉强度大约成正比关系 2 2 2 2构件中钢筋的位置构件中钢筋的位置构件中钢筋的位置构件中钢筋的位置 混混凝凝土土浇浇筑筑后后有有下下沉沉及及泌泌水水现现象象。处处于于水水平平位位置置的的钢钢筋筋，其其下下的的混混凝凝土土由由于于水水分分、气气泡泡的的逸逸出出及及混混凝凝土土的的下下沉沉，并并不不与与钢钢筋筋紧紧密密接接触触，削削弱了二者之间的粘结作用，比竖向位置的钢筋的粘结强度要低。弱了二者之间的粘结作用，比竖向位置的钢筋的粘结强度要低。3 3 3 3钢筋的布置钢筋的布置钢筋的布置钢筋的布置 4 4 4 4混凝土保护层厚度混凝土保护层厚度混凝土保护层厚度混凝土保护层厚度