混凝土结构材料的物理力学性能.ppt

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1、混凝土结构材料的物理力学性能现在学习的是第1页，共27页1.1.混凝土的强度等级是根据什么确定的混凝土的强度等级是根据什么确定的?我国新我国新规范规范规定的混凝土强度等级有哪些规定的混凝土强度等级有哪些?2.2.单向受力状态下，混凝土的强度与哪些因素单向受力状态下，混凝土的强度与哪些因素有关有关?混凝土轴心受压应力混凝土轴心受压应力-应变曲线有何特应变曲线有何特点点?常用的表示应力常用的表示应力-应变关系的数学模型有应变关系的数学模型有哪几种哪几种?3.3.什么是混凝土的疲劳破坏什么是混凝土的疲劳破坏?疲劳破坏时应力疲劳破坏时应力-应变曲线有何特点应变曲线有何特点?答案答案答案现在学习的是第2

2、页，共27页4.4.什么是混凝土的徐变什么是混凝土的徐变?徐变对混凝土构件徐变对混凝土构件有何影响有何影响?通常认为影响徐变的主要因素有通常认为影响徐变的主要因素有哪些哪些?如何减少徐变如何减少徐变?5.5.钢筋混凝土结构对钢筋的性能有哪些要钢筋混凝土结构对钢筋的性能有哪些要求求?6.6.影响钢筋和混凝土粘结强度的主要因素有影响钢筋和混凝土粘结强度的主要因素有哪些哪些?为保证钢筋和混凝土之间有足够的为保证钢筋和混凝土之间有足够的粘结力要采取哪些措施粘结力要采取哪些措施?答案答案答案现在学习的是第3页，共27页7.7.为什么限制了混凝土的横向变形，可以提高为什么限制了混凝土的横向变形，可以提高其

3、纵向抗压强度其纵向抗压强度?8.8.有物理屈服点的钢筋为什么一般要以屈服强有物理屈服点的钢筋为什么一般要以屈服强度作为钢筋强度的设计依据度作为钢筋强度的设计依据?9.9.试说明混凝土弹性系数的定义及其与弹性模试说明混凝土弹性系数的定义及其与弹性模量和变形模量的关系。量和变形模量的关系。10.10.一对称配筋的钢筋混凝土构件，其支座之间的一对称配筋的钢筋混凝土构件，其支座之间的距离固定不变。试问由于混凝土的收缩，混凝土距离固定不变。试问由于混凝土的收缩，混凝土及钢筋中将产生哪种应力及钢筋中将产生哪种应力?答案答案答案答案现在学习的是第4页，共27页11.11.什么是条件屈服强度？什么是条件屈服强

4、度？12.12.检验钢筋的质量主要有哪几项指标？检验钢筋的质量主要有哪几项指标？13.13.什么是钢筋的屈强比？它反映了什么问什么是钢筋的屈强比？它反映了什么问题？题？14.14.确定混凝土的轴心抗压强度时，为何要确定混凝土的轴心抗压强度时，为何要用用(为棱柱体的高，为棱柱体的宽为棱柱体的高，为棱柱体的宽)的棱柱体当的棱柱体当试件？试件？答案答案答案答案现在学习的是第5页，共27页15.15.徐变和塑性变形有什么不同？徐变和塑性变形有什么不同？16.16.为什么伸入支座的钢筋要有一定的锚固长度？为什么伸入支座的钢筋要有一定的锚固长度？钢筋在绑扎搭接时，为什么要有足够的搭接长度？钢筋在绑扎搭接时

5、，为什么要有足够的搭接长度？17.17.什么是混凝土的收缩？什么是混凝土的收缩？18.18.当荷载不变长期作用时，受压柱中钢筋和当荷载不变长期作用时，受压柱中钢筋和混凝土的压应力是否随时间变化？混凝土的压应力是否随时间变化？19.19.建筑上利用钢筋的强度只取屈服强度作为建筑上利用钢筋的强度只取屈服强度作为钢筋设计强度的依据，其理由是什么？钢筋设计强度的依据，其理由是什么？答案答案答案答案答案现在学习的是第6页，共27页混凝土的强度等级是根据什么确定的混凝土的强度等级是根据什么确定的?我国新我国新规范规范规定的混凝土强度等级有哪些规定的混凝土强度等级有哪些?答答：混凝土的强度等级应按立方体抗压

6、强度标准值确定。立方体抗压强度标准值系指按照标准方法制作养护的边长为150mm的立方体试件（温度为203，湿度90%），在28d龄期用标准试验方法（加载速度0.150.3N/mm2/s，两端不涂润滑剂）测得的具有95%保证率的抗压强度。混凝土结构设计规范根据强度范围，从C15C80共划分为14个强度等级，级差为5N/mm2。返回现在学习的是第7页，共27页单向受力状态下，混凝土的强度与哪些因素有关单向受力状态下，混凝土的强度与哪些因素有关?混混凝土轴心受压应力凝土轴心受压应力-应变曲线有何特点应变曲线有何特点?常用的表示常用的表示应力应力-应变关系的数学模型有哪几种应变关系的数学模型有哪几种?

7、答答：影响混凝土强度的因素有：水泥强度等级、水灰比、骨料的性质、混凝土的级配、混凝土成型方法、硬化时的环境条件、混凝土的龄期，以及试件的大小和形状、试验方法、加载速率等。混凝土轴心受压应力-应变曲线的特点：曲线包括上升段和下降段两个部分。上升段可分为三段，在第一阶段，由于应力较小，混凝土的变形主要是骨料和水泥结晶体产生的弹性变形，而水泥胶体的粘性流动以及初始微裂缝变化的影响一般很小，曲线接近为直线；现在学习的是第8页，共27页 下降段是混凝土到达峰值应力后裂缝继续扩展、贯通，从而使应力-应变关系发生变化。在峰值应力以后,裂缝继续发展,内部结构的整体受到破坏,试件的平均应力强度下降,应力-应变曲

8、线向下弯曲,曲线出现拐点,此后,曲线逐渐凸向水平轴方向发展。常用的应力-应变曲线的数学模型有两种：美国E.Hognestad建议的模型和德国Rsch建议的模型。在第二阶段，裂缝稳定扩展并达到极限应力，此后，试件中所积蓄的弹性应变能保持大于裂缝发展所需要的能量从而形成裂缝快速发展的不稳定状态并达到峰值应力，这一阶段为第三阶段。返回现在学习的是第9页，共27页什么是混凝土的疲劳破坏什么是混凝土的疲劳破坏?疲劳破坏时应力疲劳破坏时应力-应变应变曲线有何特点曲线有何特点?答答：混凝土在荷载重复作用下引起的破坏。混凝土的疲劳强度与重复作用时应力变化的幅度有关。在相同的重复次数下，疲劳强度随着疲劳应力比值

9、的增大而增大。一次加载应力小于破坏强度时，加载卸载应力-应变曲线为一环状，在多次加载、卸载作用下，应力应变环变的密合，经过多次重复曲线密合成一条直线。如果加载应力大于破坏强度，曲线凸向应力轴，在重复荷载过程中渐成直线，再重复多次加卸载，曲线逐渐凸向应变轴，无应力环形成。随着重复荷载次数的增加，曲线倾角不断减小，最终试件破坏。返回现在学习的是第10页，共27页什么是混凝土的徐变什么是混凝土的徐变?徐变对混凝土构件有何影响徐变对混凝土构件有何影响?通常认为影响徐变的主要因素有哪些通常认为影响徐变的主要因素有哪些?如何减少徐如何减少徐变变?答答:混凝土在荷载的长期作用下，其变形随时间而不断增长的现象

10、称为徐变。徐变会使结构（构件）的（挠度）变形增大，引起预应力损失，在长期高应力作用下，甚至会导致破坏。同时，徐变有利于结构构件产生内（应）力重分布，降低结构的受力（如支座不均匀沉降），减小大体积混凝土内的温度应力，受拉徐变可延缓收缩裂缝的出现。内在因素是混凝土的组成和配比。环境影响包括养护和使用条件。应力条件主要因素：现在学习的是第11页，共27页 在实际工程中，应尽量避免结构产生非线性徐变。为了减小徐变，应避免过早地给结构施加长期荷载。混凝土配比中影响徐变的主要是水灰比和水泥用量。水灰比越大，徐变越大；水泥用量越大，徐变也越大。振捣条件好，养护及工作环境湿度大、养护时间长，则徐变小。采用蒸汽

11、养护可以减小徐变。集料的质地越坚硬，级配越好，徐变越小。返回 持续应力的大小对徐变量及徐变的发展规律都有重要影响。一般地说，持续应力越大，徐变越大。当持续应力c0.5fc时，徐变大小与持续应力大小呈现性关系，这种徐变称为线性徐变。c0.5fc时，徐变与持续应力不再呈线性关系，称为非线性徐变。现在学习的是第12页，共27页钢筋混凝土结构对钢筋的性能有哪些要求钢筋混凝土结构对钢筋的性能有哪些要求?答答：钢筋混凝土结构对钢筋的性能有如下几点要求：1）采用高强度钢筋可以节约钢材，取得较好经济效果；2）为了使钢筋在断裂前有足够的变形，要求钢材有一定的塑性；3）可焊性好，即要求在一定的工艺条件下钢筋焊接后

12、不产生裂纹及过大的变形；4）满足结构或构件的耐火性要求；5）为了保证钢筋与混凝土共同工作，钢筋与混凝土之间必须有足够的粘结力。返回现在学习的是第13页，共27页影响钢筋和混凝土粘结强度的主要因素有哪些影响钢筋和混凝土粘结强度的主要因素有哪些？为保证筋和混凝土之间有足够的粘结力要采取？为保证筋和混凝土之间有足够的粘结力要采取哪些措施？哪些措施？答答：钢筋混凝土受力后会沿钢筋和混凝土接触面上产生剪应力，称为粘结应力。影响粘结强度的主要因素有混凝土强度、保护层厚度、钢筋净间距、横向配筋、侧向压应力及浇筑混凝土时钢筋的位置等。为保证钢筋和混凝土之间有足够的粘结力，可采用以下措施：1）采用变形钢筋；2）

13、选择适当的钢筋间距；3）使用横向钢筋；4）满足混凝土保护层最小厚度的要求；5）保证最小搭接长度和锚固长度；6）在钢筋端部设置弯钩。返回现在学习的是第14页，共27页为什么限制了混凝土的横向变形，可以提高其纵向为什么限制了混凝土的横向变形，可以提高其纵向抗压强度抗压强度?答答：对混凝土受压破坏机理的分析表明，混凝土受压破坏是由于内裂缝的发展。如果对横向变形加以约束，限制内裂缝的发展，则可提高混凝土的纵向抗压强度。返回现在学习的是第15页，共27页有物理屈服点的钢筋为什么一般要以屈服强度作有物理屈服点的钢筋为什么一般要以屈服强度作为钢筋强度的设计依据为钢筋强度的设计依据?答答：因为钢筋应力达到屈服

14、强度以后，将产生不可恢复的塑性变形，使构件产生很大的变形和不可闭合的裂缝，以致不能使用。返回现在学习的是第16页，共27页试说明混凝土弹性系数的定义及其与弹性模量和试说明混凝土弹性系数的定义及其与弹性模量和变形模量的关系。变形模量的关系。答答：弹性系数的定义是弹性应变与总应变的比值,其与弹性模量Ec 和变形模量Ec的关系为Ec=Ec。返回现在学习的是第17页，共27页一对称配筋的钢筋混凝土构件，其支座之间的一对称配筋的钢筋混凝土构件，其支座之间的距离固定不变。试问由于混凝土的收缩，混凝土距离固定不变。试问由于混凝土的收缩，混凝土及钢筋中将产生哪种应力及钢筋中将产生哪种应力?答答：混凝土中将产生

15、拉应力,钢筋中将产生压应力。返回现在学习的是第18页，共27页什么是条件屈服强度？什么是条件屈服强度？答答：硬钢的极限强度很高，变形很小，没有明显屈服点，通常取相应于残余应变 时的应力 作为名义屈服点，称为条件屈服强度。=0.2%0.2返回现在学习的是第19页，共27页检验钢筋的质量主要有哪几项指标？检验钢筋的质量主要有哪几项指标？答答：对软钢有屈服强度、极限强度、伸长率、冷弯性能。对硬钢有极限强度、伸长率、冷弯性能。返回现在学习的是第20页，共27页什么是钢筋的屈强比？它反映了什么问题？什么是钢筋的屈强比？它反映了什么问题？答答：屈强比为钢筋的屈服强度与极限强度的比值。它反映结构可靠性的潜力

16、及材料的利用率。返回现在学习的是第21页，共27页确定混凝土的轴心抗压强度时，为何要用确定混凝土的轴心抗压强度时，为何要用(为棱柱体的高，为棱柱体的宽为棱柱体的高，为棱柱体的宽)的棱柱体当试件？的棱柱体当试件？答答：混凝土的抗压强度随试件高宽比的大小而变化，但当 时，混凝土的棱柱体抗压强度趋于稳定。/3h b返回现在学习的是第22页，共27页徐变和塑性变形有什么不同？徐变和塑性变形有什么不同？答答：(1)徐变主要为水泥凝胶体的黏性流动。塑性变形主要为混凝土内微裂缝的发展。(2)徐变可部分恢复。塑性变形不可恢复。(3)有应力(不论大小)即有徐变。塑性变形只在应力较大时发生。返回现在学习的是第23

17、页，共27页为什么伸入支座的钢筋要有一定的锚固长度？为什么伸入支座的钢筋要有一定的锚固长度？钢筋在绑扎搭接时，为什么要有足够的搭接长度？钢筋在绑扎搭接时，为什么要有足够的搭接长度？答答：设锚固长度的目的是通过该长度上黏结应力的积累，使钢筋在支座中锚固可靠，不会被拔出。钢筋绑扎搭接时，只有在搭接长度足够长时，才能通过钢筋与混凝土之间的黏结力来传递钢筋与钢筋之间的内力。返回现在学习的是第24页，共27页什么是混凝土的收缩？什么是混凝土的收缩？答答：混凝土在空气中结硬时，随时间的延长体积减小的 现象。返回现在学习的是第25页，共27页当荷载不变长期作用时，受压柱中钢筋和当荷载不变长期作用时，受压柱中

18、钢筋和混凝土的压应力是否随时间变化？混凝土的压应力是否随时间变化？答答：钢筋的压应力随时间的延长而增长，混凝土的压应力因徐变随时间的延长而减小。返回现在学习的是第26页，共27页建筑上利用钢筋的强度只取屈服强度作为钢筋设计强度建筑上利用钢筋的强度只取屈服强度作为钢筋设计强度的依据，其理由是什么？的依据，其理由是什么？答：答：屈服强度作为钢筋混凝土构件计算时钢筋的强度限值，即钢筋强度设计指标，这是因为钢筋屈服后所出现的屈服台阶（流幅）是一个不可恢复的塑性变形，会使构件变形和裂缝大大增加以致无法使用；另一个强度指标是钢筋极限强度，这是钢筋所能达到的最大强度，而极限强度与屈服强度之比作为钢筋强度的安全储备。返回现在学习的是第27页，共27页