钢筋的主要力学性能 (2)精选文档.ppt

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1、钢筋的主要力学性能本讲稿第一页，共二十页按外形分类按外形分类 光面钢筋光面钢筋表面光滑，表面光滑，与混凝土粘结力差。与混凝土粘结力差。变形钢筋变形钢筋表面带肋，螺旋纹、人字纹、表面带肋，螺旋纹、人字纹、月牙纹，月牙纹，与混凝土粘结力高。与混凝土粘结力高。热轧钢筋热轧钢筋 （用于钢筋混凝土结构）（用于钢筋混凝土结构）按生产工艺分类按生产工艺分类 预应力钢丝和钢绞线、热处理钢筋预应力钢丝和钢绞线、热处理钢筋 （用于预应力混凝土结构）（用于预应力混凝土结构）冷加工钢筋冷加工钢筋 （用于预应力混凝土结构）（用于预应力混凝土结构）三种钢筋的生产工艺不同，见三种钢筋的生产工艺不同，见P22P22 本讲稿第

2、二页，共二十页本讲稿第三页，共二十页（二）钢筋的级别（二）钢筋的级别 1、热轧钢筋、热轧钢筋：由普通（低碳）碳素钢、低合：由普通（低碳）碳素钢、低合金钢轧制而成金钢轧制而成软钢软钢常用热轧钢筋的级别、符号、钢种和形状常用热轧钢筋的级别、符号、钢种和形状 性能：随着钢筋级别的增加，强度提高，塑性降低。性能：随着钢筋级别的增加，强度提高，塑性降低。级别代号符号钢种形状HPB235Q235光面HRB33520MnSi变形HRB40020MnSiV,20MnSiNb,20MnTi变形余热余热RRB400K20MnSi余热处理本讲稿第四页，共二十页 2 2、预应力钢丝和钢绞线、热处理钢筋、预应力钢丝和钢

3、绞线、热处理钢筋 用于预应力混凝土结构中用于预应力混凝土结构中.P439.P439440440 直径直径3 3、冷加工钢筋、冷加工钢筋 冷拉、冷拔冷拉、冷拔本讲稿第五页，共二十页本讲稿第六页，共二十页 二、钢筋的强度和变形（二、钢筋的强度和变形（通过拉伸试验获得的应力应变通过拉伸试验获得的应力应变曲线来说明曲线来说明）应力应力应变曲线分两类：应变曲线分两类：v有明显的流幅有明显的流幅：热轧钢筋（软钢）：热轧钢筋（软钢）v无明显的流幅无明显的流幅：高碳钢（硬钢）（预应力钢丝、钢绞：高碳钢（硬钢）（预应力钢丝、钢绞线、热处理钢筋）线、热处理钢筋）设计强度取值依据：设计强度取值依据：v有明显流幅钢筋

4、，取其屈服点强度作为设计取值依据。有明显流幅钢筋，取其屈服点强度作为设计取值依据。v无明显流幅钢筋，取无明显流幅钢筋，取 （极限抗拉强度）作为条件屈（极限抗拉强度）作为条件屈服点。服点。本讲稿第七页，共二十页本讲稿第八页，共二十页 三、钢筋的冷加工三、钢筋的冷加工（对钢筋进行冷加工，可以提高对钢筋进行冷加工，可以提高强度）强度）1.1.冷拉冷拉 对热轧钢筋进行张拉，张拉应力超过原屈服点，对热轧钢筋进行张拉，张拉应力超过原屈服点，然后放松，再张拉，屈服强度提高了，但塑性降低。然后放松，再张拉，屈服强度提高了，但塑性降低。（伸长率降低伸长率降低）2.2.冷拔冷拔 将将 光面钢筋通过强力拔过直径小的

5、钨合金拔光面钢筋通过强力拔过直径小的钨合金拔丝模孔，塑性变形后丝模孔，塑性变形后3 3，4mm4mm钢丝。钢丝。v 冷拉冷拉：提高抗拉强度（：提高抗拉强度（不宜作受压钢筋不宜作受压钢筋）v冷拔冷拔：同时提高抗拉、抗压强度。：同时提高抗拉、抗压强度。本讲稿第九页，共二十页 四、混凝土结构对钢筋性能的要求四、混凝土结构对钢筋性能的要求 1.1.强度强度 2.2.塑性塑性 3.3.可焊性可焊性 4.4.耐火性耐火性 5.5.与混凝土的粘结性与混凝土的粘结性本讲稿第十页，共二十页第三节第三节 钢筋和混凝土的粘结与锚固钢筋和混凝土的粘结与锚固一、粘结的作用和分类一、粘结的作用和分类 钢筋和混凝土之间的粘

6、结，是保证两者共同工作钢筋和混凝土之间的粘结，是保证两者共同工作的前提。的前提。v 钢筋混凝土结构受力后，若钢筋和混凝土有相对变形钢筋混凝土结构受力后，若钢筋和混凝土有相对变形（滑移）就会在其交界面上产生剪应力（滑移）就会在其交界面上产生剪应力 ,这种剪应这种剪应力力 称为称为钢筋和混凝土之间的粘结力钢筋和混凝土之间的粘结力。局部粘结应力局部粘结应力 v粘结应力分为：粘结应力分为：锚固粘结应力锚固粘结应力 本讲稿第十一页，共二十页钢筋与混凝土之间粘结应力示意图（a）锚固粘结应力 （b）裂缝间的局部粘结应力本讲稿第十二页，共二十页 局部粘结应力：局部粘结应力：发生在裂缝间。发生在裂缝间。作用作用

7、：钢筋应力发生变化，使相邻两个裂缝之间的：钢筋应力发生变化，使相邻两个裂缝之间的 混凝土参与受拉。混凝土参与受拉。其丧失，会开裂。其丧失，会开裂。锚固粘结应力：锚固粘结应力：发生在钢筋端部（支座内）。发生在钢筋端部（支座内）。作用作用：钢筋需有一定锚固长度，以积累足够的粘：钢筋需有一定锚固长度，以积累足够的粘 结力，达到需要的拉力。否则，发生锚固结力，达到需要的拉力。否则，发生锚固 破坏。破坏。本讲稿第十三页，共二十页二、粘结力的组成二、粘结力的组成（1 1）钢筋和混凝土接触面上的化学吸附作用力）钢筋和混凝土接触面上的化学吸附作用力化化学胶结力学胶结力（水泥对钢筋表面氧化层渗透较小）（水泥对钢

8、筋表面氧化层渗透较小）（2 2）混凝土收缩握裹钢筋而产生的摩阻力）混凝土收缩握裹钢筋而产生的摩阻力摩阻力摩阻力（3 3）钢筋表面凹凸不平与混凝土之间产生的机械咬合作）钢筋表面凹凸不平与混凝土之间产生的机械咬合作用力用力机械咬合力机械咬合力v 光圆钢筋粘结力主要来自光圆钢筋粘结力主要来自胶结力和摩阻力胶结力和摩阻力。v 变形钢筋粘结力主要来自变形钢筋粘结力主要来自机械咬合力机械咬合力。本讲稿第十四页，共二十页三、影响粘结强度的因素三、影响粘结强度的因素 平均粘结应力平均粘结应力 式中：式中：N N为钢筋的拉力，为钢筋的拉力，d d为钢筋的直径，为钢筋的直径，l l为粘结长度。为粘结长度。v 影响

9、影响粘结强度粘结强度的主要因素：的主要因素：（1 1）混凝土强度等级：混凝土强度等级：粘结强度与混凝土的抗拉强度粘结强度与混凝土的抗拉强度 大致成比例。大致成比例。（2 2）保护层厚度及钢筋净间距：保护层厚度及钢筋净间距：越大，粘结强度越越大，粘结强度越高。高。（3 3）横向钢筋（箍筋）及侧向压应力：横向钢筋（箍筋）及侧向压应力：可以限制裂缝的发可以限制裂缝的发展、提高粘结强度。展、提高粘结强度。（4 4）浇筑混凝土处钢筋所处的位置。浇筑混凝土处钢筋所处的位置。本讲稿第十五页，共二十页四、保证钢筋和混凝土粘结力的措施四、保证钢筋和混凝土粘结力的措施 （用构造措施保证）用构造措施保证）（1 1）

10、对不同等级的混凝土和钢筋，要保证基）对不同等级的混凝土和钢筋，要保证基 本的锚固长度和最小搭接长度。本的锚固长度和最小搭接长度。（2 2）满足钢筋最小间距和混凝土保护层最小）满足钢筋最小间距和混凝土保护层最小 厚度。厚度。（3 3）加密箍筋（接头范围内）。）加密箍筋（接头范围内）。（4 4）钢筋端部设弯钩（光面钢筋）。）钢筋端部设弯钩（光面钢筋）。本讲稿第十六页，共二十页第四节第四节 钢筋和混凝土的选用钢筋和混凝土的选用混凝土的选用原则：混凝土的选用原则：建筑工程中，钢筋混凝土构件的混凝土强度等级不应低于建筑工程中，钢筋混凝土构件的混凝土强度等级不应低于C15C15;当采用当采用HRB335H

11、RB335级级钢筋时，混凝土强度等级钢筋时，混凝土强度等级不宜不宜低于低于C20C20;当采用当采用HRB400HRB400和和RRB400RRB400级钢筋以及承受重复荷载的构件，混凝级钢筋以及承受重复荷载的构件，混凝土强度等级土强度等级不得不得低于低于C20C20;预应力混凝土结构的混凝土强度等预应力混凝土结构的混凝土强度等级不应低于级不应低于C30C30;当采用钢绞线，钢丝，热处理钢筋作预应力当采用钢绞线，钢丝，热处理钢筋作预应力钢筋时，混凝土强度等级不宜低于钢筋时，混凝土强度等级不宜低于C40C40。公路桥涵中，钢筋混凝土构件的混凝土强度等级不应低于公路桥涵中，钢筋混凝土构件的混凝土强

12、度等级不应低于C20C20;当采用当采用HRB400HRB400级钢筋时，混凝土强度等级不得低于级钢筋时，混凝土强度等级不得低于C25C25。预应力混凝土结构的混凝土强度等级不应低于预应力混凝土结构的混凝土强度等级不应低于C40C40;本讲稿第十七页，共二十页钢筋的选用原则：钢筋的选用原则：v钢筋混凝土结构中的钢筋和预应力混凝土结构中的钢筋混凝土结构中的钢筋和预应力混凝土结构中的非预应力钢筋宜优先采用非预应力钢筋宜优先采用HRB335HRB335和和HRB400HRB400级钢筋，级钢筋，以节省钢筋用量，改善我国建筑结构的质量。除此以外，以节省钢筋用量，改善我国建筑结构的质量。除此以外，也可以

13、采用也可以采用HPB235 HPB235 级和级和RRB400RRB400级热轧钢筋及强度级别级热轧钢筋及强度级别较低的冷拔，冷轧钢筋。较低的冷拔，冷轧钢筋。v预应力钢筋宜采用预应力钢绞线，中高强钢丝，也预应力钢筋宜采用预应力钢绞线，中高强钢丝，也可以采用热处理钢筋。除此以外，还可以采用冷可以采用热处理钢筋。除此以外，还可以采用冷拉钢筋和强度级别较高的冷拔低碳钢丝和冷轧钢拉钢筋和强度级别较高的冷拔低碳钢丝和冷轧钢筋。公路桥涵工程中还可以采用精制螺纹钢筋。筋。公路桥涵工程中还可以采用精制螺纹钢筋。本讲稿第十八页，共二十页钢筋的基本锚固长度钢筋的基本锚固长度 （第第5章章）钢筋的基本锚固长度取决于

14、钢筋的强度及混凝钢筋的基本锚固长度取决于钢筋的强度及混凝土抗拉强度，并与钢筋的外形有关。土抗拉强度，并与钢筋的外形有关。规范规范规定规定纵向受拉钢筋的锚固长度作为钢筋的基本锚固长度，纵向受拉钢筋的锚固长度作为钢筋的基本锚固长度，其计算公式为：其计算公式为：本讲稿第十九页，共二十页钢筋的搭接长度钢筋的搭接长度（第第5章章）钢筋搭接的原则是：接头应设置在受力较小处，钢筋搭接的原则是：接头应设置在受力较小处，同一根钢筋上应尽量少设接头，机械连接接头能产同一根钢筋上应尽量少设接头，机械连接接头能产生较牢固的连接力，应优先采用机械连接。生较牢固的连接力，应优先采用机械连接。受拉钢受拉钢筋绑扎搭接接头的搭接长度计算公式：筋绑扎搭接接头的搭接长度计算公式：式中，式中，为受拉钢筋搭接长度修正系数，它与为受拉钢筋搭接长度修正系数，它与同一连接区内搭接钢筋的截面面积有关，详见第同一连接区内搭接钢筋的截面面积有关，详见第5章内容。章内容。本讲稿第二十页，共二十页