河南理工大学混凝土复习.docx

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1、河南理工大学混凝土复习（混凝土结构基本原理 重庆大学出版社）第一章混凝土结构包括：素混凝土结构、钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构及配置各种纤维筋的混凝土结构。钢筋及混凝土两种材料能够有效地结合在一起而共同工作，主要基于以下三个条件：钢筋及混凝土之间存在着粘结力，使两者能结合在一起。钢筋及混凝土两种材料的温度线膨胀系数很接近。钢筋埋置于混凝土中，混凝土对钢筋起到了保护与固定作用，使钢筋不容易发生锈蚀，且使其受压时不易失稳，在遭受火灾时不致因钢筋很快软化而导致结构整体破坏。混凝土结构的特点：优点：就地取材 耐久性与耐火性好 整体性好 具有可模性 节约钢材缺点：自重大 抗裂性差 需用模板 混凝土结构

2、施工工序复杂，周期较长，且受季节气候影响 对于现役混凝土，如遇损伤则修复困难 隔热隔声性能也比较差。第二章我国常用的钢筋品种有热轧钢筋、钢绞线、钢丝等。普通热轧钢筋包括HPB300(一级)，HRB335（二级），HRB400（三级），HRB500（四级）。钢筋表示中各字母记数字含义：第一个字母处H：热轧钢筋， R：余热处理；第二个字母处R：带肋，P：光圆，B：钢筋。数字表示屈服强度标准值。无明显流服的钢筋，工程上一般取残余应变为0.2%时所对应的应力s0.2作为无明显流服钢筋的假定屈服点，称为钢筋的条件屈服强度。反映钢筋塑性性能与变形能力的两个指标钢筋的延伸率与冷弯性能。钢筋的延伸率是指钢筋试

3、件上标距为10d或5d（d为钢筋直径）范围内的极限延伸率，记为d10或d5。延伸率越大，说明钢筋的塑性性能与变形能力越好。钢筋冷弯是将钢筋绕某个规定直径D的辊轴弯曲一定角度，弯曲后钢筋无裂纹、鳞伤、断裂现象。要求钢筋具有一定的冷弯性能可使钢筋在使用时不发生脆断，在加工时不致断裂。（了解，能叙述出来）冷拉仅能提高钢筋的抗拉屈服强度，其抗压强度将降低，故冷拉钢筋不宜作为受压钢筋。钢筋冷拔之后强度大为提，但塑性降低，冷拔后的钢丝没有明显屈服点与流福（即由软钢变为硬钢），冷拔后可同时提高抗拉与抗压强度。钢筋混凝土结构对钢筋性能的要求包括以下几点：适当的屈强比（屈强比是指钢筋的屈服强度及极限抗拉强度之比

4、） 良好的塑性 可焊性能好 及混凝土的粘结性能好 耐久性与耐火性强。我国标准规定用边长为150mm的标准立方体试块在标准条件（温度（203），相对湿度(mm2s)，试件上、下表面不涂润滑剂）测得的破坏时的平均压应力作为混凝土的立方体抗压强度，（以上标准只需了解） 记为fcus（其中上角s表示实测值）混凝土的立方体抗压强度标准值系指按上述规定所测得的具有95%保证率的立方体抗压强度，记为fcu,k。混凝土轴心抗压强度：轴心抗压强度试件高宽比一般为23。我国采用150mm150mm300mm或150mm150mm450mm的棱柱体为标准试件。混凝土三向受压状态下，随着侧向压应力的增加，试件轴向受压

5、强度提高，轴向变形能力也明显提高。混凝土的变形性能，三个阶段特点：当荷载较小时，即s0.3fc（即图中oa段）时，应力应变关系接近于直线。随着荷载的增加，当应力为()fcs（图中ab段）时，混凝土表现出越来越明显的塑性，应力应变关系偏离直线，应变的增长速度比应力增长快。此阶段中混凝土内部裂缝虽有所发展，但处于稳定状态。随着荷载进一步增加，当应力为()fc（图中bc段时），应变增长速度进一步加快，应力应变曲线的斜率急剧减小，混凝土内部微裂缝进入非稳定发展阶段。当应力达到c点时，混凝土发挥出受压时的最大承载能力，即轴心抗压强度fc（极限强度），相应的应变值e0称为峰值应变。此时混凝土内部微裂缝已延

6、伸扩展成若干通缝。（图见课本P222.18）影响混凝土轴心受压时应力应变线形状的因素：混凝土强度等级 加载速度 横向约束。所谓极限压应变是指混凝土试件可能达到的最大应变值，它包括弹性应变与塑性应变。极限应变越大，混凝土的变形能力越好。徐变：混凝土在不变的应力长期持续作用下，变形随时间而徐徐增长的现象称为混凝土的徐变。影响徐变的因素：应力水平、混凝土材料组成、混凝土制作、养护方法、混凝土构件的形状、尺寸与外部环境条件。 如何减小徐变对工程的影响：一般取普通混凝土在荷载长期作用下的抗压强度为0.8fcs，高强混凝土取(采用坚硬、弹性模量大的骨料，骨料所占体积越大，徐变越小。混凝土养护在高温，湿度大

7、的条件下进行，使水泥水化作用充分。采用较大尺寸混凝土构件。（相对面积较小，构件内水分不易丢失）如何减小混凝土的收缩：1.水泥用量越大，等级越高，水灰比越大，则收缩越大，骨料级配越好弹性模量越大，则收缩越小。2.凝结硬化过程以及使用时，环境湿度越大，收缩越小，若环境湿度大的同时养护温度越高，收缩将减小。3.混凝土施工质量越好，振捣越密实，收缩越小。4.构件体积越表面积之比越大，收缩越小。粘结应力分类：锚固粘结应力、裂缝附近的局部粘结应力、弯曲粘结应力。光圆钢筋及混凝土的粘结力三部分组成：混凝土中水泥胶体及钢筋表面的化学胶着力、钢筋与混凝土接触面的摩擦力、钢筋表面粗糙不平造成的机械咬合力。变形钢筋

8、及混凝土的粘结力也由胶着力、摩擦力与机械咬合力三部分组成。影响粘结强度的因素：混凝土强度、混凝土保护层厚度、钢筋净距、钢筋外形、横向约束钢筋、受力状态、浇筑混凝土时钢筋所处的位置。（前四项主要）提高粘结强度的措施：提高混凝土强度、增大混凝土保护层厚度、保持一定的钢筋净间距。第三章结构上的作用是指施加在结构上的集中力或分布力，以及引起结构外加变形或约束变形的原因（如地震、基础差异沉降、温度变化、混凝土收缩等）。前者以力的形式作用于结构上，称为直接作用，习惯上称为荷载；后者以变形的形式作用在结构上，称为间接作用。永久作用：指在结构使用期间，其值不随时间变化，或其变化及平均值相比可以忽略不计，或其变

9、化是单调的并能趋于限值的作用，如结构的自重力、土压力、预应力等。永久荷载根据构件体积与材料容重确定。)fcs。第2/5页上的行车荷载、风荷载与雪荷载等。这种作用若为直接作用，则通常称为可变荷载。偶然作用：在结构使用期间不一定出现，一旦出现，其量值很大且持续时间很短的作用。如强烈地震、爆炸、撞击等引起的作用。作用效应：直接作用或间接作用，作用在结构构件上，并由此对结构产生内力与变形，称为作用效应。用S表示。 结构抗力是指整个结构或结构构件承受作用效应的能力，用R表示。安全性、适用性、耐久性统称为结构的可靠性，也就是结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的能力。 结构的安全等级（设计基准

10、期通常取50年）：根据房屋的重要性来划分。重要房屋及次要房屋的划分，应根据结构破坏可能产生的后果，即危及人的生命、造成经济损失，产生社会影响等的严重程度。具体等级划分见课本41页。 结构设计时所取用的资料应用概率统计方法来确定。结构极限状态：整个结构或结构的一部分超过某一特定状态（如承载力、变形、裂缝宽度超过某一限值）就不能满足设计规定的某一功能要求，此特定状态称为该功能的极限状态。分为：承载力极限状态与正常使用极限状态（会判断属于哪一种）。结构设计可靠指标的影响因素：破坏类型与安全等级。正常使用极限状态设计表达式（标准组合效应及频遇组合、准永久组合，要记）第四章受弯构件在荷载等作用下，可能发

11、生两种主要破坏：沿弯矩最大的截面破坏，沿剪力最大或弯矩与剪力都较大的截面破坏。（P59图4.3要看）正截面受弯的破坏形态：适筋破坏、超筋破坏、少筋破坏。适筋破坏特点：纵向受拉钢筋应力首先达到屈服强度，然后受压区边缘混凝土达到极限压应变致使受压区混凝土被压坏。这种破坏从受拉钢筋屈服到极限状态有一个较长的塑性变形过程，能够给人以明显的破坏预兆，因此这种破坏状态称为塑性破坏或延性破坏。由于适筋梁的破坏始于受拉钢筋首先屈服，而超筋梁的破坏始于受压区混凝土首先压碎，所以必然存在一种界限状态，即受拉钢筋屈服的同时，受压区边缘混凝土应变也恰好达到极限压应变，此时的配筋率为界限配筋率，其特点是截面屈服与达到极

12、限承载能力同时发生，即My=Mu，这种破坏形态叫“界限破坏”或“平衡破坏”，也就是适筋梁及超筋梁在界限时的破坏情况。当rrb时梁发生超筋破坏，因此界限配筋率rb是保证受拉钢筋区服的最大配筋率。（了解，关键知道界限配筋率，以及如何判断适筋与超筋）。受压区等效矩形应力图形，两个图形等效原则：1.等效矩形应力图形的面积应等于抛物线加矩形应力图形面积，即混凝土压应力的合力C的大小相等。2.等效矩形应力图形的形心位置应及抛物线加矩形应力图形的总形心位置相同，即压应力合力C的作用点位置不变。（图在70页，这个一定要会背）P72表4.3 受弯构件一侧受拉钢筋的最小配筋率：rmin双筋受弯构件正截面承载力的计

13、算，看看两类T形截面判别： ft=max0.45,0.2% fy第3/5页fyAsa1fcbfhfMa1fcbfh0-hf()满足以上之一为第一类，反之为第二类。当截面弯矩设计值M已知时，用第二式。bf、hf分别为T形截面受压区的翼缘宽度与翼缘高度。第五章受压构件按受力情况不同分为：轴心受压构件、单向偏心受压构件与双向偏心受压构件。钢筋混凝土轴心受压构件中配置纵筋与箍筋，作用：纵筋：及混凝土共同承担纵向压力，提高构件的正截面受压承载力；抵抗因偶然偏心在构件受拉边产生的拉应力；改善混凝土的变形能力，防止构件发生脆性破坏，减小混凝土的收缩与徐变变形。箍筋：固定纵向钢筋的位置，及纵筋形成空间钢筋骨架

14、，为纵筋提供侧向支撑，防止纵筋受压后外凸，还可以约束核心区混凝土，改善混凝土的变形性能。按柱中箍筋形式的不同可分为：普通箍筋柱与螺旋箍筋柱。稳定系数j随着构件长细比的增大而减小，长细比相同时，还与混凝土强度等级与钢筋的种类以及配筋率有关。 偏心受压构件，大小偏心的判定P109P111。附加偏心距ea取20mm与偏心方向截面尺寸最大尺寸的1/30两者中较大者。短柱、长柱构件的破坏属于材料破坏，细长柱的破坏属于失稳破坏。5.4可能有计算题。第七章无腹筋简支梁斜裂缝分为弯剪斜裂缝与腹剪斜裂缝。剪跨比对梁沿斜截面破坏的主要形态的影响：斜拉破坏：当梁的剪跨比较大(l3)，同时梁内配置的腹筋数量又过少时，

15、将发生斜拉破坏。发生斜拉破坏的梁，其斜截面受剪承载力主要取决于混凝土的抗拉强度。剪压破坏：当梁的剪跨比适当(1l3)，但腹筋数量不过少时，常发生剪压破坏。斜压破坏：当梁的剪跨比较小(l1)，或剪跨比适当(1l3)，但截面尺寸过小而腹筋数量过多时，常发生斜压破坏。影响斜截面受剪承载力的因素：剪跨比、腹筋数量、混凝土强度等级、纵筋配筋率、截面形状、预应力以及梁的连续性等其他因素。其中剪跨比的影响机理：剪跨比大时，发生斜拉破坏，斜裂缝一出现就直通梁顶，sy的影响很小；剪跨比减小后，荷载垫板下的sy阻止斜裂缝的发展，发生剪压破坏，受剪承载力提高。剪跨比很小时，发生斜压破坏，荷载及支座间的混凝土像一根短

16、柱在sy作用下被破坏，受剪承载力很高但延性较差。确定纵向钢筋的弯起时，必须考虑以下三方面的要求：第九章混凝土结构设计规范将裂缝控制等级划分为三级：一级严格要求不出现裂缝的构件；二级一般要求不出现裂缝的构件；三级允许出现裂缝的构件。钢筋混凝土构件的最大裂缝宽度wmax是按荷载准永久组合并考虑长期作用影响的效应计算，而预应力混凝土构件的最大裂缝宽度是按荷载标准组合并考虑长期作用影响的效应计算。结构构件的最大裂缝宽度限值，主要是根据结构构件的耐久性要求确定的。混凝土结构设计规范规定了最大裂缝宽度限制等级，设计时可根据结构构件所处的耐久性环境类别、结构构件种类、裂缝控制等级等查取。混凝土构件裂缝宽度计

17、算的两个理论：粘结滑移理论与无滑移理论。裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数y如何减小裂缝宽度：采用较小直径的钢筋与变形钢筋。而解决裂缝问题的最有效办法是采用预应力混凝土。第4/5页钢筋混凝土梁的截面刚度不是一个常数，而是随荷载的增加有所改变，并及裂缝的出现与开展有关。最小刚度原则受弯构件的截面刚度Bs及弯矩大小有关，而受弯构件截面的弯矩一般是沿梁长度变化的，所以即使是等截面的钢筋混凝土，各截面刚度也是彼此不相等的。在弯矩较大的区段，有垂直裂缝出现，刚度较小，靠近支座的区段，弯矩较小而没有垂直裂缝，故刚度较大。为了简化计算，在同一符号弯矩范围内，可按弯矩最大截面处的最小刚度Bmin计算，这就是挠度

18、计算中的最小刚度原则。第十章跟钢筋混凝土结构相比，预应力混凝土结构有如下特点：2.节省材料、降低自重预应力混凝土的分类：（考试必出）先张法预应力混凝土：在浇筑混凝土之前利用永久或临时台座张拉预应力筋你，并将张拉后的预应力筋用夹具固定在台座上，然后浇筑混凝土，待混凝土达到一定强度（一般不低于设计值的75%）后，切断预应力筋，在预应力筋回缩的过程中利用其及混凝土之间的粘结力，对混凝土施加预应力。先张法是靠预应力筋及混凝土之间的粘结力来传递预应力的。后张法预应力混凝土：先浇筑混凝土构件，同时在构件中预留孔道，待混凝土达到一定强度（一般不低于设计的混凝土强度等级值的75%）后，将预应力筋穿入孔道，利用

19、构件自身作为台座张拉预应力筋，同时压缩混凝土。张拉完成后，用锚具将预应力筋固定在构件上，然后在孔道内灌浆使预应力筋与混凝土形成一个整体。后张法中预应力的建立3主要靠构建两端的锚具，锚具下存在很大的局部集中力。预应力混凝土结构对混凝土有如下要求：1.高强度2.低收缩、低徐变3.快硬、早强预应力混凝土结构中的钢筋包括预应力筋与非预应力筋，其中非预应力筋及钢筋混凝土结构中的要求相同，对预应力筋有如下要求：张拉控制应力是指预应力筋张拉时需要达到的最大应力值，即用张拉设备所控制的总张拉力除以预应力钢筋截面积所得出的应力值，以scon表示。scon越高，相同面积的预应力筋使混凝土获得的预压应力越大，构件的

20、抗裂性能越好；若要使构件具有同样的抗裂性，则scon越高，所需要的预应力筋面积越小。但scon定的过高，也会引起部分钢丝断丝、过大的应力松弛损失、构件延性降低等问题。因此预应力筋的张拉控制应力scon不能定得过高，应留有适当的余地。预应力损失值：预应力筋张拉后，由于各种原因其张拉应力会下降，这种现象称为预应力损失。预应力损失的分类：张拉端锚具变形与预应力筋内缩引起的预应力损失sl1预应力筋及孔道壁之间的摩擦引起的预应力损失sl2预应力筋及台座之间温差引起的预应力损失sl3预应力筋松弛引起的预应力损失sl4混凝土的收缩与徐变引起受拉区与受压区纵向预应力筋的预应力损失sl5、sl5环形构件中螺旋式预应力筋对混凝土的局部挤压引起的预应力损失s少部分没有整理，还需看课本