钢筋砼结构的材料精选课件.ppt

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1、关于钢筋砼结构的材料关于钢筋砼结构的材料第一页，本课件共有45页第一节 钢筋的品种和力学性能一、钢筋的品种（一）直径：（一）直径：钢筋、钢丝（二）外形：（二）外形：光面钢筋、变形钢筋加图1-1第二页，本课件共有45页一、钢筋的品种（三）：按加工（三）：按加工钢筋钢筋热轧钢筋：热轧钢筋：热轧光面钢筋HPB235，热轧带肋钢筋HRB335，HRB400，HRB500，余热处理钢筋RRB400冷拉钢筋：冷拉钢筋：由热轧钢筋在常温下用机械拉伸而成余热处理钢筋：余热处理钢筋：RRB400，钢筋通过加热、淬火、回火而成H：热轧（HOT ROLLED）P:光面（PLAIN）B:钢筋（BAR）R:带肋的（RI

2、BBED）第三页，本课件共有45页钢丝钢丝光圆钢丝光圆钢丝：有3mm、4mm、5mm、6mm、6.25mm、7mm、8mm、9mm、10mm、12mm螺旋肋钢丝：螺旋肋钢丝：以普通低碳钢或普通低合金钢热轧的圆盘条为母材，经 冷轧 减径后，在其表面冷轧成两面或三面有月牙肋的钢 丝。直径有4mm、4.8mm、5mm、6mm、6.25mm、7mm、8mm、9mm、10mm。刻痕钢丝：刻痕钢丝：在光圆钢丝的表面上进行机械刻痕处理。5mm一、钢筋的品种（三）：按加工（三）：按加工钢绞线钢绞线由多根高强光圆或刻痕钢丝捻制在一起经过低温回火处理清除内应力后制成分为2股、3股和7股对7股钢丝捻制的钢绞线还可经

3、拔模制成型号为（1*7）C的钢绞线第四页，本课件共有45页(四四)按化学成分：按化学成分：碳素钢（铁、碳、硅、锰、硫、磷等元素）低碳钢（含碳量0.25%）中碳钢（含碳量0.250.6%）高碳钢（含碳量0.61.4%）普通低合金钢（另加硅、锰、钛、钒、铬等）硅系硅钒系硅钛系硅锰系硅铬系第五页，本课件共有45页二、钢筋的力学性能 （一）软钢：（一）软钢：受力分为四个阶段，即弹、屈、强、颈缩。设计强度指标设计强度指标：屈服强度，抗拉强度为储备 变形能力指标：变形能力指标：伸长率、冷弯试验 （二）硬钢：（二）硬钢：无明显屈服点，残余变形为“协定流限”（条件屈服强度）为设计强度指标，塑性差。第六页，本课

4、件共有45页3.3.冷拉钢筋：冷拉钢筋：屈服强度提高了，但塑性变差了，且抗压强度 不变。冷拉钢筋受高温后强度降低。焊接应控制加热 时间。4.4.钢筋的疲劳：钢筋的疲劳：损伤积累造成破坏，强度较低。（二百万次）强度为疲劳强度，约为 与应力特征 有关，水工中 很少遇到重复荷载。第七页，本课件共有45页第二节 混凝土的物理力学性能.立方体抗压强度立方体抗压强度（基本强度指标基本强度指标）砼是由三种材料组成的混合体，结构复杂，力学性能也复杂 一、混凝土的强度（多个强度指标）承压板试块摩擦力不涂润滑剂涂润滑剂强度大于压力压力试件试件裂缝发裂缝发展展扩张扩张整个体系整个体系解体，丧失承载力解体，丧失承载力

5、我国规范的方法：不涂润滑剂第八页，本课件共有45页砼强度砼强度与水泥标号、砼配比、养护条件、龄期有关主要主要是紧箍作用的影响，使得小试块测得强度较高，可采用消除摩擦力的影响来测定实际强度，但规 范未采用。上述条件一定上述条件一定时，还与试块大小、加载方法、加载速 度有关我国规范我国规范利用150立方体，温度（203）度，湿度不于95，养护28天，标准试验方法（每秒载 ），得到的保证率为95的抗压强度值，用 表示。修正系数取1.05修正系数取1.05 立方体抗压强度立方体抗压强度，非真正的抗压强度，而是一个强度等级指标，划分强度等级。第九页，本课件共有45页l水电工程中砼强度等级水电工程中砼强度

6、等级:C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60 水电工程中水电工程中 素砼C10，钢筋砼 C15，、级冷压肋筋 C20 砼强度等级砼强度等级 装配式：薄壁结构 C20，预应力结构 C30 要求要求 特殊要求：抗渗、抗冻、抗磨、抗腐蚀水工建筑中工程量大，砼浇筑后较长时间不加载，故可采用60天或90天龄期的强度作为设计强度。也可用前180天，需论证。不同龄期混凝土强度见表1-1第十页，本课件共有45页2.2.棱柱体抗压强度棱柱体抗压强度轴心抗压强度轴心抗压强度 采用 棱柱体试件，测得的抗压强度，为实际构件的抗压强度，低于 。平均为0.76。考虑实际构件

7、制作、养护的差异，尺寸效应等规范取值如下 （11）承压板试块第十一页，本课件共有45页3.3.轴心抗压强度轴心抗压强度 直接受拉法：埋 长 的钢筋 劈裂试验：立方体或圆柱体，加线荷载，应力如图1-8试验方法 第十二页，本课件共有45页 加图18 100100150150500 直接受拉试验 第十三页，本课件共有45页劈裂试验比直接受拉法所得砼抗拉强度低（国外结论相反）由试验得到 与 的关系 （13）规范取 （14）第十四页，本课件共有45页4.4.复合应力状态下砼强度复合应力状态下砼强度实际结构中，砼多处于复合受力状态，问题较复杂，未建立完整的复合应力强度理论。平面应力状态下砼的强度曲线如图1

8、-10所示：第十五页，本课件共有45页加 图110（15）其中第十六页，本课件共有45页正应力和剪应力共同作用时强度曲线如图1-11。画图111/fc/fc0.20.1-0.10.00.61.0单轴抗拉强度单轴抗压强度表达式为 （1-6）a、b、c、n为常数，由试验得出。第十七页，本课件共有45页三向受压混凝土的强度 三向受压时，砼一向抗压强度随另二向压应力的增加而增加加图112第十八页，本课件共有45页二、混凝土的变形混凝土的变形分为两类：1、外荷载作用产生的受力变形。2、温度和干湿变化引起的体积变形。（一）（一）砼在一次短期加载时的曲线，如下图砼在一次短期加载时的曲线，如下图画图1-131

9、-13、图、图1-161-16。第十九页，本课件共有45页 小于0.30.4 时，接近直线（a点），变形主要是骨料和结晶体骨架强度 超过a点出现弯曲，由于界面裂缝扩展，产生塑变，0.80 之前，为稳定裂缝扩展阶段。图1-16 达0.8 时，裂缝连通，不稳定裂缝扩展阶段，体积增大，为长期强度。达 时，裂缝将砼分成几个小柱体，砼压碎或失稳达最大承载力，=0.002左右。超过后，需降低荷载，以维持平衡，还在增加，需用特殊方法，取得下降段，压碎时的应变 （极限压应 变）越大塑性越好。第二十页，本课件共有45页影响 形状的因素：强度等级；加载方法；约束程度；作用是：峰值应力后，吸收试验机的变形能，测出下

10、降段特殊方法：加图114，115第二十一页，本课件共有45页 简化的 曲线（混凝土单轴受压）直线曲线上升段：比较接近为下降段最大应力最大应力最大应力最大应力时的应变，一般为0.002 曲线受拉 类似于受压第二十二页，本课件共有45页（二）（二）混凝土在重复荷载下的混凝土在重复荷载下的 曲线曲线加卸荷曲线形成环状，随重复次数增加，残余应变减小，接近直线，见图1-17、1-18。直线与一次加荷 原点切线平行。多次循环后，曲线凸向应变轴，产生疲劳破坏，其强度与循环次数和应力特性 有关，次数多 强度低。加图117，118第二十三页，本课件共有45页（三）混凝土的弹性模量：（三）混凝土的弹性模量：混凝土

11、为一种弹塑性材料，模量由以下几种 原点切线初始弹模弹性模量 。加点公式？变形模量割线 （为弹性系数）。切线模量 关系。第二十四页，本课件共有45页混凝土变形模量的表示方法混凝土变形模量的表示方法可换成课本18页图119第二十五页，本课件共有45页 混凝土的弹性模量的试验方法 （150150300标准试件）c/fcc0.5510次此线和原点切线基本平行，取其斜率作为Ec回归第二十六页，本课件共有45页 混凝土的受拉弹模、泊松比及剪切模量l混凝土受拉弹模同受压弹模大体相等，但当砼即将开裂时取l泊松比，非定值，但 时，取0.617。l剪切模量：由材力公式计算（110）第二十七页，本课件共有45页（四

12、）混凝土的极限变形（四）混凝土的极限变形u 影响因素：混凝土本身性质、试验方法（加载速度、量测标距等），实测值变化范围大。u受压极限应变 ：均压：0.002 偏压：0.00250.005；多在0.0030.004u受拉极限应变 ：比受压极限应变小 在0.000050.00027，一般取0.0001第二十八页，本课件共有45页（五）徐变（五）徐变 u长期荷载作用下混凝土的变形性能 徐变定义徐变定义：混凝土在受到荷载作用后，在荷载(应力)不变的情况下，变形(应变)随时间增长而不断增长的现象。P0.51.01.52.02.505101520253035(10-3)(月)c0.5fc，线性徐变c0.8

13、fc，非线性徐变creeecr0.51.01.52.02.505101520253035(10-3)(月)c0.5fc，线性徐变c0.8fc，非线性徐变第二十九页，本课件共有45页u徐变的原因 第一：胶凝体的粘性流动（颗粒间的相对滑动）要延续很长时间。第二：混凝土内部微裂缝的不断发展第三十页，本课件共有45页u徐变的影响因素应力大小：时，线性徐变。时，徐变与应力不成线性关系。时，不稳定徐变 龄期长，徐变小。湿度低，徐变大。第三十一页，本课件共有45页u徐变对混凝土结构的影响l徐变使变形增大；l引起应力重分布，降低应力集中程度；l预应力损失。PAsPAs s1c1Ps2As s2P拆去，钢筋受压

14、混凝土受拉，可能会引起混凝土开裂徐变：徐变：s，c第三十二页，本课件共有45页（六）混凝土的温度变形和干湿变形（六）混凝土的温度变形和干湿变形u混凝土线温胀系数 ,取 u干缩是由于混凝土中水分的散失引起的，干缩应变为：210-4610-4第三十三页，本课件共有45页三、其它性能三、其它性能1.1.重度重度(重力密度重力密度)P)P22222.2.耐久性：抗渗能力差耐久性：抗渗能力差第三十四页，本课件共有45页第三节第三节 钢筋与混凝土的粘结钢筋与混凝土的粘结一、钢筋与混凝土间的粘结力一、钢筋与混凝土间的粘结力 钢筋与砼间的粘结力是二者共同工作的基础之一 1 1、粘结力的分布、粘结力的分布由拔出

15、试验来测定粘结力 加图121第三十五页，本课件共有45页l粘结应力为：（112）单位长度上钢筋应力变化值。钢筋截面面积。钢筋周界。第三十六页，本课件共有45页l测量钢筋各点应变，就可得到钢筋应力 图，求出粘结应力 ，见图1-22。加图122第三十七页，本课件共有45页l分析试验结果得剪应力的分布光面圆钢：光面圆钢：随拉力增加，有效埋长增长，峰值向自由端移动，临近破坏时，移至后端部（前端部产生滑移，峰值向里移动）。变形钢筋：变形钢筋：有效埋长增长较慢，应力峰值始终在加端附近，粘结强度较大。第三十八页，本课件共有45页2 2、粘结力组成：、粘结力组成：胶着力，较小。摩擦力，光圆钢筋的主要粘结力来源

16、。机械咬合力，变形钢筋的主要粘结力来源。第三十九页，本课件共有45页3 3、影响粘结强度的因素：、影响粘结强度的因素：钢筋表面形状，光面弯钩。混凝土抗拉强度。图1-23。保护层厚度及钢筋位置（变形钢筋）。图1-24。加图123，124第四十页，本课件共有45页二、钢筋的锚固与接头二、钢筋的锚固与接头 1 1、钢筋的锚固、钢筋的锚固为保证钢筋的受力，不发生粘结破坏，应有足够长的锚固长度。锚固长度 可由在钢筋屈服前不发生粘结破坏的条件来确定。计算如下：为平均粘结应力（1-13）第四十一页，本课件共有45页l影响锚固长度的因素钢筋强度；直径；形状；砼强度；受力性质。l附录四表2中规定了最小锚固长度的

17、具体数值。l锚固长度不满足时处理方法：加端板、加模筋。第四十二页，本课件共有45页2 2、钢筋的接头、钢筋的接头单根钢筋一般长612m，长度不够时需连接。钢筋的连接方法连接方法：绑扎搭接绑扎搭接：l钢筋间应力的传递靠粘结力，故需足够搭接长度 。受拉钢筋：且 受压钢筋：且l位置要求：同一断面接头不宜太多；不要放在受力较大部位；轴拉、小偏拉及受振动构件中钢筋不应绑搭d22mm 的拉筋或d32mm的压筋，不宜绑搭。加图126第四十三页，本课件共有45页焊接：焊接：l焊接方法：接触电焊（闪光对焊）、搭接焊、整条焊、电渣压力焊（竖向钢筋）、气压焊（竖向钢筋）加图127机械连接：机械连接：l 连接方法：轧制螺旋连接、机械挤压连接。加图128第四十四页，本课件共有45页感感谢谢大大家家观观看看第四十五页，本课件共有45页