混凝土结构材料的力学性能精选文档.ppt

《混凝土结构材料的力学性能精选文档.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《混凝土结构材料的力学性能精选文档.ppt（70页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、混凝土结构材料的力学性能本讲稿第一页，共七十页3 钢筋和混凝土的力学性能本章要点本章要点1.熟悉熟悉钢筋的强度和变形性能钢筋的强度和变形性能,钢筋的分类钢筋的分类 和品种和品种,钢筋的冷加工方法钢筋的冷加工方法,混凝土结构对钢筋的混凝土结构对钢筋的要求要求;2.掌握掌握混凝土的各类强度混凝土的各类强度,混凝土的各种变形性能混凝土的各种变形性能,收缩和徐变对结构的影响收缩和徐变对结构的影响;3.保证钢筋和混凝土的保证钢筋和混凝土的粘结力粘结力。本讲稿第二页，共七十页3.1.1 钢筋的强度和变形钢筋的强度和变形 1.钢筋的应力钢筋的应力-应变关系应变关系(stress-strain relatio

2、nships for steel)钢筋可分为两类钢筋可分为两类:有明显屈服点的钢筋和无明显屈服点的钢有明显屈服点的钢筋和无明显屈服点的钢筋筋(习惯上分别称它们为软钢和硬钢习惯上分别称它们为软钢和硬钢)。普通热轧钢筋和细晶粒热。普通热轧钢筋和细晶粒热轧钢筋都属于有明显屈服点的钢筋。预应力钢筋一般属于无明显轧钢筋都属于有明显屈服点的钢筋。预应力钢筋一般属于无明显屈服点的钢筋。屈服点的钢筋。1)钢筋的拉伸应力钢筋的拉伸应力-应变曲线应变曲线 有明显屈服点钢筋的典型拉伸应力有明显屈服点钢筋的典型拉伸应力-应变曲线应变曲线 无明显屈服点钢筋的典型拉伸应力无明显屈服点钢筋的典型拉伸应力-应变曲线应变曲线

3、第第3 3章章 混凝土结构材料的力学性能混凝土结构材料的力学性能 3.1 3.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 本讲稿第三页，共七十页第第3 3章章 混凝土结构材料的力学性能混凝土结构材料的力学性能 3.1 3.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 2 2 软钢的软钢的应力应力应变曲线应变曲线 a 比例极限比例极限b 弹性极限弹性极限ob 弹性阶段弹性阶段d 极限抗拉强度极限抗拉强度bc 屈服阶段屈服阶段cd 强化阶段强化阶段de 破坏阶段破坏阶段e 极限应变极限应变本讲稿第四页，共七十页第第3 3章章 混凝土结构材料的力学性能混凝土结构材料的力学性能 3.1 3.1 钢筋的物理力

4、学性能钢筋的物理力学性能 3 3 硬钢的硬钢的应力应力应变曲线应变曲线 d 极限抗拉强度极限抗拉强度e 极限应变极限应变 条件屈服强度：条件屈服强度：取残余应变为取残余应变为0.2%所对应的应力作为无明显流幅钢筋的强度限值，所对应的应力作为无明显流幅钢筋的强度限值，通常称为通常称为条件屈服强度条件屈服强度。本讲稿第五页，共七十页第第3 3章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 3.1 3.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 4 4 钢筋的应力钢筋的应力应变应变简化模型简化模型 （1 1）理想弹塑性模型理想弹塑性模型（2 2）三段线性模型三段线性模型本讲稿第六页，共七十页第第3 3章章

5、 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 3.1 3.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 5 5 钢筋的钢筋的塑性性能塑性性能 （1）延伸率：）延伸率：（2）冷弯性能：）冷弯性能：延伸率越大，钢筋的延伸率越大，钢筋的塑性塑性和和变变形能力形能力越好。越好。弯心弯心直径直径越小，弯过的越小，弯过的角度角度越大，越大，冷弯性能越好，钢筋的冷弯性能越好，钢筋的塑性性能塑性性能越好。越好。本讲稿第七页，共七十页第第3 3章章 混凝土结构材料的力学性能混凝土结构材料的力学性能 3.1 3.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 3.1.2 3.1.2 钢筋的钢筋的种类种类及及符号符号说明说明 钢筋

6、的外形钢筋的外形 热轧钢筋热轧钢筋本讲稿第八页，共七十页第第3 3章章 混凝土结构材料的力学性能混凝土结构材料的力学性能 3.1 3.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 3.1.2 3.1.2 钢筋的钢筋的种类种类及及符号符号说明说明 预应力钢筋预应力钢筋本讲稿第九页，共七十页第第3 3章章 混凝土结构材料的力学性能混凝土结构材料的力学性能 3.1 3.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 3.1.2 3.1.2 钢筋的钢筋的种类种类及及符号符号说明说明热轧钢筋的热轧钢筋的符号说明符号说明HPB235 生产工艺：生产工艺：hot rolled 表面形状：表面形状：plain 钢筋：钢

7、筋：bar 屈服强度屈服强度本讲稿第十页，共七十页第第3 3章章 混凝土结构材料的力学性能混凝土结构材料的力学性能 3.1 3.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 3.1.2 3.1.2 钢筋的钢筋的种类种类及及符号符号解释解释热轧钢筋的热轧钢筋的符号说明符号说明HRB335 hot rolledribbed bar RRB400 remained heat treatmentribbed bar 本讲稿第十一页，共七十页第第3 3章章 混凝土结构材料的力学性能混凝土结构材料的力学性能 3.1 3.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 钢筋按外形分类钢筋按外形分类光面钢筋光面钢筋变形

8、钢筋变形钢筋本讲稿第十二页，共七十页第第3 3章章 混凝土结构材料的力学性能混凝土结构材料的力学性能 3.1 3.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 本讲稿第十三页，共七十页第第3 3章章 混凝土结构材料的力学性能混凝土结构材料的力学性能 3.1 3.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 本讲稿第十四页，共七十页第第3 3章章 混凝土结构材料的力学性能混凝土结构材料的力学性能 3.1 3.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 本讲稿第十五页，共七十页第第3 3章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 3.1 3.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 3.1.2 3.1.2

9、钢筋的钢筋的种类种类及及符号符号说明说明热轧钢筋的热轧钢筋的屈服强度屈服强度种类种类符号符号fyf y热轧钢筋HPB 235(Q235)210210HRB 335(20MnSi)300300HRB 400(20MnSiV、20MnSiNb、20MnTi)360360RRB 400(K20MnSi)R360360本讲稿第十六页，共七十页第第1 1章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 1.1 1.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 3.1.2 3.1.2 钢筋的钢筋的种类种类及及符号符号说明说明预应力钢筋的预应力钢筋的符号说明符号说明钢绞线钢绞线 S Strand 光面钢丝光面钢丝 P

10、 Plain 刻痕钢丝刻痕钢丝 I Indented 螺旋肋钢丝螺旋肋钢丝 H Helix 热处理钢筋热处理钢筋 HT Heat-treated 本讲稿第十七页，共七十页第第1 1章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 1.1 1.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 3.1.2 3.1.2 钢筋的钢筋的种类种类及及符号符号说明说明预应力钢筋的预应力钢筋的屈服强度屈服强度种类种类符号符号fptkfpyfpy钢绞线13S18601320390172012201570111017186013203901720 1220消除应力钢丝光面螺旋肋PH17701250410167011801570

11、1110刻痕I15701110410热处理钢筋40Si2MnHT1470104040048Si2Mn45Si2Cr本讲稿第十八页，共七十页第第3 3章章 混凝土结构材料的力学性能混凝土结构材料的力学性能 3.1 3.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 钢筋主要品种筋主要品种 3.1.23.1.2、钢筋的品种、钢筋的品种(Reinforcement types)(Reinforcement types)热轧钢筋、中高强钢丝和钢绞线、热处理钢筋和冷加工钢筋热轧钢筋、中高强钢丝和钢绞线、热处理钢筋和冷加工钢筋钢筋筋钢筋筋钢丝钢绞线本讲稿第十九页，共七十页第第3 3章章 材料的物理力学性能材料的

12、物理力学性能 3.1 3.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 3.1.3 3.1.3 钢筋的钢筋的冷加工冷加工冷拉：冷拉：在常温下用在常温下用机械机械方法将有明显流幅的钢筋拉到方法将有明显流幅的钢筋拉到超过超过屈服强度屈服强度的某一应力值，然后的某一应力值，然后卸载至零卸载至零。是指在常温下对出厂钢材的再加工。以是指在常温下对出厂钢材的再加工。以提高热轧钢筋的强度提高热轧钢筋的强度。本讲稿第二十页，共七十页第第3 3章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 3.1 3.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 3.1.3 3.1.3 钢筋的冷加工 钢筋在冷拉后，未经时效前，一般没有明显

13、的屈服台阶；钢筋在冷拉后，未经时效前，一般没有明显的屈服台阶；经过停放或加热后进一步提高了屈服强度并恢复了屈服台阶，经过停放或加热后进一步提高了屈服强度并恢复了屈服台阶，这种现象称为冷拉这种现象称为冷拉时效硬化时效硬化。钢筋经冷拉和时效硬化后，屈服强度有所提高，但塑性钢筋经冷拉和时效硬化后，屈服强度有所提高，但塑性(伸长率伸长率)相应降低。相应降低。冷拉只能提高钢筋的抗拉强度而不能提高钢筋的抗压强冷拉只能提高钢筋的抗拉强度而不能提高钢筋的抗压强度。度。焊接时产生的高温会使钢筋软化焊接时产生的高温会使钢筋软化(强度降低，塑性增加强度降低，塑性增加)，需，需要焊接的钢筋应要焊接的钢筋应先焊好再进行

14、冷拉先焊好再进行冷拉;本讲稿第二十一页，共七十页第第1 1章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 3.1 3.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 3.1.3 3.1.3 钢筋的钢筋的冷加工冷加工 冷拔：冷拔：将将HPB235级热轧钢筋级热轧钢筋强行强行拔过小于其直径的硬质合金拔过小于其直径的硬质合金拔丝模具拔丝模具。经过几次冷拔的钢丝，抗拉、抗压经过几次冷拔的钢丝，抗拉、抗压强度均强度均大大提高，但大大提高，但塑性塑性降降低。低。本讲稿第二十二页，共七十页第第3 3章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 3.1 3.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 3.1.4 3.1.4

15、 混凝土结构对钢筋性能的混凝土结构对钢筋性能的要求要求 保证构件具有一定的保证构件具有一定的强度储备强度储备。（1）强度）强度（2）足够的塑性）足够的塑性 避免发生避免发生脆性脆性破坏。破坏。（4）耐久性和耐火性）耐久性和耐火性（3）可焊性）可焊性 要求钢筋具备良好的要求钢筋具备良好的焊接焊接性能。性能。（5）与混凝土具有良好的）与混凝土具有良好的粘结粘结 必要的混凝土保护层厚度以满足对构件必要的混凝土保护层厚度以满足对构件耐火极限耐火极限的要求。的要求。（6）寒冷地区，防止钢筋）寒冷地区，防止钢筋低温冷脆低温冷脆导致破坏。导致破坏。本讲稿第二十三页，共七十页第第3 3章章 材料的物理力学性能

16、材料的物理力学性能 3.1 3.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 3.1.5 3.1.5 钢筋的选用钢筋的选用 1)普通钢筋普通钢筋 选用原则为选用原则为:纵向受力普通钢筋纵向受力普通钢筋 宜采用宜采用HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500,也可采用也可采用HPB300 HRB335、HRBF335、RRB400；梁、柱纵向受力普通钢筋应采用梁、柱纵向受力普通钢筋应采用HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500钢筋钢筋;箍筋宜采用箍筋宜采用HRB400、HRBF400、HPB300、HRB500、HRBF500 钢筋，也可采用钢筋，也可采用HRB33

17、5、HRBF335 钢筋。钢筋。2)预应力钢筋预应力钢筋 预应力筋宜采用预应力钢丝、钢绞线和预应力螺纹钢筋。预应力筋宜采用预应力钢丝、钢绞线和预应力螺纹钢筋。本讲稿第二十四页，共七十页第第3 3章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 3.2 3.2 混凝土的物理力学性能混凝土的物理力学性能 3.2 3.2 混凝土的物理力学性能混凝土的物理力学性能 混混凝凝土土是是由由水水泥泥、砂砂子子和和石石子子三三种种材材料料及及水水按按一一定定配配合合比比拌拌合合，经过凝凝固固硬硬化化后后做做成成的的人人工工石石材材；它它是是一一种种各各组份份具具有有不不同同性性质的的多多相复合材料。相复合材料。本讲

18、稿第二十五页，共七十页 混混凝凝土土受受压破破坏坏机机理理可可概概括括为：随随着着应力力的的增增大大，沿沿粗粗骨骨料料界界面面和和砂砂浆内内部部的的微微裂裂缝逐逐渐延延伸伸和和扩展展，导致致砂砂浆的的损伤不不断断积累累；裂裂缝贯通通后后，混混凝凝土土的的连续性性遭遭到到破破坏坏，逐逐渐丧失失其其承承载力力，破破坏坏的的实质是是由由连续材材料料逐逐步步变成不成不连续材料的材料的过程。程。第第3 3章章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 3.2 3.2 混凝土的物理力学性能混凝土的物理力学性能 本讲稿第二十六页，共七十页3.2.1 3.2.1 混凝土的强度混凝土的强度 1 1、立方体抗、立方体

19、抗压强度度 普通混凝土力学性能普通混凝土力学性能试验方法方法标准准规定：定：边长为150mm150mm的的标准立方体准立方体试件在件在标准条件（温度准条件（温度203203，相，相对湿度湿度90%90%）下养）下养护2828天后，以天后，以标准准试验方法方法(中心加中心加载，加，加载速度速度为0.31.0N/mm2s)，试件上、下表面不涂件上、下表面不涂润滑滑剂，连续加加载直至直至试件破坏，件破坏，测得混凝土抗得混凝土抗压强度度为混凝土混凝土标准立方体的抗准立方体的抗压强度度f fcccc，单位位N/mmN/mm2 2。本讲稿第二十七页，共七十页第第3 3章章 材料的物理力学性能材料的物理力学

20、性能 3.2 3.2 混凝土的物理力学性能混凝土的物理力学性能 1 1 立方体抗压强度立方体抗压强度 影响因素影响因素：按上述规定所测得的具有按上述规定所测得的具有95%保证率保证率的抗压强度称为混凝土的的抗压强度称为混凝土的立方立方体抗压强度标准值体抗压强度标准值 。尺寸效应：尺寸越大，内部缺陷较多，尺寸效应：尺寸越大，内部缺陷较多，强度较低。强度较低。反之愈高反之愈高 加载速度：加载速度越快，强度越低。加载速度：加载速度越快，强度越低。龄龄 期期：在一定的温度和湿度条件下，混凝土的强度开始在一定的温度和湿度条件下，混凝土的强度开始 增增长较快，后来逐渐减慢。长较快，后来逐渐减慢。本讲稿第二

21、十八页，共七十页试验的方法的方法-试件两端因受承受件两端因受承受钢板与板与试件端面件端面间横向摩擦力的横向摩擦力的作用，膨作用，膨胀受到受到约束限制的程度随离端部的距离而逐束限制的程度随离端部的距离而逐渐减小，致使裂减小，致使裂缝大可能沿加大可能沿加载方向上下延伸方向上下延伸发展，而是展，而是成斜向随荷成斜向随荷载增增长，最，最终形成角形成角锥面破坏。面破坏。将混凝土将混凝土强度分度分为十四十四级，称，称为混凝土混凝土强度等度等级，它是按立方，它是按立方体抗体抗压强度度标准的大小划分的，即准的大小划分的，即C15,C20,C25,C30,C35,C15,C20,C25,C30,C35,C40,

22、C45,C50,C55,C60,C65,C70,C75,C80C40,C45,C50,C55,C60,C65,C70,C75,C80本讲稿第二十九页，共七十页2 2 轴心抗压强度轴心抗压强度 棱柱体棱柱体高度高度的取值：的取值：摆脱端部摩擦力的影响；摆脱端部摩擦力的影响；试件不致失稳。试件不致失稳。试验目的：采用棱柱体试件，反映混凝土的实际工作状态。试验目的：采用棱柱体试件，反映混凝土的实际工作状态。试件尺寸：我国取试件尺寸：我国取 mm为标准试件。为标准试件。本讲稿第三十页，共七十页 混混凝凝土土的的其其他他设计强度度指指标，都都可可根根据据试验分分析析与与立立方方体体抗抗压强度度标准准值建

23、建立立起起相相应的的换算算关关系系。轴心心抗抗压强度度标准准值与立方体抗与立方体抗压强度度标准准值的关系如下的关系如下 2 2 轴心抗压强度轴心抗压强度 本讲稿第三十一页，共七十页3 3、轴心抗拉强度、轴心抗拉强度 混混凝凝土土的的抗抗拉拉强度度是是混混凝凝土土的的基基本本力力学学特特征征之之一一，一一般般只只有有抗抗压强度度的的8%8%10%10%，混混凝凝土土的的抗抗拉拉强度度取取决决于于水水泥泥石石的的强度度和和水水泥泥石石与与骨骨料料间的的粘粘结强度度。增增加加水水泥泥量量、减减少少水水灰灰比比、采采用用表表面面粗粗糙糙的的骨骨料料及及良良好的养好的养护条件都可提高混凝土的抗拉条件都可

24、提高混凝土的抗拉强度。度。本讲稿第三十二页，共七十页 试件尺寸件尺寸100mm100mm500mm100mm100mm500mm，两，两端各埋入一根端各埋入一根1616的的变形形钢筋，埋深筋，埋深为150mm150mm，置于，置于轴线上。用上。用试验机机夹头夹住住两端外伸的两端外伸的钢筋施加拉力，破坏筋施加拉力，破坏时试件件在没有在没有钢筋的中部截面被拉断，平均拉筋的中部截面被拉断，平均拉应力即力即为混凝土的混凝土的轴心抗拉心抗拉强度。度。直接受拉直接受拉试验 本讲稿第三十三页，共七十页 普普通通混混凝凝土土力力学学性性能能 试 验 方方 法法 标 准准（GB/T50081-2002GB/T5

25、0081-2002）采采用用边长为150mm150mm的的立立方方体体标准准试件件，劈劈裂裂抗抗拉拉强度度为劈裂抗拉劈裂抗拉试验 本讲稿第三十四页，共七十页 混混凝凝土土的的其其他他设计强度度指指标，都都可可根根据据试验分分析析与与立立方方体体抗抗压强度度标准准值建建立立起起相相应的的换算算关关系系。混混凝凝土土的的轴心心抗抗拉拉强度度标准准值与与立立方方体体抗抗压强度度标准准值的的关关系系如下：如下：本讲稿第三十五页，共七十页 在在实际工工程程中中，虽然然很很少少直直接接用用混混凝凝土土作作为受受拉拉材材料料，但但混混凝凝土土抗抗拉拉强度度对构构件件的的许多多性性能能有有重重要要影影响响，而

26、而且且在在构构件件的的抗抗剪剪、抗抗扭扭、抗抗冲冲切切计算算中中还直接运用混凝土的抗拉直接运用混凝土的抗拉强度指度指标。本讲稿第三十六页，共七十页轴心抗心抗压强度和度和轴心抗拉心抗拉强度度设计值 轴心心抗抗压强度度和和轴心心抗抗拉拉强度度设计值是是相相应的的标准准值除以材料分除以材料分项系数，具体如下系数，具体如下本讲稿第三十七页，共七十页 轴心抗心抗压强度和度和轴心抗拉心抗拉强度度标准准值 本讲稿第三十八页，共七十页3.2.2 3.2.2 混凝土的变形混凝土的变形 混混凝凝土土的的变形形可可分分为两两类：一一类是是荷荷载作作用用下下的的受受力力变形形，包包括括单轴短短期期加加载，多多次次重重

27、复复加加载以以及及荷荷载长期期作作用用下下的的变形形；另另一一类是是体体积变形形，一一般般指混凝土收指混凝土收缩、膨、膨胀以及由于温度以及由于温度变化化产生的生的变形等。形等。混凝土混凝土轴心受心受压时的的应力力应变关系关系 本讲稿第三十九页，共七十页 在在单轴短短期期荷荷载作作用用下下，轴心心受受压混混凝凝土土的的应力力应变关关系系是是混混凝凝土土材材料料最最基基本本的的力力学学性性能能，它它可可以以较全全面面的的反反应混混凝凝土土的的强度度和和变形形的的特特点点，是是对混混凝凝土土进行行理理论分分析析的的基基本本依依据据，是是研研究究和和建建立立混混凝凝土土构构件件的的承承载力力、变形形、

28、延延性性以以及及应用用计算机算机进行构件的非行构件的非线性全性全过程分析的重要依据。程分析的重要依据。1 1、一次短期加、一次短期加载下混凝土的下混凝土的变形性能形性能本讲稿第四十页，共七十页 当当0.3时，时，关系接近于关系接近于直线直线；当当=(0.30.8)时，时，关系关系偏离直线偏离直线；当当=(0.81.0)时，内部微裂缝进入时，内部微裂缝进入非稳定发展非稳定发展阶段。阶段。峰值应变峰值应变 极限压应变极限压应变 混凝土的应力混凝土的应力应变曲线应变曲线 本讲稿第四十一页，共七十页混凝土混凝土轴心受心受压时应力力应变曲曲线的数学模型的数学模型 美国美国E.HognestadE.Hog

29、nestad建建议的模的模型型 本讲稿第四十二页，共七十页西德西德R Rschsch建议的模型建议的模型 本讲稿第四十三页，共七十页规范推荐的模型规范推荐的模型 本讲稿第四十四页，共七十页2 2、混凝土的变形模量和弹性模量、混凝土的变形模量和弹性模量混凝土的弹性模量混凝土的弹性模量 E Ec c=tg=tg0 0 混凝土的割线模量混凝土的割线模量 E Ec c=tg=tg 1 1=c c/c c 混凝土的切线模量混凝土的切线模量 E Ec c=tg tg=d/d=d/d 本讲稿第四十五页，共七十页弹性模量弹性模量 经统计分析分析 本讲稿第四十六页，共七十页3 3、长期荷期荷载作用下混凝土的作用

30、下混凝土的变形性能形性能(徐徐变)在不在不变的的应力力长期持期持续作用下，混凝土的作用下，混凝土的变形随形随时间而而缓慢增慢增长的的现象称象称为混凝土的徐混凝土的徐变。本讲稿第四十七页，共七十页混凝土的徐混凝土的徐变对钢筋混凝土筋混凝土结构的影响构的影响-在某种情况下，徐在某种情况下，徐变有利于防止有利于防止结构裂构裂缝形成；有利于形成；有利于构件的构件的应力重分布，减少力重分布，减少应力集中力集中现象及减少温度象及减少温度应力等。力等。-由于混凝土的徐由于混凝土的徐变使构件使构件变形增大；在形增大；在预应力混凝土构件中，力混凝土构件中，徐徐变会会导致致预应力力损失；徐失；徐变使受弯和偏心受使

31、受弯和偏心受压构件的受构件的受压区区变形加大，故而使受弯构件形加大，故而使受弯构件挠度增加，使偏度增加，使偏压构件的附加偏心距增构件的附加偏心距增大而大而导致构件承致构件承载力的降低。力的降低。有利影响有利影响不利影响不利影响总之，弊多利少，之，弊多利少，应尽量减少徐尽量减少徐变。本讲稿第四十八页，共七十页混凝土徐混凝土徐变产生的原因生的原因1 1 是混凝土中的水泥凝胶体在荷是混凝土中的水泥凝胶体在荷载作用下作用下产生粘生粘性流性流动，并把它所承受的，并把它所承受的压力逐力逐渐转给骨料骨料颗粒，粒，使骨料使骨料压应力增大，力增大，试件件变形也随之增大；形也随之增大；2 2 是混凝土内部的微裂是

32、混凝土内部的微裂缝在荷在荷载长期作用下不断期作用下不断发展展和增加，也使徐和增加，也使徐变增大。增大。当当应力不大力不大时，徐，徐变的的发展以第一个原因展以第一个原因为主；当主；当应力力较大大时，则以第二个原因以第二个原因为主。主。本讲稿第四十九页，共七十页影响徐变的因素影响徐变的因素 当当0.5fcsh时，徐，徐变与与应力成正比，力成正比，这种情况称种情况称为线性徐性徐变。1)1)应力大小力大小当当=(0.50.8)fcsh时，徐徐变的的增增长速速度度比比应力的增力的增长速度快，速度快，为非非线性徐性徐变。当当0.8fcsh时，混混凝凝土土内内部部的的微微裂裂缝进入入非非 稳 态 发 展展，

33、导 致致 混混 凝凝 土土 破破 坏坏。取取=0.8fcsh作作为混混凝凝土土的的长期期抗抗压强度度。初初应力力越越大，徐大，徐变也越大。也越大。本讲稿第五十页，共七十页加加载时混凝土的混凝土的龄期越期越长，徐，徐变越小。越小。为了减少徐变，应避免过早地给结构施加长期荷载，例如在施工期内避免过早地撤除构件的模板支柱等，也可以采取加快混凝土硬结的措施来减小龄期对徐变的影响。2)2)龄期影响期影响本讲稿第五十一页，共七十页 在在混混凝凝土土的的组成成成成分分中中，水水灰灰比比愈愈大大，水水泥泥水水化化后后残残余余的的游游离离水水愈愈多多，徐徐变也也愈愈大大；水水泥泥用用量量愈愈多多，凝凝胶胶体体在

34、在混混凝凝土土中中所所占占比比重重也也愈愈大大，徐徐变也也愈愈大大；骨骨料料愈愈坚硬硬，弹性性模模量量愈愈大大以以及及骨骨料料所所占占体体积比比愈愈大大，则由由凝凝胶胶体体流流动后后传给骨骨料料压力力所所引引起起的的变形形也也愈愈小小，徐徐变也愈小。也愈小。3)3)材料材料组成成本讲稿第五十二页，共七十页 养养护环境境湿湿度度愈愈大大，温温度度愈愈高高，则水水泥泥水水化化作作用用愈愈充充分分，徐徐变就就愈愈小小，混混凝凝土土在在使使用用期期间处于于高高温温、干干燥燥条条件件下下所所产生生的的徐徐变比比低低温温、潮潮湿湿时明明显增增大大。此此外外，由由于于混混凝凝土土中中水水分分的的挥发逸逸散散

35、与与构构件件的的体体积与与表表面面积之之比比有有关关，因因而而构构件件尺尺寸寸愈愈大大，表表面面积相相对愈小，徐愈小，徐变就愈小。就愈小。4)4)外部外部环境境 本讲稿第五十三页，共七十页徐变对结构的影响：徐变对结构的影响：使构件的变形增加；在截面中引起应力重分布；在预应力混凝土结构中引起预应力损失。本讲稿第五十四页，共七十页2.1.3 混凝土在重复荷载下的变形（疲劳变形）混凝土在重复荷载下的变形（疲劳变形）如果我们将混凝土棱柱体试块加荷使其压应力达到某个数值，然后卸荷至零，并把这一循环多次重复下去，就称为多次重复荷载。我们通常把能使试件循环200万次或次数稍多时发生破坏的压应力称为混凝土的疲

36、劳抗压强度，用符号 表示。本讲稿第五十五页，共七十页 2.1.4 2.1.4 混凝土的收缩、膨胀和温度变形混凝土的收缩、膨胀和温度变形 混凝土在空气中混凝土在空气中结硬硬时，体，体积要要缩小，混凝土的收小，混凝土的收缩量可达量可达310310-4-4；混凝土的收混凝土的收缩是一种随是一种随时间而增而增长的的变形，形，结硬初期收硬初期收缩变形形发展展较快，两周完成收快，两周完成收缩的的1/41/4，一，一个月完成个月完成1/21/2，三个月后增，三个月后增长缓慢，一般慢，一般2 2年后年后趋于于稳定，最定，最终收收缩应变约为(25)10-4。混凝土的收混凝土的收缩 本讲稿第五十六页，共七十页（1

37、）水泥的品种：）水泥的品种：水泥强度等级越高，制成的混凝土收缩越水泥强度等级越高，制成的混凝土收缩越大。大。（2）水泥的用量：）水泥的用量：水泥用量多、水灰比越大，收缩越水泥用量多、水灰比越大，收缩越大。大。（3）骨料的性质：）骨料的性质：骨料弹性模量高、级配好，收缩就小。骨料弹性模量高、级配好，收缩就小。（4）养护条件：）养护条件：干燥失水及高温环境，收缩大。干燥失水及高温环境，收缩大。（5）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。（6）使用环境：）使用环境：使用环境温度、湿度越大，收缩越小。使用环境温度、湿度越大，收缩越小。（7）构件的体积与表面积

38、比值：）构件的体积与表面积比值：比值大时，收缩小。比值大时，收缩小。收缩的影响因素收缩的影响因素本讲稿第五十七页，共七十页混凝土的膨胀混凝土的膨胀 在水中在水中结硬硬时，则体体积膨膨胀。混混凝凝土土的的膨膨胀特特性性对混混凝凝土土构构件件往往往往是是有有利利的的，故一般不予考故一般不予考虑。收收缩和和膨膨胀是是在在混混凝凝土土不不受受力力的的情情况况下下而而产生生的的变形，形，一般来一般来说，收，收缩值比膨比膨胀值大得多大得多。本讲稿第五十八页，共七十页温度变形温度变形 温温度度变形形也也是是混混凝凝土土在在非非荷荷载状状态下下，产生生内内力力的的一一个个重重要要因因素素。混混凝凝土土的的线膨

39、膨胀系系数数随随骨骨料料性性质及及配配合合比而比而变化，化，约为(1(11.5)101.5)10-5-5，一般取，一般取1.0101.010-5-5。本讲稿第五十九页，共七十页 混混凝凝土土与与钢筋筋的的线膨膨胀系系数数是是相相近近的的。温温度度变化化时，在在混混凝凝土土和和钢筋筋之之间引引起起的的内内应力力很很小小，不不致致产生生相相对的的变形形。温度变形的影响温度变形的影响 水水泥泥在在水水化化作作用用时排排出出的的热量量导致致构构件件内内部部的的温温度度上上升升，构构件件表表面面由由于于便便于于散散热而而温温度度相相对较低低。构构件件内内外外的的这种种温温差差就就会会引引起起应力力，从从

40、而而导致致混混凝凝土土开开裂。裂。本讲稿第六十页，共七十页 温温度度的的变化化与与水水泥泥种种类、水水泥泥含含量量、新新拌拌混混凝凝土土的的温度、混凝土硬化速度、构件尺寸等因素有关。温度、混凝土硬化速度、构件尺寸等因素有关。大大体体积混混凝凝土土结构构以以及及水水池池、烟烟囱囱等等结构构由由温温度度变化引起的温度化引起的温度应力必力必须予以考予以考虑。本讲稿第六十一页，共七十页2.3 2.3 钢筋与混凝土的粘结钢筋与混凝土的粘结2.3.1 粘结的作用及产生的原因粘结的作用及产生的原因 1粘结的作用粘结的作用 是钢筋和混凝土是钢筋和混凝土共同工作的基础共同工作的基础,是界面上的是界面上的剪应力剪

41、应力,使钢筋应力沿长度发生变化。使钢筋应力沿长度发生变化。2粘结产生的原因粘结产生的原因:一是因为混凝土的收缩将钢一是因为混凝土的收缩将钢筋紧紧握固而产生的筋紧紧握固而产生的摩擦力摩擦力;二是因为混凝土颗粒的化学作用产生的混凝土二是因为混凝土颗粒的化学作用产生的混凝土与钢筋之间的与钢筋之间的胶合力胶合力;三是由于钢筋表面凹凸不平与混凝土之间产生的三是由于钢筋表面凹凸不平与混凝土之间产生的机机械咬合力械咬合力。本讲稿第六十二页，共七十页2.3.2 2.3.2 粘结力的测定粘结力的测定v通常采用拔出试验方法lTdmaxu本讲稿第六十三页，共七十页根据拔出试验可知根据拔出试验可知:粘结应力沿钢筋长度

42、是按曲线分布，最大粘结应力在离端粘结应力沿钢筋长度是按曲线分布，最大粘结应力在离端头某一距离处，且随拔出力的大小而变化头某一距离处，且随拔出力的大小而变化;钢筋埋人长度越长，拔出力越大。但埋入长度过长时钢筋埋人长度越长，拔出力越大。但埋入长度过长时,尾部的尾部的粘结应力很小，甚至为零粘结应力很小，甚至为零;粘结强度粘结强度(即混凝土和钢筋界面上可以达到的极限粘结即混凝土和钢筋界面上可以达到的极限粘结应力应力)随混凝土强度等级的提高而增大随混凝土强度等级的提高而增大;带肋钢筋的粘结强度比光面钢筋的大，而在光面钢筋末带肋钢筋的粘结强度比光面钢筋的大，而在光面钢筋末端做弯钩可以大大提高拔出力。端做弯

43、钩可以大大提高拔出力。本讲稿第六十四页，共七十页2.3.3 2.3.3 保证可靠粘结的措施保证可靠粘结的措施1影响因素影响因素：混凝土强度等级混凝土强度等级 钢筋表面形状和直径钢筋表面形状和直径 钢筋埋入长度钢筋埋入长度 混凝土保护层厚度混凝土保护层厚度 钢筋间的净距钢筋间的净距 侧向压力侧向压力 混凝土的浇筑位置混凝土的浇筑位置 横向钢筋的约束作用横向钢筋的约束作用本讲稿第六十五页，共七十页 2 保证措施保证措施 1)保证锚固粘结应力的可靠传递保证锚固粘结应力的可靠传递 (1)受拉钢筋必须在支座中有足够的锚固受拉钢筋必须在支座中有足够的锚固(anchorage)长度长度 受拉钢筋的锚固长度受

44、拉钢筋的锚固长度 (2）受压钢筋的锚固长度是受拉锚固长度的）受压钢筋的锚固长度是受拉锚固长度的 0.7倍倍 (3）纵向钢筋）纵向钢筋搭接搭接时应有一定的时应有一定的搭接长度搭接长度搭搭接长度与接长度与接头面积接头面积有关有关本讲稿第六十六页，共七十页2)保证局部粘结应力的可靠传递保证局部粘结应力的可靠传递 局部粘结应力是指开裂构件裂缝两侧产局部粘结应力是指开裂构件裂缝两侧产生的粘结应力，其作用是使裂缝之间的混生的粘结应力，其作用是使裂缝之间的混凝土参与受拉工作。为了增加局部粘结作凝土参与受拉工作。为了增加局部粘结作用，减小使用时构件的裂缝宽度，用，减小使用时构件的裂缝宽度，在同样在同样钢筋面积

45、的情形下，应选择直径较小的钢钢筋面积的情形下，应选择直径较小的钢筋和带肋钢筋作受力钢筋筋和带肋钢筋作受力钢筋。3)钢筋周围的混凝土应有足够的厚度钢筋周围的混凝土应有足够的厚度 一定厚度的混凝土保护层不仅保证粘结一定厚度的混凝土保护层不仅保证粘结力传递，同时还保护钢筋免遭锈蚀和保证力传递，同时还保护钢筋免遭锈蚀和保证构件的耐火、耐腐蚀性能。构件的耐火、耐腐蚀性能。本讲稿第六十七页，共七十页4)钢筋末端的弯钩钢筋末端的弯钩 光圆钢筋的粘结性能较差，故除直径光圆钢筋的粘结性能较差，故除直径l2mm以下的受压钢筋及焊接网或焊接骨架以下的受压钢筋及焊接网或焊接骨架中的光圆钢筋外，其余光圆钢筋的末端均中的

46、光圆钢筋外，其余光圆钢筋的末端均应设置弯钩应设置弯钩 5)混凝土的浇筑混凝土的浇筑 粘结强度与浇筑混凝土时钢筋的位置有粘结强度与浇筑混凝土时钢筋的位置有关。对高度较大的梁应分层浇筑和采用二关。对高度较大的梁应分层浇筑和采用二次振捣。次振捣。6)锚固区的侧向压力，粘结强度将得到提高。锚固区的侧向压力，粘结强度将得到提高。本讲稿第六十八页，共七十页本章小结本章小结(1)钢筋分为有明显屈服点的钢筋和无明显屈服点的钢筋，二者的应力钢筋分为有明显屈服点的钢筋和无明显屈服点的钢筋，二者的应力-应变曲线有很应变曲线有很大差别。大差别。(2)热轧钢筋属于有明显屈服点的钢筋，用于钢筋混凝土结构及预应力混凝土结热轧钢筋属于有明显屈服点的钢筋，用于钢筋混凝土结构及预应力混凝土结构中的非预应力钢筋。其主要级别有构中的非预应力钢筋。其主要级别有(HPB235级级)、HPB300级、级、HRB335级、级、HRBF335级、级、HRB400级和级和HRBF400级、级、HRB500级、级、HRBF500级，级，提倡采提倡采用较高强度钢筋作主要混凝土结构构件的主要受力钢筋用较高强度钢筋作主要混凝土结构构件的主要受力钢筋。本讲稿第六十九页，共七十页小 结本讲稿第七十页，共七十页