水工钢筋混凝土结构学材料学习教案.pptx

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1、会计学 1水工钢筋(gngjn)混凝土结构学材料第一页，共78页。按加工方式区分热轧钢筋(Hot rolled Bar):将钢材在高温下轧制而成。按其强度的高低分为：HPB235级、HPB300级、HRB335级、HRB400级、RRB400级、HRB500级。HPB235、HPB300(Hot rolled Plain Bars)热轧光圆钢筋(级)，fyk=235N/mm2，多作为箍筋和现浇楼板(lubn)的受力钢筋。HRB335(Hot rolled Ribbed Bars)热轧带肋钢筋(级)，fyk=335N/mm2，可作为钢筋混凝土构件的辅助受力钢筋，对于尺寸较大的构件，也有用级钢筋作

2、箍筋，以增强与混凝土的粘结。1.1 钢筋(gngjn)的品种和力学性能第一章 钢筋砼结构(jigu)的材料第2页/共78页第二页，共78页。按加工方式区分 按加工方式区分(qfn)(qfn)HRB400 HRB400热轧带肋钢筋 热轧带肋钢筋(级 级)，fyk=400N/mm2 fyk=400N/mm2，钢筋强度，钢筋强度 较高，可作为钢筋混凝土构件的主导受力钢筋。较高，可作为钢筋混凝土构件的主导受力钢筋。RRB400 RRB400余热处理钢筋 余热处理钢筋(级 级)，焊接受热回火可能会降低，焊接受热回火可能会降低其强度，故其应用受到一定限止。其强度，故其应用受到一定限止。HRB500 HRB

3、500 热轧带肋钢筋 热轧带肋钢筋(级 级)，fyk=500N/mm2 fyk=500N/mm2，强度，强度高，不适宜作为钢筋混凝土构件中的配筋，一般冷拉 高，不适宜作为钢筋混凝土构件中的配筋，一般冷拉后作预应力钢筋。后作预应力钢筋。1.1 钢筋(gngjn)的品种和力学性能第一章 钢筋(gngjn)砼结构的材料第3页/共78页第三页，共78页。第一章 钢筋砼结构(jigu)的材料 二.钢筋(gngjn)的力学性能（一）软钢的力学性能 a为比例(bl)极限 cd为强化段b为屈服强度 fybc为屈服台阶d为抗拉强度1.1钢筋的品种和力学性能软钢：有明显屈服点的钢筋，如热轧 级钢筋。ABBCDE上

4、屈服点不稳定下屈服点出现颈缩BC段为屈服平台CD段为强化段标距第4页/共78页第四页，共78页。第一章 钢筋(gngjn)砼结构的材料1.1钢筋(gngjn)的品种和力学性能v屈服强度：是钢筋强度的设计依据，在混凝土中的钢筋，应力达到屈服强度，荷载不增加，应变继续增大，裂缝开展过宽，构件变形过大，结构不能正常(zhngchng)使用。v伸 长 率：钢筋拉断时应变，反映钢筋塑性性能的指标。伸长率大的钢筋，拉断前有足够预兆，延性较好。v弯曲试验：钢筋围绕直径为D 的钢辊弯转角而不发生裂纹，是反映钢筋塑性性能的另一指标。v屈 强 比：反映钢筋的强度储备，f y/f u=0.60.7。第5页/共78页

5、第五页，共78页。含碳量高，屈服 含碳量高，屈服(qf)(qf)强度和抗拉强度高，伸长率小，流 强度和抗拉强度高，伸长率小，流幅缩短。幅缩短。第一章 钢筋砼结构(jigu)的材料1.1钢筋(gngjn)的品种和力学性能第6页/共78页第六页，共78页。第一章 钢筋砼结构(jigu)的材料（二）硬钢的力学性能 a点：比例极限协定流限：强度设计指标，指经加载及卸载后尚存有0.2%永久残余变形时的应力，用0.2表示。0.2一般(ybn)相当于抗拉强度的70%85%。硬钢：没有明显屈服点的钢筋，如热处理钢筋及高强钢丝。1.1钢筋(gngjn)的品种和力学性能 第7页/共78页第七页，共78页。（三）钢

6、筋的冷加工与热处理（三）钢筋的冷加工与热处理冷拉 冷拉 将钢筋拉伸 将钢筋拉伸(l shn)(l shn)超过其屈服强度，放松，超过其屈服强度，放松，经一段时间之后，钢筋会获得比原来屈服强度 经一段时间之后，钢筋会获得比原来屈服强度更高的屈服强度值。如图所示。更高的屈服强度值。如图所示。冷拉后，屈服强度提高了，流幅缩短，伸长率降低(jingd)，钢材性质变硬变脆。冷拉后，抗压强度没有提高，计算仍取用原来的抗压强度。第一章 钢筋(gngjn)砼结构的材料1.1钢筋的品种和力学性能第8页/共78页第八页，共78页。BKZZK无时效(shxio)经时效(shxio)K点的选择(xunz)：应力控制和

7、应变控制温度的影响：温度达700C时恢复到冷拉前的状态，先焊后拉特性：只提高抗拉强度，不提高抗压强度，强度提高，塑性下降冷拔经过冷拔后钢筋没有明显的屈服点和流幅冷拔既能提高抗拉强度又能提高抗压强度冷拉 第一章 钢筋砼结构的材料1.1钢筋的品种和力学性能 第9页/共78页第九页，共78页。第一章 钢筋砼结构(jigu)的材料1.1钢筋(gngjn)的品种和力学性能v冷拔v 将钢筋用强力(qin l)拔过硬质合金拔丝模，截面变 小而长度增加，强度提高，塑性降低。v冷轧v 将热轧钢筋在常温下表面轧制成不同的形状，强度提高，塑性降低。v 冷轧带肋钢筋采用低碳热轧盘圆进行冷轧减径，表面轧出月牙纹。v 冷

8、轧扭钢筋钢筋经冷轧并经扭转而成。第10页/共78页第十页，共78页。v 热处理对特定钢号的钢筋进行(jnxng)淬火和回火处理强度(qingd)提高，塑性降低不降低强度的前提下，消除由淬火(cu hu)产生的内力，改善塑性和韧性 第一章 钢筋砼结构的材料1.1钢筋的品种和力学性能第11页/共78页第十一页，共78页。徐变应力不变，随时间的增长应变(yngbin)继续增加松弛(sn ch)长度不变，随时间的增长应力(yngl)降低对结构，尤其是预应力结构，产生不利的影响，需采取必要的措施（四）钢筋的徐变和松弛 第一章 钢筋砼结构的材料1.1钢筋的品种和力学性能第12页/共78页第十二页，共78页

9、。第二节第二节 砼的物理砼的物理(wl)(wl)力学性能力学性能 一砼的强度 一砼的强度（一）立方体抗压强度（一）立方体抗压强度fcu fcu砼结构主要利用其抗压强度，因此 砼结构主要利用其抗压强度，因此(ync(ync)抗压强 抗压强度是最主要和最基本的指标。度是最主要和最基本的指标。标准立方体强度：标准立方体试件测得的抗压强 标准立方体强度：标准立方体试件测得的抗压强度，用 度，用fcu fcu表示。表示。砼强度等级：边长 砼强度等级：边长150mm 150mm立方体，温度为 立方体，温度为203 203、相对湿度不小于 相对湿度不小于95%95%的条件下养护 的条件下养护28 28天，用

10、标 天，用标准试验方法测得的具有 准试验方法测得的具有95%95%保证率的立方体抗 保证率的立方体抗压强度标准值 压强度标准值fcuk fcuk作为砼的强度等级，以符号 作为砼的强度等级，以符号C C表示，单位为 表示，单位为N/mm2 N/mm2。第一章 钢筋(gngjn)砼结构的材料1.2 砼的物理力学性能第13页/共78页第十三页，共78页。承压板试块摩擦力不涂润滑剂涂润滑剂强度大于压力 试件 裂缝发展 扩张 整个(zhngg)体系解体，丧失承载力另影响强度(qingd)的因素还有：龄期、加载速率（0.20.5 N/mms）、试块尺寸等 第一章 钢筋(gngjn)砼结构的材料1.1钢筋的

11、品种和力学性能第14页/共78页第十四页，共78页。v v 影响 影响(yngxing)(yngxing)砼强度的因素 砼强度的因素v v 试验方法。试验方法。试件尺寸。试件尺寸。加载速度。加载速度。龄期。龄期。第一章 钢筋砼结构(jigu)的材料1.2 砼的物理(wl)力学性能第15页/共78页第十五页，共78页。试验(shyn)录像第16页/共78页第十六页，共78页。水利水电工程(gngchng)用砼分11个强度等级，即C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60，级差为5N/mm2。第一章 钢筋砼结构(jigu)的材料1.2 砼的物理(wl)力

12、学性能fcuf955第17页/共78页第十七页，共78页。标准(biozhn)试块：150150 150非标准试块：100100 100 换算(hun sun)系数 0.95 200200 200 换算(hun sun)系数 1.05第18页/共78页第十八页，共78页。（二）轴心(zhu xn)抗压强度fcv150mm150mm300mm的棱柱体试件测定，v fc表示，较接近实际构件中砼的受压情况。vfc fcuvfc与fcu成线性关系，fc/fcu比值平均为0.76。v考虑到实际结构(jigu)构件与试件制作及养护条件的差异、尺寸效应及加荷速度等因素的影响，规范偏安全地取：第一章 钢筋砼结

13、构(jigu)的材料1.2 砼的物理力学性能第19页/共78页第十九页，共78页。试验(shyn)录像第20页/共78页第二十页，共78页。承压板试块标准(biozhn)试块：150150 300非标准试块：100100 300 换算(hun sun)系数 0.95 200200 400 换算(hun sun)系数 1.05 第一章 钢筋(gngjn)砼结构的材料1.1钢筋的品种和力学性能第21页/共78页第二十一页，共78页。（三）轴心(zhu xn)抗拉强度ftv砼基本力学性能指标，ft 表示。砼构件开裂、裂缝(li fng)、变形，以及受剪、受扭、受冲切等的承载力均与抗拉强度有关。v根据

14、与轴心受压强度相同的理由，规范取用关系式：第一章 钢筋砼结构(jigu)的材料1.2 砼的物理力学性能第22页/共78页第二十二页，共78页。劈拉试验PdP拉压压轴心受拉试验(shyn)对中困难，常采用立方体或圆柱体劈裂试验(shyn)测定砼的抗拉强度。立方体试件通过垫条施加线载荷P，垂直截面上除垫条附近外，产生(chnshng)均匀拉应力，当拉应力达到ft时，试件对半劈裂。第一章 钢筋(gngjn)砼结构的材料1.2 砼的物理力学性能ddftsF FFF第23页/共78页第二十三页，共78页。试验(shyn)录像第24页/共78页第二十四页，共78页。双 双 轴应 轴应力 力(yngl)(y

15、ngl)状 状 态 态 实际(shj)结构中，砼很少处于单向受力状态。更多的是处于双向或三向受力状态。双向受压强度大于单向(dn xin)受压强度，即一向强度随另一向压应力的增加而增加。（四）复合应力状态下的砼强度第一章 钢筋砼结构的材料1.2 砼的物理力学性能第25页/共78页第二十五页，共78页。双 双 轴应 轴应力 力(yngl)(yngl)状 状 态 态 实际结构中，砼很少处于单向(dn xin)受力状态。更多的是处于双向或三向受力状态。在双向受拉区，其强度与单向受拉时差别不大，即一向抗拉强度基本上与另一向拉应力(yngl)的大小无关。（四）复合应力状态下的砼强度第一章 钢筋砼结构的材

16、料1.2 砼的物理力学性能第26页/共78页第二十六页，共78页。双 双 轴应 轴应力 力(yngl)(yngl)状 状 态 态 实际(shj)结构中，砼很少处于单向受力状态。更多的是处于双向或三向受力状态。（四）复合(fh)应力状态下的砼强度第一章 钢筋砼结构的材料1.2 砼的物理力学性能在一轴受压一轴受拉状态下，抗压强度或抗拉强度均随另一方向拉应力或压应力的增加而减小。1.01.01.21.2-0.2-0.22/fc1/fc拉压双向正应力下的强度曲线第27页/共78页第二十七页，共78页。三向受 三向受 压应 压应力 力(yngl)(yngl)状 状 态 态 实际结构中，砼很少处于单向(d

17、n xin)受力状态。更多的是处于双向或三向受力状态。（四）复合(fh)应力状态下的砼强度第一章 钢筋砼结构的材料1.2 砼的物理力学性能砼一向抗压强度随另两向压应力的增加而增加。第28页/共78页第二十八页，共78页。1=fcc1=fcc2=3=fLfL-侧向约束压应力（加液压）圆柱体试验(shyn)有侧向(c xin)约束时的抗压强度无侧向约束(yush)时圆柱体的单轴抗压强度 第一章 钢筋砼结构的材料1.1钢筋的品种和力学性能第29页/共78页第二十九页，共78页。构 构件受剪或受 件受剪或受 扭 扭 时 时常遇到 常遇到(y do)(y do)剪 剪 应 应力 力t t 和正 和正 应

18、 应力 力s s 共同作用下的 共同作用下的 复 复合受力情 合受力情 况 况。砼 砼的抗剪强度：的抗剪强度：随 随拉 拉 应 应力增大而 力增大而 减 减小，小，随 随 压应 压应力增大而增大；力增大而增大；当 当 压应 压应力在 力在0.6fc 0.6fc左右 左右 时 时，抗剪强度，抗剪强度 达 达到最大，到最大，压应 压应力 力 继续 继续(jx)(jx)增大，增大，内 内裂 裂 缝发 缝发展明 展明 显 显，抗剪强度，抗剪强度 随 随 压应 压应力的增大而 力的增大而 减 减小。小。第一章 钢筋(gngjn)砼结构的材料1.2 砼的物理力学性能 第30页/共78页第三十页，共78页。

19、/fc/fc0.20.1-0.1 0.00.6 1.0单轴抗拉强度 单轴抗压强度法向应力和剪应力下的强度(qingd)曲线 第一章 钢筋(gngjn)砼结构的材料1.1钢筋(gngjn)的品种和力学性能第31页/共78页第三十一页，共78页。二砼的变形(bin xng)第一章 钢筋砼结构(jigu)的材料1.2 砼的物理(wl)力学性能（一）砼在一次短期加载时的应力 应变曲线砼的变形有两类:外荷载作用产生的受力变形,温度和干湿变化引起的体积变形。砼单轴受力应力-应变关系是反映砼受力全过程的重要力学特征，是分析砼构件应力、建立承载力和变形计算理论的必要依据，也是利用计算机进行非线性分析的基础。砼

20、单轴受压应力-应变关系曲线，常采用棱柱体试件来测定。第32页/共78页第三十二页，共78页。第一章 钢筋砼结构(jigu)的材料1.2 砼的物理(wl)力学性能作用是：峰值应力后，吸收试验机的变形能，测出下降段第33页/共78页第三十三页，共78页。v普通试验机采用等应力速度加载（0.20.5 N/mms），达到fc时，试验机中集聚的弹性应变能大于试件所能吸收的应变能，导致试件突然脆性破坏，只能测得应力-应变曲线(qxin)的上升段。v 采用等应变速度加载，或在试件旁附设高弹性元件与试件一同受压，吸收试验机内集聚的应变能，可测得应力-应变曲线(qxin)的下降段。第一章 钢筋砼结构(jigu)

21、的材料第一章 钢筋(gngjn)砼结构的材料(MPa)fco0(10-3)abcd22520151054 6 810混凝土强度提高加载速度减慢第34页/共78页第三十四页，共78页。v应力小于fc的30%40%时（a点），应力应变关系接近直线。v当应力，呈现塑性。应力增大到fc 的80%左右（b点），应变增长更快。v应力达到fc（c点）时，试件表面出现纵向裂缝，试件开始破坏。达到的最大应力o称为砼棱柱体抗压强度(kn y qin d)fc，相应的应变为o一般为0.002左右。第一章 钢筋(gngjn)砼结构的材料1.2 砼的物理(wl)力学性能第一章 钢筋砼结构的材料(MPa)fco0(10-

22、3)abcd22520151054 6 810混凝土强度提高加载速度减慢第35页/共78页第三十五页，共78页。影响应力应变曲线形状因素砼强度低，曲线平坦；强度高，曲线陡，cu小；加载速度(sd)快，最大应力提高，曲线陡；加载速度(sd)慢，曲线平缓，cu增大。第一章 钢筋砼结构(jigu)的材料1.2 砼的物理(wl)力学性能第36页/共78页第三十六页，共78页。试验(shyn)录像第37页/共78页第三十七页，共78页。单轴受压时的应力-应变(yngbin)关系的数学模型u=0.0038 0=0.002ocfcc0.15fcu=0.0035 0=0.002ocfcc美国(mi u)Hog

23、nestad模型德国Rsch模型(mxng)第38页/共78页第三十八页，共78页。规范建议的应力(yngl)-应变曲线第一章 钢筋(gngjn)砼结构的材料1.2 砼的物理(wl)力学性能第39页/共78页第三十九页，共78页。cu约束混凝土非约束混凝土ccfccfcEsecEc c0 2 c0 sp cco环箍断裂 第一章 钢筋(gngjn)砼结构的材料1.1钢筋(gngjn)的品种和力学性能第40页/共78页第四十页，共78页。轴向受拉时混凝土的应力(yngl)应变关系tto t0 tu ftt(MPa)0(mm)cr=0.00012试件：76 19 305mmfc=44MPa43210

24、.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06标距83mm理论(lln)模型！第一章 钢筋砼结构(jigu)的材料1.1钢筋的品种和力学性能第41页/共78页第四十一页，共78页。（二）砼在重复载荷下的应力-应变曲线(qxin)应力不大，重复5 10次后，加载和卸载的应力应变曲线(qxin)合并接近一直线，同弹性体一样工作。应力超过某一限值，经多次循环，应力应变关系成为直线后，重新变弯，试件很快破坏。该限值为砼的疲劳强度1.2 砼的物理(wl)力学性能第一章 钢筋砼结构(jigu)的材料第42页/共78页第四十二页，共78页。破坏重复荷载下的应力-应变(yngbin)曲线fcf321

25、疲劳强度fcfcf的确定原则(yunz)：100100 300或150150 450 的棱柱体试块承受200万次（或以上）循环荷载时发生破坏的最大压应力值pe包罗线与一次性加载时的应力-应变曲线相似 第一章 钢筋砼结构(jigu)的材料1.1钢筋的品种和力学性能第43页/共78页第四十三页，共78页。（三）砼的弹性模量初始弹性模量原点切线模量（弹性模量）：拉压相同：通过原点0的切线的斜率tg0。割线弹性模量：应力不大时，应力应变关系近似于直线，弹性模量可用应力c除以其相应(xingyng)的应变c来表示：Ec=tg1=c/c第一章 钢筋(gngjn)砼结构的材料1.2 砼的物理(wl)力学性能

26、第44页/共78页第四十四页，共78页。v弹性模量(tn xn m lin)测定方法150150 300标准试件，利用(lyng)多次重复加载卸载后应力应变关系趋于直线的性质求弹性模量。加载至0.4-0.5fc，卸载至零，重复加载卸载510次，应力应变曲线渐趋稳定并接近于一直线，该直线的正切tg即为砼的弹性模量。第一章 钢筋砼结构(jigu)的材料1.2 砼的物理力学性能c/fcc0.4-0.5此线和原点切线基本平行，取其斜率作为Ec5-10次第45页/共78页第四十五页，共78页。v砼的变形(bin xng)模量割线模量、弹塑性模量应力较大时，砼的塑性变形显著，此时砼的应力与应变(yngbi

27、n)之比称为变形模量EcEc 与Ec的关系用弹性系数n表示(biosh),n随应力增大而减小，n=10.4。第一章 钢筋砼结构的材料1.2 砼的物理力学性能受压时，为0.41.0；受拉破坏时，为1.0ccccep0 1第46页/共78页第四十六页，共78页。混凝土的泊松比和剪切模量混凝土的泊松比，在压力(yl)较小时为0.150.18，接近破坏时可达0.5以上，一般可取0.167混凝土的剪切模量为 第一章 钢筋(gngjn)砼结构的材料1.1钢筋(gngjn)的品种和力学性能第47页/共78页第四十七页，共78页。（四）砼的极限变形砼受压极限应变cu与其本身性质、试验方法和应力(yngl)状态

28、有关。砼强度等级越高，cu越小。不同受力情况cu不同：均匀受压取0.002；非均匀受压取0.0033。受拉极限应变tu比受压极限应变小得多，计算时一般取为0.0001。第一章 钢筋(gngjn)砼结构的材料1.2 砼的物理(wl)力学性能第48页/共78页第四十八页，共78页。（五）砼的徐变在荷载长期持续作用下，应力(yngl)不变，变形随时间而增长。这种现象，称为砼的徐变。第一章 钢筋砼结构(jigu)的材料1.2 砼的物理(wl)力学性能P原因之一，胶凝体的粘性流动原因之二，混凝土内部微裂缝的不断发展第49页/共78页第四十九页，共78页。v徐变v徐变是砼受力后，水泥石中的凝胶体产生的粘性

29、流动。v徐变部分可恢复。v徐变在较小的应力时就发生。v塑性变形v塑性变形是砼中结合面裂缝扩展引起的。v应力超过(chogu)材料弹性极限后发生。v不可恢复。第一章 钢筋(gngjn)砼结构的材料1.2 砼的物理(wl)力学性能cr,=(2 3)0第50页/共78页第五十页，共78页。第一章 钢筋砼结构(jigu)的材料1.2 砼的物理(wl)力学性能0.51.01.52.02.50 5 10 1520 25 30 35(10-3)(月)c0.5fc，线性徐变c0.8fc，非线性徐变creeecr第51页/共78页第五十一页，共78页。影响徐变的因素内在因素：砼的组成和配比。骨料的刚度（弹性模量

30、）越大，体积比越大，徐变就越小。水灰比越小，徐变也越小。应力大小：砼应力越大，徐变越大。sc(0.5 0.55)fc时，徐变与应力成正比，称为线性徐变。徐变是稳定的。sc(0.5 0.55)fc 时，最终(zu zhn)徐变与应力不成正比，称为非线性徐变。当sc0.8fc 时，砼内部微裂缝的发展处于不稳定状态，徐变的发展不收敛，导致砼的破坏。加载龄期：砼的龄期越短，凝胶体的粘性流动越大，徐变越大。环境影响：外界相对湿度越高，结构内部水分不易外逸，徐变越小。第一章 钢筋砼结构(jigu)的材料1.2 砼的物理(wl)力学性能第52页/共78页第五十二页，共78页。徐变对结构的作用徐变有利于结构构

31、件产生内（应）力重分布(fnb)，减小应力集中现象。减小大体积砼内的温度应力。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，会导致破坏。松弛当结构受外界约束而无法变形，结构的应力(yngl)会随时间的增长而降低，这种现象称为松弛。第一章 钢筋砼结构(jigu)的材料1.2 砼的物理力学性能第53页/共78页第五十三页，共78页。PAsPAs s1c1Ps2As s2P拆去，钢筋受压混凝土受拉，可能会引起混凝土开裂徐变：s，c 第一章 钢筋(gngjn)砼结构的材料1.1钢筋(gngjn)的品种和力学性能第54页/共78页第五十四页，共78页。（六）砼的温度变形和干

32、湿变形砼因温度和湿度变化引起的体积变化称为温度变形和干湿变形。大体积砼结构温度变形十分重要，当变形受到约束，温度变化引起的应力可能引起开裂。计算温度变形或应力时，砼温度线膨胀系数取为1.010-5。大体积砼结构中，用钢筋来防止温度裂缝或干缩裂缝是不可能的。适当布置钢筋，可分散裂缝，减小裂缝宽度(kund)。为减小温度应力和干缩应力，可设置伸缩缝。第一章 钢筋砼结构(jigu)的材料1.2 砼的物理(wl)力学性能第55页/共78页第五十五页，共78页。v砼因外界湿度变化产生干缩与湿胀。v湿胀常产生有利的影响，设计中一般可不考虑。v干缩变形受到约束时，结构产生干缩裂缝。v干缩变形影响因素：v 水

33、泥用量多、水灰比越大，收缩越大；v 骨料弹性模量(tn xn m lin)高、级配好，收缩就小；v 干燥失水及高温环境，收缩大；v 小尺寸构件收缩大，大尺寸构件收缩小。第一章 钢筋(gngjn)砼结构的材料1.2 砼的物理(wl)力学性能第56页/共78页第五十六页，共78页。AssAs s收缩：钢筋受压，混凝土受拉As 第一章 钢筋砼结构(jigu)的材料1.1钢筋(gngjn)的品种和力学性能第57页/共78页第五十七页，共78页。三砼的其他性能（一）重力(zhngl)密度（或重度）设计一般钢筋砼结构时，其重力(zhngl)密度可近似地采用为25kN/m3。（二）砼的耐久性水工砼的耐久性，

34、与其抗渗、抗冻、抗冲刷、抗碳化和抗腐蚀等性能有密切关系。第一章 钢筋(gngjn)砼结构的材料1.2 砼的物理(wl)力学性能 第58页/共78页第五十八页，共78页。第三节 钢筋与砼的粘结一.钢筋与砼之间的粘结力钢筋与砼间具有足够的粘结是保证两者共同受力变形的基本前提。通过钢筋与砼界面的粘结应力，可以实现钢筋与砼之间的应力传递，从而(cng r)使两种材料可以结合在一起共同工作。粘结应力通常是指钢筋与砼界面间的剪应力。第一章 钢筋(gngjn)砼结构的材料1.3 钢筋(gngjn)与砼的粘结第59页/共78页第五十九页，共78页。第一章 钢筋砼结构(jigu)的材料1.3 钢筋(gngjn)

35、与砼的粘结拔出(b ch)试验 粘结应力 第60页/共78页第六十页，共78页。第一章 钢筋砼结构(jigu)的材料1.3 钢筋(gngjn)与砼的粘结v光面钢筋b峰值随P增加，由加荷端移至自由端，v b图形长度（有效埋长）达到自由端。v变形钢筋b峰值始终在加荷端附近(fjn)，有效埋长增加v 缓慢，粘结力大于光面钢筋。第61页/共78页第六十一页，共78页。As()As钢筋与混凝土之间的粘结强度(qingd)钢筋与混凝土的粘结强度(qingd)通常采用拔出试验来测定。设拔出力为P，则粘结破坏（钢筋拔出或混凝土劈裂）时，钢筋与混凝土接触面上的平均粘结强度(qingd)为：粘结应力(yngl)沿

36、钢筋长度的分布：可通过量测钢筋各点的应变，由应变计算钢筋各点的应力(yngl)，进而求得钢筋在微段长度上的粘结强度：第62页/共78页第六十二页，共78页。当 当 时，可求得 时，可求得x x处的粘结强度 处的粘结强度(qingd)(qingd)：通过上述试验可知：通过上述试验可知：粘结应力沿钢筋长度按曲线分布，最大粘结应力在 粘结应力沿钢筋长度按曲线分布，最大粘结应力在张拉端附近，且随拔出力的大小而变；张拉端附近，且随拔出力的大小而变；当钢筋埋入长度 当钢筋埋入长度lla lla，埋入，埋入长度越长，拔出力越大，但 长度越长，拔出力越大，但l l la la，拔出力不再增加。，拔出力不再增加

37、。第63页/共78页第六十三页，共78页。光面钢筋的粘结力由三部分组成：水泥凝胶体与钢筋表面之间的胶着力；砼收缩，将钢筋紧紧握固而产生的摩擦力；钢筋表面不平整与砼之间产生的机械(jxi)咬合力。第一章 钢筋(gngjn)砼结构的材料变形钢筋(gngjn)的粘结力除了胶着力与摩擦力等以外，更主要的是钢筋(gngjn)表面突出的横肋对砼的挤压力。1.3 钢筋与砼的粘结第64页/共78页第六十四页，共78页。影响(yngxing)粘结力的主要因素 砼强度：粘结强度随砼强度的提高而增加，但并不与立方体强度 砼强度：粘结强度随砼强度的提高而增加，但并不与立方体强度fcu fcu成正比，成正比，而与抗拉强

38、度 而与抗拉强度 ft ft 成正比。成正比。保护层厚度：变形钢筋，粘结强度主要取决于劈裂破坏。相对保护层厚度 保护层厚度：变形钢筋，粘结强度主要取决于劈裂破坏。相对保护层厚度c/d c/d 越大，砼抵抗 越大，砼抵抗(dkng)(dkng)劈裂破坏的能力也越大，粘结强度越高。劈裂破坏的能力也越大，粘结强度越高。受力情况：受压钢筋由于直径增大会增加对砼的挤压，从而使摩擦作用增加。受力情况：受压钢筋由于直径增大会增加对砼的挤压，从而使摩擦作用增加。钢筋表面和外形特征：钢筋表面和外形特征：光面钢筋表面凹凸较小，机械咬合作用小，粘结强度低。光面钢筋表面凹凸较小，机械咬合作用小，粘结强度低。月牙肋和螺

39、纹肋变形钢筋，机械咬合作用大，粘结强度高。月牙肋和螺纹肋变形钢筋，机械咬合作用大，粘结强度高。第一章 钢筋(gngjn)砼结构的材料1.3 钢筋与砼的粘结第65页/共78页第六十五页，共78页。二钢筋的锚固与接头锚固长度根据钢筋的应力达到fy时，钢筋被 拔动确定。为保证钢筋在混凝土结构构件(gujin)中能够充分发挥作用，必须使钢筋有一定的锚固长度。锚固长度的确定原则：埋置在混凝土中的钢筋达到屈服强度的同时，钢筋和混凝土之间的粘结应力也达到粘结强度，即钢筋开始滑移。第一章 钢筋砼结构(jigu)的材料1.3 钢筋(gngjn)与砼的粘结第66页/共78页第六十六页，共78页。钢筋达到屈服 钢筋

40、达到屈服(qf)(qf)：钢筋开始滑移：钢筋开始滑移：由此求得钢筋的锚固长度为：由此求得钢筋的锚固长度为：v钢筋强度越高，直径越粗，砼强度越低，锚固长度(chngd)越长。第一章 钢筋(gngjn)砼结构的材料1.3 钢筋与砼的粘结第67页/共78页第六十七页，共78页。钢筋类型砼强度等级C15 C20 C25 C30 C40HPB235HPB300 40d 35d 30d 25d 20dHRB335 40d 35d 30d 25dHRB400RRB400 50d 40d 35d 30dHRB500 55d 50d 40d 35d二钢筋的锚固与接头在设计中，如截面上钢筋的强度(qingd)被充

41、分利用，则钢筋从该截面起的锚固长度不应小于下表中规定的数值：受拉钢筋的最小锚固长度la第一章 钢筋(gngjn)砼结构的材料1.3 钢筋(gngjn)与砼的粘结 第68页/共78页第六十八页，共78页。v光面钢筋表面凹凸程度小，机械咬合作用不大,与砼的粘结强度较低。v为保证(bozhng)光面钢筋的锚固，规范规定受力的光面钢筋末端必须作成半圆弯钩。如图所示：第一章 钢筋砼结构(jigu)的材料1.3 钢筋(gngjn)与砼的粘结第69页/共78页第六十九页，共78页。v接长钢筋有三种办法(bnf)：绑扎搭接；焊接；机械连接。v绑扎搭接时，必须有足够的搭接长度ll:v 受拉钢筋的ll1.2la且

42、ll300mm；v 受压钢筋的ll0.85la且ll200mm。第一章 钢筋砼结构(jigu)的材料1.3 钢筋(gngjn)与砼的粘结v钢筋不能在同一截面同时接长。第70页/共78页第七十页，共78页。v焊接(hnji)接头第一章 钢筋(gngjn)砼结构的材料v机械(jxi)连接1.3 钢筋与砼的粘结第71页/共78页第七十一页，共78页。套管钢筋(gngjn)冷挤压连接第一章 钢筋(gngjn)砼结构的材料1.3 钢筋(gngjn)与砼的粘结第72页/共78页第七十二页，共78页。锥螺纹钢筋连接(linji)第一章 钢筋砼结构(jigu)的材料1.3 钢筋(gngjn)与砼的粘结第73页

43、/共78页第七十三页，共78页。第一章 钢筋(gngjn)砼结构的材料1.3 钢筋(gngjn)与砼的粘结第74页/共78页第七十四页，共78页。挤压钢筋(gngjn)连接第一章 钢筋砼结构(jigu)的材料1.3 钢筋(gngjn)与砼的粘结第75页/共78页第七十五页，共78页。第一章 钢筋砼结构(jigu)的材料1.3 钢筋(gngjn)与砼的粘结第76页/共78页第七十六页，共78页。第一章 钢筋砼结构(jigu)的材料本 章 要 点本章要点：软钢与硬钢的应力应变曲线不同。软钢以屈服强度作为强度设计指标；硬钢以协定流限作为强度设计指标。砼立方体抗压强度是评定砼强度的基本标准。区分(qfn)砼立方体抗压强度、轴心抗压强度、轴心抗拉强度及复合应力状态下砼强度的物理意义及相互关系。区分(qfn)砼短期一次加载应力应变曲线、重复荷载下的应力应变曲线及徐变曲线。粘结力是保证钢筋与砼共同工作的主要原因。第77页/共78页第七十七页，共78页。感谢您的观看(gunkn)！第78页/共78页第七十八页，共78页。