鋼筋與混凝土材料的力學(xué)性能

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1、鋼筋與混凝土材料的力學(xué)性能提要本章的主要內(nèi)容：?參?鋼筋的品種、力學(xué)性能及有關(guān)指標(biāo)?；炷翉姸鹊燃?、強度指標(biāo)及其換算關(guān)系。混凝土的破壞機理、受壓應(yīng)力-應(yīng)變曲線、彈性模量。復(fù)雜應(yīng)力下混凝土的強度。混凝土的收縮和徐變性能。材料強度標(biāo)準(zhǔn)值的概念及計算公式，材料分項系數(shù)和材料強度設(shè)計值。1.1鋼筋鋼筋的品種圖2-1常用鋼筋品種?熱軋鋼筋分為HPB235、HRB335、HRB400和RRB400三個等級※HPB235級鋼筋為光囬鋼筋，多作為現(xiàn)澆樓板的受力鋼筋和箍筋；※HRB335、HRB400和RRB400級鋼筋為變形鋼筋，多作為鋼筋混凝土構(gòu)件的受力鋼筋，HRB335亦可

2、作為大尺寸構(gòu)件的箍筋。?鋼絲和鋼絞線多用于預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。鋼絲的外形有光面、刻痕和螺旋肋三種,另有三股和七股鋼絞線。高強鋼絲和鋼絞線的抗拉強度可達1470?1860MPao1?熱處理鋼筋多用于預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。它是將IV級鋼筋通過加熱、淬火和回火等調(diào)質(zhì)工藝處理，使強度得到較大幅度的提高，而延伸率降低不多。?冷加工鋼筋冷加工鋼筋是由熱乳鋼筋或盤條經(jīng)冷拉、冷拔、冷乳、冷軋扭加工后而成。經(jīng)冷加工后，其強度提高，但延伸率降低，用于預(yù)應(yīng)力構(gòu)件時易造成脆性斷裂。1.1鋼筋（續(xù)-1）有明顯屈服點鋼筋的強度和變形?應(yīng)力-應(yīng)變（o-e）關(guān)系曲線圖2-2冇物理屈服點鋼筋的應(yīng)力-應(yīng)

3、變關(guān)系※點以前，G與e成比例，即G=e，為彈性模量，點應(yīng)力稱為比例極限;※點過后，C與e不再成比例，但仍為彈性變形；a點以后為非彈性，a點稱為彈性極限；※達到b點時，e出現(xiàn)塑性流動現(xiàn)象，b點位置與加載速度、斷面形式、表面光潔度等因素有關(guān)，稱為屈服上限;※降至c點后，G不增加而e急劇增加，G-e關(guān)系接近水平，直至d點，c點稱為屈服下限，cd段稱為屈服臺階；※d點以后，G隨e的增加而繼續(xù)增加，至e點G達最大值，e點對應(yīng)的G稱為鋼筋的極限強度，de段稱為強化段；※e點以后，試件的薄弱位置將產(chǎn)生頸縮現(xiàn)象，變形迅速增加，斷面縮小，應(yīng)力降低，直至f點拉斷。2?反映鋼筋力學(xué)性

4、能的基木指標(biāo)一一屈服強度、延伸率和強屈比※屈服強度是鋼筋強度的設(shè)計依據(jù)，鋼筋屈服后將產(chǎn)生很大的塑性變形。一般取屈服下限作為屈服強度。X延伸率是反映鋼筋塑性性能的指標(biāo)，指鋼筋拉斷時（f點）對應(yīng)的應(yīng)變，按下式確定（2-1）式中，——試件拉伸前量測標(biāo)距的長度，一般取5d或10d;I一一拉斷時量測標(biāo)距的長度，量測標(biāo)距包括頸縮區(qū)。延伸率指標(biāo)存在的缺陷不同量測標(biāo)距長度得到結(jié)果不一致；僅考慮到頸縮斷口區(qū)域的殘余應(yīng)變?！鶆蜓由炻室灰蛔畲罅ψ饔孟碌目偵扉L率，包括殘余應(yīng)變和彈性應(yīng)變，反映了鋼筋真實的變形能力（見圖2-4）。圖2-4均勻延伸率※強屈比一一鋼筋極限強度與屈服強度的比值

5、，反映了鋼筋的強度儲備。通常熱軋鋼筋的強屈比約為1.4?1.6。?《規(guī)范》理想彈塑性應(yīng)力-應(yīng)變（o-e）關(guān)系實際計算分析中，一般采用雙線性的理想彈塑性關(guān)系（見圖2-3），即3（2-2）式中，——鋼筋的彈性模量；圖2-3鋼筋的理想彈塑性應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系=/。一一鋼筋的屈服應(yīng)變，1.1鋼筋（續(xù)-2）無明顯屈服點鋼筋的強度和變形?應(yīng)力-應(yīng)變（?-e）關(guān)系曲線由圖2-5可以看出圖2-5無明顯物理屈服點鋼筋的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系整個應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系沒冇明顯的屈服點，達極限抗拉強度呈脆性。圖中a點為比例極限，o~0.65?條件屈服強度設(shè)計中一般取殘余應(yīng)變?yōu)?.2%所對應(yīng)的應(yīng)力稱為“條

6、件屈服強度”。一般取鋼筋的強度標(biāo)準(zhǔn)值?強度標(biāo)準(zhǔn)值的概念4后很快拉斷，延伸率很小，破壞。，作為無明顯屈服點鋼筋的強度設(shè)計指標(biāo)，0.85,預(yù)應(yīng)力鋼筋大多為無明顯屈服點鋼筋。為保證設(shè)計時材料強度取值的可靠性，一般對同一等級的材料，取具有一定保證率的強度值作為該等級強度的標(biāo)準(zhǔn)值。?《規(guī)范》對強度標(biāo)準(zhǔn)值的規(guī)定X《規(guī)范》規(guī)定材料強度的標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)具有不小于95%的保證率。熱乳鋼筋的強度標(biāo)準(zhǔn)值根據(jù)屈服強度確定預(yù)應(yīng)力鋼筋的強度標(biāo)準(zhǔn)值根據(jù)極限抗拉強度確定※按我國冶金生產(chǎn)鋼材質(zhì)量的控制標(biāo)準(zhǔn)，鋼材產(chǎn)品出廠時的廢品限值具有97.73%的保證率，滿足《規(guī)范》保證率95%的要求。X《規(guī)范》中鋼

7、筋強度標(biāo)準(zhǔn)值取鋼材質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)的廢品限值，具體數(shù)值見表2-1和表2-2。表2-1普通鋼筋強度標(biāo)準(zhǔn)值表2-2預(yù)應(yīng)力鋼筋強度標(biāo)準(zhǔn)值5鋼筋的彈性模量各種鋼筋的彈性模量Es基本相同，一般在2.0XMPa左厶。具體數(shù)值見表2-3o)表2-3鋼筋的彈性模量(2.2混凝土混凝土強度等級?混凝土強度等級的確定方法標(biāo)準(zhǔn)試件在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護28天，用標(biāo)準(zhǔn)試驗方法測得的具有95%保證率的立方體抗壓強度，用符號feu表示?！鶚?biāo)準(zhǔn)試件——邊長150mm的立方體試件；※標(biāo)準(zhǔn)條件——溫度為20±3°C,濕度在90%以上；※標(biāo)準(zhǔn)試驗方法一一試件兩端不涂潤滑劑，加載速度C30以下為0.3?0.5

8、MPa/sec,C30以