鋼筋混凝土材料的物理力學(xué)性能.ppt

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1、第1章鋼筋混凝土材料的物理力學(xué)性能同濟(jì)大學(xué)電子音像出版社普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材——工程結(jié)構(gòu)（第三版）學(xué)習(xí)目的1掌握鋼筋品種、規(guī)格、力學(xué)性能及強(qiáng)度設(shè)計(jì)指標(biāo)；2掌握混凝土強(qiáng)度、變形指標(biāo)和耐久性規(guī)定；3理解鋼筋和混凝土的粘結(jié)性能及保證可靠粘結(jié)和錨固的構(gòu)造措施。1.1.1混凝土的強(qiáng)度1.混凝土的立方抗壓強(qiáng)度f(wàn)cu及強(qiáng)度等級(jí)（1）混凝土的立方抗壓強(qiáng)度確定方法：用邊長(zhǎng)為150mm的標(biāo)準(zhǔn)立方體試件，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下（溫度20℃±3℃，相對(duì)濕度不小于90%）養(yǎng)護(hù)28天后，按照標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法（試件的承壓面不涂潤(rùn)滑劑，加荷速度約每秒0.15～0.3N/m

2、m2）測(cè)得的具有95%保證率的抗壓強(qiáng)度，作為混凝土的立方抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，用符號(hào)fcu,k表示。1.1混凝土的物理力學(xué)性能（2）混凝土的強(qiáng)度等級(jí)根據(jù)立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fcu,k的大小，混凝土強(qiáng)度等級(jí)分C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80共14級(jí)。其中，C60~C80屬高強(qiáng)混凝土。（3）結(jié)構(gòu)對(duì)混凝土強(qiáng)度等級(jí)的要求鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于Ｃ20；當(dāng)采用強(qiáng)度等級(jí)400N/mm2及以上的鋼筋時(shí)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜低于Ｃ25。2.混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度f(wàn)c混凝土軸心抗壓試

3、驗(yàn)我國(guó)采用150mm×150mm×300mm棱柱體試件測(cè)得的強(qiáng)度作為混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度。3.軸心抗拉強(qiáng)度f(wàn)t混凝土抗拉試驗(yàn)混凝土的抗拉強(qiáng)度可采用尺寸為100mm×100mm×500mm的柱體試件進(jìn)行直接軸心受拉試驗(yàn)，但其準(zhǔn)確性較差。故國(guó)內(nèi)為多采用圓柱體或立方體的劈裂試驗(yàn)來(lái)間接測(cè)定。1.1.2混凝土的變形混凝土的變形有兩類(lèi)：一類(lèi)是受力變形；另一類(lèi)是體積變形，包括收縮、膨脹和溫度變形。1.混凝土在長(zhǎng)期荷載作用下的變形——徐變定義：混凝土在長(zhǎng)期不變荷載作用下，應(yīng)變隨時(shí)間繼續(xù)增長(zhǎng)的現(xiàn)象，叫做混凝土的徐變。對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的不利影響：增大混凝土構(gòu)件的變形；在預(yù)

4、應(yīng)力混凝土構(gòu)件中引起預(yù)應(yīng)力損失等。影響因素：混凝土的徐變除與構(gòu)件截面的應(yīng)力大小和時(shí)間長(zhǎng)短有關(guān)外，還與混凝土所處環(huán)境條件和混凝土的組成有關(guān)。養(yǎng)護(hù)條件越好，周?chē)h(huán)境的濕度越大，構(gòu)件加載前混凝土的強(qiáng)度愈高，水泥用量愈少，混凝土越密實(shí)，集料含量越大，集料剛度越大，則徐變?cè)叫?。?duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的不利影響：當(dāng)構(gòu)件受到約束時(shí)，混凝土的收縮就會(huì)使構(gòu)件中產(chǎn)生收縮應(yīng)力，收縮應(yīng)力過(guò)大，就會(huì)使構(gòu)件產(chǎn)生裂縫，以致影響結(jié)構(gòu)的正常使用；在預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件中混凝土收縮將引起鋼筋預(yù)應(yīng)力值損失，等等?；炷敛皇菑椥圆牧?，其應(yīng)力和應(yīng)變不呈線(xiàn)性關(guān)系，在不同應(yīng)力階段的變形模量（應(yīng)力與應(yīng)變之比）

5、不同，原點(diǎn)切線(xiàn)很難準(zhǔn)確地作出。實(shí)用中，采用應(yīng)力上限為（0.4~0.5）fc循環(huán)5~10次后的應(yīng)力-應(yīng)變曲線(xiàn)，應(yīng)力為（0.4~0.5）fc時(shí)的割線(xiàn)模量作為混凝土的彈性模量的近似值。2.混凝土的彈性模量1.混凝土的強(qiáng)度等級(jí)；2.收縮與徐變的概念。難點(diǎn)提示1.2.1鋼筋的品種1.2鋼筋的物理力學(xué)性能熱軋鋼筋冷拉鋼筋熱處理鋼筋冷軋鋼筋（冷軋帶肋鋼筋、冷軋扭鋼筋）冷拔低碳消除應(yīng)力鋼絲鋼絞線(xiàn)鋼筋按加工方法不同分類(lèi)鋼筋按在結(jié)構(gòu)中是否施加預(yù)應(yīng)力分類(lèi)普通鋼筋鋼絲鋼筋按外形分類(lèi)光面鋼筋（HPB系列）變形鋼筋（HRB系列、HRBF系列、RRB系列）普通鋼筋指用于鋼筋混

6、凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中的非預(yù)應(yīng)力鋼筋。用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的熱軋鋼筋分為HPB300、HRB335（HRBF335）、HRB400（HRBF400、RRB400）和HRB500四個(gè)級(jí)別。2002版《混凝土設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，普通鋼筋宜采用HRB400級(jí)和HRB335級(jí)鋼筋。2010版規(guī)范推薦采用高強(qiáng)度鋼筋。1.2.2鋼筋的強(qiáng)度和變形（1）縱向受力普通鋼筋宜采用HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500鋼筋，也可采用HPB300、HRB335、HRBF335、RRB400鋼筋；（2）梁、柱縱向受力普通鋼筋應(yīng)采用HRB400、

7、HRB500、HRBF400、HRBF500；（3）箍筋宜采用HRB400、HRBF400、HPB300、HRB500、HRBF500鋼筋，也可采用HRB335、HRBF335鋼筋。1.3鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)與錨固1.3.1粘結(jié)力的組成1.化學(xué)膠結(jié)力：混凝土凝結(jié)時(shí)，由于水泥的水化作用在鋼筋與混凝土接觸面上產(chǎn)生的化學(xué)吸附作用力。2.摩擦力：混凝土收縮后將鋼筋緊緊地握裹住而產(chǎn)生的力。3.機(jī)械咬合力：鋼筋表面凹凸不平與混凝土產(chǎn)生的機(jī)械咬合作用而產(chǎn)生的力。4.鋼筋端部的錨固力：采取錨固措施后所造成的機(jī)械錨固力。1.3.2鋼筋的錨固和搭接鋼筋與混凝土的粘

8、結(jié)強(qiáng)度通常采用拔出試驗(yàn)來(lái)測(cè)定。設(shè)拔出力為F，則以粘結(jié)破壞（鋼筋拔出或混凝土劈裂）時(shí)鋼筋與混凝土截面上的最大平均粘結(jié)應(yīng)力作為粘結(jié)強(qiáng)度。進(jìn)行