鋼筋與混凝土的力學(xué)性能課件.ppt

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1、3鋼筋與混凝土的力學(xué)性能本章主要論述了混凝土的力學(xué)性能（混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度、軸心抗壓強(qiáng)度、軸心抗拉強(qiáng)度；混凝土的變形和混凝土的選用）和鋼筋的力學(xué)性能。重點(diǎn)討論了鋼筋與混凝土之間的相互作用——粘結(jié)力。它們是學(xué)習(xí)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理和構(gòu)造要求的基礎(chǔ)。本章提要本章內(nèi)容3.1鋼筋3.2混凝土3.3鋼筋與混凝土的相互作用－粘結(jié)力3.1鋼筋有屈服點(diǎn)的鋼筋試件在試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行拉伸試驗(yàn)得出的典型應(yīng)力－應(yīng)變曲線如圖3.1所示。其中頸縮現(xiàn)象如圖3.2。對(duì)于有明顯屈服點(diǎn)的鋼筋取其屈服強(qiáng)度作為鋼筋強(qiáng)度的限值——強(qiáng)度指標(biāo)。3.1.1鋼筋的力學(xué)性能3.1.1.1有屈服

2、點(diǎn)的鋼筋反映鋼筋塑性性能的基本指標(biāo)是伸長(zhǎng)率和冷彎性能。伸長(zhǎng)率是鋼筋試件拉斷后的伸長(zhǎng)值與原長(zhǎng)的比率。應(yīng)按下式計(jì)算：圖3.1鋼筋的應(yīng)力－應(yīng)變曲線圖3.2鋼筋的頸縮無(wú)明顯屈服點(diǎn)的鋼筋試件在試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行拉伸試驗(yàn)得出的典型應(yīng)力－應(yīng)變曲線如圖3.3所示。實(shí)際設(shè)計(jì)中通常取相應(yīng)于殘余應(yīng)變?chǔ)?0.2%時(shí)的應(yīng)力σ0.2作為名義屈服點(diǎn)，即條件屈服強(qiáng)度。對(duì)于無(wú)明顯屈服點(diǎn)的鋼筋，由于其條件屈服點(diǎn)不容易測(cè)定，因此，這類鋼筋的質(zhì)量檢驗(yàn)以其極限強(qiáng)度作為主要指標(biāo)。《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，條件屈服強(qiáng)度σ0.2取極限強(qiáng)度σb的0.8倍，即：σ0.2=0.8σb3.

3、1.1.2無(wú)屈服點(diǎn)的鋼筋圖3.3無(wú)明顯屈服點(diǎn)鋼筋鋼筋在常溫下的加工稱為冷加工，常用冷拉、冷拔等方法。其目的就是使鋼筋的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而提高鋼筋的強(qiáng)度，達(dá)到節(jié)約鋼筋的目的。1.冷拉冷拉是把鋼筋張拉到應(yīng)力超過(guò)屈服點(diǎn)的某一應(yīng)力值，然后放松鋼筋，經(jīng)時(shí)效硬化后再?gòu)埨摻顣r(shí)，則應(yīng)力－應(yīng)變曲線將發(fā)生變化，如圖3.4所示。2.冷拔冷拔是在常溫下將鋼筋（熱軋HPB235）用強(qiáng)力拔過(guò)比它直徑小的硬質(zhì)合金拔絲模，如圖3.5，拔成比原來(lái)直徑小的鋼絲。3.1.1.3鋼筋的冷加工圖3.4鋼筋冷拉的應(yīng)力－應(yīng)變曲線圖3.5鋼筋冷拔示意圖1.鋼筋的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值

4、《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010—2002）規(guī)定，材料強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)具有不少于95%保證率。熱軋鋼筋的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值根據(jù)屈服強(qiáng)度確定，用fyk表示。預(yù)應(yīng)力鋼絞線、鋼絲和熱處理鋼筋的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值根據(jù)極限抗拉強(qiáng)度確定，用fptk表示。普通鋼筋、預(yù)應(yīng)力鋼筋的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值見(jiàn)附表2、附表3。3.1.1.4鋼筋的計(jì)算指標(biāo)2.鋼筋的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值在進(jìn)行鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，鋼筋應(yīng)采用強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。鋼筋強(qiáng)度設(shè)計(jì)值等于鋼筋強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值除以鋼筋材料分項(xiàng)系數(shù)γs，按不同鋼筋種類，分別取γs=1.10~1.20。鋼筋的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值見(jiàn)附表4、附表5。3.

5、1.2鋼筋的種類我國(guó)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》中推薦的鋼筋由碳素結(jié)構(gòu)鋼和普通低合金鋼制成。我國(guó)常用的鋼筋品種有以下幾類（見(jiàn)圖3.6）：1.熱軋鋼筋2.冷加工鋼筋3.熱處理鋼筋4.鋼絲5.鋼絞線圖3.6常用鋼筋形式（1）有較高的強(qiáng)度和適宜的屈強(qiáng)比。（2）塑性。要求有良好的塑性，使結(jié)構(gòu)構(gòu)件在破壞前有明顯的預(yù)兆。（3）鋼筋與混凝土之間有良好的粘結(jié)力。（4）具有良好的可焊性。（5）在寒冷地區(qū)，鋼筋的低溫性能也要符合一定要求，不宜采用冷加工鋼筋，以免發(fā)生脆性破壞。3.1.3鋼筋的選用3.1.3.1混凝土結(jié)構(gòu)對(duì)鋼筋性能的要求鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)及預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)

6、構(gòu)的鋼筋，應(yīng)按下列規(guī)定采用：（1）普通鋼筋宜采用HRB400級(jí)和HRB335級(jí)鋼筋，也可采用HPB235級(jí)和RRB400級(jí)鋼筋；（2）預(yù)應(yīng)力鋼筋宜采用預(yù)應(yīng)力鋼絞線、鋼絲，也可采用熱處理鋼筋。具體工程中，現(xiàn)澆樓板的鋼筋和梁柱的箍筋多采用HPB235級(jí)鋼筋；梁柱的受力筋多采用HRB335、HRB400和RRB400級(jí)鋼筋；尺寸較大的構(gòu)件有時(shí)也采用HRB335級(jí)鋼筋作箍筋。3.1.3.2鋼筋的選用3.2混凝土混凝土是由水泥、水、粗骨料（碎石、卵石）、細(xì)骨料砂等材料按一定配合比，經(jīng)混合攪拌，入模澆搗并養(yǎng)護(hù)硬化后形成的人工石材。影響混凝土的強(qiáng)度

7、和變形的主要因素有：原材料的性能；各組成成分的比例，尤其是水灰比的大小；施工方法（攪拌程度、澆搗的密實(shí)性、對(duì)混凝土的養(yǎng)護(hù)方法）等?；炷恋幕緩?qiáng)度指標(biāo)有立方體抗壓強(qiáng)度、軸心抗壓強(qiáng)度和軸心抗拉強(qiáng)度三種。3.2.1混凝土的強(qiáng)度強(qiáng)度是指結(jié)構(gòu)材料所能承受的某種極限應(yīng)力。混凝土的強(qiáng)度是靠水泥的水化、硬化獲得的。水泥的水化硬化早期快、后期慢，故混凝土強(qiáng)度的增長(zhǎng)也是早期快、后期慢，但到28d齡期時(shí)強(qiáng)度的增長(zhǎng)就不明顯而趨于穩(wěn)定。因此，規(guī)范以28d齡期時(shí)混凝土的強(qiáng)度為基準(zhǔn)。1.混凝土強(qiáng)度等級(jí)——立方體抗壓強(qiáng)度f(wàn)cu混凝土強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)按立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值確定。

8、我國(guó)混凝土強(qiáng)度等級(jí)的確定方法是：用邊長(zhǎng)為150mm的立方體標(biāo)準(zhǔn)試件，在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下養(yǎng)護(hù)28d，并用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法（C30以下的加載速度控制在0.3~0.5MPa/s范圍；C30以