第一章鋼筋和混凝土材料的力學(xué)性能ppt課件.ppt

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1、第一章鋼筋和混凝土材料力學(xué)性能土木工程學(xué)院結(jié)構(gòu)工程研究所混凝土結(jié)構(gòu)基本原理第一章鋼筋和混凝土材料力學(xué)鋼筋普通混凝土鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)一、鋼筋的強(qiáng)度和變形1.鋼筋的成分、級(jí)別和品種按化學(xué)成分碳素鋼（鐵、碳、硅、錳、硫、磷等元素）低碳鋼（含碳量<0.25%）中碳鋼（含碳量0.25~0.6%）高碳鋼（含碳量0.6~1.4%）普通低合金鋼（另加硅、錳、鈦、釩、鉻等）硅系硅釩系硅鈦系硅錳系20MnSiNb20：含碳量的萬(wàn)分?jǐn)?shù)化學(xué)元素：表示其平均含量均不超過(guò)1.5%鋼筋熱軋鋼筋hotrolledsteelreinforcingbars（軟鋼）：熱軋光面鋼筋（hotrolle

2、dplainbars）：HPB300（Ⅰ級(jí)）熱軋帶肋鋼筋（hotrolledribbedbars）：HRB335（Ⅱ級(jí)）、HRB400（Ⅲ級(jí)）、HRB500（Ⅳ級(jí)）冷加工鋼筋：由熱軋鋼筋在常溫下采用某種工藝加工熱處理鋼筋（硬鋼）：將屈服強(qiáng)度相當(dāng)于HRB335鋼筋通過(guò)加熱、淬火、回火處理而成：RRB400（remainedheatribbedbars）按加工方式鋼絲碳素鋼絲（硬鋼）：高碳鎮(zhèn)靜鋼通過(guò)多次冷拔、應(yīng)力消除、矯正、回火處理而成刻痕鋼絲（硬鋼）：在鋼絲表面刻痕，以增強(qiáng)其與混凝土間的粘結(jié)力鋼絞線（硬鋼）：多根相同直徑的鋼絲成螺旋狀鉸繞在一起，多為3股或7股冷拔低碳

3、鋼絲：由低碳鋼冷拔而成鋼筋的符號(hào)說(shuō)明HPB300屈服強(qiáng)度生產(chǎn)工藝：hotrolled表面形狀：plain鋼筋：barHRB335hotrolledribbedbarRRB400RemainedheattreatmentribbedbarHRBF500細(xì)晶粒：fine按表面形狀光圓鋼筋變形鋼筋2.鋼筋的應(yīng)力-應(yīng)變曲線上屈服點(diǎn)不穩(wěn)定下屈服點(diǎn)極限抗拉強(qiáng)度D點(diǎn)以后出現(xiàn)頸縮拉斷BC段為屈服平臺(tái)CD段為強(qiáng)化段0.2%???0.2標(biāo)距有明顯流幅的鋼筋無(wú)明顯流幅的鋼筋鋼筋受壓和受拉時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線幾乎相同??AB’BCDEA‘Es=σ/ε彈性極限比例極限條件屈服極限??AB’BC

4、DE3.強(qiáng)度指標(biāo)明顯流幅的鋼筋（軟鋼）：屈服強(qiáng)度：下屈服點(diǎn)用途：設(shè)計(jì)時(shí)鋼筋強(qiáng)度取值的主要依據(jù)原因：鋼筋屈服后會(huì)產(chǎn)生大的塑性變形，鋼筋混凝土構(gòu)件會(huì)產(chǎn)生不可恢復(fù)的變形和不可閉合的裂縫極限強(qiáng)度：曲線最高點(diǎn)用途：強(qiáng)度儲(chǔ)備屈強(qiáng)比=屈服強(qiáng)度/極限強(qiáng)度：不大于0.8（抗震結(jié)構(gòu)）0.2%???0.2無(wú)明顯流幅的鋼筋（硬鋼）：極限強(qiáng)度屈服強(qiáng)度：殘余應(yīng)變?yōu)?.2%時(shí)所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力。強(qiáng)度指標(biāo)的確定強(qiáng)度隨機(jī)變量強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料，運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法確定的具有一定保證率（鋼筋為97.73%）（《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》要求不小于95%的保證率）的統(tǒng)計(jì)特征值：強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值=強(qiáng)度平均值-2×均

5、方差概率密度材料強(qiáng)度強(qiáng)度平均值強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值4.變形性能指標(biāo)冷彎性能：鋼材在常溫下冷加工彎曲時(shí)產(chǎn)生塑性變形的能力合格標(biāo)準(zhǔn)：在規(guī)定的彎心直徑D和冷彎角度冷彎后的鋼筋應(yīng)無(wú)裂紋、鱗落或斷裂伸長(zhǎng)率：鋼筋拉斷后的伸長(zhǎng)與原長(zhǎng)的比值均勻伸長(zhǎng)率：對(duì)應(yīng)于最大應(yīng)力時(shí)的應(yīng)變，包括了殘余應(yīng)變和彈性應(yīng)變，反映了鋼筋的真實(shí)變形能力5.鋼筋的冷加工和熱處理冷拉??BKZ殘余變形冷拉伸長(zhǎng)率無(wú)時(shí)效經(jīng)時(shí)效溫度的影響：溫度過(guò)高（450oC以上）強(qiáng)度有所降低，溫度超700oC時(shí)恢復(fù)到冷拉前的狀態(tài)，不會(huì)發(fā)生時(shí)效硬化。為了避免冷拉鋼筋焊接時(shí)發(fā)生高溫軟化，先焊后拉特性：只提高抗拉強(qiáng)度，不提高抗壓強(qiáng)度，屈服強(qiáng)度提高，

6、塑性下降Z’K’冷拉控制應(yīng)力冷拉率冷拉工藝：控制應(yīng)力；控制應(yīng)變冷拔經(jīng)過(guò)冷拔后鋼筋沒有明顯的屈服點(diǎn)和流幅，屬于硬鋼冷拔既能提高抗拉強(qiáng)度又能提高抗壓強(qiáng)度經(jīng)過(guò)冷拔后鋼筋強(qiáng)度顯著提高，塑性顯著下降熱處理對(duì)特定鋼號(hào)的熱軋鋼筋進(jìn)行加熱、淬火和回火等工藝處理不降低強(qiáng)度的前提下，消除由淬火產(chǎn)生的內(nèi)力，改善塑性和韌性強(qiáng)度提高，塑性降低6.鋼筋的徐變和松弛徐變應(yīng)力不變，隨時(shí)間的增長(zhǎng)應(yīng)變繼續(xù)增加松弛長(zhǎng)度不變，隨時(shí)間的增長(zhǎng)應(yīng)力降低對(duì)結(jié)構(gòu)，尤其是預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生不利的影響，需采取必要的措施7.鋼筋應(yīng)力-應(yīng)變曲線的數(shù)學(xué)模型?s?s?s=Es?s?y?s,hfy?s?s?s=Es?s?y?s,h

7、fyfs,u?s,u?s,u?s?s?s=Es?s?yfy?s,hfs,u有明顯流幅的鋼筋無(wú)明顯流幅的鋼筋雙直線（完全彈塑性模型）：適用于流幅較長(zhǎng)的低強(qiáng)度鋼筋?！と劬€（完全彈塑性加硬化模型）：適用于流幅較短的軟鋼。·三斜線（彈塑性模型）：適用于沒有流幅的高強(qiáng)鋼筋。1）強(qiáng)度：要求鋼筋有足夠的強(qiáng)度和適宜的強(qiáng)屈比(極限強(qiáng)度與屈服強(qiáng)度的比值)。例如，對(duì)抗震等級(jí)為一、二級(jí)的框架結(jié)構(gòu)，其縱向受力鋼筋的實(shí)際強(qiáng)屈比不應(yīng)小于1.25。2）塑性：要求鋼筋應(yīng)有足夠的變形能力。3）可焊性：要求鋼筋焊接后不產(chǎn)生裂縫和過(guò)大的變形，焊接接頭性能良好。4）與混凝土的粘結(jié)力：要求鋼筋與混凝土之