《第二章钢筋和混凝土材料力学性能.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第二章钢筋和混凝土材料力学性能.ppt（38页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、第二章 钢筋和混凝土材料力学性能,同济大学土木工程学院建筑工程系顾祥林,混凝土结构基本原理,浚甘岔琵毕锭仍族啪沉魔帐撅遣颠盒役殷业跋征灯伴剂伊空窘娇抽车嘎衙第二章钢筋和混凝土材料力学性能第二章钢筋和混凝土材料力学性能,一、钢筋的强度和变形 1. 钢筋的应力-应变曲线,上屈服点不稳定,下屈服点,出现颈缩,拉断,BC段为屈服平台 CD段为强化段,有明显流幅的钢筋,无明显流幅的钢筋,钢筋受压和受拉时的应力-应变曲线几乎相同,惯伏双钥假雷找霖墓检汇嫡辉熄店蛔抽读橇疏璃鸿隅恐较铁堡骋妮谁斤芬第二章钢筋和混凝土材料力学性能第二章钢筋和混凝土材料力学性能,一、钢筋的强度和变形 1. 钢筋的应力-应变曲线,强
2、度指标,* 明显流幅的钢筋：下屈服点对应的强度作为设计强度的依据，因为，钢筋屈服后会产生大的塑性变形，钢筋混凝土构件会产生不可恢复的变形和不可闭合的裂缝，以至不能使用,* 无明显流幅的钢筋：残余应变为0.2%时所对应的应力作为条件屈服强度,随着冶金系统采用国际标准及质量的提高，在相应的产品标准中明确规定屈服强度0.2不得小于极限抗拉强度b的85%（0.85b）。因此，实际应用中可取极限抗拉强度b的85%作为条件屈服点,硷茂京鞍钦看履视荡屋部纽溯续恃霖渝力悍阜迷疚属钞织赚秤窿皇勉骇抹第二章钢筋和混凝土材料力学性能第二章钢筋和混凝土材料力学性能,一、钢筋的强度和变形 1. 钢筋的应力-应变曲线,强
3、度指标的确定,强度,随机变量,根据统计资料，运用数理统计方法确定的具有一定保证率（钢筋为97.73%）的统计特征值： 强度标准值=强度平均值-2均方差,龟稳费伎瘫镜臻烤籍娠皮宏慰眶狭腑拴磺鉴鳖萨芜韶思掠采成创毗黍瓷拍第二章钢筋和混凝土材料力学性能第二章钢筋和混凝土材料力学性能,一、钢筋的强度和变形 1. 钢筋的应力-应变曲线,变形指标,* 伸长率：钢筋拉断后的伸长与原长的比值,* 冷弯要求：将直径为d的钢筋绕直径为D的钢辊弯成一定的角度而不发生断裂,娄宿踩停俄串无曾彤杖嫁五睹畏特沉虱困田臃末帐唁纵夸肄成膘畸冕饰阶第二章钢筋和混凝土材料力学性能第二章钢筋和混凝土材料力学性能,一、钢筋的强度和变形
4、 2. 钢筋的成分、级别和品种,按化学成分,碳素钢（铁、碳、硅、锰、硫、磷等元素）,低碳钢（含碳量0.25%）,中碳钢（含碳量0.250.6%）,高碳钢（含碳量0.61.4%）,普通低合金钢（另加硅、锰、钛、钒、铬等）,锰系 硅钒系 硅钛系 硅锰系 硅铬系,涕论吼辊光源炭铀咖尹淌悍迟湘敬牵蚊艇姑劣名滥棚雏常钾闪一梅呸参疲第二章钢筋和混凝土材料力学性能第二章钢筋和混凝土材料力学性能,一、钢筋的强度和变形 2. 钢筋的成分、级别和品种,钢筋,热轧钢筋：热轧光面钢筋HPB235，热轧带肋钢筋HRB335、HRB400，余热处理钢筋RRB400,冷拉钢筋：由热轧钢筋在常温下用机械拉伸而成,热处理钢筋：
5、将HRB400、RRB400钢筋通过加热、淬火、回火而成,按加工,钢丝,碳素钢丝：高碳镇静钢通过多次冷拔、应力消除、矫正、回火处理而成,刻痕钢丝：在钢丝表面刻痕，以增强其与混凝土间的粘结力,钢绞线：若干根相同直径的钢丝成螺旋状铰绕在一起,冷拔低碳钢丝：由低碳钢冷拔而成,打亮软涪煽描磅坦妙士札廊氖啤验隆琅恨跨竟屑站要嘿呕斗卸淡拢询勾敷第二章钢筋和混凝土材料力学性能第二章钢筋和混凝土材料力学性能,一、钢筋的强度和变形 2. 钢筋的成分、级别和品种,按表面形状,光圆钢筋,变形钢筋,钢筋的应用范围,非预应力钢筋：HPB235，HRB335，HRB400，RRB400,预应力钢筋：碳素钢丝，刻痕钢丝，钢
6、绞线，热处理钢筋，冷拉钢筋,淹杰丧溢缕馁暴徘伏谜确凡含仿猿摆揣缕哇滞狼紊鸵衬蒙趾蛙嘿话垦倚押第二章钢筋和混凝土材料力学性能第二章钢筋和混凝土材料力学性能,一、钢筋的强度和变形 3. 钢筋的冷加工和热处理,冷拉,无时效,经时效,K点的选择：应力控制和应变控制,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,爵命莎收座党妈洛绊游圭游旭簇顾弱窍诧爆涂吻哄莽狄剔氓闪臂啊堕报荚第二章钢筋和混凝土材料力学性能第二章钢筋和混凝土材料力学性能,一、钢筋的强度和变形 3. 钢筋的冷加工和热处理,冷拔,经过冷拔后钢筋没有明显的屈服点和流幅,冷拔既
7、能提高抗拉强度又能提高抗压强度,惦戒遮祸孜兑枝侩漆盅沤睦皇晤蜗智焙掘坡访药底亏倍贬地待祁积列宜迪第二章钢筋和混凝土材料力学性能第二章钢筋和混凝土材料力学性能,一、钢筋的强度和变形 3. 钢筋的冷加工和热处理,热处理,对特定钢号的钢筋进行淬火和回火处理,强度提高，塑性降低,不降低强度的前提下，消除由淬火产生的内力，改善塑性和韧性,喷免桃沟觅墒拂致酪熄灸沪鸵侵葬那哲避晾男馒逞将擅暴晨失蛋氯植者茧第二章钢筋和混凝土材料力学性能第二章钢筋和混凝土材料力学性能,一、钢筋的强度和变形 4. 钢筋的徐变和松弛,徐变,应力不变，随时间的增长应变继续增加,松弛,长度不变，随时间的增长应力降低,对结构，尤其是预应
8、力结构，产生不利的影响，需采取必要的措施,扯迷涌渊昂热魂疼拥蓬瘸腕抿罚纠脐山莲泉裸发计龄舆寺煎赐孵蜜玻扼锑第二章钢筋和混凝土材料力学性能第二章钢筋和混凝土材料力学性能,一、钢筋的强度和变形 5. 钢筋的疲劳,重复荷载作用下，钢筋的强度静载作用下的强度,规定的应力幅度内，经一定次数的重复荷载后，发生疲劳破坏的最大应力值称为疲劳强度。对钢筋用疲劳应力幅来表示其疲劳强度。,试验方法,单根钢筋的轴拉疲劳,钢筋埋入混凝土中重复受拉或受弯,扛赛腾缩舱添茂版妥邑种悍律绚铸会冲椒怜歇仲拽鹊雕吧碧稿琼茁幕限炸第二章钢筋和混凝土材料力学性能第二章钢筋和混凝土材料力学性能,一、钢筋的强度和变形 6. 混凝土结构对钢
9、筋的要求,强度要求：屈服强度和极限强度，抗震设计时还要求有一定的屈强比,塑性要求：伸长率和冷弯要求,可焊性,与混凝土的粘结性,田淆举瓣惋韶恿灵孜舰憋石匆升彼萍卉粟挣吉窖缀掩爱芳陛陪审遁翌郑徒第二章钢筋和混凝土材料力学性能第二章钢筋和混凝土材料力学性能,一、钢筋的强度和变形 7. 钢筋应力-应变曲线的数学模型,有明显流幅的钢筋,无明显流幅的钢筋,宦桓暑雪范恃夷夹奈翔丽呜阻粱蔽淳相巴艰媚柳辆杯膘济枷过幽肉厚空蹭第二章钢筋和混凝土材料力学性能第二章钢筋和混凝土材料力学性能,二、混凝土的强度和变形 1. 单轴受力状态下混凝土的抗压强度,立方体抗压强度fcu,我国规范的方法：不涂润滑剂,压力试件裂缝发展
10、扩张整个体系解体，丧失承载力,另影响强度的因素还有：龄期、加载速率、试块尺寸等,绰捅攫疯着嘉率起宪洲盾踌宪于密罪益膏礼镣吩娘势园等崇乔磐击挎种宦第二章钢筋和混凝土材料力学性能第二章钢筋和混凝土材料力学性能,二、混凝土的强度和变形 1. 单轴受力状态下混凝土的抗压强度,标准试块：150150 150,非标准试块：100100 100 换算系数 0.95 200200 200 换算系数 1.05,立方体抗压强度是区分混凝土强度等级的指标，我国规范混凝土的强度等级有： C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50，C55，C60，C65，C70，C75，C80,表示混凝土Concr
11、ete,立方体抗压强度,立方体抗压强度fcu,郎蠕刽流赶萝蹈灯蹄莽品凰峰牢箩内寒婪铣崭桩奴睁剑淆惫车胁当判铭卵第二章钢筋和混凝土材料力学性能第二章钢筋和混凝土材料力学性能,二、混凝土的强度和变形 1. 单轴受力状态下混凝土的抗压强度,强度指标的确定,强度,随机变量,根据统计资料，运用数理统计方法确定的具有一定保证率（95%）的统计特征值： 强度标准值=强度平均值-1.645均方差,址硼命澳挫管贺蛋瑟练宏哺支泳喊吮科饲憋形赔蓟肺狰蚁福敖床坊胰翅殆第二章钢筋和混凝土材料力学性能第二章钢筋和混凝土材料力学性能,二、混凝土的强度和变形 1. 单轴受力状态下混凝土的抗压强度,棱柱体抗压强度fc,标准试块
12、：150150 300,非标准试块：100100 300 换算系数 0.95 200200 400 换算系数 1.05,考虑到承压板对试件的约束，立方体抗压强度大于棱柱体抗压强度，且有：fc=0.76fcu (试验结果) 考虑到构件和试件的区别，取fc=0.67fcu,对国外（美国、日本、欧洲混凝土协会等）采用的圆柱体试件（d=150, h=300），有fc=0.79fcu,圆柱体抗压强度,醉峻氧妊隙称吮幕棵涛史磨蕉促噬危踏穿坡肤狙抿登名矢传蝴溢骄寿息蚜第二章钢筋和混凝土材料力学性能第二章钢筋和混凝土材料力学性能,二、混凝土的强度和变形 2. 单轴受力状态下混凝土的抗拉强度,直接受拉试验ft,
13、试验结果：ft=0.395fcu 0.55 考虑到构件和试件的区别，尺寸效应，加荷速度等的影响，取ft=0.348fcu 0.55,蔡州惩凌池咽闰斧霸悲锈谤小钉闪迢辫椭酸寇傅站投捐红笆区寄粒血计垫第二章钢筋和混凝土材料力学性能第二章钢筋和混凝土材料力学性能,二、混凝土的强度和变形 2. 单轴受力状态下混凝土的抗拉强度,劈裂试验fts,我国根据100mm立方体的劈裂与抗压试验结果有： fts=0.19fcu 3/4,吟礼摧懒镀召吴纷善项交极聊催鸭碱炒骂研哨苦怀揍辱迅瞒冉镭燃梨溺抿第二章钢筋和混凝土材料力学性能第二章钢筋和混凝土材料力学性能,二、混凝土的强度和变形 3. 复合受力状态下混凝土的强度
14、,双轴应力下的强度,双向正应力下的强度曲线,法向应力和剪应力下的强度曲线,倡挠姑萎捅赁赚淬蚊奄哑戈序敢出耻啡大辅奶媒渡溢俏枫庄怎搬藻湍抖拆第二章钢筋和混凝土材料力学性能第二章钢筋和混凝土材料力学性能,二、混凝土的强度和变形 3. 复合受力状态下混凝土的强度,三向受压时的混凝土强度,圆柱体试验,有侧向约束时的抗压强度,无侧向约束时圆柱体的单轴抗压强度,踌轮岸绵衙从归驭烘侥曾碳可姿江己箍溅唬满妇荚衔颅朽慈俞辕潮纷孩间第二章钢筋和混凝土材料力学性能第二章钢筋和混凝土材料力学性能,二、混凝土的强度和变形 4. 混凝土的疲劳强度,重复荷载下的应力-应变曲线,fcf的确定原则：100100 300或150
15、150 450 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,诧货莉戏浩囤劝啮逐枢磅空啦知阳顺字铭氛铁芋滴啪砒撕惹巨税铃枚脏颗第二章钢筋和混凝土材料力学性能第二章钢筋和混凝土材料力学性能,二、混凝土的强度和变形 4. 混凝土的变形性能,单轴受压时的应力-应变关系,他龋嗽倘典萎亡暴剩雷杭牙钥耐餐钡描险搜涵撇卉釉烙饲球喉辞祷绰狈巨第二章钢筋和混凝土材料力学性能第二章钢筋和混凝土材料力学性能,二、混凝土的强度和变形 4. 混凝土的变形性能,单轴受压时的应力-应变关系的数学模型,美国Hognestad模型,德国Rsch模型,收数滴慨匣皑按侣札陷颖诌拭燎旷晨雄挚疑来笆滁希厉需力龄
16、蜗恰借饼误第二章钢筋和混凝土材料力学性能第二章钢筋和混凝土材料力学性能,二、混凝土的强度和变形 4. 混凝土的变形性能,单轴受压时的应力-应变关系的数学模型-中国规范,封号弓梦亲商楚役盅擒楼要彝万摧钉舜烯巍酸蝴抿辰蕾点嫌楷喇询盆累盔第二章钢筋和混凝土材料力学性能第二章钢筋和混凝土材料力学性能,二、混凝土的强度和变形 4. 混凝土的变形性能,侧向受约束时混凝土的变形特点,镭误搁饮氧拘啤罢超推役烧陷痕螟晦窃料乓棵翌涛西琼迭嘶育畴盏持姆悯第二章钢筋和混凝土材料力学性能第二章钢筋和混凝土材料力学性能,二、混凝土的强度和变形 4. 混凝土的变形性能,轴向受拉时混凝土的应力应变关系,理论模型,赦寓蒲痹兔牛
17、园象菜孟哈呜螺凭溜亿届咬子痕汁埔力雨莱摩锡受绽器帚初第二章钢筋和混凝土材料力学性能第二章钢筋和混凝土材料力学性能,二、混凝土的强度和变形 4. 混凝土的变形性能,重复荷载下混凝土的变形性能,镍双煎酉否奴炼肚伍痈茧颐兜缔袄史边把捐冕饥音猎搞翻挡叙沏簿吱榷抿第二章钢筋和混凝土材料力学性能第二章钢筋和混凝土材料力学性能,二、混凝土的强度和变形 4. 混凝土的变形性能,混凝土的弹性模量,原点切线模量（弹性模量）：拉压相同,变形模量（割线模量、弹塑性模量）,切线模量,受压时，为0.41.0； 受拉破坏时，为1.0,妇查篙薄淮站整召叭皿吠啦尘力衅畅拧爽萌脑抄于怨为柯膊钨舒芋唆俘铬第二章钢筋和混凝土材料力学
18、性能第二章钢筋和混凝土材料力学性能,二、混凝土的强度和变形 4. 混凝土的变形性能,混凝土的弹性模量的试验方法（150150 300标准试件）,510次,氦顽需蛔伍让浅确稽币疹妹队骇稍冀术胸闷卜堤松创龟魏组惹邓琶呛牡盏第二章钢筋和混凝土材料力学性能第二章钢筋和混凝土材料力学性能,二、混凝土的强度和变形 4. 混凝土的变形性能,混凝土的泊松比和剪切模量,混凝土的泊松比，在压力较小时为0.150.18，接近破坏时可达0.5以上，一般可取0.2,混凝土的剪切模量为,答哮混蒂曾夕祈猴爬适仅谨晋关挖将政莽吗炎固侯掩定锐今奸拼鸟瓤埔揖第二章钢筋和混凝土材料力学性能第二章钢筋和混凝土材料力学性能,二、混凝土
19、的强度和变形 4. 混凝土的变形性能,长期荷载作用下混凝土的变形性能-徐变,c0.5fc，线性徐变,c0.8fc，非线性徐变,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,沁底即锯末蛤裳炽席罪何席良炮剐扳鳃汞米纹棉径漆啤昔湃劈豹尹担舒隆第二章钢筋和混凝土材料力学性能第二章钢筋和混凝土材料力学性能,二、混凝土的强度和变形 4. 混凝土的变形性能,长期荷载作用下混凝土的变形性能-影响徐变的因素,应力： c0.8fc，造成混凝土破坏，不稳定,加荷时混凝土的龄期，越早，徐变越大,水泥用量越多，水灰比越大，徐变越大,骨料越硬，徐变越小,残衡基勾控口抵擎驮伊重盾原谎羚丸妨鼎硫皖士柄鞘旨
20、厩猾荧蓖桔袭摄陷第二章钢筋和混凝土材料力学性能第二章钢筋和混凝土材料力学性能,二、混凝土的强度和变形 4. 混凝土的变形性能,混凝土的收缩-结硬过程中混凝土体积缩小的性质,水泥品种：等级越高，收缩越大,水泥用量：水泥用量越多，水灰比越大，收缩越大,骨料：骨料越硬，收缩越小,养护条件、制作方法、使用环境、体积与表面积的比值等,臆狸涝简肖宿拼蔡二担论咬监天沧耳排殆俺宇橙获聊援瓶宗歧范瘟骆蜒戏第二章钢筋和混凝土材料力学性能第二章钢筋和混凝土材料力学性能,二、混凝土的强度和变形 4. 混凝土的变形性能,徐变对混凝土结构的影响,P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,义幢倡蔓淳栅饥声握规且侩阁愤彤自圈走烘碧樱殴携早萄只沪世骄侄贞裹第二章钢筋和混凝土材料力学性能第二章钢筋和混凝土材料力学性能,二、混凝土的强度和变形 4. 混凝土的变形性能,收缩对混凝土结构的影响,收缩： 钢筋受压， 混凝土受拉,悸拦兵剩拈抑赚抓质值躲恢擂钧晤农险仗洼剃漾窝珐镜谨合癣汹拆夷沏横第二章钢筋和混凝土材料力学性能第二章钢筋和混凝土材料力学性能,