钢筋混凝土材料的力学性能.ppt

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1、一、钢筋 1.钢筋的成分、级别和品种第第2 2章章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能A A、按化学成分分、按化学成分分 普通低合金钢普通低合金钢碳素钢碳素钢（如（如40Si2MnV40Si2MnV钢）钢）低碳钢（含低碳钢（含C C量：量：0.25%0.6%0.6%）普通碳素钢普通碳素钢加入少量合金元素加入少量合金元素(如如Mn、Ti、V)一、钢筋 1.钢筋的成分、级别和品种钢筋热轧钢筋热轧钢筋：热轧光面钢筋：热轧光面钢筋HPB235，热轧带肋钢筋，热轧带肋钢筋HRB335、HRB400，冷拉钢筋冷拉钢筋：由热轧钢筋在常温下用机械拉伸而成：由热轧钢筋在常温下用机械拉伸而成热处理钢

2、筋热处理钢筋：将：将HRB400、RRB400钢筋通过加热、淬火、回火而成钢筋通过加热、淬火、回火而成B、按加工、按加工钢丝钢丝碳素钢丝碳素钢丝：高碳镇静钢通过多次冷拔、应力消除、矫正、回火处理而成：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刻痕钢丝：在钢丝表面刻痕，以增强其与混凝土间的粘结力：在钢丝表面刻痕，以增强其与混凝土间的粘结力钢绞线钢绞线：几根相同直径的钢丝成螺旋状铰绕在一起：几根相同直径的钢丝成螺旋状铰绕在一起冷拔低碳钢丝冷拔低碳钢丝：由低碳钢冷拔而成：由低碳钢冷拔而成第第2 2章章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能1X31X31X71X7余热处理

3、钢筋余热处理钢筋RRB400一、钢筋 1.钢筋的成分、级别和品种C C、按表面形状、按表面形状光圆钢筋光圆钢筋变形钢筋变形钢筋第第2 2章章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能钢筋的选用规定：钢筋的选用规定：非预应力钢筋：HRB235，HRB335预应力钢筋：钢绞线、钢丝，热处理钢筋HRB400，RRB400一、钢筋 2.钢筋的力学性能ABBCDE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0.2%0.2标距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钢筋受压和受拉时的应力-应变曲线几乎相同应变曲线几乎相同第第2 2章章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋

4、混凝土材料的力学性能一、钢筋 2.钢筋的力学性能ABBCDE0.2%0.2强度指标*明显流幅的钢筋：明显流幅的钢筋：下屈服点对应的强度作为设下屈服点对应的强度作为设计强度的依据计强度的依据，因为，钢筋屈服后会产生大的塑，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，以至不能使用和不可闭合的裂缝，以至不能使用*无明显流幅的钢筋：无明显流幅的钢筋：残余应变为残余应变为0.2%时所对应时所对应的应力作为条件屈服强度的应力作为条件屈服强度 第第2 2章章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能一、钢筋 2.钢

5、筋的力学性能变形指标*伸长率伸长率：钢筋拉断后的伸长与原长的比值：钢筋拉断后的伸长与原长的比值*冷弯要求冷弯要求：将直径为：将直径为d的钢筋绕直径为的钢筋绕直径为D的钢辊弯成一定的角度而不发生断裂的钢辊弯成一定的角度而不发生断裂 第第2 2章章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能%1001lll塑性塑性弯转角度弯转角度越大，塑性性能越好。越大，塑性性能越好。一、钢筋 3.钢筋应力-应变曲线的数学模型sss=Essys,hfysss=Essys,hfyfs,us,us,usss=Essyfys,hfs,u有明显流幅的钢筋无明显流幅的钢筋第第2 2章章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混

6、凝土材料的力学性能一、钢筋 4.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。第第2 2章章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能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一、钢筋 5.钢筋的冷加工和热处理冷拉BKZZK残余变形冷拉伸长率无时效经时效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，塑性下降第第2 2章章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学

7、性能一、钢筋 5.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能提高抗拉强度又能提高抗压强度第第2 2章章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能一、钢筋 5.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，改善塑性和韧性第第2 2章章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能一、钢筋 6.混凝土结构对钢筋的要求强度要求：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：伸长率和冷弯要求塑性要求：伸长率和冷弯要求可

8、焊性可焊性与混凝土的粘结性与混凝土的粘结性第第2 2章章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能二、混凝土 1.单轴受力状态下混凝土的抗压强度立方体抗压强度fcu承压板试块摩擦力不涂润滑剂涂润滑剂强度大于我国规范的方法：不涂润滑剂压力压力试件试件裂缝裂缝发展发展扩张扩张整个体整个体系解体，丧失承载力系解体，丧失承载力另影响强度的因素另影响强度的因素还有：龄期、加载速还有：龄期、加载速率、试块尺寸等率、试块尺寸等第第2 2章章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能二、混凝土 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

9、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：级有：C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50，C55，C60，C65，C70，C75，C80表示混凝土Concrete立方体抗压强度立方体抗压强度fcu第第2 2章章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能二、混凝土 1.单轴受力状态下混凝土的抗压强度棱柱体抗压强度fc承压板试块标准试块：150150 300非标准试块：100100 300 换算系数 0.95 20020

10、0 400 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：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（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），有fc=0.79fcu 圆柱体抗压强度第第2 2章章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能二、混凝土 2.单轴受力状态下混凝土的抗拉强度直接受拉试验ft100100150150

11、500试验结果：试验结果：ft=0.26fcu 2/3考虑到构件和试件的区别，尺寸效应，加荷考虑到构件和试件的区别，尺寸效应，加荷速度等的影响，取速度等的影响，取ft=0.23fcu 2/3第第2 2章章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能二、混凝土 2.单轴受力状态下混凝土的抗拉强度劈裂试验ftsdlFfts2ddftsFFFF我国根据我国根据100mm立方体的立方体的劈裂与抗压试验结果有：劈裂与抗压试验结果有：fts=0.19fcu 3/4第第2 2章章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能二、混凝土 2.复合受力状态下混凝土的抗拉强度双轴应力下的强度1.01.0

12、1.21.2-0.2-0.22/fc1/fc拉压/fc/fc0.20.1-0.10.00.61.0单轴抗拉强度单轴抗压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第第2 2章章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能二、混凝土 2.复合受力状态下混凝土的抗拉强度三向受压时的混凝土强度1=fcc1=fcc2=3=fLfL-侧向约束压应力（加液压）圆柱体试验Lcccfff1.4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第第2 2章章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能二、混凝土 3.混凝土的疲劳强度破坏重复荷载下的应力-应变曲线fcf321疲劳强度fc

13、fcf的确定原则：100100 300或150150 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第第2 2章章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能二、混凝土 4.混凝土的变形性能(MPa)fco0(10-3)abcd225201510546810混凝土强度提高加载速度减慢单轴受压时的应力-应变关系作用是：峰值应力后，吸收试验机的变形能，测出下降段第第2 2章章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能二、混凝土 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u=0.00380=0.002ocfcc0.15fc2011cccf00

14、15.01ucccfu=0.00350=0.002ocfcc2011cccf美国Hognestad模型德国Rsch模型第第2 2章章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能二、混凝土 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u0ocfccncccf01122),50(6012nnfncu时，取当5010505.0002.0cuf510500033.0cuuf第第2 2章章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能二、混凝土 4.混凝土的变形性能侧向受约束时混凝土的变形特点cu约束混凝土非约束混凝土ccfccfcEsecEc c0 2c0 sp cco

15、环箍断裂第第2 2章章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能二、混凝土 4.混凝土的变形性能轴向受拉时混凝土的应力应变关系tto t0 tu ftt(MPa)0(mm)cr=0.00012试件：7619305mmfc=44MPa43210.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06标距83mm理论模型！第第2 2章章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能二、混凝土 4.混凝土的变形性能重复荷载下混凝土的变形性能pe包罗线与一次性加载时的应力-应变曲线相似第第2 2章章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能二、混凝土 4.混凝土的变形性能混凝土的弹

16、性模量ccccep01原点切线模量（弹性模量）：拉压相同ecctgE/0变形模量（割线模量、弹塑性模量）ccctgE/1切线模量cccddtgE cccecEEE受压时，为0.41.0；受拉破坏时，为1.0第第2 2章章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能二、混凝土 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）c/fcc0.5510次此线和原点切线基本平行，取其斜率作为Ec)/(74.342.21025mmNfEcuc第第2 2章章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能二、混凝土 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，在压力较小时为混凝土的泊松比，在压力较小时为0.150.18，接近破坏时可达，接近破坏时可达0.5以上，以上，一般可取一般可取0.2混凝土的剪切模量为混凝土的剪切模量为)1(2cccEG第第2 2章章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能二、混凝土 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0.51.01.52.02.505101520253035(10-3)(月)