钢筋混凝土材料性能.ppt

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1、第二章第二章 钢筋混凝土材料的性能钢筋混凝土材料的性能 第一节第一节 钢筋钢筋 第二节第二节 混凝土的强度混凝土的强度 第三节第三节 混凝土的变形性能混凝土的变形性能 第四节第四节 钢筋与混凝土的粘结钢筋与混凝土的粘结 第五节 钢筋混凝土的一般构造规定第一节第一节 钢筋钢筋主要研究内容：了解：钢筋的类型掌握：钢筋的力学性能引引 言言钢筋的力学性能主要决定于其化学成分。碳素钢：主要成份是铁元素，少量的碳、锰、硅、硫磷等元素。低碳钢（含碳量少于0.25%）中碳钢(0.25%-0.6%)高碳钢(0.6%-1.4%)。钢材的种类：按化学成份分，有碳素钢和普通低合金钢。含碳量越高,强度越高，但塑性和可焊

2、性 降低。锰、硅元素可提高钢材的强度，并保持一定的塑性。硫、磷为有害元素：含量超过一定限度时，硫使钢筋热脆，磷使钢筋冷脆。二者焊接质量不易保证普通低合金钢：除碳素钢已有的成分外，再加入少量的合金元素如硅、锰、钛、钒、铬等。第一节第一节 钢筋钢筋 一、钢筋的类型一、钢筋的类型 二、钢筋的性能二、钢筋的性能 三、钢筋的冷加工三、钢筋的冷加工 四、钢筋的蠕变、松弛和疲劳四、钢筋的蠕变、松弛和疲劳一、钢筋的类型（钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构）一、钢筋的类型（钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构） （一）一）钢筋按加工方法分 （二）钢筋在单调受拉时所反映的应力应变 性质的不同分 （三）柔性钢筋、劲性钢筋

3、（一）（一）钢筋按加工方法分 1、热轧钢筋热轧钢筋 2、冷加工钢筋、冷加工钢筋 3、热处理钢筋、热处理钢筋 4、钢丝、钢丝1、热轧钢筋热轧钢筋为低碳钢，普通低合金钢在高温状态下轧制而成HPB235、HRB335、HRB400 RRB400四级。HPB235是低碳钢，外表光圆，称为光圆钢筋。HRB335、HRB400 RRB400外表有肋纹， 称为变形钢筋。2、冷加工钢筋、冷加工钢筋 通过对某些等级的热轧钢筋进行冷加工处理。 分为：冷拉钢筋和冷拔钢筋；3、热处理钢筋、热处理钢筋 对某些特定钢号的热轧钢筋进行热处理得到。4、钢丝、钢丝： 分为：碳素钢丝、消除应力钢丝和刻痕钢丝。 刻痕钢丝：用高碳钢

4、光圆盘条钢筋经冷拔和矫直回火。（二）按钢筋在单调受拉时的应力应变性质的不同分 有明显屈服点的钢筋 无明显屈服点的钢筋（二）按钢筋在单调受拉时的应力应变性质的不同分 有明显屈服点的钢筋（二）按钢筋在单调受拉时的应力应变性质的不同分 无明显屈服点的钢筋（三）柔性钢筋、劲性钢筋 柔性钢筋：光圆（ 级）、变形钢筋（级、级）绑扎或焊接成钢筋骨架或钢筋网，分别用于梁、柱或板、壳结构中 劲性钢筋：由各种型钢、钢轨或用型钢与钢筋焊接成的骨架；劲性钢筋刚度、强度较大二、钢筋的性能二、钢筋的性能上图为有明显屈服点的钢筋试件在试验机上进行拉伸试验，绘制出应力应变图形 概念介绍： 比例极限弹性极限、屈服上限屈服下限极

5、限强度弹性阶段 屈服阶段 强化阶段 颈缩阶段二、钢筋的性能二、钢筋的性能 无明显屈服点的钢筋所对应的 应力-应变曲线 在左图中，找不到一个明显的屈服点，在达到极限抗拉强度后，由于颈缩现象，曲线具有一个下降段。二、钢筋的性能二、钢筋的性能 无明显屈服点的钢筋所对应的 应力-应变曲线 分析：以有明显屈服点钢筋的思路，在钢筋塑性变形开始明显增长处找到一个相当的假想屈服点，以便在设计中把它作为这类钢筋可以利用的应力上限，条件屈服强度：一般取残余应变为0.2%的应力0以残余应变0.2%所对应的应力作为无明显屈服点的钢筋的应力上限。 软钢 硬钢钢筋表示形式：HPB235级：级，符号HRB335级、级，符号

6、HRB400级：级，符号RRB400级：余热处理级，符号三、钢筋的冷加工三、钢筋的冷加工 冷拔：将光圆钢筋通过比其直径稍小的硬质合金拔丝模。钢筋受纵向的拉力和横向挤压力共同工作。使钢筋截面变小、长度拔长。冷拔可提高钢筋的抗拉、抗压强度。 冷拉：通过介绍冷拉过程可了解冷拉的含义。三、钢筋的冷加工三、钢筋的冷加工 冷拉：四、钢筋的蠕变、松弛和疲劳四、钢筋的蠕变、松弛和疲劳 蠕变：钢筋在高应力状态下，随时间增长应变继续增加的现象。 松弛：钢筋受力后，若保持长度不变，则其应变随时间增长而降低的现象。 疲劳破坏：钢筋在承受重复、周期动荷载作用下，经过一定次数后，从塑性破坏的性质转变为脆断的现象。钢筋在疲

7、劳破坏时的强度低于在静荷载下的极限强度。钢筋的疲劳强度：在某一规定的应力幅度内，经受某一规定次数循环加载后，才发生疲劳破坏的最大应力值补充:混凝土结构设计规范 规定： 普通钢筋宜用HRB400级和HRB335级钢筋，也可采用 HPB235级和RRB400级钢筋； 普通钢筋指钢筋混凝土结构中的钢筋和预应力混凝土结构中的非预应力钢筋； HRB400级和HRB335级：现行国家标准钢筋混凝土用热轧带肋钢筋GB1499 中HRB400级和HRB335级的钢筋； HPB235级:现行国家标准 钢筋混凝土用热轧光圆钢筋GB13013 中Q235的 钢筋; RRB400级:现行国家标准钢筋混凝土用余热处理钢

8、筋GB13014中的KL400钢筋; 参阅附录主要内容：混凝土的组成及强度等级混凝土的组成及强度等级单向受力状态下混凝土的强度单向受力状态下混凝土的强度了解：了解：混凝土的组成混凝土的组成第二节第二节 混凝土的强度混凝土的强度第二节第二节 混凝土的强度混凝土的强度 一、混凝土的组成一、混凝土的组成 二、单向受力状态下混凝土的强度二、单向受力状态下混凝土的强度 三、复合受力状态下混凝土的强度（自阅）三、复合受力状态下混凝土的强度（自阅）一、混凝土的组成一、混凝土的组成 普通混凝土组成：由水泥、石子、砂子三种材料及水按一定配合比拌合，经过凝固硬化后作成的人工石才。 是一种各组份具有不同性质的多相复

9、合材料。 分类：微观结构、亚微观结构、宏观结构 回前文fcufkcuf,kcuf,单向应力状态下混凝土强度是复合应力状态混凝土强度基础单向应力状态下混凝土强度指标：进行钢筋混凝土结构构件强度分析的重要依据建立强度理论公式的重要依据试验设备复杂理论分析困难单向受力的结构和构件极少一般处于复合应力状态复合应力状态下混凝土强度如何确定 影响单向应力状态下混凝土强度指标的因素较多统一规定采用普通混凝土力学性能试验方法二、单向受力状态下混凝土的强度二、单向受力状态下混凝土的强度（一） 立方体抗压强度立方体抗压强度（二）（二）棱柱体抗压强度棱柱体抗压强度 （轴心抗压强度）（轴心抗压强度）（三）混凝土轴心抗

10、拉强度（一） 立方体抗压强度立方体抗压强度1、混凝土结构设计规范 规定2、标准试验方法标准试验方法3、混凝土强度指标的确定混凝土强度指标的确定kcuf,（一） 立方体抗压强度立方体抗压强度 立方体抗压强度试验所需设备和试验方法都比较简单，试验结果的离散性相对较小，尤其适用于在施工过程中检验和控制混凝土的强度。1、混凝土结构设计规范 规定：边长150mm150mm 150mm 的立方体在(20 3) 的温度、 相对湿度90%以上的潮湿空气养护28天按照标准试验方法测得的抗压强度作为混凝土的立方体强度（MPa）kcuf,2、标准试验方法：、标准试验方法：（1）试验方法（2）试件尺寸大小：（3）试验

11、时加载速度：（4）混凝土立方体抗压强度与成型后的龄期：2、标准试验方法：、标准试验方法：（1）试验方法：规范：不涂润滑油 （2）试件尺寸大小：试件尺寸越小，抗压强度值越高 换算系数200mm 200mm 200mm : 1.05100mm 100mm 100mm : 0.952、标准试验方法：试验方法：（3）试验时加载速度：加载速度越快，测得强度越高混凝土强度等级低于C30时：0.30.5MPa/每秒混凝土强度等级 等于/高于C30时：0.50.8MPa/每秒（4）混凝土立方体抗压强度与成型后的龄期：3、混凝土强度指标的确定、混凝土强度指标的确定 混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范 规定：规

12、定： 混凝土强度指标应按立方体抗压强度混凝土强度指标应按立方体抗压强度标准值确定；标准值确定； 规范中共有14个等级： C15、C20、C25、C30、35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80、3、混凝土强度指标的确定、混凝土强度指标的确定 混凝土强度等级要求：钢筋混凝土结构混凝土强度等级不应低于C15采用HRB335级钢筋，混凝土强度等级不宜低于C20采用HRB400、 RRB400级钢筋、承受重复荷载构件：不得低于C20预应力混凝土结构的混凝土强度等级：不应低于C30采用钢绞线、钢丝、热处理钢筋作预应力钢筋时：不宜低于C40 立方体抗压强度是混凝土的基本

13、强度指标，混凝土结构设计中所使用的混凝土其它强度指标，都可以根据立方体强度值换算得出。（二）（二）棱柱体抗压强度棱柱体抗压强度 （轴心抗压强度）（轴心抗压强度）规范规定150mm150mm300mm试件作为轴心抗压强度.cufcufcf（二）（二）棱柱体抗压强度棱柱体抗压强度 （轴心抗压强度）（轴心抗压强度）由图可看出： 和 的统计平均值大致成一条直线，kcuf,kcf,kcuckff,1kcuckff,1kcuckff,1二者比值在0.70-0.92范围变化立方体抗压强度 与棱柱体抗压强度 之间的关系为：kcuf,kcf,cuf（二）（二）棱柱体抗压强度（轴心抗压强度）棱柱体抗压强度（轴心抗

14、压强度） kcuckff,.2188012综合考虑各种因素，立方体抗压强度标准值与棱柱体抗压强度标准值的关系：76. 01式中：0.88 -考虑实际构件与试件混凝土强度之间的差异取用的 折减系数; -棱柱体强度与立方体强度之比； -为高强度混凝土的脆性折减系数； 中间插值76. 0182. 0187. 0200. 1280C40C80C50C（三）混凝土轴心抗拉强度抗拉强度是混凝土的基本力学指标之一，间接衡量混凝土的冲切强度。（三）混凝土轴心抗拉强度 混凝土的抗拉强度远小于其抗压强度，一般仅1/17-1/8。 在钢筋混凝土结构中，一般不采用混凝土承受拉力。（三）混凝土轴心抗拉强度 在钢筋混凝土

15、结构构件中，处于受拉状态下的混凝土，在未开裂之前，确实承受一部分拉力。 回前文ktf,kcuf,20.450.55kcu,kt,)0.645(1f0.3950.88f若计算混凝土构件在混凝土开裂之前的承载力，若计算混凝土构件在混凝土开裂之前的承载力，或控制混凝土构件的开裂或控制混凝土构件的开裂 需知道混凝土的抗拉强度需知道混凝土的抗拉强度结构中混凝土 的轴心抗拉强度标准值 与立方体抗压强度标准值 之间的关系，由试验结果得：第三节第三节 混凝土的变形性能混凝土的变形性能类型： 受力变形：混凝土在一次短期加载、荷载长期作用和多次重复作用下产生的变形； 体积变形：混凝土由于硬化过程中的收缩、温度和湿

16、度的变化产生的变形。第三节第三节 混凝土的变形性能混凝土的变形性能一、混凝土在一次短期加荷时的变形性能二、混凝土在多次重复荷载作用下的应力应变关系三、荷载长期作用下混凝土变形性能四、混凝土收缩与膨胀（体积变形） 第三节第三节 混凝土的变形性能混凝土的变形性能一、混凝土在一次短期加荷时的变形性能1、混凝土受压时的应力应变关系2、混凝土受压应力应变曲线数学模型3、混凝土的变形模量4、混凝土轴心受拉时应力应变关系一、混凝土在一次短期加荷时的变形性能1、混凝土受压时的应力应变关系：图2-91、混凝土受压时的应力应变关系 上升段第1 阶段（OA）：第2阶段（A-B）：第3阶段（B-C）： 下降段1、混凝土受压时的应力应变关系 上升段：第1 阶段（OA）：应力较小，混凝土变形主要是骨料和水泥结晶体受力产生弹性变形，应力应变接近直线 A点：比例极限点：比例极限1、混凝土受压时的应力应变关系第3阶段（B-C）：裂缝快速发展的不稳定状态 ：混凝土棱柱体抗压强度 ， 对应应变为 （一般为0.002）max第1 阶段（OA）： A点：比例极限第2阶段（A-B）： 稳定裂缝扩展阶段上升段：cf0 下降段： 混