钢筋混凝土材料的主要力学性能.pptx

混凝土结构混凝土结构材料材料 （主要力学性能）（主要力学性能）混凝土混凝土钢筋钢筋强度和变形强度和变形 第一节 混凝土的主要力学性能一混凝土的一混凝土的强度度 荷荷载的性的性质和受力条件不同，使混凝土具有不同的和受力条件不同，使混凝土具有不同的强度度 立方体抗立方体抗压强度度单向向应力状力状态下的下的强度度 轴心抗心抗压强度度 轴心抗拉心抗拉强度度复合复合应力状力状态下的下的强度度 双向受力双向受力强度度 三向受三向受压强度度1混凝土的立方体抗压强度和强度等级标准准试验条件条件 标准方法制作边长150mm立方体,(203)湿度90%以上 28天龄期 用标准试验方法测立方体抗压强度标准值：95%保证率的立方体抗压强度值。用途：力学性能的基本代表值，混凝土强度等级划分依据。强度等级：按立方体抗压强度标准值分为14级，“C+标准值”常用等级：C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50，C55，C60，C65，C70，C75，C80混凝土强度等级：l例如例如 C20,表示表示 当边长不是150mm时，可通过尺寸效应换算系数换算成标准试块的强度。规范规定其换算关系为：混凝土立方体抗压强度试验混凝土抗压强度试验破坏照片 影响立方体抗影响立方体抗压强度的因素：度的因素：（1）试验方法方法：分分为涂涂润滑滑剂和和不涂不涂润滑滑剂。l通常通常试块与与试验机机垫板之板之间存在摩擦，存在摩擦，这种摩种摩擦擦对试块有有“套箍套箍”作用作用引起抗引起抗压强度提度提高。高。l如果涂如果涂润滑滑剂，摩擦力大大减小，横向不受，摩擦力大大减小，横向不受约束，束，强度不提高。度不提高。注意：我国注意：我国规定的定的标准准试验方法是不涂方法是不涂润滑滑剂的。的。（2）试件尺寸件尺寸：尺寸越小，：尺寸越小，强度越高。度越高。（3）加加载速度速度：速度越快，：速度越快，强度越高。度越高。（4）混凝土混凝土龄期期：随：随龄期的增期的增长而提高。而提高。2 2混凝土的混凝土的轴心抗心抗压强度度 l 用用标准棱柱体准棱柱体试件件（150mm 150mm 300 mm）采用采用标准准试验方法（与立方体相同）方法（与立方体相同）测定的混凝土抗定的混凝土抗压强度度轴心抗心抗压强度度。l 一般一般认为当当 h/b=24 时，可以消除摩擦力，可以消除摩擦力的影响，中的影响，中间为纯压状状态，接近，接近实际情况。情况。l 通通过试验分析，分析，l规范范给出出轴心抗心抗压强度度标准准值与立方体抗与立方体抗压强度度标准准值的关系按下式确定：的关系按下式确定：l 棱柱体棱柱体强度与立方体度与立方体强度的比度的比值，C50以下取以下取 0.76，C80取取0.82。l 高高强混凝土的脆性折减系数，混凝土的脆性折减系数，C40及以及以 下，取下，取1.0，C80取取0.87。l 0.88考考虑实际构件与构件与试件混凝土之件混凝土之间的差异而的差异而取的折减系数。取的折减系数。l小小贴示：示：在以后在以后计算受弯构件，算受弯构件，轴心受心受压构件和偏心受构件和偏心受压构件的正截面承构件的正截面承载力力时，都是以都是以 作作为强度度计算指算指标的。的。3混凝土的轴心抗拉强度 l 一般只一般只为抗抗压强度的度的 1/18 1/9。l 轴心抗拉心抗拉强度可由度可由试验直接直接测得得 轴心受拉心受拉试验（直接）（直接）劈裂劈裂试验 （间接）接）l 通通过试验分析，分析，规范范给出出轴心抗拉心抗拉强度度标准准值与与立方体抗立方体抗压强度度标准准值的关系的关系 l注意：混凝土注意：混凝土强度越高，度越高，与与 的比的比值越小。越小。l小小贴示示：在以后实际计算时，不用上式计算，当混凝土强度等级一定时，直接查表，见附录。4、复合应力状态下的混凝土的强度l实际上混凝土构件都上混凝土构件都处于复合于复合应力状力状态，梁既受梁既受M又受又受V，柱同，柱同时受受M、N、V，所以，所以 需研究复合需研究复合应力状力状态下混凝土的下混凝土的强度。度。（1 1）混凝土的双向受力）混凝土的双向受力强度度（正（正应力）力）a.双向受拉：双向受拉：、相互影响不大，双向受拉相互影响不大，双向受拉 强度接近于度接近于单向受拉向受拉强度。度。b.双向受双向受压：一向的一向的强度随另一向度随另一向压力的增加力的增加 而增加，双向受而增加，双向受压强度比度比单向受向受压 强度最多可提高度最多可提高27%。c.一向受一向受压、一向受拉：、一向受拉：双向异号双向异号应力使力使单向向 （受（受压或受拉）或受拉）强度降低。度降低。（2 2）在法向）在法向应力和剪力和剪应力力组合下的混凝合下的混凝土土强度度l“拉剪状拉剪状态”压应力低力低时，抗剪，抗剪强度随度随压应力的增大而增大，当力的增大而增大，当压应力超力超过 时，抗，抗剪剪强度随度随压应力的增大而减小。力的增大而减小。也就是也就是说：由于剪：由于剪应力存在，混凝土的抗力存在，混凝土的抗压强度度低于低于单向抗向抗压强度。度。l“压剪状剪状态”抗剪抗剪强度随拉度随拉应力增大而减小。力增大而减小。也就是也就是说：由于剪：由于剪应力存在，混凝土的抗拉力存在，混凝土的抗拉强度度降低。降低。（3 3）混凝土的三向受）混凝土的三向受压强度度l 混凝土在三向受混凝土在三向受压时，由于，由于侧向向压应力的力的约束作用，最大的主束作用，最大的主压应力力轴的抗的抗压强度大大增度大大增大。大。l试验经验公式：公式：l（实际工程中，配有螺旋工程中，配有螺旋钢箍柱、箍柱、钢管混凝土管混凝土柱等都是利用此性柱等都是利用此性质，强度、延性大大提高）度、延性大大提高）l“套箍作用套箍作用”二二.混凝土的混凝土的变形形混凝土的混凝土的变形分形分为:一次短期加一次短期加载下的下的变形形 1.混凝土的受力混凝土的受力变形形 荷荷载长期作用下的期作用下的变形形 重复荷重复荷载作用下的作用下的变形形 2.2.混凝土的体混凝土的体积变形形 收收缩、膨、膨胀、温度、温度变化化 1.1.一次短期加一次短期加载下混凝土的下混凝土的变形性能形性能（1）混凝土受混凝土受压时的的应力力应变曲曲线（通（通过应力力应变曲曲线，可以了解混凝土各，可以了解混凝土各阶段的段的强度度和和变形形）采用棱柱体采用棱柱体试件件测定混凝土受定混凝土受压时应力力应变全曲全曲线，包括：上升段和下降段，包括：上升段和下降段上升段（上升段（OC）:（a a）加）加载到到 ，接近直，接近直线，混凝土，混凝土处于于弹性性阶段；段；A A点点比例极限。比例极限。（b b）加）加载 ，图形逐形逐渐弯曲，混凝弯曲，混凝土呈土呈现出出弹塑性性塑性性质，E E不是常数；不是常数；B B点点混凝土混凝土长期抗期抗压强度的取度的取值依据。依据。（c c）加）加载至峰点至峰点C C，应变增大，增大，图形更弯曲。形更弯曲。C C点点混凝土棱柱体抗混凝土棱柱体抗压强度度 ，对应的的应变 。下降段（下降段（CE）:缓慢卸荷，裂慢卸荷，裂缝继续扩展、展、贯 通，通，变形增大。形增大。收收敛点点E E应变特点：特点：1）混凝土的）混凝土的应力力应变图形是一曲形是一曲线，说明混凝明混凝土是一种土是一种弹塑性材料，只有塑性材料，只有压应力很小力很小时，才，才可可视为弹性材料。性材料。2）混凝土）混凝土强度度对应力力应变曲曲线下降段有下降段有较大影大影响，混凝土响，混凝土强度高，度高，应力下降快，延性越差；力下降快，延性越差；强度低，下降段越平度低，下降段越平缓，延性好。，延性好。（通（通过上述受上述受压应力力应变曲曲线，获得混凝土的得混凝土的变形性能指形性能指标）（2 2）混凝土的）混凝土的弹性模量、性模量、变形模量形模量 是一曲是一曲线，非，非线性，性，E E是是变量不是常数。量不是常数。（a a）弹性模量性模量：过 曲曲线上的原点作曲上的原点作曲线的切的切线，该切切线的斜率的斜率为弹性模量性模量原点原点弹性模量性模量规范范规定采用反复加荷的方法确定定采用反复加荷的方法确定 对标准棱柱体准棱柱体试件件 ，取，取 反复加荷反复加荷、卸卸载5 5至至1010次，随加次，随加载次数增加，次数增加，接近直接近直线，该直直线斜率即斜率即为弹性模量性模量 。据据实验值的的统计分析，得出分析，得出 与与 的关系式：的关系式：（kN/mm2）实际设计时，可以根据混凝土等可以根据混凝土等级查表。表。小小贴士：士：只有在只有在应力很小力很小时，才能用，才能用 ，混凝土，混凝土进入入弹塑性状塑性状态，要用，要用变形模量或切形模量或切线模量来表示模量来表示应力力应变关系。关系。（b b）变形模量（割形模量（割线模量）模量）（弹塑性模量）塑性模量）连接原点至曲接原点至曲线上任一点上任一点处割割线的斜率的斜率为该点点的的变形模量形模量 变量，各点不同量，各点不同 （c c）切）切线模量模量 过某一某一应力力 作曲作曲线切切线，其斜率，其斜率为 规律：律：随荷随荷载增大，增大，和和 不断减小。不断减小。（3 3）混凝土）混凝土轴向受拉向受拉时的的应力力应变曲曲线 与受与受压时相似相似上升段、下降段上升段、下降段 但其但其应力、力、应变峰峰值小的多，小的多，弹性模量弹性模量变形模量变形模量切线模量切线模量混凝土在混凝土在长期荷期荷载下，下，压应力不力不变，应变随随时间而增而增长的的现象象 徐徐变徐徐变现象象：在在荷荷载长期期作作用用下下，变形形将将随随时间而增加；而增加；徐徐变原原因因：凝凝胶胶体体的的粘粘性性流流动，内内部部微微裂裂缝不不断断产生和生和发展等展等徐徐变影响影响：导致致变形增大，形增大，应力重分布和内力力重分布和内力分布等。分布等。2.荷荷载长期作用下混凝土的期作用下混凝土的变形性能形性能徐徐变的特点：的特点：a a）与）与时间有关有关：开始增加快，以后慢，六个月完成大开始增加快，以后慢，六个月完成大部分，部分，1 12 2年后年后稳定定.（徐（徐变应变约为瞬瞬时应变的的1 14 4倍）倍）b b）与）与应力大小有关：力大小有关：当当应力力较小小 时，徐，徐变大致与大致与应力成正比力成正比线性徐性徐变。当当应力力较大大时 ，徐，徐变增增长大于大于应力增力增长非非线性徐性徐变。当当应力力过高高 时，徐，徐变急急剧增大，不收增大，不收敛，试件破坏件破坏 所以一般取所以一般取 为混凝土的混凝土的长期极期极限限强度度。c c）与混凝土的）与混凝土的龄期有关：期有关：加加载时混凝土的混凝土的龄期越早，徐期越早，徐变越大越大d d）与混凝土的）与混凝土的组成成分有关：成成分有关：水泥用量越多或水灰比越大，徐水泥用量越多或水灰比越大，徐变越大。骨料越大。骨料质量量好，徐好，徐变越小。越小。e e）与混凝土养）与混凝土养护条件有关：条件有关：养养护温度高，湿度大，徐温度高，湿度大，徐变越小；越小；受力后受力后环境温度越高，湿度低，徐境温度越高，湿度低，徐变就越大。就越大。f f）与构件形状、尺寸有关）与构件形状、尺寸有关：体表比大，徐体表比大，徐变小。小。影响徐影响徐变的因素的因素归纳为三个方面：三个方面：内在因素、内在因素、环境因素、境因素、应力因素力因素。卸卸载时变形恢复形恢复:瞬瞬时弹性恢复、性恢复、弹性后效，永久性后效，永久应变减小徐减小徐变的措施：的措施：1 1）选用用优质骨料、骨料、优质水泥，减小水泥用量和水水泥，减小水泥用量和水灰比。灰比。2 2）加）加强养养护，尽量，尽量捣实，保持温度、湿度。，保持温度、湿度。3 3）适当控制混凝土）适当控制混凝土龄期。期。3.3.重复荷重复荷载作用下混凝土的作用下混凝土的变形形 在荷在荷载重复作用下，混凝土的重复作用下，混凝土的强度和度和变形有很大形有很大变化，混凝土在荷化，混凝土在荷载重复作用下引起的破坏称重复作用下引起的破坏称为疲疲劳破坏。破坏。容易出容易出现疲疲劳破坏的构件：破坏的构件：吊吊车梁、梁、钢筋混凝土道筋混凝土道桥、港口海岸的混凝土、港口海岸的混凝土结构等。构等。l疲疲劳抗抗压强度：度：混凝土的疲混凝土的疲劳强度用疲度用疲劳试验测定。定。疲疲劳试验采用采用100mm100mm300mm100mm100mm300mm或或150mm150mm450mm150mm150mm450mm的棱柱体，把能使棱柱体的棱柱体，把能使棱柱体试件承受件承受200200万次或其以上万次或其以上循循环荷荷载而而发生破坏的生破坏的压应力力值称称为混凝土的疲混凝土的疲劳抗抗压强度度。一次重复加载下加载：随应力增加应变增加卸载：不重复加载轨迹，有弹性后效和残余变形 多次重复加载下峰值小于疲劳强度：每循环成环，面积逐渐减少，至直线；峰值大于疲劳强度：开始与小应力的相似；成直线后，凸凹方向改变，斜率降低，裂缝和变形严重混凝土疲劳破坏：因荷载重复作用而引起的破坏混凝土疲劳强度：疲劳破坏需要重复荷载的最小应力峰值 疲疲劳抗抗压强度与度与应力力变化幅度有关：化幅度有关：式中：式中：，表示截面同一表示截面同一纤维上的混上的混凝土最小凝土最小应力和最大力和最大应力。力。4.4.混凝土的收混凝土的收缩和膨和膨胀体体积变形形 混凝土在空气中混凝土在空气中结硬硬时体体积减小的减小的现象象 收收缩 混凝土在水中混凝土在水中结硬硬时体体积增大的增大的现象象 膨膨胀 膨膨胀值远小于收小于收缩值，一般不考，一般不考虑。l收收缩与与时间有关，半年完成有关，半年完成 80809090。l当当这种自种自发的的变形受到外部（支座）或内部（形受到外部（支座）或内部（钢筋）筋）的的约束束时，将使混凝土中将使混凝土中产生拉生拉应力，甚至引起混凝力，甚至引起混凝土的开裂。混凝土收土的开裂。混凝土收缩会使会使预应力混凝土构件力混凝土构件产生生预应力力损失。失。l混凝土收混凝土收缩在在钢筋混凝土筋混凝土结构中会构中会产生不利影响生不利影响 开裂开裂 影响因素影响因素 混凝土的收混凝土的收缩受受结构周构周围的温度、湿度、构的温度、湿度、构件断面形状及尺寸、配合比、骨料性件断面形状及尺寸、配合比、骨料性质、水泥性、水泥性质、混凝土、混凝土浇筑筑质量及养量及养护条件等条件等许多因素有关。多因素有关。-归纳为：内在因素、：内在因素、环境因素境因素减小混凝土收减小混凝土收缩的措施：的措施：同徐同徐变4 4）设置适当抗收置适当抗收缩钢筋筋（构造（构造钢筋筋见相关构造要求）相关构造要求）（温度温度变化化，也会引起混凝土开裂，一般影响不大，在重要，也会引起混凝土开裂，一般影响不大，在重要结构、高构、高层结构、特种构、特种结构中考构中考虑设置伸置伸缩缝）第二第二节 钢筋的主要力学性能筋的主要力学性能一、一、钢筋的品种和筋的品种和级别（一）（一）钢筋的品种（分筋的品种（分类）按化学成分分按化学成分分类：低碳低碳钢 碳素碳素钢 中碳中碳钢 随含碳量增加，随含碳量增加，钢筋筋强度提高，度提高，高碳高碳钢 塑性性能降低。塑性性能降低。普通低合金普通低合金钢：除碳素：除碳素钢已有的成分外，再加入少量的已有的成分外，再加入少量的 硅、硅、锰、钛、钒等合金元素。等合金元素。强度度显著提高，塑性性能也好。著提高，塑性性能也好。按外形分按外形分类 光面光面钢筋筋表面光滑，表面光滑，与混凝土粘与混凝土粘结力差。力差。变形形钢筋筋表面表面带肋，螺旋肋，螺旋纹、人字、人字纹、月牙月牙纹，与混凝土粘与混凝土粘结力高。力高。热轧钢筋筋 （用于（用于钢筋混凝土筋混凝土结构）构）按生按生产工工艺分分类 预应力力钢丝和和钢绞线、热处理理钢筋筋 （用于（用于预应力混凝土力混凝土结构）构）冷加工冷加工钢筋筋 （用于（用于预应力混凝土力混凝土结构）构）三种三种钢筋的生筋的生产工工艺不同，不同，见P22P22 （二）（二）钢筋的筋的级别 1、热轧钢筋筋：由普通（低碳）碳素：由普通（低碳）碳素钢、低合金、低合金钢轧制而成制而成软钢 性能：随着性能：随着钢筋筋级别的增加，的增加，强度提高，塑性降低。度提高，塑性降低。（三）三）钢筋的冷加工筋的冷加工（对钢筋筋进行冷加工，可以提高行冷加工，可以提高强度）度）1.1.冷拉冷拉 对热轧钢筋筋进行行张拉，拉，张拉拉应力超力超过原屈服点，原屈服点，然后放松，再然后放松，再张拉，屈服拉，屈服强度提高了，但塑性降低。度提高了，但塑性降低。（伸（伸长率降低）率降低）2.2.冷拔冷拔 将将 光面光面钢筋通筋通过强力拔力拔过直径小的直径小的钨合合金拔金拔丝模孔，塑性模孔，塑性变形后形后3 3，4mm4mm钢丝。l 冷拉冷拉：提高抗拉：提高抗拉强度（不宜作受度（不宜作受压钢筋）筋）l冷拔冷拔：同：同时提高抗拉、抗提高抗拉、抗压强度度,l冷拉有屈服明冷拉有屈服明显的屈服台的屈服台阶，冷拔，冷拔则没有。没有。（四）影响（四）影响钢材性能的一般因素材性能的一般因素(1)化学成分碳：提高强度；但塑性，可焊性、耐锈蚀性等劣化。锰：提高强度，改善脆性,但对可焊性和耐锈力不利。硅：提高强度，但含量过高，对塑性可焊性耐锈力不利。硫：高温时变脆，降低塑性韧性抗疲劳能力和耐锈能力。磷：提高强度和耐锈力，低温变脆，降低塑性可焊性等。(2)钢材缺陷偏析:钢中化学成分的不一致性和不均匀性裂纹：先天的裂纹，或是微观的或是宏观的分层：在厚度方向分成多层，各层相互连接，并不脱离夹杂物：尤其是硫化物和氧化物等(3)钢材的硬化时效硬化：现象：时间增加，强度提高，塑性下降。特点：过程很长，反复荷载和高温下易产生。冷作硬化：常温下产生塑性变形后屈服点提高，塑性降低。应变时效：产生塑性变形后，特别是在高温下，使已经产生冷作硬化的钢材又发生时效硬化。(4)温度 在正常温度下：基本不随温度变化 在高温度下：温度升高，强度、弹性模量均有下降趋势 蓝脆现象：250左右，抗拉强度反而提高，塑性和韧性下降。在低温时：温度降低，强度略提高，塑性等下降，有脆性倾向。冷脆现象：当温度降低至某一温度以下时，材料变脆。（五）（五）结构构对钢材的要求材的要求(1)结构对钢材的要求 具有较高的屈服强度和极限强度；具有良好的塑性和韧性 具有良好的工艺加工性能；良好的耐锈蚀能力 与混凝土良好的粘结力(2)钢材的选择：结构或构件的类型及重要性；作用的性质（静力和动力作用）；连接方式（焊接、铆接或螺栓连接）；工作环境（温度和腐蚀等）。二、二、钢筋的筋的强度和度和变形（形（通通过拉伸拉伸试验获得的得的应力力应变曲曲线来来说明明）1 1、应力力应变曲曲线分两分两类：l有明有明显的流幅的流幅：热轧钢筋（筋（软钢）l无明无明显的流幅的流幅：高碳：高碳钢（硬（硬钢）（）（预应力力钢丝、钢绞线、热处理理钢筋）筋）设计强度取度取值依据：依据：l有明有明显流幅流幅钢筋，取其屈服点筋，取其屈服点强度作度作为设计取取值依据。依据。l无明无明显流幅流幅钢筋，取筋，取 （极限抗拉（极限抗拉强度）作度）作为条条件屈服点。件屈服点。屈服阶段弹性阶段强化阶段颈缩简单应力下钢材的性能(1)钢材的应力-应变关系 曲线形式：有明显流幅的：弹性、屈服、强化和颈缩阶段 没有明显流幅的：没有明显的屈服阶段 曲线简化：屈服前：完全弹性的；屈服后：完全塑性的。(2)钢材的强度指标屈屈服服强度度：设计时钢材材允允许达达到到的的最大最大应力力 有有明明显流流幅幅的的钢材材：取取屈屈服服点点的的应力；力；无无有有明明显流流幅幅的的钢材材：取取条条件件屈屈服服强度。度。条条件件屈屈服服强度度：残残余余应变为0.2%对应的的应力力；或或取取 （极极限限抗抗拉拉强度）作度）作为条件屈服点。条件屈服点。极极限限强度度：材材料料能能承承受受的的最最大大应力力反映安全反映安全储备 屈屈强比：屈服比：屈服强度度/极限极限强度度(3)钢材的塑性指材的塑性指标 伸伸长率：拉断后构件伸率：拉断后构件伸长率率 截面收截面收缩率：拉断后面率：拉断后面积缩小率小率 冷弯性能：以冷弯的角度来衡量冷弯性能：以冷弯的角度来衡量 2、复杂应力下钢材的性能(1)复杂应力状态下的屈服条件判别方法：用能量理论建立屈服条件，用折算应力判别 当 时，钢材没有屈服 当 时，钢材屈服。折算应力 以主应力表示：以应力分量表示 分析结果：主应力同号时，不易屈服，塑性下降，越接近越明显。主应力异号时，易屈服，破 坏呈塑性，差别越大越明显。(2)反复荷载下钢材的疲劳 疲劳破坏：在低于强度的应力反复作用下，所发生破坏。疲劳破坏特点：包括裂纹形成，缓慢发展和迅速断裂三个过程 没有明显的变形，脆性破坏 影响因素：影响因素：荷荷载的的性的的性质：拉、：拉、压、剪等、剪等 应力循力循环特征：特征：(应力比力比 )静静载（=1）同号循同号循环（0）脉冲循脉冲循环(=0)异号循异号循环(0)完全完全对称循称循环（-1）循循环次数次数:应力比一定力比一定时，疲疲劳强度与荷度与荷载的循的循环次数有关次数有关。疲劳极限：当最大应力小于某一数值，反复荷载循环无穷次，材料也不会破坏。疲劳曲线(试验结果)循环N次 包络线ABCD简化疲劳曲线 ABCD的方程 BCD(拉为主)AB(压为主)第三节 钢筋和混凝土的粘结与锚固一、粘一、粘结的作用和分的作用和分类 钢筋和混凝土之筋和混凝土之间的粘的粘结，是保，是保证两者共同工作两者共同工作的前提。的前提。l 钢筋混凝土筋混凝土结构受力后，若构受力后，若钢筋和混凝土有相筋和混凝土有相对变形形（滑移）就会在其交界面上（滑移）就会在其交界面上产生剪生剪应力力 ,这种剪种剪应力力 称称为钢筋和混凝土之筋和混凝土之间的粘的粘结力力。局部粘局部粘结应力力 l粘粘结应力分力分为：锚固粘固粘结应力力 钢筋与混凝土之间粘结应力示意图（a）锚固粘结应力 （b）裂缝间的局部粘结应力没有应力差的位置没有粘结力 局部粘局部粘结应力：力：发生在裂生在裂缝间。作用作用：钢筋筋应力力发生生变化，使相化，使相邻两个裂两个裂缝之之间的的 混凝土参与受拉。混凝土参与受拉。其其丧失，会开裂。失，会开裂。锚固粘固粘结应力：力：发生在生在钢筋端部（支座内）。筋端部（支座内）。作用作用：钢筋需有一定筋需有一定锚固固长度，以度，以积累足累足够的粘的粘 结力，达到需要的拉力。否力，达到需要的拉力。否则，发生生锚固固 破坏。破坏。钢筋与混凝土的粘筋与混凝土的粘结钢筋与混凝土粘筋与混凝土粘结的作用的作用 作用：保作用：保证力的相互力的相互传递，是共同工作的基本条件，是共同工作的基本条件 单元分析：元分析：假假设：一端力：一端力T T，另端，另端为T+dTT+dT根据平衡条件：根据平衡条件：分析分析结果果 应力力变化大，粘化大，粘结力大，力大，变化小，粘化小，粘结小小 当当钢筋筋应力没有力没有变化化时，粘，粘结应力等于零力等于零 有关的设计问题钢筋端部的锚固裂缝间应力的传递裂缝截面：拉力为零离开一段距离：混凝土有拉力 两条裂缝中间：混凝土拉力最大 钢筋的基本筋的基本锚固固长度度 钢筋的基本筋的基本锚固固长度取决于度取决于钢筋的筋的强度及混凝土抗拉度及混凝土抗拉强度，并与度，并与钢筋的外形有关。筋的外形有关。规范范规定定纵向受拉向受拉钢筋的筋的锚固固长度作度作为钢筋的基本筋的基本锚固固长度，其度，其计算公式算公式为：二、粘二、粘结力的力的组成成（1 1）钢筋和混凝土接触面上的化学吸附作用力筋和混凝土接触面上的化学吸附作用力化学胶化学胶结力力（2 2）混凝土收）混凝土收缩握裹握裹钢筋而筋而产生的摩阻力生的摩阻力摩摩阻力阻力（3 3）钢筋表面凹凸不平与混凝土之筋表面凹凸不平与混凝土之间产生的机械生的机械咬合作用力咬合作用力机械咬合力机械咬合力l 光光圆钢筋粘筋粘结力主要来自力主要来自胶胶结力和摩阻力力和摩阻力。l 变形形钢筋粘筋粘结力主要来自力主要来自机械咬合力机械咬合力。三、影响粘三、影响粘结强度的因素度的因素 平均粘平均粘结应力力 式中：式中：N N为钢筋的拉力，筋的拉力，d d为钢筋的直径，筋的直径，l l为粘粘结长度。度。l 影响影响粘粘结强度度的主要因素：的主要因素：（1 1）混凝土混凝土强度等度等级：粘粘结强度与混凝土的抗拉度与混凝土的抗拉强度度 大致成比例。大致成比例。（2 2）保保护层厚度及厚度及钢筋筋净间距：距：越大，粘越大，粘结强度越高。度越高。（3 3）横向横向钢筋（箍筋）及筋（箍筋）及侧向向压应力：力：可以限制裂可以限制裂缝的的发展、提高粘展、提高粘结强度。度。（4 4）浇注位置。注位置。四、保四、保证钢筋和混凝土粘筋和混凝土粘结力的措施力的措施 （用构造措施保用构造措施保证）（1 1）对不同等不同等级的混凝土和的混凝土和钢筋，要保筋，要保证基基 本的本的锚固固长度和最小搭接度和最小搭接长度。度。（2 2）满足足钢筋最小筋最小间距和混凝土保距和混凝土保护层最小最小 厚度。厚度。（3 3）加密箍筋（接）加密箍筋（接头范范围内）。内）。（4 4）钢筋端部筋端部设弯弯钩（光面（光面钢筋）。筋）。第四节 钢筋和混凝土的选用混凝土的混凝土的选用原用原则：建筑工程中建筑工程中l钢筋混凝土构件的混凝土筋混凝土构件的混凝土强度等度等级不不应低于低于C15C15;l当采用当采用HRB335HRB335级钢筋筋时，混凝土，混凝土强度等度等级不宜不宜低于低于C20C20;l当采用当采用HRB400HRB400和和RRB400RRB400级钢筋以及承受重复荷筋以及承受重复荷载的构件，混凝土的构件，混凝土强度等度等级不得不得低于低于C20C20;l预应力混凝土力混凝土结构的混凝土构的混凝土强度等度等级不不应低于低于C30C30;l当采用当采用钢绞线，钢丝，热处理理钢筋作筋作预应力力钢筋筋时，混凝土，混凝土强度等度等级不宜低于不宜低于C40C40。u钢筋混凝土构件的混凝土强度等级不应低于钢筋混凝土构件的混凝土强度等级不应低于C20;u当采用当采用HRB400级钢筋时，混凝土强度等级不级钢筋时，混凝土强度等级不得低于得低于C25。u预应力混凝土结构的混凝土强度等级不应低于预应力混凝土结构的混凝土强度等级不应低于C40.公路桥涵中公路桥涵中钢筋的筋的选用原用原则：l钢筋混凝土筋混凝土结构中的构中的钢筋和筋和预应力混凝土力混凝土结构中的构中的非非预应力力钢筋宜筋宜优先采用先采用HRB335HRB335和和HRB400HRB400级钢筋，筋，以以节省省钢筋用量，改善我国建筑筋用量，改善我国建筑结构的构的质量。除此量。除此以外，也可以采用以外，也可以采用HPB235 HPB235 级和和RRB400RRB400级热轧钢筋及筋及强度度级别较低的冷拔，冷低的冷拔，冷轧钢筋。筋。l预应力力钢筋宜采用筋宜采用预应力力钢绞线，中高，中高强钢丝，也，也可以采用可以采用热处理理钢筋。除此以外，筋。除此以外，还可以采用冷拉可以采用冷拉钢筋和筋和强度度级别较高的冷拔低碳高的冷拔低碳钢丝和冷和冷轧钢筋。筋。公路公路桥涵工程中涵工程中还可以采用精制螺可以采用精制螺纹钢筋。筋。思考思考题l1-1 混凝土的基本强度指标有哪些？它们之间的换算关系如何？l1-4 混凝土的轴心受压应力-应变曲线有何特点？影响该曲线形状的主要因素有哪些？l1-6 何谓混凝土的徐变？影响混凝土徐变的主要因素有哪些？徐变对混凝土构件有何影响？采取什么措施可以减少混凝土的徐变？l1-9 钢筋混凝土结构对钢筋性能有何要求？l1-13 在实际工程中，选用钢筋和混凝土时一般应考虑哪些因素？按混凝土按混凝土试件的件的“尺寸效尺寸效应”，相同的混凝土，相同的混凝土试块当当边长为200mm、150mm、100mm时，其，其实测立方立方体体强度相度相对比比值为：。由混凝土由混凝土应力力应变曲曲线的下降段可知：混凝土的下降段可知：混凝土强度越高，残余度越高，残余应力相力相对的的 ,高高强度混凝土度混凝土变形能形能力力 。混凝土的极限混凝土的极限压应变值包括包括 和和 两两部部分，其中分，其中 变形越大，表明混凝土的延性越好。形越大，表明混凝土的延性越好。采用采用约束混凝土不束混凝土不仅可以提高混凝土的可以提高混凝土的 强度，而且可以提高构件的耐受度，而且可以提高构件的耐受 的能力。的能力。混凝土在荷混凝土在荷载的的 作用下，作用下，随随 而增而增长的的变形称形称为徐徐变。在保持在保持应力不力不变的情况下，混凝土加的情况下，混凝土加载时的的龄期期越大，越大，则徐徐变增增长 ；水泥含量越少，；水泥含量越少，则徐徐变越越 ；混凝土养；混凝土养护时，周，周围的相的相对湿度越高，湿度越高，则徐徐变越越 。1.我国我国规范采用（范采用（）作）作为混凝土各种力学指混凝土各种力学指标的的基本代表基本代表值。A.立方体抗立方体抗压强度度标准准值 B.轴心抗心抗压强度度标准准值C.轴心抗拉心抗拉强度度标准准值 D.劈拉劈拉强度度 同一同一强度等度等级的混凝土，它的各种力学指的混凝土，它的各种力学指标之之间的大小关系是（的大小关系是（）A .B.C.D.混凝土在复混凝土在复杂应力状力状态下，下列（下，下列（）状）状态下的下的强度降低。度降低。A.三向受三向受压 B.两向受两向受压 C.双向受拉双向受拉 D.一拉一一拉一压 不同不同强度等度等级的混凝土的混凝土试块，在相同的条件下，在相同的条件下进行行受受压实验所所测得的得的应力力-应变曲曲线可以看出（可以看出（）。）。A.曲曲线的峰的峰值较高，下降段坡度越陡，延性越好。高，下降段坡度越陡，延性越好。B.曲曲线的峰的峰值越低，下降段坡度越越低，下降段坡度越缓，延性越好。，延性越好。C.曲曲线的峰的峰值越高，混凝土的极限越高，混凝土的极限压应变越大越大。下列（下列（）说法正确，收法正确，收缩将使混凝土将使混凝土结构：（构：（1）变形增加；（形增加；（2）产生裂生裂缝；（；（3）预应力力钢筋筋应力力损失；（失；（4）强度降低。度降低。A.（2），（），（4）B.（1），（），（3），（），（4）C.（1），（），（2），（），（3）D.（3），（），（4）钢筋力学性能与含碳量有关，含碳量越高，筋力学性能与含碳量有关，含碳量越高，强度度越越 ，质地地 ，但塑性，但塑性 。衡量衡量钢筋塑性性能的指筋塑性性能的指标有有 和和 ，；通常通常 越大，越大，钢筋的塑性性能越好，破坏筋的塑性性能越好，破坏时有明有明显的拉断的拉断预兆。兆。光面光面钢筋与混凝土的粘筋与混凝土的粘结力主要有由力主要有由 、/和和 三部分三部分组成。成。钢筋的筋的强度度设计指指标是根据（是根据（）确定的。）确定的。A.比例极限比例极限B.极限极限强度度C.屈服屈服强度度D.极限拉极限拉应变 下列钢筋中，（）是有明显屈服点钢筋。A.冷拉钢筋B.热处理钢筋C.碳素钢丝D.钢绞线 对于无明显屈服点的钢筋，其强度标准值取值的依据是（）。A.最大应变对应的应力 B.极限抗拉强度C.0.9倍极限强度 D.条件屈服强度 钢筋冷拉和冷拔的共同点是（）。A.塑性能力提高 B.均能提高钢筋的抗拉强度C.同时提高钢筋的抗拉和抗压强度D.经过冷拉和冷拔后，钢筋还有明显的屈服点影响混凝土影响混凝土强度的主要因素有哪些？度的主要因素有哪些？钢筋混凝土筋混凝土结构构对钢筋的性能有哪些要求筋的性能有哪些要求?保保证钢筋与混凝土之筋与混凝土之间粘粘结力的构造措施有哪些力的构造措施有哪些?什么是徐什么是徐变？徐？徐变对结构有何影响？影响徐构有何影响？影响徐变的的因素有哪些？减小徐因素有哪些？减小徐变的措施有哪些？的措施有哪些？钢筋和混凝土之筋和混凝土之间的粘的粘结力由哪几部分力由哪几部分组成？成？