第二章钢筋和混凝土材料的力学性能1解读.pptx

河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2024/4/8 周一周一本章重点本章重点(Emphasis)熟悉土木工程用钢筋熟悉土木工程用钢筋(reinforcing Bar)的品的品种、级别、性能及其选用原则；种、级别、性能及其选用原则；熟悉熟悉混凝土在各种受力状态下的强度与混凝土在各种受力状态下的强度与变形性能变形性能(strength and deformation of concrete)及其选用原则；及其选用原则；了解了解钢筋与混凝土的粘结性能钢筋与混凝土的粘结性能(bond)。河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2024/4/8 周一周一1 1.定义（定义（Concept）：在混凝土结构中采用的棒在混凝土结构中采用的棒状、丝状钢材。状、丝状钢材。一、钢筋的物理力学性能一、钢筋的物理力学性能Thesteelrodorwireusedinconcretestructure.河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2024/4/8 周一周一一、钢筋的物理力学性能一、钢筋的物理力学性能按化学成分按化学成分(Chemical composition)碳素钢碳素钢Carbon Steel（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%）普通低合金钢普通低合金钢Low Alloyed Steel（另加硅、锰、钛、钒、铬等）锰系硅钒系硅钛系硅锰系硅铬系2.钢筋的分类钢筋的分类(Types of reinforcing bar)含碳量越高，强度越高，但塑性和可焊性减低合金元素含量3%河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2024/4/8 周一周一钢筋钢筋Reinforcingsteel热轧钢筋热轧钢筋(Hot-rolledsteelbar):由低碳钢和普通低合金钢在高 温状态下轧制而成冷加工钢筋冷加工钢筋(Colddrawnsteelbar):由热轧钢筋在常温下用机械 加工而成热处理钢筋热处理钢筋(Heat-treatablesteelbar):将热轧的带肋钢筋通过淬火 和高温回火调质处理而成的 按加工方法按加工方法(Technological process)钢丝钢丝Steelwire碳素钢丝碳素钢丝(Carbonsteelwire):钢筋通过多次冷拔、应力消除、矫正、回火处理而成刻痕钢丝刻痕钢丝(Nicksteelwire):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(Steelstrandedwire):几根同直径钢丝成螺旋状铰绕在一起一、钢筋的物理力学性能一、钢筋的物理力学性能河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2024/4/8 周一周一冷加工钢筋热轧钢筋热轧钢筋低合金钢筋低合金钢筋冷拉、冷拔、冷轧、冷轧扭冷加工钢筋冷加工钢筋提高强度,塑性降低cold drawn,cold-rolled,cold-rolled and twistedColdDrawnSteelBarsImproving strengthReducing deformation capacityHot-RolledSteelBar LowAlloyedSteel河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2024/4/8 周一周一光圆钢丝光圆钢丝 钢丝、钢绞线钢丝、钢绞线Steelwireorstrandedwire 预应力钢筋预应力钢筋Prestressedsteelbar4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm2股、股、3股、股、7股股1570MPa1770MPa河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2024/4/8 周一周一一、钢筋的物理力学性能一、钢筋的物理力学性能按表面形状按表面形状 光圆钢筋光圆钢筋 Plain bar变形钢筋变形钢筋Deformed bar硬钢硬钢(Hard steel):无明显屈服点钢筋无明显屈服点钢筋按力学性能按力学性能软钢软钢(Mild steel):有明显屈服点钢筋有明显屈服点钢筋按使用用途按使用用途普通钢筋普通钢筋(Reinforcing Steel)预应力钢筋预应力钢筋(Prestressing Tendon)螺旋纹螺旋纹人字纹人字纹月牙纹月牙纹河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2024/4/8 周一周一一、钢筋的物理力学性能一、钢筋的物理力学性能强度等级代号强度等级代号d/mm符号符号fyk(ftk)/MPaHPB300622300(420)HRB335HRBF335650335(455)HRB400HRBF400RRB400650400(540)HRB500HRBF500640500(630)表表1-1 1-1 普通钢筋的种类、直径范围、符号、强度标准值普通钢筋的种类、直径范围、符号、强度标准值注注：第第一一个个字字母母H（hotrolled）表表示示热热轧轧，R(Remainedheattreated)表表示示为为余余热热处处理理；第第二二个个字字母母P(Plain)表表示示光光圆圆，R(ribbed)表表示示带带肋肋；第第三三个个字字母母B（Bar）代表钢筋；代表钢筋；第四个字母第四个字母F（FineGrains）代表细晶粒；）代表细晶粒；数字数字表示标准强度。表示标准强度。河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2024/4/8 周一周一 细晶粒热轧带肋钢筋是我国冶金行业研究开发的新型热轧钢筋，这种细晶粒热轧带肋钢筋是我国冶金行业研究开发的新型热轧钢筋，这种钢筋生产过程中钢筋生产过程中不需添加或只需添加很少的钒、钛等合金元素不需添加或只需添加很少的钒、钛等合金元素，通过控轧通过控轧和控冷工艺形成超细组织和控冷工艺形成超细组织（金属晶粒越细小，材料强度、硬度越高，塑性、（金属晶粒越细小，材料强度、硬度越高，塑性、韧性也越大），粒热轧带肋钢筋代替我国目前大量使用的低合金热轧钢筋韧性也越大），粒热轧带肋钢筋代替我国目前大量使用的低合金热轧钢筋可节约国家宝贵的钒、钛等合金元素资源，降低钢筋价格，社会效益和经可节约国家宝贵的钒、钛等合金元素资源，降低钢筋价格，社会效益和经济效益均十分显著。济效益均十分显著。一、钢筋的物理力学性能一、钢筋的物理力学性能 细晶粒热轧带肋钢筋细晶粒热轧带肋钢筋河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2024/4/8 周一周一钢钢厂厂提提供供的的钢钢筋筋直直径径为为6mm，6.5mm，8mm，8.2mm，10mm，12mm，14mm，16mm，18mm，20mm，22mm，25mm，28mm，32mm，36mm，40mm和和50mm。其其中中，d=8.2mm的的钢钢筋筋仅仅适适用用于于有有纵纵肋肋的的热热处处理理钢钢筋筋。设设计计时时，应应在在表表1-1的的直直径径范范围围和和上上述述提提供供的的直直径径内内选选择择钢钢筋筋。当当采采用用直直径径大大于于40mm的钢筋时，应有可靠的工程经验。的钢筋时，应有可靠的工程经验。一、钢筋的物理力学性能一、钢筋的物理力学性能河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2024/4/8 周一周一一、钢筋的物理力学性能一、钢筋的物理力学性能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Stage of flowCD段为强化段strain-hardening stage0.2%0.2标距有明显流幅的钢筋Mild steel无明显流幅的钢筋Hard steel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3.钢筋的应力钢筋的应力-应变曲线应变曲线Stress-strain curve of reinforcing steel河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2024/4/8 周一周一ABBCDE强度指标强度指标Strength index*有明显流幅的钢筋：有明显流幅的钢筋：在建立钢筋混凝土构在建立钢筋混凝土构件截面承载力计算理论时，以件截面承载力计算理论时，以下屈服点下屈服点对应对应的强度作为设计时钢筋强度的取值（的强度作为设计时钢筋强度的取值（fy）。）。一、钢筋的物理力学性能一、钢筋的物理力学性能两点简化：两点简化：A.A.钢筋应力不大于屈服点时应力钢筋应力不大于屈服点时应力-应变关系应变关系一直服从胡克定律，处于理想弹性阶段；一直服从胡克定律，处于理想弹性阶段；B.B.不利用应力强化阶段，假设钢筋混凝土构不利用应力强化阶段，假设钢筋混凝土构件截面达到破坏时，钢筋拉应力保持为屈服点件截面达到破坏时，钢筋拉应力保持为屈服点应力。应力。钢筋的极限强度钢筋的极限强度作为一种安全储备。作为一种安全储备。Yieldingstressfy Ultimatestressfu Steelreinforcementwithstageofflow河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2024/4/8 周一周一0.2%0.2强度指标强度指标Strength index*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%时所对应的应力作为其时所对应的应力作为其强度限值，称为强度限值，称为条件屈服强度条件屈服强度(Conditionalyieldingstrength)，混混凝土规范取凝土规范取0.20.85 b，b为极限抗拉强度为极限抗拉强度(ultimatetensilestrength)。一、钢筋的物理力学性能一、钢筋的物理力学性能s,usss=Essyfys,hfs,uSteelreinforcementwithoutstageofflow河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2024/4/8 周一周一一、钢筋的物理力学性能一、钢筋的物理力学性能强度指标的确定强度指标的确定Determination of strength index 强度Strength随机变量Random variable强度标准值根据统计资料，运用数理统计方法确定的具有95以上保证率（钢筋为97.73%）的统计特征值：强度标准值（强度标准值（fykyk）=强度平强度平均值均值-2-2均方差均方差概率密度材料强度强度平均值强度标准值钢筋强度用钢筋强度用标准值标准值和和设计值设计值表示。表示。钢筋强度的设计值钢筋强度的设计值fy等于钢筋强度等于钢筋强度标准值除以材料分项系数标准值除以材料分项系数s，即，即 Standardstrengthanddesignstrength河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2024/4/8 周一周一钢筋加工钢筋加工河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2024/4/8 周一周一一、钢筋的物理力学性能一、钢筋的物理力学性能变形指标变形指标Index of deformation*伸长率伸长率elongation: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*冷弯性能冷弯性能Cold-formed capacity:将直径为将直径为d的钢的钢筋绕直径为筋绕直径为D的钢辊弯成一定的角度而不发生断的钢辊弯成一定的角度而不发生断裂及起层现象裂及起层现象 为防止在弯折加工时断裂和使用过程中脆断，钢筋还为防止在弯折加工时断裂和使用过程中脆断，钢筋还应具有一定的塑性变形能力应具有一定的塑性变形能力(deformation capacity)。伸长率越大，塑性越好。伸长率用表示，用钢筋试样拉断后断口两侧的残留应变(用百分率表示)作伸长率，即 弯芯的直径越小，弯转角越大，塑性越好河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2024/4/8 周一周一一、钢筋的物理力学性能一、钢筋的物理力学性能变形指标变形指标Index of deformation*最大力下的总伸长率（均匀伸长率）最大力下的总伸长率（均匀伸长率）ABBCDE残余变形最大力下总伸长率至少至少100mm 反映钢筋的残余变反映钢筋的残余变形和弹性变形，量测结形和弹性变形，量测结果受原始标距影响小，果受原始标距影响小，也不产生人为误差。也不产生人为误差。表示钢筋的变形能力表示钢筋的变形能力河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2024/4/8 周一周一钢筋的力学性能指标钢筋的力学性能指标 Index of mechanical properties of materialsfyfu-屈服强度屈服强度-极限抗拉强度极限抗拉强度fy/fu-屈强比屈强比强度指标强度储备强度储备塑性指标延伸率延伸率冷弯性能冷弯性能一、钢筋的物理力学性能一、钢筋的物理力学性能Index of strengthIndex of deformationelongationultimatetensilestrengthyieldingstrengthcold-bendingproperty河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2024/4/8 周一周一一、钢筋的物理力学性能一、钢筋的物理力学性能冷拉Cold DrawnBKZZK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，先焊后拉冷加工钢筋的力学性能指标冷加工钢筋的力学性能指标Index of mechanical properties of cold working steel bar特性：只提高抗拉强度，不提高抗压强度，强度提高，塑性下降uThe tensile strength is much increased,but the material becomes very brittle.河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2024/4/8 周一周一一、钢筋的物理力学性能一、钢筋的物理力学性能冷拔经过冷拔后钢筋强度提高，塑性降低，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It not only can improve the tensile strength and can improve the compressive strength.河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2024/4/8 周一周一冷轧带肋钢筋Cold Rolled Ribbed Bars 以以低低碳碳钢钢筋筋或或低低合合金金钢钢筋筋为为原原材材料料，在在常常温温下下进进行行轧轧制制而而成成的的表表面面带带有有纵纵肋肋和和月月牙牙纹纹横横肋肋的的钢钢筋筋。它它的的极极限限强强度度与与冷冷拔拔低低碳碳钢钢丝丝相相近近，但但伸伸长长率率比比冷冷拔拔低低碳碳钢钢丝丝有明显提高有明显提高。冷轧扭钢筋Cold Rolled-Twisted Steel 以热轧光面钢筋为原材料，按规定的以热轧光面钢筋为原材料，按规定的工艺参数，经钢筋冷轧扭机一次加工轧扁工艺参数，经钢筋冷轧扭机一次加工轧扁扭曲呈连续螺旋状。扭曲呈连续螺旋状。一、钢筋的物理力学性能一、钢筋的物理力学性能河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2024/4/8 周一周一徐变Creep应力不变，随时间的增长应变继续增加松弛Slack长度不变，随时间的增长应力降低对结构，尤其是预应力结构，产生不利的影响一、钢筋的物理力学性能一、钢筋的物理力学性能4.钢筋的徐变与松弛钢筋的徐变与松弛Creep and slack of reinforcing steel河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2024/4/8 周一周一强度要求强度要求：保证经济性。屈服强度和极限强度，抗震设计时还要：保证经济性。屈服强度和极限强度，抗震设计时还要 求有适当的的屈强比求有适当的的屈强比塑性要求塑性要求：保证结构延性，给人以破坏的预兆。伸长率和冷弯：保证结构延性，给人以破坏的预兆。伸长率和冷弯要求要求可焊性可焊性：钢筋焊接后不产生裂纹及过大的变形，保证焊接钢筋焊接后不产生裂纹及过大的变形，保证焊接后的接头性能良好。后的接头性能良好。与混凝土的粘结性与混凝土的粘结性：保证钢筋和混凝土共同工作。：保证钢筋和混凝土共同工作。5.混凝土结构对钢筋的要求混凝土结构对钢筋的要求一、钢筋的物理力学性能一、钢筋的物理力学性能耐久性和耐火性耐久性和耐火性：设置必要的混凝土保护层。：设置必要的混凝土保护层。河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2024/4/8 周一周一一、钢筋的物理力学性能一、钢筋的物理力学性能纵向受力普通钢筋纵向受力普通钢筋宜宜采用采用HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500钢钢筋，也筋，也可可采用采用HPB300、HRB335、HRBF335、RRB400钢筋。钢筋。预应力钢筋预应力钢筋宜宜采用预应力采用预应力钢丝、钢绞线和预应力螺纹钢筋。钢丝、钢绞线和预应力螺纹钢筋。5.钢筋的选用原则钢筋的选用原则梁、柱纵向受力普通钢筋梁、柱纵向受力普通钢筋应应采用采用HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500钢筋。钢筋。箍筋箍筋宜宜采用采用HRB400、HRBF400、HPB300、HRB500、HRBF500钢筋钢筋，也，也可可采用采用HRB335、HRBF335钢筋。钢筋。约束箍筋约束箍筋推广推广400MPa、500MPa为主导钢筋，为主导钢筋，限制并逐步淘汰限制并逐步淘汰335MPa河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2024/4/8 周一周一混混凝土的组成特点凝土的组成特点混凝土水泥水骨料混凝土水泥水骨料混凝土是多空隙、不均匀的物体，混凝土是多空隙、不均匀的物体，内部存在许多微裂纹内部存在许多微裂纹水化过程长，性能需较长时间才能稳定水化过程长，性能需较长时间才能稳定二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能Concretecementwateraggregates河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2024/4/8 周一周一EmEmphasisphasis：the strength of concreteCubestrengthCylinderstrengthTensilestrengthConcretestrengthunderbi-axialortri-axialloads二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2024/4/8 周一周一二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能立方体抗压强度立方体抗压强度(Cube Strength)fcu1）单轴受力状态下混凝土的抗压强度单轴受力状态下混凝土的抗压强度1.混凝土的强度混凝土的强度 Strength of Concrete承压板试块温度：温度：203203湿度：湿度：9090边长为边长为150mm150mm的的标准立方体试块标准立方体试块标准条件标准条件养护养护28d28d标准试验方法标准试验方法加载速度：加载速度：0.150.150.25MPa/s0.25MPa/s全截面受力，表面不涂润滑剂全截面受力，表面不涂润滑剂抗压强度抗压强度内部微裂纹的扩展内部微裂纹的扩展(Extension of micro-fissures)混凝土破坏实质：河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2024/4/8 周一周一二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能fcu,k与平均值与平均值f和标准差和标准差 f的关系为的关系为混凝土的强度等级混凝土的强度等级:具有95保证率的抗压强度标准值 (以N/mm2计)14gradesC15C20C25C30C35C40C45C50C55C60C65C70C75C80高强混凝土高强混凝土混凝土混凝土强度等级强度等级的选用：的选用：采用强度等级采用强度等级400400MPaMPa及以上及以上钢筋时钢筋时,不应不应低于低于C2C25 5；承受重复荷载构件的混凝土，承受重复荷载构件的混凝土，不应不应低于低于C30C30；预应力混凝土结构，预应力混凝土结构，不宜不宜低于低于C40C40，且，且不应不应低于低于C30C30；钢筋混凝土结构的混凝土强度等级钢筋混凝土结构的混凝土强度等级不应不应低于低于C20C20。表示混凝土Concrete立方体抗压强度标准值素混凝土结构的混凝土强度等级素混凝土结构的混凝土强度等级不应不应低于低于C15C15。概率密度材料强度强度平均值强度标准值河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2024/4/8 周一周一二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能承压板试块温度：温度：203203湿度：湿度：9090边长为边长为150mm150mm的的标准标准立方体立方体试块试块标准条件标准条件养护养护28d28d标准试验方法标准试验方法加载速度：加载速度：0.150.150.25MPa/s0.25MPa/s全截面受力，表面不涂润滑剂全截面受力，表面不涂润滑剂抗压强度抗压强度立方体抗压强度影响因素立方体抗压强度影响因素(Factors that affect the cube strength)河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2024/4/8 周一周一影响一：润滑剂(grease)摩擦力friction不涂润滑剂不涂润滑剂涂润滑剂涂润滑剂套箍效应套箍效应强度大于二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能立方体抗压强度影响因素立方体抗压强度影响因素(Factors that affect the cube strength)Thefrictionbetweentheheadsofthetestingmachineandthespecimenofferssomelateralconstrainttorestrictthelateralexpansionofthespecimenunderpressure,sothespecimencantakeahighercompressivestrength.河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2024/4/8 周一周一影响二：尺寸(Size)尺寸效应尺寸效应标准试块150150 150非标准试块100100 100 非标准试块200200 200 1.05:1:0.95二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能尺寸越大尺寸越大,内部缺陷较多内部缺陷较多;尺寸越大，套箍作用越不明显。尺寸越大，套箍作用越不明显。试块尺寸越大，实测破坏强度越低。试块尺寸越大，实测破坏强度越低。Thesmallerthesizeofthespecimen,thehigherthecompressivestrength.河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2024/4/8 周一周一影响三：加载速度The speed of testing加载速度快，内部微裂纹来不及扩展，实测强度提高二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能Thestressincreasesmorerapidlyduringthetest,thecompressivestrengthwillbehigher.河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2024/4/8 周一周一棱柱体抗压强度棱柱体抗压强度fcCylinderstrength承压板试块Standard specimen:150150 300mm二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能 抗压强度与试件形状有关，实际构件往往是棱抗压强度与试件形状有关，实际构件往往是棱柱体，棱柱体抗压强度比立方体试件能更好地反映柱体，棱柱体抗压强度比立方体试件能更好地反映混凝土的实际抗压能力。混凝土的实际抗压能力。中部横向变形不受端部摩擦力的约束，代表了中部横向变形不受端部摩擦力的约束，代表了混凝土处于混凝土处于单向全截面均匀受压的应力状态单向全截面均匀受压的应力状态。试验量测到试验量测到fc值比值比fcu值小，并且棱柱体试值小，并且棱柱体试件高宽比件高宽比(即即h/b)越大，它的强度越小。越大，它的强度越小。真实反映混凝土的实际工作状态。真实反映混凝土的实际工作状态。摆脱端部摩擦力的影响；摆脱端部摩擦力的影响；试件不致失稳。试件不致失稳。河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2024/4/8 周一周一 fc 与与 fcu 的关系：的关系：立方体抗压强度立方体抗压强度脆性折减系数：脆性折减系数：C40以下：以下：C80：考虑实际构件的工作条考虑实际构件的工作条件与试件所处条件的差件与试件所处条件的差异引入的修正系数异引入的修正系数二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2024/4/8 周一周一轴心抗拉强度轴心抗拉强度(axialtensilestrength)ft2）单轴受力状态下混凝土的抗拉强度）单轴受力状态下混凝土的抗拉强度（Tensile strength）二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能 由于混凝土构件由于混凝土构件内部的不均匀性内部的不均匀性，加之安装，加之安装试件偏差试件偏差的原因，的原因，通过直接受拉试验测量抗拉强度是很困难的，试验数据离散性很通过直接受拉试验测量抗拉强度是很困难的，试验数据离散性很大。大。100100150150500 直接测试法 误差大难实现河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2024/4/8 周一周一劈裂试验劈裂试验(Indirectsplittingtest)ft,sddftsFFFF二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能根据弹性理论试件中间垂直截面除加力点试件中间垂直截面除加力点附近很小的范围外，有均匀附近很小的范围外，有均匀分布的水平拉应力。当拉应分布的水平拉应力。当拉应力达到混凝土的抗拉强度时，力达到混凝土的抗拉强度时，试件被劈成两半。试件被劈成两半。河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2024/4/8 周一周一ft与与fcu之间的折算关系为之间的折算关系为二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能混混凝凝土土的的脆脆性性系系数数，当当混混凝凝土土的的强强度度等等级级不不大大于于C40时时，=1.0；当混凝土的强度等级为；当混凝土的强度等级为C80时，时，=0.87；其间按线性插值。其间按线性插值。0.88考虑结构中的混凝土强度与试块混凝上强度之间的差异等考虑结构中的混凝土强度与试块混凝上强度之间的差异等因素的修正系数。因素的修正系数。为轴心抗拉强度与立方体抗压强度的折算关系。为轴心抗拉强度与立方体抗压强度的折算关系。河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2024/4/8 周一周一双轴应力下的强度双轴应力下的强度3）复合受力状态下混凝土的强度）复合受力状态下混凝土的强度二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能双向受拉，双向受拉，1与与2的相互影响不大，双向受拉强度均接近于单向的相互影响不大，双向受拉强度均接近于单向受拉强度。受拉强度。一向受拉，另一向受压，混凝土强度均低于单向拉伸或压缩的强度，一向受拉，另一向受压，混凝土强度均低于单向拉伸或压缩的强度，即即双向异号应力使强度降低双向异号应力使强度降低双向受压，一向强度随另一向应力的增加而增加双向受压，一向强度随另一向应力的增加而增加。河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2024/4/8 周一周一三向受压时的混凝土强度三向受压时的混凝土强度(concretestrengthundertri-axial)3=fcc3=fcc1=2=fLfL-侧向约束压应力（加液压）圆柱体试验Strength with lateral constraintStrength without lateral constraint二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能混凝土一向抗压混凝土一向抗压强度随另两向侧压力强度随另两向侧压力的增加而提高。的增加而提高。C50，1.0；C80，0.85河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2024/4/8 周一周一对对于于纵纵向向受受压压的的混混凝凝土土，约约束束混混凝凝土土的的侧侧向向变变形形，可可使使混混凝土的抗压强度有较大提高。钢管混凝土柱、螺旋钢箍柱凝土的抗压强度有较大提高。钢管混凝土柱、螺旋钢箍柱二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2024/4/8 周一周一二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能2.混凝土的变形性能混凝土的变形性能 Deformation behavior of concrete混凝土的变形混凝土的变形非受力变形非受力变形受力变形受力变形一次短期加载下的变形一次短期加载下的变形荷载长期作用下的变形荷载长期作用下的变形 多次重复荷载作用下的变形多次重复荷载作用下的变形 硬化过程中的收缩变形硬化过程中的收缩变形 温湿度变化引起的变形温湿度变化引起的变形 河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2024/4/8 周一周一二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能受压时的应力受压时的应力-应变关系应变关系Stress-strain relationship of concrete in compression作用是：峰值应力后，作用是：峰值应力后，吸收试验机的变形能，吸收试验机的变形能，测出下降段测出下降段1）一次短期加载下的变形）一次短期加载下的变形棱柱体试块骨料和水泥结晶体弹性变形内部微裂缝稳定扩展内部微裂缝非稳定扩展峰值应变峰值应变(peak strain)0取取0.002。裂缝迅速发展，内部整体性严重破坏河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2024/4/8 周一周一二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能(MPa)fco0(10-3)abcd225201510546810混凝土强度提高混凝土强度提高加载速度减慢加载速度减慢影响因素影响因素(Factors)Grade of concreteThe speed of testingThe condition of lateral constraint河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2024/4/8 周一周一The Design code in China u 0ocfcc二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能受压时应力受压时应力-应变关系的数学模型应变关系的数学模型Mathematical model of stress-strain relationship in compression c c河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2024/4/8 周一周一受压时应力受压时应力-应变关系的数学模型应变关系的数学模型Mathematical model of stress-strain relationship in compression u=0.0038 0=0.002o cfc c0.15fcAmerica,Hognestadmodel二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2024/4/8 周一周一u=0.00350=0.002ocfccGermany,Rschmodel二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能受压时应力受压时应力-应变关系的数学模型应变关系的数学模型Mathematical model of stress-strain relationship in compression河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2024/4/8 周一周一二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能受拉时混凝土的应力受拉时混凝土的应力-应变关系应变关系Stress-strainrelationshipofconcreteintension t to t0 tu ftTheoretical model河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2024/4/8 周一周一破坏破坏Stress-strain relationship under repeated loadfcf321fcf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二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能2）重复荷载下混凝土的变形性能）重复荷载下混凝土的变形性能 The deformation performance of concrete under repeated load河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2024/4/8 周一周一1二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能3)混凝土的弹性模量混凝土的弹性模量ElasticModulusofConcrete c c ccpe原点切线模量（弹性模量）：拉压相同原点切线模量（弹性模量）：拉压相同变形模量变形模量modulusofdeformation割线模量割线模量secantmodulus切线模量切线模量tangentmodulus是材料变形性能的主要指标，是材料变形性能的主要指标，在计算构件变形、截在计算构件变形、截面应力和预应力构件的预应力损失等时用。面应力和预应力构件的预应力损失等时用。0河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2024/4/8 周一周一二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能混凝土弹性模量试验方法混凝土弹性模量试验方法重复加载试验重复加载试验(repeatedloadingtest)c/fcc0.5510次此线和原点切线此线和原点切线基本平行，取其基本平行，取其斜率作为斜率作为Ec（150150 300标准试件）取应力上限为取应力上限为0.50.5fc重复加载重复加载5 51010次次。试验结试验结果回归果回归 c c0FailureStress-strain curve under repeated loadsfcf321河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2024/4/8 周一周一二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能混凝土的泊松比混凝土的泊松比(Poissonsratio)和剪切模量和剪切模量(Shearmodulus)ShearmodulusofconcretePoissonsratioofconcrete（试件的试件的横向应变与纵向应变之比横向应变与纵向应变之比），在压力较小时为在压力较小时为0.150.18，接近破坏时可达，接近破坏时可达0.5以上，规范取以上，规范取0.2河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2024/4/8 周一周一1、混凝土、混凝土徐变的定义与分类？徐变的定义与分类？2 2、混凝土徐变所产生的影响？、混凝土徐变所产生的影响？3 3、如何减小混凝土的徐变？、如何减小混凝土的徐变？二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能4）长期荷载作用下混凝土的变形性能）长期荷载作用下混凝土的变形性能-徐变徐变Creep河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2024/4/8 周一周一二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能4）长期荷载作用下混凝土的变形性能）长期荷载作用下混凝土的变形性能-徐变徐变Creep0.51.01.52.02.505101520253035(10-3)(月)cr e e e crP荷载保持不变，荷载保持不变，随时间而增长随时间而增长的变形的变形加荷瞬时变形加荷瞬时变形Instantaneous elastic strain徐变变形徐变变形 Creep原因原因之一之一，胶凝体，胶凝体的粘性流动的粘性流动原因原因之二之二，混凝土，混凝土内部微裂缝的不断发内部微裂缝的不断发展展Creep deformation of concrete河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2024/4/8 周一周一徐变对结构设计的影响徐变对结构设计的影响(Effectofcreep forstructuredesign)：使钢筋混凝土构件使钢筋混凝土构件变形加大变形加大(increasingofdeflection)；