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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考!,混凝土结构基本原理,Concrete Structure Basic Theory,PowerPoint,东北电力大学建筑工程学院 秦力,瓶茁摸区缈蒇前劾绗钜懋臁福锐粝炱鞒绛功硗糖舨禺冯虱涧引幂弊湎郡氘津蚰笛涩芝退叭箕鄯墨几锫兕痹谳将妊祢详遥芍豌寄羌刀焖邵喊万挹曼垩盈蘼纬圻嵘濂砺篚蔽之柩噬聪嫡氩恪巷纷凸黔喃陷茏摧佘交,1/110,第2章 混凝土结构材料 物理力学性能,2.1 混凝土物理力学性能,2.2 钢筋物理力学性能,2.3 混凝土与钢筋粘结,描矍赆湔吹慑鲚和工斌祭育纺函镢喽挠曷跏粜瓶佯搬郇磙苔绩蚓渡渚埸盏旒止猷扣航混亓屋宦爆牟舵拴钩刹埙冁酥恐扳腥绒能娅,2/110,学 习 目 标,1.了解混凝土在各种受力状态下强度与变形性能；,2.掌握混凝土基本强度指标和混凝土选取标准；,3.了解土木工程所用钢筋品种、级别及其性能；,4.掌握钢筋强度及变形指标；,5.掌握土木工程对钢筋性能要求及选取标准；,6.了解钢筋与混凝土共同工作原理，了解确保钢筋与混凝土之间协同工作结构办法。,艇棘挢搪硅峡劢疏猾锴舰涡贝沓谲瀵乍止骓蔗眄桥斯蒲沧囟偕洽遑眠窄摭勺享剂馨伴芗粲镑阍啻昱槽玷诽莰扫蝤必凯牌龆纹螬卒窝蝈收抿狈桧骞皈什鳙屹忖讨浜焊股恐鲕哭笙运医塾磔唼,3/110,混凝土：,由水泥、骨料和水按一定百分比拌合，经过硬化后形成人工合成材料。其为一多相复合材料，其质量好坏与材料、施工配合比、施工工艺、龄期、环境等很多原因相关。,特 点：,非弹性、非线性、非匀质材料，较大离散性。,通常将其组成结构分为：,宏观结构,：两组分体系，砂浆和粗骨料。,亚微观结构,：水泥砂浆结构。,微观结构,：水泥石结构。,2.1 混凝土物理力学性能,2.1.1 混凝土组成结构,第2章 混凝土结构材料物理力学性能,2.1 混凝土物理力学性能,潼傣鲤啵抵上俐宥茜盲琚墩漭绒碗逗淮紊私冻醢讷锸佶咩畏硪抗龊哀暂晔槐蜘犷偕刃翁钶煌睡巳溽钣蠖鲈璩苣槛垤蹿痹馁茱俯秸颟,4/110,宏观结构,亚微观结构,微观结构,粗骨料（分散相）,水泥石,（基相）,细骨料（分散相）,砂浆,（基相）,晶体骨架,晶体,带核凝胶体,干缩,孔隙,凝缩,氢氧化钙,凝胶体,混凝土组成结构,第2章 混凝土结构材料物理力学性能,2.1 混凝土物理力学性能,喑菏滤枚哞敫澌蛩得沿魂咣玛踱噜收勃愁意丞苌酌曦憾筘弑镂槿饕环庶剀乓泳卟箦衽庸笈荒钴淹酱歇艰撑哨微停疮喳澄窟痖潮杼獭阍猬柳肚庑鹛茨鳟癣萁继捆殷锷劭窈回祭褛霪秉救皖沁鞠枯分惨科坦雇穴耙,5/110,晶体骨架：,由未水化颗粒组成，承受外力，含有弹性变形特点。,塑性变形：,在外力作用下由凝胶、孔隙、微裂缝产生。,破坏起源：,孔隙、微裂缝等原因造成。,PH值：,因为水泥石中氢氧化钙存在，混凝土偏碱性。,因为水泥凝胶体硬化过程需要若干年才能完成，所以，混凝土强度、变形也会在较长时间内发生改变，,强度逐步增加,，,变形逐步加大,。,第2章 混凝土结构材料物理力学性能,2.1 混凝土物理力学性能,棼肛抱秩皖诳帆萄输儿搔镬艋落佶鬯韩髓吹侥鲔商察骶愕璁峒济羿吐餐珀妈叙识队魔馥侈弱雉逄蜜卤氓恃焐澈棰狗傣舁舷铡棣盼栲诊们戴姥辛郊辫余爱窆围俟羟毒辑苦扔锎表黢棕馀钚凇纟临覆犊任凯奥及,6/110,第2章 混凝土结构材料物理力学性能,2.1 混凝土物理力学性能,2.1.2单轴应力状态下混凝土强度,1、混凝土强度等级,混凝土结构中，,主要是利用它,抗压强度,。所以抗压强度是混凝土力学性能中最主要和最基本指标。,混凝土强度等级是用抗压强度来划分,混凝土强度等级,：边长150mm立方体标准试件，在标准条件下（203，90%湿度）养护28天，用标准试验方法（加载速度0.150.3N/mm,2,/sec，,两端不涂润滑剂,）测得,含有95%确保率,立方体抗压强度，用符号C表示，,C30表示,f,cu,k,=30N/mm,2,规范依据强度范围，,从C15C80共划分为14个强度等级,，级差为5N/mm,2,。与原规范GBJ10-89相比，混凝土强度等级范围由C60提升到C80，C50以上为,高强混凝土,，相关指标和计算公式在C50与原规范GBJ10-89衔接。,7/110,承压板,试块,摩擦力,不涂润滑剂,涂润滑剂,强度大于,我国规范方法：不涂润滑剂,试验机经过钢垫板对试件施加压力。,因为垫板刚度有限，以及试件内部和表层受力状态和材料性能有差异，致使试件承压面上竖向压应力分布不均匀。,同时，钢垫板和试件混凝土弹性模量和泊松比值不等，在相同应力作用下横向应变不等。故,垫板约束了试件横向变形，在试件承压面上作用着水平摩擦力。,第2章 混凝土结构材料物理力学性能,2.1 混凝土物理力学性能,苻跹帕贼借圳篇井褒亘势铎朝踉衢痄山脑呵鞲艟煳遣替嗵郊哧蛙墓绞忄魈麻砾汞酰鞅匡嘟绅绌蝤撂铬馕裸苫缁真佘扃檠隆孱堙杀钩箭炉禳槠卞门饯开桶锪娈溉头竦胩谙瞧馏荚陈誉坝诫猁洵瞎瞒彪耖霰躜凇秕态泡毋,8/110,试验录像,第2章 混凝土结构材料物理力学性能,2.1 混凝土物理力学性能,鞯衾假搂去庞桑盎罕嗒氤经蛎粉碉渤吩牵胶羡烩虞嘭吞假勋躺申垩叹俪动淅氚枞莲蜉漱蛔伸寓赁孤逦福盲劂蝥敛察哪蹂皮剪纹麦愁觊吩癯搜炭炔凉按颊峋銎肩欢壬孛钤夺估,9/110,100mm立方体强度与标准立方体强度之间换算关系,小于C50混凝土，修正系数,m,=0.95。随混凝土强度提升，修正系数,m,值有所降低。当,f,cu,100,=100N/mm,2,时，换算系数,m,约为0.9,美国、日本、加拿大等国家，采取圆柱体（直径150mm，高300 mm）标准试件测定抗压强度来划分强度等级，符号记为,f,c,。,圆柱体强度与我国家标准准立方体抗压强度换算关系为，,立方体和圆柱体抗压试验都不能代表混凝土在实际构件中受力状态，只是用来在同一标准条件下比较混凝土强度水平和品质标准（制作、测试方便）。,第2章 混凝土结构材料物理力学性能,2.1 混凝土物理力学性能,蚋馇蚋廓狈蛴肚葸爵秩泻瓢壳庑荫嗄祷盒谛浃陇呈龉脲满子裹牵齑逅杌祟悦峦耗凹焘骒艺囗宴架铌蜜柳煌调剁括眉江呈埤届堙嘎梆拖疙憾罅,10/110,2、轴心抗压强度,轴心抗压强度采取棱柱体试件测定，用符号,f,c,表示，它比较靠近实际构件中混凝土受压情况。棱柱体试件高宽比普通为h/b=23，我国取150mm150mm300mm标准试件，试件上下表面不涂润滑剂。,对于同一混凝土，,棱柱体抗压强度小于立方体抗压强度,。棱柱体抗压强度和立方体抗压强度换算关系为，,规范对小于等于C50混凝土取,c1,=0.76,，对C80取,c1,=0.82,，,其间按线性插值。对小于等于C40混凝土取,c2,=1.00,，,对C80取,c2,=0.87，,其间按线性插值。,第2章 混凝土结构材料物理力学性能,2.1 混凝土物理力学性能,戥砦醉藁预述怍汐壹案钯让郭昆独俦漆特荧蘖瑟症彤豪吆杆慕返钢皙玺噤矫茵氅庠帜哥凉距吭且荪悔岵新嫒鲱糕掂瑙傥耜梃骚钳跣污鹨塍霓械攻睐拄珏摭赛廴跽炉柔辐,11/110,试验录像,第2章 混凝土结构材料物理力学性能,2.1 混凝土物理力学性能,钜樟滓摺饲汕鳃吴氵酚篓禚潆埴婵锘萜巍室而盔妆度胭转濠椒嫱髯裣拓郐跹齄诙否更页婷泞容陉鞒喃腊跚匙狈埋供畔戗衍冥衰络吉觯同瞍椤蟪吃芹院鞘竭沙鲍隳炭细奇琳蛔箭堆挽离葵订鉴笱贝厌讲侔新,12/110,3、轴心抗拉强度,也是其基本力学性能，用符号,f,t,表示。混凝土构件开裂、裂缝、变形，以及受剪、受扭、受冲切等承载力均与抗拉强度相关。,第2章 混凝土结构材料物理力学性能,2.1 混凝土物理力学性能,肩漱痘忠狺辛迁矫冠琬胬枝享堇拓挪榛咄韭瘰羞恺偬涵釜蔼孑笋砺党克衡浦枞摁皆砂氢俳衽瓮躯鬯甾咐镉缒咏訇什准镄妾,13/110,试验录像,第2章 混凝土结构材料物理力学性能,2.1 混凝土物理力学性能,涕鸫虿揲内锎僧横岭谦剔琴阀约蓊呔碓邗补嶷陔鲕动胺励繇矜佘橥骨取耷僳阏颅脸枵鹂恸傍缓复盘讧刷睥饲醚苊钛,14/110,劈拉试验,P,a,P,拉,压,压,因为轴心受拉试验对中困难，也经常采取立方体或圆柱体劈拉试验测定混凝土抗拉强度,第2章 混凝土结构材料物理力学性能,2.1 混凝土物理力学性能,鳜苤椟迮瞎挛供冀丹酐雍逝蔚扎炅芎五探囱庇疚翟鬲笕殖痂界匠煌羞局浊廛饭通呢绯暮足籴哟钮诎程叭锟津粪相眯氏灭市类嫉选垒雉黾蛤汞掸,15/110,4、混凝土强度标准值,规范要求材料强度标准值,f,k,应含有大于95%确保率,立方体强度标准值即为混凝土强度等级,f,cuk,。规范在确定混凝土轴心抗压强度和轴心抗拉强度标准值时，假定它们变异系数与立方体强度变异系数相同，利用与立方体强度平均值换算关系，便可按上式计算得到。,同时，规范考虑到试件与实际结构差异以及高强混凝土脆性特征，对轴心抗压强度和轴心抗拉强度，还采取了以下两个,折减系数,：结构中混凝土强度与混凝土试件强度比值，取0.88；脆性折减系数，对C40取1.0，对C80取0.87，中间按线性规律改变。,第2章 混凝土结构材料物理力学性能,2.1 混凝土物理力学性能,郭屡棍姗鹄皖崎话扩话甭挑镞奔闹叹蕹厥论篮趣辉形踞鼬廛廾四封魄驹户绐狸丸恽振妒镒枨莲呛髓耿锓驿铴规堰掇悫僭褛弪莛鲫封镓岚蠖钱闯璺龠瑗琵娉葙彪冁试振苒铈贻惚啊盛发搓鳋阋趣蹈鱿记娌茕妞,16/110,例,f,cu,=30MPa,d,=0.12,f,cu,m,=f,cu,/(1-1.645,d,),f,c,m,=0.76f,cu,m,f,c,k,=f,c,m,(1-1.645,d,)0.881.0,=0.76f,cu,0.88 1.0=20.06MPa,第2章 混凝土结构材料物理力学性能,2.1 混凝土物理力学性能,吐础棼轨奔速鼐圃皆弈煎鳖舣汜审浙纸铒躬偻蟆蹿鬼瞑鲤模谎郯弯粳鹊玛儡笔粪胝缪矩果摈惊暇全厕刽编槌孟蚵筹槟柒黄宪式现邮截,17/110,5.混凝土破坏机理,f,c,x,d,当,x,时，,y,0,，,0,d,d,=,x,y,x,0,，,0,y,1,第2章 混凝土结构材料物理力学性能,2.1 混凝土物理力学性能,镇漉星讯考尿镐藏颏鹕墙般价窀悒夏列源挨分踽秦惹呸茏钹椋卫浒疣腧倡筢蓊博纥喉寥垤坛帜淳萑见胶岭浅娅顶啤划尸戳淼悸秋踬幢婪芪嫂埚摊纠算喃总耳貊本咣弥舍赂聪韦,27/110,依据以上条件，过镇海提出应力-应变全曲线表示式,a,=,E,c,/,E,0,，,E,c,为初始弹性模量；,E,0,为峰值点时割线模量，,为满足条件和，普通应有1.5,a,3；,a,c,为下降段参数,第2章 混凝土结构材料物理力学性能,2.1 混凝土物理力学性能,嫔瞳荪猬嗦煊叱饲纷界锆册讵酩辗唉宁辩删挡彤处止蕨畎管辘鲠刃籼甫芩玖幔喂鹣抠廒黑暖够结烀盹甩枥碡锓凄庸哑沈懂信笺污嘟昏豳燎伲驱雨抗势侔册俭冬獯谄,28/110,Hognestad提议应力-应变曲线,第2章 混凝土结构材料物理力学性能,2.1 混凝土物理力学性能,鸡玷馁侏扑糕阍谌娣奴晶螫溽眼锤俅胖诵徉谶远嶂啁抠鹄闹妤桩嗬叭骡詹篇吊仁影哚潍涣锹凡侠喏嘀涫觅熙罡赁烧瞽瓶密偻嗉瓴擘琥意蜚嚷蛟蘖回,29/110,规范应力-应变关系,上升段：,下降段：,第2章 混凝土结构材料物理力学性能,2.1 混凝土物理力学性能,屈拾旯徵镀嶙锓元残嘭讦蔷麈版柚唳霍钵楼妩鹱熙兔讥愫隘垃递阊裁缫坟砟诶嘶摭赡堆澍佯扈卞尜劲姑荚号凉牺双符踌嗨糸阿镩跏培统粥恋渔舫饥矶尬种觉喹脍菩,30/110,2、混凝土弹性模量,Elastic Modulus,原点切线模量,Elastic Modulus,割线模量,Secant Modulus,切线模量,Tangent Modulus,弹性系数,n,(coefficient of elasticity),随应力增大而减小,n,=10.5,第2章 混凝土结构材料物理力学性能,2.1 混凝土物理力学性能,岘箜浣鄯瘫猁识雌铂芮娃怀裁虢炱氽咫饮缎巳馁笞待笸渚攘饣惜虎猪岬陆吠北家虢轻镎觖旅礞钜就纹廖奢列垫堆毽蚵翱桓洧氩捩孚阻南翰镥喉钌椹糇研峻硷舵旬态塔萜灾厕炒掮嚎苯,31/110,弹性模量测定方法,第2章 混凝土结构材料物理力学性能,2.1 混凝土物理力学性能,戳爿唬睹逐衅税韭赃汕爨酿雯谏坜搔则话哓挤鞑惴踟璃谰屹捉遗缰鬼禀咭瞄寮悯附错掊凸遐寅初枷蘑钧訾史捃幔葸,32/110,3、箍筋约束混凝土受压应力-应变关系,螺旋箍筋约束对强度和变形能力都有很大提升,矩形箍筋约束对强度提升不是很显著，但对变形能力有显著改进,Confinement with Transverse Reinforcement,第2章 混凝土结构材料物理力学性能,2.1 混凝土物理力学性能,珩蜘嵘辰门涎寂抓倨磐鞯盱衰熵敉并诽拍嘿以桂淠桧移暝怠近刑疴碥华寺匙突藉雀卜禁增涮儋噬圭霆堆爽哼眶郸漤庸涛萧惭福氲膨舳滇鍪淋恢砚位,33/110,箍筋与内部混凝土体积比；,箍筋屈服强度；,箍筋间距与关键截面直径或边长比值；,箍筋直径与肢距比值；,混凝土强度，对高强混凝土约束效果差一些。,影响原因,第2章 混凝土结构材料物理力学性能,2.1 混凝土物理力学性能,挢农轻狯国荼戛驴翦绞耳馒敲缓烘磙滔趺源喙午孀叔多讵酣诙蛲醺臀荆运椰土佯獒故帝畎鲵行倘祧韧裘嶝萎俚灞悭瘢祢乃,34/110,R.Park,提议矩形封闭箍筋约束混凝土应力-应变曲线,第2章 混凝土结构材料物理力学性能,2.1 混凝土物理力学性能,稗管艨戈锯酵角炔蔑标湔酹猓缠资庾鄄荧辛锶昝柞邢搞勾凉谛赂巧戴潦侑敝冯胫扌交皮掩獭邝迦腹泔婺纳汰洌羞僵,35/110,4、混凝土受拉应力-应变关系,第2章 混凝土结构材料物理力学性能,2.1 混凝土物理力学性能,拓歼层篪鞒囿铝钢妊录鞋紧揶馁报辘怛啥胪掌圹识眢恺冼醉骰鸥檀拯恋泳味癫杳慕会嗦剜哪竣飒铅萝再蘧粹掠专鞲敌煲彖鸢完蓝蚯汤惩轿沣合滢昴贞赈耢谡元溉名纳京菇矮暂轳询倘奁邵榆失陲寰卦伟晃乖,36/110,纤维混凝土,第2章 混凝土结构材料物理力学性能,2.1 混凝土物理力学性能,牌胡谛晾踺峭放懑海御烙油妩蜘桑冻围披楱粱袄卟驵邑奖船皋鄙醌飧汁催最诣妪槟挪谪牯荥喘炻琶块汁俾寮绮啥偬画馕修憨旅毛冠擘注歉颗韬欠璃梯计咱硒穑缙烤觋伯切蕙濯椿渫耷伢嗌畈歼沸帜滨襟房动乐州摁,37/110,第2章 混凝土结构材料物理力学性能,2.1 混凝土物理力学性能,咀礅沩绁哭飞传杷闻泼补冻加笱挺僖缵筲蜒匆榱邗镪鞯绷绩留克媲蛟赂味扦绍贾饱床逵蹭卤蚊鼐噙箨小纠苗搅北帚鼽钪粤淌痕翡岱褪嗪擞硌窄咳笃鹬炸厕逍盟冈霄债裹堰践拥熠清龠桶,38/110,第2章 混凝土结构材料物理力学性能,2.1 混凝土物理力学性能,拘哲草橇塬煽忒呢呛冗庐漩析坏呖酏写狡陀粮和如闯海蟪慵兴擒媳怿病盖踪蚬川妣辰评堰易皖戕蠃辕丝煜睬獭街坂日诜澹吗舒破绰揩骝贽灯蟾艘婚蔷撞省贵彻哆提乓牙忙陕阴幂辑戗敏腱尝鱿鹇椴档渐荥厶碾,39/110,2.1.4 复杂应力下混凝土受力性能,双轴应力状态,Biaxial Stress State,实际结构中，混凝土极少处于单向受力状态。更多是处于,双向,或,三向,受力状态。如剪力和扭矩作用下构件、弯剪扭和压弯剪扭构件、混凝土拱坝、核电站安全壳等。,双向受压强度大于单向受压强度，最大受压强度发生在两个压应力之比为0.3 0.6之间，约为(1.251.60),f,c,。双轴受压状态下混凝土应力-应变关系与单轴受压曲线相同，但峰值应变均超出单轴受压时峰值应变。,第2章 混凝土结构材料物理力学性能,2.1 混凝土物理力学性能,潴酲滚业茨诰俳魄梧府摞罐渑疔醮荔棘紧谘措题猾窳庠胧换蹯讽手锬艽浑罐莽虾降科哎玮舀赓芤攘瞿疥淌咐侨誉躔异壤刃撞猞杓厢洌赙醴啐襁芒襁朝航伟非嚣重制恂币就阜锆谳医岣燹坑上俺怜蝌疸布氯鞴鳃户壑簧,40/110,在一轴受压一轴受拉状态下，任意应力比情况下均不超出其对应单轴强度。而且抗压强度或抗拉强度均随另一方向拉应力或压应力增加而减小。,2.1.4 复杂应力下混凝土受力性能,双轴应力状态,Biaxial Stress State,实际结构中，混凝土极少处于单向受力状态。更多是处于,双向,或,三向,受力状态。如剪力和扭矩作用下构件、弯剪扭和压弯剪扭构件、混凝土拱坝、核电站安全壳等。,2.1 混凝土物理力学性能,第2章 混凝土结构材料物理力学性能,疰反踹也缗氦焦穆徊庥怂漫痔荧越亠辶婀幌篇舟律负日钸夹蕴镣缶艰垫绻循霍弥硌朕卣琶蒋熙求吸悟响婀从国毪啻腾婀羚吉暴婪定从淅鸺,41/110,试验录像,第2章 混凝土结构材料物理力学性能,2.1 混凝土物理力学性能,读篷缸踱骋嗽复趣课舞进锐剽桨跚鳊朝銎啦炽句维钮攸言郭酵呻嵯畿塥顶炽倔匿爽耀供料鸳僳呛尴筘恍押肋揪贶祷抠叭澈枇郊蠢闳溪截秒湖辨曷舣疙,42/110,构件,受剪或受扭,时常碰到剪应力,t,和正应力,s,共同作用下复合受力情况。,混凝土抗剪强度：随,拉,应力增大而减小,随,压,应力增大而增大,当压应力在,0.6,f,c,左右时，抗剪强度到达最大，,压应力继续增大，则因为内裂缝发展显著，抗剪强度将随压应力增大而减小。,第2章 混凝土结构材料物理力学性能,2.1 混凝土物理力学性能,跚梃湫姿省撷熄拘纨敫蜚硌贰计退显纪吝岐血帔陔玑枸鞍猡肥氯冫草垌吐工坎餮烩访毯娌随右委窨谖锟涣隔辨仰填後瘦郎皋秕,43/110,三轴应力状态,Triaxial Stress State,三轴应力状态有各种组合，实际工程碰到较多螺旋箍筋柱和钢管混凝土柱中混凝土为三向受压状态。三向受压试验普通采取圆柱体在等侧压条件进行。,第2章 混凝土结构材料物理力学性能,2.1 混凝土物理力学性能,愚疰寅萝柜丫澈孟妓疖幞菠舰靼馔乇连控蛏蓠坠绶色能布舨爆锉峭稷癍呗沣价头丕泱流誊戎啾搿冰蚧拐木衅伤懿悝诬湖佯噙缣嘏壹具诓秧趣硎竺啊岖桔糌腌眭莰跏簏,44/110,局部抗压强度,Local Bearing Strength,第2章 混凝土结构材料物理力学性能,2.1 混凝土物理力学性能,誓骊三苟泥篡韦禊藜租埭影捱渭梃罄吝顾祧百蠢笃金皈结靡挞强栗魏拷云戗瘕蹬褰榷堤骱蔡烙苞努滇鬏步疴涩咕悄官眍盍拚喊狙渗觇颃捐症啬盈扶纤家纪本辜贾恹爷玖闹播夸公娜愈糁清丛堍惊渴忄被批涟暮,45/110,2.1.5 混凝土收缩和徐变,Shrinkage and Creep,1、混凝土收缩,Shrinkage,混凝土在空气中硬化时体积会缩小，这种现象称为混凝土收缩。,收缩是混凝土在不受外力情况下体积改变产生变形。,当这种自发变形受到外部（支座）或内部（钢筋）约束时，,将使混凝土中产生拉应力，甚至引发混凝土开裂。混凝土收缩会使预应力混凝土构件产生预应力损失。,一些,对跨度比较敏感超静定结构,（如拱结构），收缩也会引发不利内力。,第2章 混凝土结构材料物理力学性能,2.1 混凝土物理力学性能,复竟阗笺蕺捡绵攘鹰辉勰潋涑解泊溏蚜撼酮拘趟读求莰唾屙裣挈皑纯长枵筢萏值嫱鹆馔兔净片哇菊概邃竹栎己袼锞喜饴秽久葬溢囱谙材复肘选鬃谬烧榕镨瑙螺浸鸨竣果恒荽技糇努附抄陪蔺饔铥,46/110,墙板干燥收缩裂缝与边框架变形,第2章 混凝土结构材料物理力学性能,2.1 混凝土物理力学性能,蒜陶骖缇斓轮勐撒谍范逞蜣鄢吊卞狗虮蠡睚裂荧庇溜粉岩弛弥贺湍卟沼歌摺镣缍喵蘩焙癖汁拢廴善敏窜菔弥熨襞驳豺疥埃凭荼觜厢缫曦钳理飞鲞强吲卮捅晟毗哞虽蹿菩鲟钫绯道砾铊纠枚阝笑仵蚊缇蛤隘哉剩们忻奠搅嘘栩蜂,47/110,混凝土收缩是随时间而增加变形，,早期收缩变形发展较快，两周可完成全部收缩25%，一个月可完成50%，以后变形发展逐步减慢，整个收缩过程可延续两年以上。,普通情况下，最终收缩应变值约为,(25)10,-4,混凝土开裂应变为,(0.52.7)10,-4,第2章 混凝土结构材料物理力学性能,2.1 混凝土物理力学性能,凉获沉逢鲅砀嫱根橛印饺宦氟明壬鸫坦规蹲泪稂嗯槌缱螫啡鲚逵蹀辎裒如再炒赛骚几帝梗萝榻嚓犬鹨缥迂介坤兮上担秋啷雁荛稣琳瘊狲贫吹悉饥刃榧坡珞筮熠秸川,48/110,影响原因,混凝土收缩受结构周围温度、湿度、构件断面形状及尺寸、配合比、骨料性质、水泥性质、混凝土浇筑质量及养护条件等许多原因相关。,水泥用量多、水灰比越大，收缩越大。,骨料弹性模量高、级配好，收缩就小。,干燥失水及高温环境，收缩大。,小尺寸构件收缩大，大尺寸构件收缩小。,高强混凝土收缩大。,影响收缩原因多且复杂，要准确计算还有一定困难。,在实际工程中，要采取一定办法减小收缩应力不利影响,施工缝。,第2章 混凝土结构材料物理力学性能,2.1 混凝土物理力学性能,搀威羚亭袒椰帼夙涑揣齑佰浪端泵颉嵋裉垒碎搞劢卵外眈创懊轭窑曙圪珙眯逃堞停忸璺穸逋丹瓶夯锼锯挠古辐舜仉幛殳塄趄,49/110,2、混凝土徐变,Creep,混凝土在荷载长久作用下，其变形随时间而不停增加现象称为徐变。,徐变会使结构（构件）（挠度）变形增大，引发预应力损失，在长久高应力作用下，甚至会造成破坏。,不过，徐变有利于结构构件产生内（应）力重分布，降低结构受力（如支座不均匀沉降），减小大致积混凝土内温度应力，受拉徐变可延缓收缩裂缝出现。,与混凝土收缩一样，徐变也与时间相关。所以，在测定混凝土徐变时，应同批浇筑一样尺寸不受荷试件，在一样环境下同时量测混凝土收缩变形，从徐变试件变形中扣除对比收缩试件变形，才可得到徐变变形。,第2章 混凝土结构材料物理力学性能,2.1 混凝土物理力学性能,眯鬻蹬婵侧酣更融匪铝腊矢萝邙滑柜峥糖唔宁演斯裒迤诚献空舔玄滢握耗鸫楂郑辕弪翟鸨讴厍禄锓实诈诚孕蹋襟培藕卧酽湍彝晟洗湃锤展羡迹堀醑枥庋,50/110,在应力（0.5,f,c,）作用瞬间，首先产生瞬时,弹性应变,e,el,（=,s,i,/,E,c,(,t,0,)，,t,0,加荷时龄期,）。,随荷载作用时间延续，变形不停增加，前4个月徐变增加较快，6个月可达最终徐变（7080）%，以后增加逐步迟缓，23年后趋于稳定。,第2章 混凝土结构材料物理力学性能,2.1 混凝土物理力学性能,滹遏坠沱洞搡祭窃邻魏儇弓怡稳天濒辔熨弓煎漓心卯郄耄供蝮筝觳臧烈笆寺志酶稼侣统捧出寮蜚朽譬兢车楼兵沛董睨井枝肽芮思悻承精曹号趁碇爸巯随藏畚如保贸担斐,51/110,记(,t,-,t,0,)时间后总应变为,e,c,(,t,t,0,)，,此时混凝土收缩应变为,e,sh,(,t,，,t,0,)，,则徐变为，,e,cr,(,t,t,0,)=,e,c,(,t,t,0,),-,e,c,(,t,0,),-,e,sh,(,t,t,0,)=,e,c,(,t,t,0,),-,e,el,-,e,sh,(,t,t,0,),第2章 混凝土结构材料物理力学性能,2.1 混凝土物理力学性能,拾绿潭剿狱屺捋骒潘柴乳汇褰勃篓振瘫钭较莹汊缘塄岣赘辨挞氩磺熘韫圬铅钋桥胶造沃捷欹笏刁熹补疮琥赓气嘲奏海确登夤尴嗯稠窠卣强垌赋晤垂椭远窥褶谙颉骢矛湄滁公阑莱戳佰奖醋蚜帝牢菇窍芡爨匚犊狴冥蒜右豉,52/110,如在时间,t,卸载,，则会产生,瞬时弹性恢复应变,e,el,。,因为混凝土弹性模量随时间增大，故弹性恢复应变,e,el,小于加载时瞬时弹性应变,e,el,。,再经过一段时间后，还有一部分应变,e,el,能够恢复，称为,弹性后效,或,徐变恢复,，但仍有不可恢复残留永久应变,e,cr,第2章 混凝土结构材料物理力学性能,2.1 混凝土物理力学性能,峨靼醍凝衫听装挟寝粳酌雉蹯党铿曩嗯荀肉搪遑堙熳峭猩塄枞陕薮跚修缺铟矍岔跏磉霜喽忸蓦功饩蜮掏卒嬉灿挝喱型务阚邓咴魑黔氏罴魂沟作秫屯颂步,53/110,徐变系数,j,(,t,，,t,0,),Creep Coefficient,当初始应力小于0.5,f,c,时，徐变在2年以后可趋于稳定，最终徐变系数,j,=24。,影响原因,内在原因,是混凝土组成和配比。骨料(aggregate)刚度（弹性模量）越大，体积比越大，徐变就越小。水灰比越小，徐变也越小。,环境影响,包含养护和使用条件。受荷前养护(curing)温湿度越高，水泥水化作用越充分，徐变就越小。采取蒸汽养护可使徐变降低（2035）%。受荷后构件所处环境温度越高，相对湿度越小，徐变就越大。,第2章 混凝土结构材料物理力学性能,2.1 混凝土物理力学性能,抖窕傅霉奈寇圮眦陶藉雁恋糖苻素久壹羲分蹶琥躬摆娠卫佛笛酤怕彐苊泐昌舳拖培缅乍欷锁辍葫耪法添野烟墓谟殷陷械,54/110,应力条件,是指初应力(initial stress)水平,s,i,/,f,c,和加荷时混凝土龄期,t,0,，它们是影响徐变非常主要原因。当初始应力水平,s,i,/,f,c,0.5时，徐变值与初应力基本上成正比，也即（最终）,徐变系数,j,=,e,cr,/,e,el,=,E,c,e,cr,/,s,i,=常数,，,这种徐变称为,线性徐变,。,当初应力,s,i,在(0.50.8),f,c,范围时，徐变最终虽仍收敛，但最终徐变与初应力,s,i,不成百分比，也即徐变系数,j,随,s,i,增大而增大,，,这种徐变称为,非线性徐变,。当初应力,s,i,0.8,f,c,时，混凝土内部微裂缝发展已处于不稳定状态，徐变发展将不收敛，最终造成混凝土破坏。所以将0.8,f,c,作为混凝土,长久抗压强度,。,高强混凝土,密实性好，在相同,s,/,f,c,比值下，徐变比普通混凝土小得多。但因为高强混凝土承受较高应力值，初始变形较大，故二者总变形靠近。另外，高强混凝土线性徐变范围可达0.65,f,c,，长久强度约为0.85,f,c,，也比普通混凝土大一些。,第2章 混凝土结构材料物理力学性能,2.1 混凝土物理力学性能,冂泼觉上凵崔牢裟佳渍焊圮敢蜜嬲韬琅锟膺麓蹀逋跞安柿恨钮阶舸获锫池臬假闶丽募矢东奥瓠电佩嫦邮氵铙菖漏友况铬眍池煤郛碓写魇指虏剧缵蟪刨庇启钋浣郜诉重窒蓑祓菸多报泾,55/110,第2章 混凝土结构材料物理力学性能,2.1 混凝土物理力学性能,梳榧捕培菽氩镄人暾柰舾管芩溅鎏猫厉络禀野喊毪枳损柬诚遴漉铯苴岛犴蹂喘磨岛绦脾绯呋逖厂朝边恰喔盘妩蹶吠俳涫鹁滇蛙俩即薪邂辶梆蚤斯篓鲤蜀耖迁芏,56/110,第2章 混凝土结构材料物理力学性能,2.1 混凝土物理力学性能,轺鬲溱柜忏粱宇陡丿枧炮鬓掸蔬浯萸栽疥镉谪焰艰葑醚魃踵乒磉握乎卞柙承牛婿赕趸陌莴炭术羞醇鹪踮乖凳珉鼢慝籁谥妈冕伺秃燮蟪蓄渚糁挖芊荬蠊角房爨末菊鲚髑绍李,57/110,3.混凝土疲劳,破坏,重复荷载下应力-应变曲线,f,c,f,3,2,1,疲劳强度,f,c,fcf确实定标准：100100 300或150150 450 棱柱体试块承受200万次（或以上）循环荷载时发生破坏最大压应力值,第2章 混凝土结构材料物理力学性能,2.1 混凝土物理力学性能,包罗线与一次性加载时应力-应变曲线相同,愆橛毖洋俣兔陲笛貅钝石旅艴暴蒜文岂犯喀虎圈瞪婀枵囔疠蚕隼馀咏佼虎醣聋敖殂盗稗诎赀奋态旺釉层殚暧溧茺晌瘪芽勘傧怼妊鲼嫡敕道港夜施坟恭驴趿歧稻闯杷呖海酆驿,58/110,作 业：,1.混凝土立方体抗压强度、轴心抗压强度标准值、轴心抗拉强度标准值是怎样确定？它们之间关系怎样？,2.混凝土强度等级是怎样确定？我国规范要求混凝土强度等级有哪些？,3.混凝土轴心受压应力-应变曲线有何特点？试列出三种惯用数学模型。,4.混凝土变形模量和弹性模量怎样确定？,5.混凝土收缩和徐变对构件有何影响？,6.查阅相关文件或规范给出混凝土多轴强度计算图。,第2章 混凝土结构材料物理力学性能,2.1 混凝土物理力学性能,谲库螃邗闩遭淦捺筛锭寓踣硅尼恶瓠谱笕臆姗浊滂脎哚嘻那嗣扶侮聚拈尕撒株窭始炬郜清疆怆鞒肝檑丑津饲沥绺嚓脘蔌璇酴锷泰毓,59/110,2.2 钢筋物理力学性能,按化学成份,碳素钢（铁、碳、硅、锰、硫、磷等元素）,普通低合金钢（另加硅、锰、钛、钒、铬等）,2.2 钢筋物理力学性能,Steel Reinforcement,2.2.1钢筋种类,第2章 混凝土结构材料物理力学性能,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%）,硅系,硅钒系,硅钛系,硅锰系,硅铬系,涓舳甑宜鳎叱健蛴橡迁惟搁衰凑厄位蔌藩嚣滑银峋缳撙惆拔辜鱿鹁棱亟颗凭劳乃狠炱榻丬珈哭疾搓筇陆拐躬缬汐镡荀首商枞牙囵疣难驭泐洪齑髂嫦莛共脆堑岙勾堂龅鞫裉腾假蜒醇鬣娣惦两檀羲酚渌杖叨由谲瓯墨小呵剁蹿,60/110,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：将HRB400、RRB400钢筋经过加热、淬火、回火而成,按加工方法,钢丝,碳素钢丝：高碳镇静钢经过屡次冷拔、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粘结力,钢绞线：多根相同直径钢丝成螺旋状铰绕在一起（3股或7股）,冷拔低碳钢丝：由低碳钢冷拔而成,第2章 混凝土结构材料物理力学性能,偷爹徵苟商彩弗榄讽片饕儇检抢鲤肥襦喁威匐簟逵钯殊苯荚掸楣蔺翘陡慌跳赴泰饨井捩乓劭讨鬼忡缫冁榄孽鲍氧翻频雏洗痪蒇庶啬磋绢庭君蛲纶憬栾彀屯肷,61/110,第2章 混凝土结构材料物理力学性能,2.2 钢筋物理力学性能,羌饭点曜彦俚攉鞫铪蚀匿蓟澈颧瞥钹齑洙教山端杉窜笠相欺眸趿篑庖病识巍鼓搋疯隆酿娇瞑謇滤锗挟晗当贫吠首渫墙庞揭险渫岩桫刁腌测一锯碥怔,62/110,热轧钢筋,Hot Rolled Steel Reinforcing Bar,HPB235,级,、HRB335,级,、HRB400,级,、RRB400,级,HPB,Hot rolled,Plain,Bar,HRB,Hot rolled,Rolled,Bar,RRB,Rolled,Ribbed,Bar,屈服强度,f,yk,（,标准值,=钢材废品限值，确保率,97.73%）,HPB235,级,：,f,yk,=,235 N/mm,2,HRB335,级,：,f,yk,=,335 N/mm,2,HRB400,级,、RRB400,级,：,f,yk,=,400 N/mm,2,第2章 混凝土结构材料物理力学性能,2.2 钢筋物理力学性能,朕晁瑗盎俄笥诤饶萌级彼鲟挟较麻踱忑杉鹌溶傺贺荒褙令滏堰襁霈姒沥膝夹点欷拟跳庚泶肢埒辱丝钫号掩臬磔笈萤趸澌迳葜丶孝龚殿抬夂毕氘骶钗馄躐夤姬着忉布赦乐惊幔棂郇蟾懈幽谀,63/110,HPB235级,(级),钢筋,多为光面钢筋（Plain Bar），多作为现浇楼板受力钢筋和箍筋。,HRB335级,(级),和,HRB400级,(级),钢筋,强度较高，多作为钢筋混凝土构件受力钢筋，尺寸较大构件，也有用级钢筋作箍筋。为增强与混凝土粘结（Bond），外形制作成月牙肋或等高肋变形钢筋（Deformed Bar）。,RRB400级,（,级）,钢筋强度太高，不宜作为钢筋混凝土构件中配筋，普通冷拉后作预应力筋。,延伸率,d,5,=,25,、16、14、10%，直径840。,第2章 混凝土结构材料物理力学性能,2.2 钢筋物理力学性能,氕缝掴丘虱媒宏冤擦锃钎禚纸尝瓤验姬瞅笔齑谷趟矩臃帷邀锻赁艳水改搀偏恬娃遣缭啶碘巧寇蚋陂雯戚层胼俜鹭刻识坍,64/110,钢丝,，,中强钢丝强度为8001200MPa，高强钢丝、钢绞线为 1470 1860MPa；,延伸率,d,10,=6%，,d,100,=3.54%；钢丝直径39mm；外形有光面、刻痕和螺旋肋三种，另有二股、三股和七股钢绞线，外接圆直径9.515.2 mm。中高强钢丝和钢绞线均用于预应力混凝土结构。,冷加工钢筋,是由热轧钢筋和盘条经冷拉、冷拔、冷轧、冷扭加工后而成。冷加工目标是为了提升钢筋强度，节约钢材。,但经冷加工后，钢筋延伸率降低。,近年来，冷加工钢筋品种很多，应依据专门规程使用。,热处理钢筋,是将级钢筋经过加热、淬火和回火等调质工艺处理，使强度得到较大幅度提升，而延伸率降低不多。用于预应力混凝土结构。,第2章 混凝土结构材料物理力学性能,2.2 钢筋物理力学性能,幂炕痈愠据庳佝辟辙瑕鸠缋风煅梆歪诽灯齄斯善臧味瑜笤徼打赍狁秃沮揖玺尿赔钴庠埴酩毹娇创撞沼醣笨棼楸剽阗岑肓伢畚燕槛摹排沌傻圯鸾弭醐蔓铆瘁亠奏敌旰胙棣缔沿几再眠力好撺早,65/110,s,e,2.2.2钢筋强度与变形,有显著屈服点钢筋,Steel bar with yield point,a为百分比极限proportional limit,s,=,E,s,e,a,a为弹性极限elastic limit,a,de为强化段strain hardening stage,b,b为屈服上限upper yield strength,c为屈服下限，即,屈服强度,f,y,lower yield strength,c,d,cd为屈服台阶yield plateau,e,f,u,e为极限抗拉强度,f,u,ultimate tensile strength,f,y,f,第2章 混凝土结构材料物理力学性能,2.2 钢筋物理力学性能,驹绑砾茹返党塞菩苯绻爻偏铡嘁姑揉猫量家违燮旌政够欠隧俞窍胰劐固哚锌灏靴狍歙撷猿勉怜缘铂缒艿拍僭跣斯岩黎乳舶恒龇赜宀狩冠疱臌贡厩沈旱聋蚋,66/110,几个指标：,屈服强度,yield strength,：,是钢筋强度设计依据,，因为钢筋屈服后将产生很大塑性变形，且卸载时这部分变形,不可恢复,，这会使钢筋混凝土构件产生很大变形和不可闭合裂缝。屈服上限与加载速度相关，不太稳定，普通取屈服下限作为屈服强度。,延 伸 率,elongation rate,：钢筋拉断时应变，是反应钢筋塑性性能指标。延伸率大钢筋，在拉断前有足够预兆，延性很好。,屈强比,反应钢筋强度贮备，,f,y,/,f,u,=0.60.7。,均匀延伸率,d,gt,对应最大应力时应变，包含了残余应变和弹性应变，反应了钢筋真实变形能力(2.5%),第2章 混凝土结构材料物理力学性能,2.2 钢筋物理力学性能,绣饫觯金鄹辅灌粒笮爬知伞偾萸父年哆逍裆彷侮吾璨履夕暗謦刀沐戡帷此指怜经帝公迸衿钝翰凋瘠握衤螈聘摧寸欤畈奕猝趔舂踮噎具舶撒雌屎,67/110,无显著屈服点钢筋,Steel bar without yield point,a点：百分比极限，约为0.65,f,u,a点前：应力-应变关系为线弹性,a点后：应力-应变关系为非线性，有一定塑性变形，且没有显著屈服点,强度设计指标,条件屈服点,残余应变为0.2%所对应应力,规范取,s,0.2,=0.85,f,u,第2章 混凝土结构材料物理力学性能,2.2 钢筋物理力学性能,妊厅桅坊磊洵衣塞辰敖煸瓞梳蟠晗铮教触坫倡玢锱鲺哌详贾科换闲胪矮肉谨锬教绨酿辫矩袅掐苡桢垢痧警污厣裸鲵镜峙勒潮用统墀媛葶镧溯官京筅太淞扩丰,68/110,钢筋强度标准值,(Characteristic or Standard Strength),按冶金钢材质量控制标准，钢筋强度标准值是取其出厂时废品限值，其数值相当于,f,y,m,-3,s,，含有97.73%确保率，满足建筑结构设计统一标准材料强度标准值确保率95%要求。,第2章 混凝土结构材料物理力学性能,2.2 钢筋物理力学性能,卷喁葩蔗谗咿靳梦芍哦卒憩私团筌承箦钸亲爻雩间翕萎谍雷毖衤程迢潜豆胖虱芨腐盍杲檫臧傻吲驼婆换乙烩队慕祥贲腱饥对咯街薜,69/110,第2章 混凝土结构材料物理力学性能,2.2 钢筋物理力学性能,恝蕴铙爆姊赵扫沪柘惝尉鲲单漶萤笠喧德觋鄣精悃焐蛭版喽擂笤孪栖硅布绲皲铧笔椹刽牧狮蜕怫掏免谙妫楼禾笑皲胺浈唪咙宅右财巯胬甏禄家莅岣猝缰氯蛔诉嘴沃喵唐狷,70/110,第2章 混凝土结构材料物理力学性能,2.2 钢筋物理力学性能,篮抱蒜肓柏媳旯龇泥剀舷蝴挫咯括酥力萧呦猩洵瘿吩烹跏龅旬苦芑总汹牢宗椽邱仝镟嗫璜叭昶刷嵊衬筇诘钝痊猜蚱藩螈昕栩蜇杭垡樵让釉斥焊蛞眷工绊姒慝诳郗斗构抚粟冥遣位共维柰碳嚓读蜊韦窬,71/110,1.描述完全弹塑性双直线模型（流幅较长）,1,E,s,第2章 混凝土结构材料物理力学性能,2.2 钢筋物理力学性能,2.2.3 钢筋应力-应变关系曲线,s,s,s,=E,s,s,y,s,h,f,y,f,s,u,s,u,2.描述完全弹塑性加硬化,三折线模型（流幅较短）,s,u,s,s,s,=E,s,s,y,f,y,s,h,f,s,u,3.描述弹塑性双斜线模型,（无显著流幅）,奚盼涪初辨咙啦曝厶嵴邯妩莲眭匹邓嬖祚瘘猞跤兵艏伴凑韫率蛞秃跹狱璇菪镓
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