混凝土结构材料的物理力学性能市公开课一等奖百校联赛特等奖课件.pptx

混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理Concrete Structure Basic Theory东北电力大学建筑工程学院东北电力大学建筑工程学院 秦力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第1页第第2 2章章 混凝土结构材料混凝土结构材料 物理力学性能物理力学性能2.1 混凝土物理力学性能混凝土物理力学性能2.2 钢筋物理力学性能钢筋物理力学性能2.3 混凝土与钢筋粘结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第2页学学 习习 目目 标标1.了解混凝土在各种受力状态下强度与变形性能；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；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；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；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；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。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第3页混凝土：混凝土：由由水水泥泥、骨骨料料和和水水按按一一定定百百分分比比拌拌合合，经经过过硬硬化化后后形形成成人人工工合合成成材材料料。其其为为一一多多相相复复合合材材料料，其其质质量量好好坏坏与与材材料料、施工配合比、施工工艺、龄期、环境等很多原因相关。施工配合比、施工工艺、龄期、环境等很多原因相关。特特 点：点：非弹性、非线性、非匀质材料，较大离散性。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：通常将其组成结构分为：宏观结构宏观结构：两组分体系，砂浆和粗骨料。：两组分体系，砂浆和粗骨料。亚微观结构亚微观结构：水泥砂浆结构。：水泥砂浆结构。微观结构微观结构：水泥石结构。水泥石结构。2.1 混凝土物理力学性能混凝土物理力学性能2.1.1 混凝土组成结构混凝土组成结构第第2章章 混凝土结构材料物理力学性能混凝土结构材料物理力学性能2.1 混凝土物理力学性能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第4页宏观结构宏观结构亚微观结构亚微观结构微观结构微观结构粗骨料（分散相）粗骨料（分散相）水泥石水泥石（基相）（基相）细骨料（分细骨料（分散相）散相）砂浆砂浆（基相）（基相）晶体骨架晶体骨架晶体晶体带核凝胶体带核凝胶体干缩孔隙孔隙凝缩凝缩氢氧化钙氢氧化钙凝胶体凝胶体混凝土组成结构第第2章章 混凝土结构材料物理力学性能混凝土结构材料物理力学性能2.1 混凝土物理力学性能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第5页晶体骨架：由未水化颗粒组成，承受外力，含有弹性变形由未水化颗粒组成，承受外力，含有弹性变形特点。特点。塑性变形：在外力作用下由凝胶、孔隙、微裂缝产生。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。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。因为水泥石中氢氧化钙存在，混凝土偏碱性。因因为为水水泥泥凝凝胶胶体体硬硬化化过过程程需需要要若若干干年年才才能能完完成成，所所以以，混混凝凝土土强强度度、变变形形也也会会在在较较长长时时间间内内发发生生改改变变，强强度度逐步增加逐步增加，变形逐步加大变形逐步加大。第第2章章 混凝土结构材料物理力学性能混凝土结构材料物理力学性能2.1 混凝土物理力学性能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第6页第第2章章 混凝土结构材料物理力学性能混凝土结构材料物理力学性能2.1 混凝土物理力学性能混凝土物理力学性能2.1.2单轴应力状态下混凝土强度单轴应力状态下混凝土强度1、混凝土强度等级、混凝土强度等级混凝土结构中，混凝土结构中，主要是利用它主要是利用它抗压强度抗压强度。所以抗压强度是混凝。所以抗压强度是混凝土力学性能中最主要和最基本指标。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是用抗压强度来划分混凝土强度等级混凝土强度等级：边长：边长150mm立方体标准试件，在标准条件下立方体标准试件，在标准条件下（203，90%湿度）养护湿度）养护28天，用标准试验方法（加载速度天，用标准试验方法（加载速度0.150.3N/mm2/sec，两端不涂润滑剂两端不涂润滑剂）测得）测得含有含有95%确保率确保率立方立方体抗压强度，用符号体抗压强度，用符号C表示，表示，C30表示表示fcu,k=30N/mm2 规范依据强度范围，规范依据强度范围，从从C15C80共划分为共划分为14个强度等级个强度等级，级差为级差为5N/mm2。与原规范。与原规范GBJ10-89相比，混凝土强度等级相比，混凝土强度等级范围由范围由C60提升到提升到C80，C50以上为以上为高强混凝土高强混凝土，相关指标和计，相关指标和计算公式在算公式在C50与原规范与原规范GBJ10-89衔接。衔接。第7页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。试验机经过钢垫板对试件施加压力。因因为为垫垫板板刚刚度度有有限限，以以及及试试件件内内部部和和表表层层受受力力状状态态和和材材料料性性能能有差异，致使试件承压面上竖向压应力分布不均匀。有差异，致使试件承压面上竖向压应力分布不均匀。同同时时，钢钢垫垫板板和和试试件件混混凝凝土土弹弹性性模模量量和和泊泊松松比比值值不不等等，在在相相同同应应力力作作用用下下横横向向应应变变不不等等。故故垫垫板板约约束束了了试试件件横横向向变变形形，在在试试件承压面上作用着水平摩擦力。件承压面上作用着水平摩擦力。第第2章章 混凝土结构材料物理力学性能混凝土结构材料物理力学性能2.1 混凝土物理力学性能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第8页试验录像试验录像第第2章章 混凝土结构材料物理力学性能混凝土结构材料物理力学性能2.1 混凝土物理力学性能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第9页100mm立方体强度与标准立方体强度之间换算关系立方体强度与标准立方体强度之间换算关系小于小于C50混凝土，修正系数混凝土，修正系数m m=0.95。随混凝土强度提升，修正系。随混凝土强度提升，修正系数数m m 值有所降低。当值有所降低。当fcu100=100N/mm2时，换算系数时，换算系数m m 约为约为0.9美国、日本、加拿大等国家，采取圆柱体（直径美国、日本、加拿大等国家，采取圆柱体（直径150mm，高，高300 mm）标准试件测定抗压强度来划分强度等级，符号记为）标准试件测定抗压强度来划分强度等级，符号记为 fc。圆柱体强度与我国家标准准立方体抗压强度换算关系为，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）。（制作、测试方便）。第第2章章 混凝土结构材料物理力学性能混凝土结构材料物理力学性能2.1 混凝土物理力学性能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第10页2、轴心抗压强度、轴心抗压强度轴心抗压强度采取棱柱体试件测定，用符号轴心抗压强度采取棱柱体试件测定，用符号fc表示，它比较靠表示，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，我国取150mm150mm300mm标准试件，试件上下标准试件，试件上下表面不涂润滑剂。表面不涂润滑剂。对于同一混凝土，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小于立方体抗压强度。棱柱。棱柱体抗压强度和立方体抗压强度换算关系为，体抗压强度和立方体抗压强度换算关系为，规范对小于等于规范对小于等于C50混凝土取混凝土取c1=0.76，对，对C80取取c1=0.82，其间按线性插值。对小于等于其间按线性插值。对小于等于C40混凝土取混凝土取c2=1.00，对对C80取取c2=0.87，其间按线性插值。其间按线性插值。第第2章章 混凝土结构材料物理力学性能混凝土结构材料物理力学性能2.1 混凝土物理力学性能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第11页试验录像试验录像第第2章章 混凝土结构材料物理力学性能混凝土结构材料物理力学性能2.1 混凝土物理力学性能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第12页3、轴心抗拉强度、轴心抗拉强度也是其基本力学性能，用符号也是其基本力学性能，用符号 ft 表示。混凝土构件开裂、裂缝、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。变形，以及受剪、受扭、受冲切等承载力均与抗拉强度相关。第第2章章 混凝土结构材料物理力学性能混凝土结构材料物理力学性能2.1 混凝土物理力学性能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第13页试验录像试验录像第第2章章 混凝土结构材料物理力学性能混凝土结构材料物理力学性能2.1 混凝土物理力学性能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第14页劈拉试验PaP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试验测定混凝土抗拉强度第第2章章 混凝土结构材料物理力学性能混凝土结构材料物理力学性能2.1 混凝土物理力学性能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第15页4、混凝土强度标准值、混凝土强度标准值规范要求材料强度标准值规范要求材料强度标准值 fk 应含有大于应含有大于95%确保率确保率立方体强度标准值即为混凝土强度等级立方体强度标准值即为混凝土强度等级fcuk。规范在确定混。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。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折减系数：结构中混凝土强度与混凝土试件强度比值，取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，对脆性折减系数，对C40取取1.0，对，对C80取取0.87，中间按线，中间按线性规律改变。性规律改变。第第2章章 混凝土结构材料物理力学性能混凝土结构材料物理力学性能2.1 混凝土物理力学性能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第16页例例 fcu=30MPa,d d=0.12,fcu,m=fcu/(1-1.645d d)fc,m=0.76fcu,m fc,k=fc,m(1-1.645d d)0.881.0 =0.76fcu0.88 1.0=20.06MPa第第2章章 混凝土结构材料物理力学性能混凝土结构材料物理力学性能2.1 混凝土物理力学性能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第17页5.混凝土破坏机理混凝土破坏机理fc xd 当x时，y0，0dd=xy x0，0y 1第第2章章 混凝土结构材料物理力学性能混凝土结构材料物理力学性能2.1 混凝土物理力学性能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第27页依据以上条件，过镇海提出应力依据以上条件，过镇海提出应力-应变全曲线表示式应变全曲线表示式a=Ec/E0，Ec为初始弹性模量；为初始弹性模量；E0为峰值点时割线模量，为峰值点时割线模量，为满足条件为满足条件和和，普通，普通应有应有1.5a3；a ac 为下降段为下降段参数参数第第2章章 混凝土结构材料物理力学性能混凝土结构材料物理力学性能2.1 混凝土物理力学性能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第28页Hognestad提议应力提议应力-应变曲线应变曲线第第2章章 混凝土结构材料物理力学性能混凝土结构材料物理力学性能2.1 混凝土物理力学性能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第29页规范应力规范应力-应变关系应变关系上升段：下降段：第第2章章 混凝土结构材料物理力学性能混凝土结构材料物理力学性能2.1 混凝土物理力学性能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第30页2、混凝土弹性模量、混凝土弹性模量 Elastic Modulus原点切线模量原点切线模量Elastic Modulus割线模量割线模量Secant Modulus切线模量切线模量Tangent Modulus弹性系数弹性系数n n (coefficient of elasticity)随应力增大而随应力增大而减小减小n n =10.5第第2章章 混凝土结构材料物理力学性能混凝土结构材料物理力学性能2.1 混凝土物理力学性能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第31页弹性模量测定方法第第2章章 混凝土结构材料物理力学性能混凝土结构材料物理力学性能2.1 混凝土物理力学性能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第32页3、箍筋约束混凝土受压应力、箍筋约束混凝土受压应力-应变关系应变关系 螺旋箍筋约束对强度和变形能力都有很大提升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著改进Confinement with Transverse Reinforcement 第第2章章 混凝土结构材料物理力学性能混凝土结构材料物理力学性能2.1 混凝土物理力学性能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第33页 箍筋与内部混凝土体积比；箍筋与内部混凝土体积比；箍筋屈服强度；箍筋屈服强度；箍筋间距与关键截面直径或边长比值；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；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。混凝土强度，对高强混凝土约束效果差一些。影响原因第第2章章 混凝土结构材料物理力学性能混凝土结构材料物理力学性能2.1 混凝土物理力学性能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第34页R.Park提议矩形封闭箍筋约束混凝土应力-应变曲线第第2章章 混凝土结构材料物理力学性能混凝土结构材料物理力学性能2.1 混凝土物理力学性能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第35页4、混凝土受拉应力、混凝土受拉应力-应变关系应变关系第第2章章 混凝土结构材料物理力学性能混凝土结构材料物理力学性能2.1 混凝土物理力学性能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第36页纤维混凝土纤维混凝土第第2章章 混凝土结构材料物理力学性能混凝土结构材料物理力学性能2.1 混凝土物理力学性能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第37页第第2章章 混凝土结构材料物理力学性能混凝土结构材料物理力学性能2.1 混凝土物理力学性能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第38页第第2章章 混凝土结构材料物理力学性能混凝土结构材料物理力学性能2.1 混凝土物理力学性能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第39页2.1.4 复杂应力下混凝土受力性能复杂应力下混凝土受力性能双轴应力状态双轴应力状态 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。更多是处于双向双向或或三向三向受力状态。如剪力和扭矩作用下构件、弯剪扭和压弯剪受力状态。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。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双向受压强度大于单向受压强度，最大受压强度发生在强度，最大受压强度发生在两个压应力之比为两个压应力之比为0.3 0.6之之间，约为间，约为(1.251.60)fc。双轴。双轴受压状态下混凝土应力受压状态下混凝土应力-应变应变关系与单轴受压曲线相同，关系与单轴受压曲线相同，但峰值应变均超出单轴受压但峰值应变均超出单轴受压时峰值应变。时峰值应变。第第2章章 混凝土结构材料物理力学性能混凝土结构材料物理力学性能2.1 混凝土物理力学性能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第40页在一轴受压一轴受拉状态下，在一轴受压一轴受拉状态下，任意应力比情况下均不超出任意应力比情况下均不超出其对应单轴强度。而且抗压其对应单轴强度。而且抗压强度或抗拉强度均随另一方强度或抗拉强度均随另一方向拉应力或压应力增加而减向拉应力或压应力增加而减小。小。2.1.4 复杂应力下混凝土受力性能复杂应力下混凝土受力性能双轴应力状态双轴应力状态 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。更多是处于双向双向或或三向三向受力状态。如剪力和扭矩作用下构件、弯剪扭和压弯剪受力状态。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。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混凝土物理力学性能第第2章章 混凝土结构材料物理力学性能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第41页试验录像试验录像第第2章章 混凝土结构材料物理力学性能混凝土结构材料物理力学性能2.1 混凝土物理力学性能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第42页构件构件受剪或受扭受剪或受扭时常碰到剪应力时常碰到剪应力t t 和正应力和正应力s s 共同作用下复合共同作用下复合受力情况。受力情况。混凝土抗剪强度：随混凝土抗剪强度：随拉拉应力增大而减小应力增大而减小 随随压压应力增大而增大应力增大而增大当压应力在当压应力在0.6fc左右时，抗剪强度到达最大，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。力增大而减小。第第2章章 混凝土结构材料物理力学性能混凝土结构材料物理力学性能2.1 混凝土物理力学性能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第43页三轴应力状态三轴应力状态 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。圆柱体在等侧压条件进行。第第2章章 混凝土结构材料物理力学性能混凝土结构材料物理力学性能2.1 混凝土物理力学性能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第44页局部抗压强度局部抗压强度 Local Bearing Strength第第2章章 混凝土结构材料物理力学性能混凝土结构材料物理力学性能2.1 混凝土物理力学性能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第45页2.1.5 混凝土收缩和徐变混凝土收缩和徐变Shrinkage and Creep1、混凝土收缩、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。收缩是混凝土在不受外力情况下体积改变产生变形。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，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。缩会使预应力混凝土构件产生预应力损失。一些一些对跨度比较敏感超静定结构对跨度比较敏感超静定结构（如拱结构），收缩也会（如拱结构），收缩也会引发不利内力。引发不利内力。第第2章章 混凝土结构材料物理力学性能混凝土结构材料物理力学性能2.1 混凝土物理力学性能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第46页墙板干燥收缩裂缝与边框架变形墙板干燥收缩裂缝与边框架变形第第2章章 混凝土结构材料物理力学性能混凝土结构材料物理力学性能2.1 混凝土物理力学性能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第47页混凝土收缩是随时间而增加变形，混凝土收缩是随时间而增加变形，早期收缩变形发展较快，早期收缩变形发展较快，两周可完成全部收缩两周可完成全部收缩25%，一个月可完成，一个月可完成50%，以后变形发，以后变形发展逐步减慢，整个收缩过程可延续两年以上。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 混凝土开裂应变为混凝土开裂应变为(0.52.7)10-4第第2章章 混凝土结构材料物理力学性能混凝土结构材料物理力学性能2.1 混凝土物理力学性能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第48页 影响原因影响原因 混混凝凝土土收收缩缩受受结结构构周周围围温温度度、湿湿度度、构构件件断断面面形形状状及及尺尺寸寸、配配合合比比、骨骨料料性性质质、水水泥泥性性质质、混混凝凝土土浇浇筑筑质质量量及及养养护护条条件等许多原因相关。件等许多原因相关。水泥用量多、水灰比越大，收缩越大。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。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。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。小尺寸构件收缩大，大尺寸构件收缩小。高强混凝土收缩大。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。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。施工缝。第第2章章 混凝土结构材料物理力学性能混凝土结构材料物理力学性能2.1 混凝土物理力学性能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第49页2、混凝土徐变、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。为徐变。徐变会使结构（构件）（挠度）变形增大，引发预应力损失，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。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，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。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。件变形，才可得到徐变变形。第第2章章 混凝土结构材料物理力学性能混凝土结构材料物理力学性能2.1 混凝土物理力学性能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第50页在应力（在应力（0.5fc）作用瞬间，首先产生瞬时）作用瞬间，首先产生瞬时弹性应变弹性应变e eel（=s si/Ec(t0)，t0加荷时龄期加荷时龄期）。）。随荷载作用时间延续，变形不停增加，前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，个月徐变增加较快，6个月可达最终徐变（个月可达最终徐变（7080）%，以后增加逐步迟缓，以后增加逐步迟缓，23年后年后趋于稳定。趋于稳定。第第2章章 混凝土结构材料物理力学性能混凝土结构材料物理力学性能2.1 混凝土物理力学性能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第51页记记(t-t0)时时间间后后总总应应变变为为e e c(t,t0)，此此时时混混凝凝土土收收缩缩应应变变为为e esh(t，t0)，则徐变为，则徐变为，e ecr(t,t0)=e ec(t,t0)-e e c(t0)-e esh(t,t0)=e ec(t,t0)-e eel-e esh(t,t0)第第2章章 混凝土结构材料物理力学性能混凝土结构材料物理力学性能2.1 混凝土物理力学性能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第52页如在时间如在时间t 卸载卸载，则会产生，则会产生瞬时弹性恢复应变瞬时弹性恢复应变e eel。因为混凝土弹因为混凝土弹性模量随时间增大，故弹性恢复应变性模量随时间增大，故弹性恢复应变e eel小于加载时瞬时弹性应小于加载时瞬时弹性应变变 e eel。再经过一段时间后，还有一部分应变再经过一段时间后，还有一部分应变e eel能够恢复，称为能够恢复，称为弹性后效弹性后效或或徐变恢复徐变恢复，但仍有不可恢复残留永久应变，但仍有不可恢复残留永久应变e ecr第第2章章 混凝土结构材料物理力学性能混凝土结构材料物理力学性能2.1 混凝土物理力学性能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第53页徐变系数徐变系数j(t，t0)Creep Coefficient当初始应力小于当初始应力小于0.5fc时，徐变在时，徐变在2年以后可趋于稳定，最终徐年以后可趋于稳定，最终徐变系数变系数j j=24。影响原因影响原因内在原因内在原因是混凝土组成和配比。骨料是混凝土组成和配比。骨料(aggregate)刚度（弹性模量）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。越大，体积比越大，徐变就越小。水灰比越小，徐变也越小。环境影响环境影响包含养护和使用条件。受荷前养护包含养护和使用条件。受荷前养护(curing)温湿度越高，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（低（2035）%。受荷后构件所处环境温度越高，相对湿度越小，。受荷后构件所处环境温度越高，相对湿度越小，徐变就越大。徐变就越大。第第2章章 混凝土结构材料物理力学性能混凝土结构材料物理力学性能2.1 混凝土物理力学性能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第54页应力条件应力条件是指初应力是指初应力(initial stress)水平水平s si/fc和加荷时混凝土龄期和加荷时混凝土龄期t0，它们是影响徐变非常主要原因。当初始应力水平，它们是影响徐变非常主要原因。当初始应力水平s si/fc 0.5时，时，徐变值与初应力基本上成正比，也即（最终）徐变值与初应力基本上成正比，也即（最终）徐变系数徐变系数j j=e ecr/e eel=Ece ecr/s si=常数常数，这种徐变称为这种徐变称为线性徐变线性徐变。当初应力当初应力s si 在在(0.50.8)fc 范围时，徐变最终虽仍收敛，但最终范围时，徐变最终虽仍收敛，但最终徐变与初应力徐变与初应力s si不成百分比，也即徐变系数不成百分比，也即徐变系数j j 随随s si增大而增大增大而增大，这种徐变称为这种徐变称为非线性徐变非线性徐变。当初应力。当初应力s si 0.8fc 时，混凝土内部微时，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。所以将土破坏。所以将0.8fc作为混凝土作为混凝土长久抗压强度长久抗压强度。高强混凝土高强混凝土密实性好，在相同密实性好，在相同s s/fc比值下，徐变比普通混凝比值下，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，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故二者总变形靠近。另外，高强混凝土线性徐变范围可达0.65fc，长久强度约为，长久强度约为0.85fc，也比普通混凝土大一些。，也比普通混凝土大一些。第第2章章 混凝土结构材料物理力学性能混凝土结构材料物理力学性能2.1 混凝土物理力学性能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第55页第第2章章 混凝土结构材料物理力学性能混凝土结构材料物理力学性能2.1 混凝土物理力学性能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第56页第第2章章 混凝土结构材料物理力学性能混凝土结构材料物理力学性能2.1 混凝土物理力学性能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第57页3.混凝土疲劳混凝土疲劳破坏重复荷载下应力重复荷载下应力-应变曲线应变曲线fcf321疲劳强度疲劳强度fcfcf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第2章章 混凝土结构材料物理力学性能混凝土结构材料