混凝土结构材料的物理力学性能(3)市公开课一等奖百校联赛特等奖课件.pptx

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河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院土木工程系土木工程系盛桂琳盛桂琳第1页 主要内容：主要内容：主要内容：主要内容：混凝土物理力学性能混凝土物理力学性能钢筋物理力学性能钢筋物理力学性能钢筋与混凝土粘结钢筋与混凝土粘结钢筋锚固和连接钢筋锚固和连接重点：重点：重点：重点：钢筋级别、强度和变形性能钢筋级别、强度和变形性能混凝土强度和变形性能混凝土强度和变形性能粘结破坏机理粘结破坏机理第第2 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第2页第第2 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2.12.1混凝土物理力学性能混凝土物理力学性能 立方体抗压强度立方体抗压强度 fcu,k 用边长为用边长为150mm标准标准立方体试块在立方体试块在标准标准条件下养护条件下养护28d后，以后，以标准标准试试验方法测得破坏时验方法测得破坏时平均平均压应力为混凝土压应力为混凝土立方体抗压强度立方体抗压强度。影响原因影响原因：按上述要求所测得含有按上述要求所测得含有95%确保率确保率抗压强度称为混凝土抗压强度称为混凝土立方体抗压强立方体抗压强度标准值度标准值 。尺寸效应：尺寸越大，内部缺点较多，尺寸效应：尺寸越大，内部缺点较多，强度较低。强度较低。加载速度：加载速度越快，强度越高。（标准加载速度加载速度：加载速度越快，强度越高。（标准加载速度 0.150.3N/mm2/s）端部约束：涂润滑油端部约束：涂润滑油，强度降低。（，强度降低。（两端不涂润滑剂）2.1 混凝土物理力学性能1.1.单轴向应力状态下混凝土强度单轴向应力状态下混凝土强度第3页 混凝土混凝土强度等级强度等级 按立方体抗压强度标准值确定，按按立方体抗压强度标准值确定，按 大小划分为大小划分为14级。级。C15、C20、C25、C30 C80。混凝土混凝土强度等级强度等级选取选取 采取采取HRB335、HRB400、RRB400级钢筋时，级钢筋时，不得不得低于低于C20；预应力混凝土结构，预应力混凝土结构，不应不应低于低于C30；采取高强钢丝作预应力钢筋时，采取高强钢丝作预应力钢筋时，不宜不宜低于低于C40。承受重复荷载构件混凝土，承受重复荷载构件混凝土，不得不得低于低于C20；2.12.1混凝土物理力学性能混凝土物理力学性能 第第2 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立方体抗压强度表示混凝土Concrete第4页立方体抗压强度fcu,k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：不涂润滑剂压力压力试件试件裂缝裂缝发展发展扩张扩张整个体整个体系解体，丧失承载力系解体，丧失承载力另影响强度原因还另影响强度原因还有：龄期、加载速率、有：龄期、加载速率、试块尺寸等试块尺寸等2.1混凝土物理力学性能混凝土物理力学性能 第第2 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第5页 轴心抗压强度轴心抗压强度fck（棱柱体抗压强度）（棱柱体抗压强度）棱柱体棱柱体高度高度取值：取值：摆脱端部摩擦力影响；摆脱端部摩擦力影响；试件不致失稳。试件不致失稳。试验目标：采取棱柱体试件，反应混凝土实际工作状态。试验目标：采取棱柱体试件，反应混凝土实际工作状态。试件尺寸：我国取试件尺寸：我国取 mm为标准试件。为标准试件。2.12.1混凝土物理力学性能混凝土物理力学性能 第第2 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承压板试块考虑到承压板对试件约束，立方体抗压强度大于棱考虑到承压板对试件约束，立方体抗压强度大于棱柱体抗压强度；并考虑到构件和试件区分且有：取柱体抗压强度；并考虑到构件和试件区分且有：取考虑实际构件与试件混凝土强度之考虑实际构件与试件混凝土强度之间差异而取用折减系数间差异而取用折减系数第6页直接收拉试验ftk100100150150500试验结果：试验结果：0.88意义与意义与 取值同前取值同前第第2 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 轴心抗拉强度轴心抗拉强度 ftk 劈裂试验ftsddftsFFFF我国依据我国依据100mm立方体劈立方体劈裂与抗压试验结果有：裂与抗压试验结果有：fts=0.19fcu 3/4第7页2.2.复合应力状态下混凝土强度复合应力状态下混凝土强度2.1混凝土物理力学性能混凝土物理力学性能 第第2 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 双轴应力状态双轴应力状态 双向受拉，靠近单轴抗拉双向受拉，靠近单轴抗拉强度；强度；双向受压，混凝土侧向变双向受压，混凝土侧向变形受到约束，强度形受到约束，强度提升提升；一拉一压，一拉一压，加速了混凝土加速了混凝土内部微裂缝发展内部微裂缝发展，抗拉、抗，抗拉、抗压强度均压强度均降低降低。第8页 剪压或剪拉复合应力状态剪压或剪拉复合应力状态 混凝土剪压复合强度混凝土剪压复合强度 2.1混凝土物理力学性能混凝土物理力学性能 第第2 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混凝土抗剪强度：随拉应力增大而减小混凝土抗剪强度：随拉应力增大而减小 随压应力增大而增大随压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9页1=fcc1=fcc2=3=fLfL-侧向约束压应力（加液压）圆柱体试验有侧向约束时抗压强度无侧向约束时圆柱体单轴抗压强度第第2 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 三轴应力状态三轴应力状态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10页 混凝土单轴受力时应力混凝土单轴受力时应力-应变关系反应了混凝土受力全过程主应变关系反应了混凝土受力全过程主要力学特征要力学特征,是分析混凝土构件应力、建立承载力和变形计算理是分析混凝土构件应力、建立承载力和变形计算理论必要依据，也是利用计算机进行非线性分析基础。论必要依据，也是利用计算机进行非线性分析基础。混凝土单轴受压应力混凝土单轴受压应力-应变关系曲线，常采取棱柱体试件来应变关系曲线，常采取棱柱体试件来测定。测定。在普通试验机上采取在普通试验机上采取等应力速度等应力速度加载，到达轴心抗压强加载，到达轴心抗压强度度fc时，试验机中集聚弹性应变能大于试件所能吸收应变能，时，试验机中集聚弹性应变能大于试件所能吸收应变能，会造成试件产生突然脆性破坏，只能测得应力会造成试件产生突然脆性破坏，只能测得应力-应变曲线应变曲线上升上升段段。采取采取等应变速度等应变速度加载，或在试件旁附设高弹性元件与试件一加载，或在试件旁附设高弹性元件与试件一同受压，以吸收试验机内集聚应变能，能够测得应力同受压，以吸收试验机内集聚应变能，能够测得应力-应变曲应变曲线线下降段下降段。第第2 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 3.3.混凝土变形混凝土变形 一次短期加载下混凝土变形性能一次短期加载下混凝土变形性能第11页第第2 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 第12页 混凝土受压时应力混凝土受压时应力-应变关系应变关系作用是：峰值应力后，吸收试验机变形能，测出下降段第第2 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 02468102030(MPa)10-3ABCDE第13页不一样强度混凝土应力-应变关系曲线强度等级越高，线弹性段强度等级越高，线弹性段越长，峰值应变也有所增越长，峰值应变也有所增大。但高强混凝土中，砂大。但高强混凝土中，砂浆与骨料粘结很强，密实浆与骨料粘结很强，密实性好，微裂缝极少，最终性好，微裂缝极少，最终破坏往往是骨料破坏，破破坏往往是骨料破坏，破坏时脆性越显著，下降段坏时脆性越显著，下降段越陡。越陡。2.1混凝土物理力学性能混凝土物理力学性能 第第2 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第14页 混凝土单轴受压时应力混凝土单轴受压时应力-应变关系数学模型应变关系数学模型u=0.00380=0.002ocfcc0.15fcu=0.00350=0.002ocfcc美国Hognestad模型德国Rsch模型2.1混凝土物理力学性能混凝土物理力学性能 第第2 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第15页规范应力规范应力-应变关系应变关系上升段：下降段：2.1混凝土物理力学性能混凝土物理力学性能 第第2 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第16页 三向受压状态下混凝土受力特点三向受压状态下混凝土受力特点 试件纵向受压时，混凝土横向膨胀受到约束，使关键混试件纵向受压时，混凝土横向膨胀受到约束，使关键混凝土处于凝土处于三向受压三向受压状态，内部状态，内部微裂缝微裂缝发展受到抑制，从而提发展受到抑制，从而提升了试件纵向强度和升了试件纵向强度和延性延性，尤其是延性大为提升。，尤其是延性大为提升。混凝土圆柱体三向受压时轴向应力混凝土圆柱体三向受压时轴向应力应变曲线应变曲线 2.12.1混凝土物理力学性能混凝土物理力学性能 第第2 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第17页 三向受压状态下混凝土受力特点三向受压状态下混凝土受力特点 2.12.1混凝土物理力学性能混凝土物理力学性能 第第2 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螺旋箍筋圆柱体约束混凝土应力螺旋箍筋圆柱体约束混凝土应力应变曲线应变曲线 第18页 混凝土变形模量混凝土变形模量弹性模量弹性模量变形模量变形模量切线模量切线模量第第2 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2.12.1混凝土物理力学性能混凝土物理力学性能 混凝土变形模量表示方法混凝土变形模量表示方法 第19页混凝土弹性模量试验方法（150150 300标准试件）c/fcc0.5510次此线和原点切线基本平行，取其斜率作为Ec第第2 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2.12.1混凝土物理力学性能混凝土物理力学性能 混凝土变形模量混凝土变形模量第20页 混凝土变形模量混凝土变形模量第第2 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2.12.1混凝土物理力学性能混凝土物理力学性能 混凝土混凝土弹性模量弹性模量与与立方体抗压强度立方体抗压强度之间关系：之间关系：第21页混凝土泊松比和剪切模量混凝土泊松比，在压力较小时为混凝土泊松比，在压力较小时为0.150.18，靠近破坏时可达，靠近破坏时可达0.5以上，普以上，普通可取通可取0.2混凝土剪切模量为混凝土剪切模量为第第2 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2.12.1混凝土物理力学性能混凝土物理力学性能 混凝土变形模量混凝土变形模量第22页轴向受拉时混凝土应力应变关系tto t0 tu ftt(MPa)0(mm)cr=0.00012试件：7619305mmfc=44MPa43210.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06标距83mm理论模型第第2 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2.12.1混凝土物理力学性能混凝土物理力学性能 第23页荷载长久作用下混凝土变形性能荷载长久作用下混凝土变形性能-徐变徐变原因之一，胶凝体原因之一，胶凝体粘性流动粘性流动原因之二，混凝土原因之二，混凝土内部微裂缝不停发展内部微裂缝不停发展第第2 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2.12.1混凝土物理力学性能混凝土物理力学性能 定义定义：在荷载：在荷载长久长久作用下，混凝土作用下，混凝土变形变形随时间而随时间而渐渐增加渐渐增加 现象。现象。徐变特点徐变特点：开始增加较快，以后逐步减慢，最终趋于稳定。：开始增加较快，以后逐步减慢，最终趋于稳定。第24页荷载长久作用下混凝土变形性能荷载长久作用下混凝土变形性能-影响徐变原因第第2 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2.12.1混凝土物理力学性能混凝土物理力学性能 应力大小；应力大小；应力越大，徐变越大应力越大，徐变越大混凝土龄期；混凝土龄期；加荷时混凝土龄期，越早，徐变越大加荷时混凝土龄期，越早，徐变越大混凝土制作、养护环境；混凝土制作、养护环境；温度越高，湿度越大，徐变越小温度越高，湿度越大，徐变越小水灰比与水泥用量；水灰比与水泥用量；水泥用量越多，水灰比越大，徐变越大水泥用量越多，水灰比越大，徐变越大骨料用量及力学性能。骨料用量及力学性能。骨料越硬，徐变越小骨料越硬，徐变越小 徐变对混凝土结构和构件工作性能有很大影响。因为混凝土徐变，会使徐变对混凝土结构和构件工作性能有很大影响。因为混凝土徐变，会使构件变形增加，在钢筋混凝土截面中引发应力重分布，在预应力混凝土结构构件变形增加，在钢筋混凝土截面中引发应力重分布，在预应力混凝土结构中会造成预应力损失。中会造成预应力损失。混凝土徐变特征主要与时间参数相关。混凝土徐变特征主要与时间参数相关。第25页徐变对混凝土结构影响PAsPAs s1c1Ps2As s2P拆去，钢筋受压混凝土受拉，可能会引发混凝土开裂徐变：徐变：s，c第第2 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2.12.1混凝土物理力学性能混凝土物理力学性能 荷载长久作用下混凝土变形性能荷载长久作用下混凝土变形性能-徐变徐变第26页第第2 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2.12.1混凝土物理力学性能混凝土物理力学性能 定义：定义：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。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。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。件产生预应力损失。荷载长久作用下混凝土变形性能荷载长久作用下混凝土变形性能-收缩收缩养护条件、制作方法、使用环境、体积与表面积比值等养护条件、制作方法、使用环境、体积与表面积比值等骨料：骨料越硬，收缩越小骨料：骨料越硬，收缩越小水泥用量：水泥用量越多，水灰比越大，收缩越大水泥用量：水泥用量越多，水灰比越大，收缩越大水泥品种：等级越高，收缩越大水泥品种：等级越高，收缩越大影响原因：影响原因：第27页收缩对混凝土结构影响AssAs s收缩：收缩：钢筋受压，混凝土受拉As第第2 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2.12.1混凝土物理力学性能混凝土物理力学性能 荷载长久作用下混凝土变形性能荷载长久作用下混凝土变形性能-收缩收缩第28页重复荷载下混凝土变形性能pe包罗线与一次性加载时应力-应变曲线相同4.4.混凝土疲劳混凝土疲劳第第2 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2.12.1混凝土物理力学性能混凝土物理力学性能 疲劳强度疲劳强度 混凝土疲劳强度由疲劳试验测定。采取混凝土疲劳强度由疲劳试验测定。采取100mm100mm300mm 或着或着150mm150mm450mm棱柱体，把棱柱体试件承受棱柱体，把棱柱体试件承受200万次或其以上循环万次或其以上循环荷载而发生破坏压应力值称为荷载而发生破坏压应力值称为混凝土疲劳抗压强度混凝土疲劳抗压强度。第29页破坏重复荷载下应力-应变曲线fcf321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2.12.1混凝土物理力学性能混凝土物理力学性能 第第2 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第30页2.12.1混凝土物理力学性能混凝土物理力学性能 第第2 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 影响原因影响原因 施加荷载时应力大小是影响应力施加荷载时应力大小是影响应力-应变曲线不一样发展和应变曲线不一样发展和改变关键原因，即混凝土疲劳强度与重复作用时应力改变幅改变关键原因，即混凝土疲劳强度与重复作用时应力改变幅度相关。度相关。在相同重复次数下，疲劳强度伴随疲劳应力比值增在相同重复次数下，疲劳强度伴随疲劳应力比值增大而增大。大而增大。第31页钢筋热轧钢筋：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：六根相同直径钢丝成螺旋状铰绕在一起冷拔低碳钢丝：由低碳钢冷拔而成2.2 钢筋物理力学性能1.1.钢筋种类钢筋种类第第2 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2.2 2.2 钢筋物理力学性能钢筋物理力学性能 第32页按表面形状光圆钢筋变形钢筋钢筋应用范围非预应力钢筋：HRB235，HRB335，HRB400，RRB400预应力钢筋：碳素钢丝，刻痕钢丝，钢绞线，热处理钢筋，冷拉钢筋2.2 2.2 钢筋物理力学性能钢筋物理力学性能 第第2 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第33页热轧钢筋热轧钢筋符号说明符号说明HPB235 生产工艺生产工艺：hot rolled 表面形状表面形状：plain 钢筋钢筋：bar 屈服强度屈服强度2.2 2.2 钢筋物理力学性能钢筋物理力学性能 第第2 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第34页热轧钢筋热轧钢筋符号说明符号说明HRB335 hot rolledribbed bar RRB400 remained heat treatmentribbed bar 第第2 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2.2 2.2 钢筋物理力学性能钢筋物理力学性能 第35页预应力钢筋符号说明钢绞线 S Strand 光面钢丝 P Plain 刻痕钢丝 I Indented 螺旋肋钢丝 H Helix 热处理钢筋 HT Heat-treated 第第2 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2.2 2.2 钢筋物理力学性能钢筋物理力学性能 第36页按化学成份碳素钢（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（另加硅、锰、钛、钒、铬等）硅系硅钒系硅钛系硅锰系硅铬系第第2 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2.2 2.2 钢筋物理力学性能钢筋物理力学性能 第37页冷拉BKZZK残余变形冷拉伸长率无时效经时效K点选择：应力控制和应变控制温度影响：温度达700C时恢复到冷拉前状态，先焊后拉特征：只提升抗拉强度，不提升抗压强度，强度提升，塑性下降第第2 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冷加工钢筋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。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。但经冷加工后，钢筋延伸率降低。近近年来，冷加工钢筋品种很多，应依据专门规程使用。年来，冷加工钢筋品种很多，应依据专门规程使用。2.2 2.2 钢筋物理力学性能钢筋物理力学性能 第38页冷拔经过冷拔后钢筋没有显著屈服点和流幅冷拔既能提升抗拉强度又能提升抗压强度第第2 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2.2 2.2 钢筋物理力学性能钢筋物理力学性能 第39页热处理钢筋热处理钢筋是将是将级钢筋经过加热、淬火和回火等调质工艺处理，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。结构。对特定钢号钢筋进行淬火和回火处理强度提升，塑性降低不降低强度前提下，消除由淬火产生内力，改进塑性和韧性第第2 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热处理2.2 2.2 钢筋物理力学性能钢筋物理力学性能 第40页 有显著屈服点钢筋有显著屈服点钢筋a 百分比极限百分比极限b 弹性极限弹性极限ob 弹性阶段弹性阶段d 极限抗拉强度极限抗拉强度bc 屈服阶段屈服阶段cd 强化阶段强化阶段de 破坏阶段破坏阶段e 极限应变极限应变第第2 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2.2 2.2 钢筋物理力学性能钢筋物理力学性能 第41页 无显著屈服点钢筋无显著屈服点钢筋d 极限抗拉强度极限抗拉强度e 极限应变极限应变 条件屈服强度：条件屈服强度：取残余应变为取残余应变为0.2%所对应应力作为无显著流幅钢筋强所对应应力作为无显著流幅钢筋强度限值，通常称为度限值，通常称为条件屈服强度条件屈服强度。第第2 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2.2 2.2 钢筋物理力学性能钢筋物理力学性能 第42页几个指标：几个指标：屈服强度屈服强度：是钢筋强度设计依据是钢筋强度设计依据，因为钢筋屈服后将发生很大，因为钢筋屈服后将发生很大塑性变形，且卸载时这部分变形塑性变形，且卸载时这部分变形不可恢复不可恢复，这会使钢筋混凝土，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，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。不太稳定，普通取屈服下限作为屈服强度。延延 伸伸 率率：钢筋拉断后伸长值与原长比率，是反应钢筋塑性性：钢筋拉断后伸长值与原长比率，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。能指标。延伸率大钢筋，在拉断前有足够预兆，延性很好。屈屈 强强 比：比：反应钢筋强度贮备，反应钢筋强度贮备，fy/fu=0.60.7。第第2 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 冷弯要求冷弯要求：将直径为：将直径为d钢筋绕直径为钢筋绕直径为D钢辊弯成一定角度而钢辊弯成一定角度而不发生断裂不发生断裂 2.2 2.2 钢筋物理力学性能钢筋物理力学性能 第43页sss=Essys,hfysss=Essys,hfyfs,us,us,usss=Essyfys,hfs,u有显著流幅钢筋无显著流幅钢筋3.3.钢筋应力钢筋应力-应变曲线数学模型应变曲线数学模型第第2 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2.2 2.2 钢筋物理力学性能钢筋物理力学性能 第44页重复荷载作用下，钢筋强度静载作用下强度要求应力幅度内，经一定次数重复荷载后，发生疲劳破坏最大应力值称为疲劳强度。对钢筋用疲劳应力幅来表示其疲劳强度。试验方法单根钢筋轴拉疲劳钢筋埋入混凝土中重复受拉或受弯4.4.钢筋疲劳钢筋疲劳第第2 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2.2 2.2 钢筋物理力学性能钢筋物理力学性能 第45页强度要求：屈服强度和极限强度，抗震设计时还要求有一定屈强度要求：屈服强度和极限强度，抗震设计时还要求有一定屈强比强比要要求求钢钢筋筋有有足足够够强强度度和和适适宜宜强强屈屈比比(极极限限强强度度与与屈屈服服强强度度比比值值)。比比如如，反反抗抗震震等等级级为为一一、二二级级框框架架结结构构，其其纵纵向向受受力力钢钢筋筋实实际际强强屈比不应小于屈比不应小于1.25。塑性要求：伸长率和冷弯要求塑性要求：伸长率和冷弯要求,防止发生脆性破坏防止发生脆性破坏可焊性可焊性:要求钢筋焊接后不产生裂缝和过大变形，焊接接头要求钢筋焊接后不产生裂缝和过大变形，焊接接头性能良好性能良好与混凝土粘结性与混凝土粘结性:要求钢筋与混凝土之间有足够粘结力，要求钢筋与混凝土之间有足够粘结力，以确保二者共同工作以确保二者共同工作5.5.混凝土结构对钢筋性能要求混凝土结构对钢筋性能要求第第2 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2.2 2.2 钢筋物理力学性能钢筋物理力学性能 第46页 粘结应力粘结应力定义定义钢筋与混凝土接触面上产生沿钢筋纵向剪应力钢筋与混凝土接触面上产生沿钢筋纵向剪应力。粘结强度粘结强度：粘结失效时最大（平均）粘结应力。：粘结失效时最大（平均）粘结应力。粘结强度测试粘结强度测试 第第2 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2.3 2.3 混凝土与钢筋粘结混凝土与钢筋粘结 1.1.粘结意义粘结意义粘结和锚固是钢筋和混凝土形成整体、共同工作基础粘结和锚固是钢筋和混凝土形成整体、共同工作基础2.3 2.3 混凝土与钢筋粘结混凝土与钢筋粘结 第47页拔出试验拔出试验第第2 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2.3 2.3 混凝土与钢筋粘结混凝土与钢筋粘结 第48页光圆钢筋与变形钢筋含有不一样粘结机理，其光圆钢筋与变形钢筋含有不一样粘结机理，其粘结作用主要由三部分组成：粘结作用主要由三部分组成：（）钢筋与混凝土接触面上化学吸附作用力（）钢筋与混凝土接触面上化学吸附作用力（胶结力）。普通很小，仅在受力阶段局部无（胶结力）。普通很小，仅在受力阶段局部无滑移区域起作用，当接触面发生相对滑移时，滑移区域起作用，当接触面发生相对滑移时，该力即消失。该力即消失。（）混凝土收缩握裹钢筋而产生摩阻力。（）混凝土收缩握裹钢筋而产生摩阻力。（）钢筋表面凹凸不平与混凝土之间产生机械（）钢筋表面凹凸不平与混凝土之间产生机械咬合作用力（咬协力）。对于光圆钢筋，这种咬合作用力（咬协力）。对于光圆钢筋，这种咬协力来自于表面粗糙不平。咬协力来自于表面粗糙不平。第第2 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2.3 2.3 混凝土与钢筋粘结混凝土与钢筋粘结 2.2.粘结力组成粘结力组成第49页第第2 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2.3 2.3 混凝土与钢筋粘结混凝土与钢筋粘结 变形钢筋与混凝土之间机械咬合作用主要变形钢筋与混凝土之间机械咬合作用主要是因为变形钢筋肋间嵌入混凝土而产生。是因为变形钢筋肋间嵌入混凝土而产生。变形钢筋和混凝土机械咬合作用变形钢筋和混凝土机械咬合作用第50页 粘结粘结破坏机理破坏机理 （1）光圆钢筋粘结破坏：）光圆钢筋粘结破坏：粘结作用在钢筋与混凝土间出现粘结作用在钢筋与混凝土间出现相对滑移相对滑移前主要取决于前主要取决于化化学胶着力学胶着力，发生滑移后则由，发生滑移后则由摩擦力摩擦力和和机械咬协力机械咬协力提供。提供。（2）变形钢筋粘结破坏变形钢筋粘结破坏 粘结强度仍由粘结强度仍由胶着力胶着力、摩擦力摩擦力和和机械咬协力机械咬协力组成。但主要组成。但主要为为机械咬协力机械咬协力。钢筋开始钢筋开始滑移滑移后，粘结力主要由钢筋后，粘结力主要由钢筋凸肋凸肋对混凝土对混凝土斜向挤斜向挤压力压力和界面上和界面上摩擦力摩擦力组成。组成。若钢筋外围混凝土很薄且没有环向箍筋约束，形成纵向劈若钢筋外围混凝土很薄且没有环向箍筋约束，形成纵向劈裂裂缝，沿钢筋纵向产生裂裂缝，沿钢筋纵向产生劈裂破坏劈裂破坏。第第2 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2.3 2.3 混凝土与钢筋粘结混凝土与钢筋粘结 第51页 粘结粘结破坏机理破坏机理 若有环向箍筋约束混凝土变形，纵向劈裂裂缝发展受到限若有环向箍筋约束混凝土变形，纵向劈裂裂缝发展受到限制，最终钢筋沿肋外径圆柱面出现制，最终钢筋沿肋外径圆柱面出现整体滑移整体滑移，发生，发生刮犁式刮犁式破坏破坏（剪切破坏）。（剪切破坏）。（3）影响粘结强度影响粘结强度原因原因 混凝土强度；混凝土强度；横向配筋数量；横向配筋数量；钢筋外形；钢筋外形；混凝土保护层厚度及钢筋间距；混凝土保护层厚度及钢筋间距；锚固区横向压力锚固区横向压力；受力状态。受力状态。第第2 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2.3 2.3 混凝土与钢筋粘结混凝土与钢筋粘结 第52页