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1、 主要讲授内容 2 1混凝土的物理力学性能MechanicalPropertiesofConcrete2 2钢筋的物理力学性能MechanicalPropertiesofReinforcement2 3钢筋与混凝土的粘结BondbetweenConcreteandSteel 重点与难点 1 重点 混凝土的各种应力状态下的强度 混凝土的变形性能 钢筋的种类 强度与变形 混凝土与钢筋的粘结2 难点 混凝土的应力 应变曲线 混凝土的收缩与徐变 钢筋的应力 应变曲线的数学模型 2 1 5 2 1 1混凝土的物理力学性能混凝土的组成结构1 组成 混凝土 水泥 细骨料 砂 粗骨料 碎石或鹅卵石 水 外加剂
2、2 基本力学性质 1 弹塑性 各向异性 2 水泥 细骨料 水凝胶体 塑性 3 粗骨料 弹性 2 1 2单轴向应力状态下的混凝土强度 第2章材料的物理力学性能 2 1混凝土的物理力学性能 立方体抗压强度 CubeConcreteCompressiveStrength 用边长为150mm的标准立方体试块在标准条件下养护28d后 以标准试验方法测得的破坏时的平均压应力为混凝土的立方体抗压强度 影响因素 按上述规定所测得的具有95 保证率的抗压强度称为混凝土的立方体抗压强度标准值 尺寸效应 尺寸越大 内部缺陷较多 强度较低 加载速度 加载速度越快 强度越低 端部约束 涂润滑油 强度降低 第2章材料的物
3、理力学性能 2 1混凝土的物理力学性能 混凝土强度等级 StrengthofConcreteGrades 按立方体抗压强度标准值确定 按的大小划分为14级 C15 C20 C25 C30 C80 混凝土强度等级的选用 采用HRB335 HRB400 RRB400级钢筋时 不得低于C20 预应力混凝土结构 不应低于C30 采用高强钢丝作预应力钢筋时 不宜低于C40 承受重复荷载构件的混凝土 不得低于C20 第2章材料的物理力学性能 2 1混凝土的物理力学性能 与的关系 第2章材料的物理力学性能 2 1混凝土的物理力学性能 3轴心抗拉强度 与的关系 直接受拉试验 劈裂试验 第2章材料的物理力学性能
4、 2 1混凝土的物理力学性能 第2章材料的物理力学性能 2 1混凝土的物理力学性能 2 1混凝土的物理力学性能 第2章材料的物理力学性能 第2章材料的物理力学性能 2 1混凝土的物理力学性能 2 1 3复杂受力状态下混凝土的强度 双轴应力状态 双向受拉 接近单轴抗拉强度 双向受压 混凝土的侧向变形受到约束 强度提高 一拉一压 加速了混凝土内部微裂缝的发展 抗拉 抗压强度均降低 第2章材料的物理力学性能 2 1混凝土的物理力学性能 三轴应力状态 试件侧向变形受到限制 其内部微裂缝的产生和发展受到阻碍 当侧压力增大时 轴向抗压强度也相应增大 混凝土的三轴抗压强度 第2章材料的物理力学性能 2 1混
5、凝土的物理力学性能 剪压或剪拉复合应力状态 随着拉应力的增大 混凝土的抗剪强度降低 随着压应力的增大 混凝土的抗剪强度逐渐增大 当压应力超过某一数值后 抗剪强度随压应力增大而减小 混凝土的剪压复合强度 第2章材料的物理力学性能 2 1混凝土的物理力学性能 2 1 4混凝土的变形 当 0 3时 关系接近于直线 当 0 3 0 8 时 关系偏离直线 当 0 8 1 0 时 内部微裂缝进入非稳定发展阶段 峰值应变 极限压应变 混凝土的应力 应变曲线 1 一次短期加载下混凝土受压的应力 应变曲线 2 1混凝土的物理力学性能 混凝土强度越高 线弹性段越长 峰值应变也有所增大 但高强混凝土中 砂浆与骨料的
6、粘结很强 密实性好 微裂缝很少 最后的破坏往往是骨料破坏 破坏时脆性越显著 下降段越陡 不同强度混凝土的应力 应变关系曲线 混凝土单轴向受压受压应力 应变曲线的数学模型 Mathematicalmodel E Hognestad建议的模型 上升段 下降段 2 1混凝土的物理力学性能 Rusch建议的模型 上升段 下降段 规范 应力 应变关系 第2章材料的物理力学性能 2 1混凝土的物理力学性能 2 三向受压时混凝土的应力 应变曲线 试件纵向受压时 混凝土的横向膨胀受到约束 使核心混凝土处于三向受压状态 内部微裂缝的发展受到抑制 从而提高了试件的纵向强度和延性 特别是延性大为提高 混凝土圆柱体三
7、向受压时轴向应力 应变曲线 第2章材料的物理力学性能 2 1混凝土的物理力学性能 螺旋箍筋圆柱体约束混凝土的应力 应变曲线 螺旋箍筋约束对强度和变形能力均有很大提高矩形箍筋约束对强度的提高不是很显著 但对变形能力有显著改善 第2章材料的物理力学性能 2 1混凝土的物理力学性能 3 混凝土的变形模量 初始弹性模量 过原点切线的斜率 切线模量 过某一点切线的斜率 割线模量 某一点与原点连线的斜率 混凝土的变形模量 2 1混凝土的物理力学性能 Coefficientoftransversedeformation Poisson sratio 泊松比intheservicestagethevalue
8、0 15 0 18 set0 2 inthefailurestagethevalue 0 2 0 5 Shearmodulusofelasticity剪切弹性模量 2 1混凝土的物理力学性能 第2章材料的物理力学性能 2 1混凝土的物理力学性能 徐变的原因 水泥凝胶体的黏性流动 使骨料应力增大 混凝土中内部微裂缝的发展 影响徐变的因素 应力的大小 混凝土的龄期 混凝土的制作 养护环境 水灰比与水泥用量 骨料用量及力学性能 第2章材料的物理力学性能 2 1混凝土的物理力学性能 徐变对结构设计的影响 使钢筋混凝土构件截面产生内力重分布 使受弯构件和偏压构件的变形加大 使预应力混凝土构件产生预应力损
9、失 3 混凝土在多次重复荷载下的变形 疲劳变形 DeformationofConcreteunderRepeatedLoading 2 1混凝土的物理力学性能 当循环应力较小时 0 5fc 其应力应变曲线越来越闭合 混凝土如同弹性体一样共同工作 当加荷应力加大 0 5fc 混凝土的塑性变形不断扩展 最后导致试件疲劳破坏 因此混凝土的疲劳破坏强度应介于上述两种情况之间 大约在0 5fc左右 第2章材料的物理力学性能 2 1混凝土的物理力学性能 疲劳破坏 在重复荷载下的破坏砼疲劳抗压强度 fatiguestrength能使试件在循环200万次或次数较多时发生破坏的压应力 施加荷载时应力大小是影响应
10、力 应变的不同发展和变化关键因素 第2章材料的物理力学性能 2 1混凝土的物理力学性能 上次课主要内容 混凝土的变形 DeformationofConcrete 1 混凝土在一次短期加载下的应力应变关系DeformationofConcreteunderShort timeMonotonicLoading2 荷载长期作用下混凝土的变形性能 徐变DeformationofConcreteunderLongtimeLoading Creep3 混凝土在多次重复荷载下的变形 疲劳变形 DeformationofConcreteunderRepeatedLoading4 混凝土的收缩与膨胀shrink
11、ageandExpansion 第2章材料的物理力学性能 2 2钢筋的物理力学性能 第2章材料的物理力学性能 2 2钢筋物理力学性能StrengthandDeformation 2 2 1钢筋的品种 级别TypesandGrades2 2 2钢筋的冷加工和热处理ColdtreatmentandHottreatment2 2 3钢筋的力学性能 强度与变形 StrengthandDeformation2 2 4钢筋应力 应变曲线的数学模型Mathematicalmodel2 2 5疲劳变形 疲劳强度 FatigueDeformation FatigueStrength 2 2 6混凝土结构对钢筋性
12、能的要求Requirementsofrebar 第2章材料的物理力学性能 2 2钢筋的物理力学性能 2 2 1钢筋的品种和级别 TypesandGrades 1 钢筋的分类 1 根据化学成分 A 碳素钢 低碳钢 中碳钢及高碳钢 其特点是随着含碳量的增加 强度提高 脆性增加 B 普通低合金钢 为改善碳素钢的力学特性 加入少量合金元素 2 2钢筋的物理力学性能 第2章材料的物理力学性能 2 根据生产工艺 A 热轧钢筋 hotrolled 普通低合金钢在高温下直接轧制成型 为软钢 B 热处理钢 heattempering 将特定强度的热轧钢经过调质 加热 淬火和回火 主要是提高强度 而降低塑性不多
13、C 冷加工钢筋 Coldtreatment 将普通热轧钢筋在常温下进行冷拉或冷拔 第2章材料的物理力学性能 2 2钢筋的物理力学性能 第2章材料的物理力学性能 2 2钢筋的物理力学性能 小于或等于4mm称为钢丝 B 劲性钢筋 型钢 钢轨及其组合 4 根据力学特性 A 软钢 有明显屈服台阶 B 硬钢 无屈服台阶 3 根据钢筋外型 A 柔性钢筋 普通钢筋 a 光圆钢筋 plain 表面是光滑的 b 变形钢筋 deformation 表面有肋 如月牙肋等 c 习惯上 直径大于4mm称为钢筋 热轧钢筋的符号说明 HPB235 生产工艺 hotrolled 表面形状 plain 钢筋 bar 屈服强度标
14、准值 2 2钢筋的物理力学性能 HPB235级 fyk 235N mm2 直径8 20mmHRB335级 fyk 335N mm2 直径6 50mm HRB335 hotrolled ribbed bar 第2章材料的物理力学性能 RRB400 remainedheattreatment ribbed bar 2 2钢筋的物理力学性能 热轧钢筋的符号说明 HRB400级 fyk 400N mm2 直径6 50mmRRB400级 fyk 400N mm2 直径8 40mm HRB400 Hotrolled ribbed bar 第2章材料的物理力学性能 第2章材料的物理力学性能 2 2钢筋的物理
15、力学性能 热轧钢筋的屈服强度 设计值 第2章材料的物理力学性能 2 2钢筋的物理力学性能 2 2 2钢筋的冷加工 Coldtreatment 冷拉 在常温下用机械方法将有明显流幅的钢筋拉到超过屈服强度的某一应力值 然后卸载至零 第2章材料的物理力学性能 2 2钢筋的物理力学性能 经过停放或加热后进一步提高了屈服强度并恢复了屈服台阶 这种现象称为冷拉时效硬化钢筋在冷拉后 只提高其抗拉强度 而塑性降低 第2章材料的物理力学性能 2 2钢筋的物理力学性能 冷拔 将HPB235级热轧钢筋强行拔过小于其直径的硬质合金拔丝模具 经过几次冷拔的钢丝 抗拉 抗压强度均大大提高 但塑性降低 软钢的应力 应变曲线
16、barwithyieldpoint a 比例极限ProportionalLimit a 弹性极限ElasticLimit oa 弹性阶段Elasticstage fu 极限抗拉强度UltimateTensileStrength ad 屈服阶段Yieldstage de 强化阶段StrainHardeningStage ef 破坏阶段Failurestage u 极限应变UltimateTensileStress 2 2钢筋的物理力学性能 2 2 3应力 应变曲线Stress straincurve 第2章材料的物理力学性能 第2章材料的物理力学性能 2 2钢筋的物理力学性能 硬钢的应力 应变曲线 没有明显流幅的钢筋 hardsteelwire b 极限抗拉强度 条件屈服强度 specifiedyieldstrength 取残余应变为0 2 所对应的应力作为无明显流幅钢筋的强度限值 通常称为条件屈服强度 钢筋抗拉强度的取值 1软钢 取其屈服下限 2硬钢 取其极限抗拉强度的85 称为条件屈服点 结构设计时 用钢筋的屈服强度进行计算 其极限抗拉强度作为安全储备 第2章材料的物理力学性能 2
