第2章 钢筋混凝土材料的力学性能

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1、 本文由bobo631873130贡献doc文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。第 2 章 钢筋混凝土材料的力学性能 2.1 钢筋 2.1.2 钢筋的力学性能 钢筋的主要力学性能包括强度和变形性能，可通过拉伸试验得到的应力-应变曲线来说明。由此分为有屈服点的钢筋和无屈服点钢筋，即钢筋 的应力-应变曲线有的有明显的流幅，如图 2-5。如热轧低碳钢和普通的热轧合金钢制成的钢筋。有的则没有明显的流幅（图 2-6），如光面钢丝 如图 （ 等。 从图 2-5 的典型应力-应变曲线来看，应力值在 A点以前，应力和应变按线性比例关系增长，A 点对应的应力称为比例极限

2、。过了 A 点以后， 应变比应力增长地快，到达 B点以后，钢筋开始出现塑流，B称为屈服 限， 载 度 面形 试件 面光 度等不 有关， B 不 的。 从 B B 点（屈服下限）后，应力 本不变 应变 增 ，图形 线， 到 C 点。B 点到 C 点的 分 称为为 的。过 C 点以后，应力 增长，钢筋的拉能力 开始，屈服currency1，BC “称为流幅。有明显流幅的热轧钢筋屈服强度 以屈服下限曲线 ，到达fi点 D，D 对应的应力称为钢筋的极限强度，CD fl称为钢筋的强 currency1fl。过了D 点以后，应变 增 ，应力 下 ，在试试件 体现为试件 的面显”“， 现 ，变形 增 达到

3、E 点试件拉 。 图 2-6 没有明显流幅的钢筋应力-应变关系曲线则没有前的屈服currency1， 到达强度极限， ，有性的 点。 图 钢筋的强度 值 值，值应有不“ 95%的 。对 件 筋 ，对热轧钢筋的强度值 屈服强度 ， fyk 。 为 件的钢筋应力达到屈服点后， 的塑性变形， 钢筋混凝土 件出现 变形和不可 合的 ，以 不能 。 对 应力钢线 钢丝和热 钢筋等没有明显屈服点的钢筋强度值 极限拉强度b 的， 钢筋应力为 0.85b 的点 为件屈服点。普通钢筋的强度值后面的 6。 钢筋 要有 的强度 ， 应有 的塑性变形能力，钢筋的塑性通 伸长 和 性能 来 。钢筋拉 后的伸长值 长 的

4、比值称为伸长 ，伸长 塑性 为 d 的钢筋 为 D 的 曲到 的 度 无 纹及起层现 ，则 合格。的 D “， 转 ，说明钢筋的塑性。 为了 钢筋在拉 前持 的伸长，能给出 件即 的 兆，并且 钢筋在 工成型 不 ，亦即 钢筋有 的塑性， 了各种钢筋所必须达到的伸长 “值（ 5 距=5d 的伸长 ）以及相应的 试验要求（ 及 转 ） ， 2.1。 2.1 钢筋的应力2.1.3 钢筋的应力-应变曲线的数学模型在钢筋混凝土结 的设 和 论分析，需要 钢筋的应力-应变曲线 想 ，对不同性能的钢筋建立不同的应力-应变曲线数学模型。 的有以下几种： 1双 线（完全弹塑性模型） 2三折线（完全弹塑性 硬

5、模型） 3双斜线（弹塑性模型） 2.1.4 钢筋的疲劳强度 钢筋的疲劳 钢筋在承受重复 周期性动荷载 下，经过 次数后，从塑性变成性 的现 。疲劳强度 在某 应力幅度内，经受 次数荷载循环后，疲劳的应力值。般认为，钢筋 疲劳 由在力 下钢筋内 或 面的缺陷引起了应力集，钢筋超负荷的 晶粒滑移， 疲劳 纹，后 。 对承受重复荷载的钢筋混凝土 件，如吊车梁等，如何 其在正 期间不疲劳，就需要研究和分析材料的疲劳强度或疲劳 应力幅度限值。 2.1.5 钢筋混凝土 件对钢筋性能的要求 1强度 所谓强度 钢筋的屈服强度及极限强度。钢筋的屈服强度 设 的主要 （无明显流幅的钢筋由 的件屈服点强度 ） 。改

6、变 钢材的 学成分， fi强度钢筋可以节约钢材，取得较的经济效果。应考虑钢筋有适宜的强屈比（极限强度 屈服强度的比值） ， 结 在 达到设 强度后有 的强度储备，同 应满 专门 程的 。 2塑性 要求钢材在 前应有 的变形（伸长 ）以 件和结 的延性，在钢筋混凝土结 ，给人们以 要的报警信号，从 取措 施进行补救。另 ， 要 钢筋 的要求，通过检验钢材承受 曲变形能力的试验以间 反映钢筋的塑性性能。 3可焊性 在 的工艺件下，要求钢筋焊 后不 纹及过的变形， 焊 后的 头性能良。尽 “焊 的残余应力和应力集。 4温度要求 钢材在fi温下，性能会 低，对 的钢筋类型，热轧钢筋的耐 性， 轧钢筋次

7、， 应力钢筋 。在进行结 设 要 施工工艺fi温对各类钢筋的 ，同 混凝土 层 度对 件耐 极限的要求。在 地 ，为了 钢筋性，对钢筋的低 温性能 应有 的要求。 5 混凝土的 结力（或称 力）为了 钢筋 混凝土 同工的有效性， 间必须有 的 结力，钢筋 面的形 对 结力有重要的 。同 要 钢筋的 措施和 长度和混凝土 层 度。 另 对不同的 在件对钢筋 应有体的要求。 2.2 混凝土 2.2.1 混凝土的 成结 普通混凝土 由 和 料三种 本材料和经过 凝 硬 后形成的人工 材， 种由有不同性 的 分 成的 相 复合材料。 所，混凝土各 分结合形成的复结 层次 成了混凝土的 ，主要 来承受

8、力，并 混凝土有弹性变形的 的 凝 混凝土的和结合面currency1始 等，在 力 下，由其可“间的 在， 混凝土有较的塑性变形。混凝土结 的 面 等先的缺陷fifi 混凝土完fl性改变，受力的 源， 在受荷 的 对混凝土的力学性能改变有重要的 。由 凝的硬 过程 经 能完成，所以混凝土的强度 变形 要经较长 间的 期。2.2.2 混凝土强度 在工程，”受力的 件和结 极，般复合受力 ，复合受力 下混凝土的强度 设 关 和重的 。研 究复合受力 下混凝土的强度试验需要复的设备， 论分析 比较。”受力 下混凝土的强度， 进行钢筋混凝土结 件强度分析 建立强度 论 的重要 。 混凝土强度值（“强

9、度和拉强度）“ 的 种 号和 比“有 关系，其 如 料（ ）的性 混凝土的 或 和料的 制（人工或机的） 硬 的环件及混凝土 期等 有或 或的 。在试验 为所选择试件的 “和形 试验或 载 间长 的不同，得的强度值 不同。 此各种”受力 的混凝土强度必须以 的试验为 。 1混凝土的“强度 混凝土的“强度 混凝土力学性能主要的。人们通过“强度值为混凝土强度分 的， 施工过程 制混凝土 的主要 。混凝土“强度所以如此重要， 为钢筋混凝土结 主要的就 其“强度。此 ，混凝土的其力学性能，如 拉强度，弹性模 等 混凝土“强度有内在 系， 建立了 们间的关系， 就可以通过“强度 出混凝土的其 力学性能。

10、 前， 为 混凝土“强度所 的混凝土试件有 体和立体 种， 立体试件。（1）立体“强度 混凝土立体试件的强度比较 ， 以 值为混凝土强度的 本。 ，按制 （在 20oC3oC 的温度和 相对 度 90%以 件的 ）的长为 150mm 的立体试件在 28 期后， 试验得的有 95% 的“强度， 立体“强度值， 号 fcuk 。 混凝土立体强度值的数值， 混凝土结 设 GB50010-2001（以下称 ） ， 混凝土强度等 分为 14 ：C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50，C55，C60，C65，C70，C75，C80。其 号 C 混凝土（Concrete） ， 后面的

11、数 立体“强度值，” N/mm2。 混凝土强度 ，试在“力机 下 间 “，试 受“ ， 。由“力机 试 下 面间的力 ， 起了 的 ， 试 下端 ，了试 下端的变形，fi了试件的“极限强度。 试间 分 的约 “，混凝土比较 变形。荷载的增 ，“力 试件应力 达到极限值 ，试由受到 和 力的复 合 ，首先沿斜 ，间分的混凝土先达到极限应变 鼓出塌落，形成对顶的 锥体，如图 2-8a 如图 8a。如果在试件和“力机间 些润滑，这 试件 “力机 间的 力“，其 变形几乎不受约。试件沿几乎 力的 行地 几 ，如图 如图 的试验不 润滑，这比较 合 情况。 8b。这 所得的混凝土“强度较低。 2-8b

12、试的尺寸不同，试验 试 下面的 力 的 亦 不同， 此， 试件 下 面不涂润滑 “试，得到的“强度 值试件尺寸有 关系，立体“，“强度值fi。 试验结果的 律，对 长为的立体试，其立体“强度 应乘以换 系数来得到立体强度。 过去曾经长期 过以 200mm长的立体试混凝土的立强度，由 料 重 ，试验 需吨的试验机。为节约材料，工 ，些”fifi 长为 100mm 的立试。 这 种尺寸的试得的强度 150mm 的强 度有 的 异（尺寸效应） ，这 要进行换 的 。 试验资料分析， 长为 200mm 和 100mm 的立试 ，其换 关系分别取 1.05 和 0.95。 试验 载 度对立体强度 有 ，

13、 载度快，得的强度fi。通 载 度为：混凝土强度等 低 C30 ，取每秒钟 0.3N/mm20.5N/mm2 混凝土强度等 等或fi C30 ，取每秒钟 0.5N/mm20.8N/mm2。 混凝土的“强度 混凝土的 期有关，试验 ，混凝土的 期逐渐增长，“强度增长 度开始较快，后来逐渐趋缓，这种强度增 长的过程fifi延 ，在潮 环延 间会更长。如图 2-10 如图 10。 （2）轴 “强度（或棱 体强度） 混凝土“强度 试件的形 有关，考虑到 件以棱 体为主， 此棱 体（fi度 长）试件比立体试件能更地反映混凝土 件的“能力， 棱 体得的“强度称为轴 “强度（ 称棱 体“强度） 。在工程，钢筋混凝土轴 受“ 件，如 屋 受“弦杆等，长度比 面尺寸得 ， 件的混凝土强度， 混凝土棱 体轴 “强度 。在 件设 ，混凝土强度 轴 “强度。 混凝土轴 “强度的试件制 立体试件的制件相同。试验 下 面不涂润滑，得的混凝土“强度值比立体强度“。 并且试件fi宽比（即 h/b）增，其强度“。出现这种现 为试件的fi度，试验机 对试件的 力约延伸到试件 对 变 形 的约就“，所得的强度 “。 fi宽比 h/b 达到 数值后，这种趋势就几乎消失了。在 棱 体试件尺寸 ，首先考虑到试 验机“ 试件承“面间 力对棱 体试件的强度 ，就要求试件有