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1、一、钢筋 1. 钢筋的成分、级别和品种第第2 2章章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能A A、按化学成分分按化学成分分 普通低合金钢普通低合金钢碳素钢碳素钢（如（如4040Si2MnVSi2MnV钢）钢）低碳钢（含低碳钢（含C C量：量：0.25%0.6%0.6%）普通碳素钢普通碳素钢加入少量合金元素加入少量合金元素( (如如Mn、Ti、V) )一、钢筋 1. 钢筋的成分、级别和品种钢筋热轧钢筋热轧钢筋：热轧光面钢筋：热轧光面钢筋HPB235，热轧带肋钢筋热轧带肋钢筋HRB335、HRB400，冷拉冷拉钢筋钢筋：由热轧钢筋在常温下用机械拉伸而成：由热轧钢筋在常温下用机械拉伸而成
2、热处理钢筋热处理钢筋：将：将HRB400、RRB400钢筋通过加热、淬火、回火而成钢筋通过加热、淬火、回火而成B、按加工按加工钢丝钢丝碳素钢丝碳素钢丝：高碳镇静钢通过多次冷拔、应力消除、矫正、回火处理而成：高碳镇静钢通过多次冷拔、应力消除、矫正、回火处理而成刻痕钢丝刻痕钢丝：在钢丝表面刻痕，以增强其与混凝土间的粘结力：在钢丝表面刻痕，以增强其与混凝土间的粘结力钢绞线钢绞线：几根相同直径的钢丝成螺旋状铰绕在一起：几根相同直径的钢丝成螺旋状铰绕在一起冷拔低碳钢丝冷拔低碳钢丝：由低碳钢冷拔而成：由低碳钢冷拔而成第第2 2章章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能1X31X31X71X7余
3、热处理钢筋余热处理钢筋RRB400一、钢筋 1. 钢筋的成分、级别和品种C C、按表面形状按表面形状光圆钢筋光圆钢筋变形钢筋变形钢筋第第2 2章章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能钢筋的选用规定：钢筋的选用规定：非预应力钢筋：HRB235，HRB335预应力钢筋：钢绞线、钢丝，热处理钢筋HRB400，RRB400一、钢筋 2. 钢筋的力学性能ABBCDE上屈服点不稳定下屈服点出现颈缩拉断BC段为屈服平台CD段为强化段0.2%0.2标距有明显流幅的钢筋无明显流幅的钢筋钢筋受压和受拉时的应力钢筋受压和受拉时的应力-应变曲线几乎相同应变曲线几乎相同第第2 2章章 钢筋混凝土材料的力学
4、性能钢筋混凝土材料的力学性能一、钢筋 2. 钢筋的力学性能ABBCDE0.2%0.2强度指标* 明显流幅的钢筋：明显流幅的钢筋：下屈服点对应的强度作为设下屈服点对应的强度作为设计强度的依据计强度的依据，因为，钢筋屈服后会产生大的塑，因为，钢筋屈服后会产生大的塑性变形，钢筋混凝土构件会产生不可恢复的变形性变形，钢筋混凝土构件会产生不可恢复的变形和不可闭合的裂缝，以至不能使用和不可闭合的裂缝，以至不能使用 * 无明显流幅的钢筋：无明显流幅的钢筋：残余应变为残余应变为0.2%时所时所对应对应的应力作为条件屈服强度的应力作为条件屈服强度 第第2 2章章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能
5、一、钢筋 2. 钢筋的力学性能变形指标* 伸长率伸长率：钢筋拉断后的伸长与原长的比值：钢筋拉断后的伸长与原长的比值* 冷冷弯弯要要求求：将将直直径径为为d的的钢钢筋筋绕绕直直径径为为D的钢辊弯成一定的角度而不发生断裂的钢辊弯成一定的角度而不发生断裂 第第2 2章章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能塑性塑性弯转角度弯转角度越大，塑性性能越好。越大，塑性性能越好。 一、钢筋 3. 钢筋应力-应变曲线的数学模型sss=Essys,hfysss=Essys,hfyfs,us,us,usss=Essyfys,hfs,u有明显流幅的钢筋无明显流幅的钢筋第第2 2章章 钢筋混凝土材料的力学性
6、能钢筋混凝土材料的力学性能一、钢筋 4. 钢筋的疲劳重复荷载作用下，钢筋的强度静载作用下的强度规定的应力幅度内，经一定次数的重复荷载后，发生疲劳破坏的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。第第2 2章章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能试验方法单根钢筋的轴拉疲劳钢筋埋入混凝土中重复受拉或受弯一、钢筋 5. 钢筋的冷加工和热处理冷拉BKZZK残余变形冷拉伸长率无时效经时效K点的选择：应力控制和应变控制温度的影响：温度达700C时恢复到冷拉前的状态，先焊后拉特性：只提高抗拉强度，不提高抗压强度，强度提高，塑性下降第第2 2章章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝
7、土材料的力学性能一、钢筋 5. 钢筋的冷加工和热处理冷拔经过冷拔后钢筋没有明显的屈服点和流幅冷拔既能提高抗拉强度又能提高抗压强度第第2 2章章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能一、钢筋 5. 钢筋的冷加工和热处理热处理对特定钢号的钢筋进行淬火和回火处理强度提高，塑性降低不降低强度的前提下，消除由淬火产生的内力，改善塑性和韧性第第2 2章章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能一、钢筋 6. 混凝土结构对钢筋的要求强度要求：屈服强度和极限强度，抗震设计时还要求有一定的屈强比强度要求：屈服强度和极限强度，抗震设计时还要求有一定的屈强比塑性要求：伸长率和冷弯要求塑性要求：
8、伸长率和冷弯要求可焊性可焊性与与混凝土的粘结性混凝土的粘结性第第2 2章章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能二、混凝土 1. 单轴受力状态下混凝土的抗压强度立方体抗压强度fcu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的方法：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，丧失承载力另另影响强度的因素影响强度的因素还有：龄期、加载速还有：龄期、加载速率、试块尺寸等率、试块尺寸等第第2 2章章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能二、混凝土 1. 单轴受力状态下混凝土的抗压强度标准试块：150150 150非标准试块：1
9、00100 100 换算系数 0.95 200200 200 换算系数 1.05立方体抗压强度是区分混凝土强度等级的指标，我国规范混凝土的强度等立方体抗压强度是区分混凝土强度等级的指标，我国规范混凝土的强度等级有：级有：C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50，C55，C60，C65，C70，C75，C80表示混凝土Concrete立方体抗压强度立方体抗压强度fcu第第2 2章章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能二、混凝土 1. 单轴受力状态下混凝土的抗压强度棱柱体抗压强度fc承压板试块标准试块：150150 300非标准试块：100100 300 换算系
10、数 0.95 200200 400 换算系数 1.05考虑到承压板对试件的约束，立方体抗压强度大考虑到承压板对试件的约束，立方体抗压强度大于棱柱体抗压强度，且有：于棱柱体抗压强度，且有：fc=0.76fcu (试验结果)考虑到构件和试件的区别，取考虑到构件和试件的区别，取fc=0.67fcu 对对国外（美国、日本、欧洲混凝土协会等）采用的圆柱体试件（国外（美国、日本、欧洲混凝土协会等）采用的圆柱体试件（d=150, h=300），有），有fc=0.79fcu 圆柱体抗压强度第第2 2章章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能二、混凝土 2. 单轴受力状态下混凝土的抗拉强度直接受拉试
11、验ft100100150150500试验结果：试验结果：ft=0.26fcu 2/3考虑到构件和试件的区别，尺寸效应，加荷考虑到构件和试件的区别，尺寸效应，加荷速度等的影响，取速度等的影响，取ft=0.23fcu 2/3第第2 2章章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能二、混凝土 2. 单轴受力状态下混凝土的抗拉强度劈裂试验ftsddftsFFFF我国根据我国根据100mm立方体的立方体的劈裂与抗压试验结果有：劈裂与抗压试验结果有：fts=0.19fcu 3/4第第2 2章章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能二、混凝土 2. 复合受力状态下混凝土的抗拉强度双轴应力
12、下的强度1.01.01.21.2-0.2-0.22/fc1/fc拉压/fc/fc0.20.1-0.10.00.61.0单轴抗拉强度单轴抗压强度双向正应力下的强度曲线法向应力和剪应力下的强度曲线第第2 2章章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能二、混凝土 2. 复合受力状态下混凝土的抗拉强度三向受压时的混凝土强度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的抗压强度无侧向约束时圆柱体的单轴抗压强度第第2 2章章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能二、混凝土 3. 混凝土的疲劳强度破坏重复荷载下的应力-应变曲线fcf321疲劳
13、强度fcfcf的确定原则：100100 300或150150 450 的棱柱体试块承受200万次（或以上）循环荷载时发生破坏的最大压应力值第第2 2章章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能二、混凝土 4. 混凝土的变形性能(MPa)fco0(10-3)abcd225201510546810混凝土强度提高加载速度减慢单轴受压时的应力-应变关系作用是：峰值应力后，吸收试验机的变形能，测出下降段第第2 2章章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能二、混凝土 4. 混凝土的变形性能单轴受压时的应力-应变关系的数学模型u=0.00380=0.002ocfcc0.15fcu=0.
14、00350=0.002ocfcc美国Hognestad模型德国Rsch模型第第2 2章章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能二、混凝土 4. 混凝土的变形性能单轴受压时的应力-应变关系的数学模型-中国规范u0ocfcc第第2 2章章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能二、混凝土 4. 混凝土的变形性能侧向受约束时混凝土的变形特点cu约束混凝土非约束混凝土ccfccfcEsecEc c0 2c0 sp cco环箍断裂第第2 2章章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能二、混凝土 4. 混凝土的变形性能轴向受拉时混凝土的应力应变关系tto t0 tu ftt
15、(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 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能二、混凝土 4. 混凝土的变形性能重复荷载下混凝土的变形性能pe包罗线与一次性加载时的应力-应变曲线相似第第2 2章章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能二、混凝土 4. 混凝土的变形性能混凝土的弹性模量ccccep01原点切线模量（弹性模量）：拉压相同变形模量（割线模量、弹塑性模量）切线模量受压时，为0.41.0；受拉破坏时，为1.0第第2
16、2章章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能二、混凝土 4. 混凝土的变形性能混凝土的弹性模量的试验方法（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 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能二、混凝土 4. 混凝土的变形性能混凝土的泊松比和剪切模量混凝土的泊松比，在压力较小时为混凝土的泊松比，在压力较小时为0.150.18，接近破坏时可达，接近破坏时可达0.5以上，以上，一般可取一般可取0.2混凝土的剪切模量为混凝土的剪切模量为第第2 2章章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能二、混凝土 4.
17、混凝土的变形性能长期荷载作用下混凝土的变形性能-徐变0.51.01.52.02.505101520253035(10-3)(月)c0.5fc，线性徐变c0.8fc，非线性徐变creeecrP原因之一，胶凝体原因之一，胶凝体的粘性流动的粘性流动原因之二，混凝土原因之二，混凝土内部微裂缝的不断发内部微裂缝的不断发展展第第2 2章章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能二、混凝土 4. 混凝土的变形性能长期荷载作用下混凝土的变形性能-影响徐变的因素应力：应力： c0.5fc，徐变变形与应力成正比-线性徐变 0.5fcc0.8fc，造成混凝土破坏，不稳定加荷时加荷时混凝土的龄期，越早，徐变
18、越大混凝土的龄期，越早，徐变越大水泥用量越多，水灰比越大，徐变越大水泥用量越多，水灰比越大，徐变越大骨料越硬，徐变越小骨料越硬，徐变越小第第2 2章章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能二、混凝土 4. 混凝土的变形性能混凝土的收缩-结硬过程中混凝土体积缩小的性质水泥品种：等级越高，收缩越大水泥品种：等级越高，收缩越大水泥用量：水泥用量越多，水灰比越大，收缩越大水泥用量：水泥用量越多，水灰比越大，收缩越大骨料：骨料越硬，收缩越小骨料：骨料越硬，收缩越小养护条件、制作方法、使用环境、体积与表面积的比值等养护条件、制作方法、使用环境、体积与表面积的比值等第第2 2章章 钢筋混凝土材料
19、的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能二、混凝土 4. 混凝土的变形性能徐变对混凝土结构的影响PAsPAs s1c1Ps2As s2P拆去，钢筋受压混凝土受拉，可能会引起混凝土开裂徐变：徐变： s， c第第2 2章章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能二、混凝土 4. 混凝土的变形性能收缩对混凝土结构的影响AssAs s收缩：收缩： 钢筋受压， 混凝土受拉As第第2 2章章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能三、钢筋与砼的粘结作用第第2 2章章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能(a)(a)砼硬化后钢筋与砼之间产生了良好的粘结力；砼硬化后钢筋与砼之间产生了
20、良好的粘结力；(b)(b)钢筋与砼的温度线膨胀系数非常接近；钢筋与砼的温度线膨胀系数非常接近；钢筋与砼共同工作的基础：钢筋与砼共同工作的基础：(c)(c)钢筋由于砼的保护而避免锈蚀。钢筋由于砼的保护而避免锈蚀。三、钢筋与砼的粘结作用 1. 粘结作用的组成第第2 2章章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能摩擦力摩擦力 胶结力胶结力机械咬合力机械咬合力粘粘结结作作用用砼收缩且裹紧钢筋砼收缩且裹紧钢筋砼颗粒的化学作用砼颗粒的化学作用钢筋表面凹凸不平钢筋表面凹凸不平三、钢筋与砼的粘结作用 2. 粘结强度及其影响因素第第2 2章章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能粘结强度粘结强度拉拔试验拉拔试验钢筋与混凝土粘结作用的大小钢筋与混凝土粘结作用的大小钢筋埋入混凝土的长钢筋埋入混凝土的长度称为锚固长度。度称为锚固长度。三、钢筋与砼的粘结作用 2. 粘结强度及其影响因素第第2 2章章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能A A、混凝土的强度等级混凝土的强度等级B B、浇筑混凝土时钢筋的位置浇筑混凝土时钢筋的位置C C、钢筋的表面特征钢筋的表面特征D D、混凝土保护层厚度混凝土保护层厚度E E、箍筋的横向约束箍筋的横向约束影响钢筋与混凝土粘结强度的因素：影响钢筋与混凝土粘结强度的因素：
