第1章混凝土结构材料物理力学性能采用

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1、钢筋的品种和力学性能筋的品种和力学性能混凝土的物理力学性能混凝土的物理力学性能钢筋与混凝土的粘筋与混凝土的粘结 第一章第一章 钢筋混凝土材料的力学性能筋混凝土材料的力学性能第1章混凝土结构材料物理力学性能采用1-1 钢筋的品种和力学性能筋的品种和力学性能1. 钢筋的品种筋的品种热轧钢筋筋HPB235HRB335、HRB400、RRB400热处理理钢筋筋冷加工冷加工钢筋筋钢丝冷拔冷拔钢筋筋冷冷轧钢筋筋冷拉冷拉钢筋筋钢筋碳素碳素钢丝、刻痕、刻痕钢丝、钢绞线1.1 按加工工按加工工艺分分类第1章混凝土结构材料物理力学性能采用1.2 按化学成分分按化学成分分类碳素碳素钢低合金低合金钢（合金含量不超（合

2、金含量不超过3.5%）钢筋由含碳量不同分由含碳量不同分为高碳高碳钢、中碳、中碳钢、低碳、低碳钢低碳低碳钢：（含碳量：（含碳量0.6%）强度高、塑性差度高、塑性差低合金低合金钢：碳素：碳素钢基基础上加入少量合金元素而成，上加入少量合金元素而成， 强度高、塑性好度高、塑性好第1章混凝土结构材料物理力学性能采用1.3 按表面形状不同分按表面形状不同分类光面光面钢筋筋:光滑的外表面，多光滑的外表面，多为小直小直径的径的HPB235钢筋。筋。变形形钢筋筋:外表有凹凸不平的外表有凹凸不平的纵横肋，横肋，以增加与以增加与砼的粘的粘结。钢筋月牙肋月牙肋 纹路与肋不相交，不易路与肋不相交，不易产生生应力集中，粘

3、力集中，粘结强度略低于等高肋度略低于等高肋钢筋。筋。等高肋等高肋（螺旋（螺旋纹、人字、人字纹）与）与钢筋筋砼粘粘结力好，力好，纹路与肋相交，易路与肋相交，易产生生应力集中。力集中。钢筋混凝土筋混凝土结构材料的力学性能构材料的力学性能第1章混凝土结构材料物理力学性能采用常用常用钢筋形式筋形式多股多股钢绞线钢筋混凝土筋混凝土结构材料的力学性能构材料的力学性能第1章混凝土结构材料物理力学性能采用1.4 热轧钢筋筋 HPB235（Q235） 以符号以符号“ ”表示表示 光光圆钢筋，低碳筋，低碳钢，质量量稳定，塑性及定，塑性及焊接性能很好，接性能很好，但但强度稍低。多作度稍低。多作为现浇楼板受力楼板受力

4、钢筋和箍筋。筋和箍筋。 HRB335（20Mnsi） 以符号以符号“ ”表示表示， HRB400 以符号以符号“ ”表示表示， RRB400 以符号以符号“ ”表示表示。第1章混凝土结构材料物理力学性能采用HRB335、HRB400、RRB400都属于都属于变形形带肋肋钢筋，筋，强度度较高，高，塑性和可塑性和可焊性能性能较好，与混凝土之好，与混凝土之间的粘的粘结性能也性能也较好，好，在工程中在工程中应用用较广。广。第一个字母是第一个字母是钢筋的加工工筋的加工工艺的英文的英文缩写，写， H为热轧、R为余余热处理；理；第二个字母是第二个字母是钢筋的表面形状的英文筋的表面形状的英文缩写，写， P为光

5、光圆、R为变形形带肋；肋；第三个字母是第三个字母是钢筋（筋（Bar）的英文）的英文缩写写缩写；写；数字表示数字表示钢筋的筋的强度度标准准值（单位：位：N/mm2）。）。符号及数字的含符号及数字的含义：第1章混凝土结构材料物理力学性能采用2. 钢筋的力学性能筋的力学性能热轧钢筋的 曲线 oa弹性性阶段段 b屈服屈服强度度fy（受拉（受拉强度限度限值）bcbc流幅流幅cd强化化阶段段de 颈缩阶段段 a比例极限比例极限 d抗拉抗拉强度度2.1 软钢的力学性能的力学性能软钢：有明有明显屈服点的屈服点的钢筋，如筋，如HPB235 、 HRB335、HRB400 。第1章混凝土结构材料物理力学性能采用屈

6、服屈服强度：是度：是钢筋筋强度的度的设计依据，在混凝土中的依据，在混凝土中的钢筋，筋，应力达到屈服力达到屈服强度，荷度，荷载不增加，不增加，应变继续增大，裂增大，裂缝开展开展过宽，构件，构件变形形过大，大，结构不能正常使用。构不能正常使用。伸伸 长 率：率：钢筋拉断筋拉断时应变，反映，反映钢筋塑性性能的指筋塑性性能的指标。伸。伸长率大的率大的钢筋，拉断前有足筋，拉断前有足够预兆，延性兆，延性较好。好。弯曲弯曲试验：钢筋筋围绕直径直径为D 的的钢辊弯弯转角而不角而不发生裂生裂纹，是反映是反映钢筋塑性性能的另一指筋塑性性能的另一指标。钢筋混凝土筋混凝土结构材料的力学性能构材料的力学性能第1章混凝土

7、结构材料物理力学性能采用 含碳量高，屈服含碳量高，屈服强度和抗拉度和抗拉强度高，伸度高，伸长率小，率小，流幅流幅缩短。短。钢筋混凝土筋混凝土结构材料的力学性能构材料的力学性能第1章混凝土结构材料物理力学性能采用硬钢的 曲线硬硬钢没有明确的屈服台没有明确的屈服台阶（流幅），（流幅），所以所以计算中以算中以“协定流限定流限”作作为强度度标准以准以 0.2表示，一般表示，一般 0.2相当于抗拉极限相当于抗拉极限强度度70%85%。2.2 硬硬钢的力学性能的力学性能如如热处理理钢筋及高筋及高强钢丝。a点：比例极限点：比例极限协定流限：定流限：强度度设计指指标，指，指经加加载及卸及卸载后尚存有后尚存有0

8、.2%永久残余永久残余变形形时的的应力。力。对工程的影响。工程的影响。第1章混凝土结构材料物理力学性能采用钢筋混凝土筋混凝土结构材料的力学性能构材料的力学性能2.3 曲曲线形式：形式： 有明有明显流幅的：分流幅的：分为弹性、屈服、性、屈服、强化和破坏等四个化和破坏等四个阶段。段。 无明无明显流幅的：没有明流幅的：没有明显的屈服的屈服阶段。段。 注：注：钢筋受筋受压和受拉和受拉时的的应力力-应变曲曲线几乎相同几乎相同 的的曲曲线简化理想化理想弹塑性曲塑性曲线： 屈服前：完全屈服前：完全弹性的；屈服后：完全塑性的。性的；屈服后：完全塑性的。第1章混凝土结构材料物理力学性能采用2.4 强度指度指标

9、A.A.有明有明显流幅的流幅的钢筋：筋：以以下屈服点下屈服点对应的的强度度作作为设计强度的依据，因度的依据，因为，钢筋屈服后的塑性筋屈服后的塑性变形形导致致构件构件产生不可恢复的生不可恢复的变形和不可形和不可闭合的裂合的裂缝，以至不，以至不能使用。能使用。 B.B.无明无明显流幅的流幅的钢筋：筋：以残余以残余应变为0.2%0.2%时所所对应的的应力力值作作为钢筋筋条件屈服条件屈服强度。度。 钢筋混凝土筋混凝土结构材料的力学性能构材料的力学性能第1章混凝土结构材料物理力学性能采用2.5 冷加工冷加工钢筋的力学性能筋的力学性能钢筋混凝土筋混凝土结构材料的力学性能构材料的力学性能2.5.1 2.5.

10、1 冷拉冷拉钢筋筋 将将钢筋拉伸超筋拉伸超过其屈服其屈服强度，放松，度，放松，经一段一段时间之后，之后，钢筋会筋会获得比原来屈服得比原来屈服强度更高的屈服度更高的屈服强度度值。 冷拉冷拉时效：常温需效：常温需2020天；天；100C100C时需需2 2小小时；400C400C时强度有所下降；度有所下降；700C700C时冷拉冷拉时效消失。效消失。故，注意故，注意焊接影响。接影响。冷拉加工的目的冷拉加工的目的改改变钢材内部材内部结构，提高构，提高钢材材强度，度，节约钢材。材。第1章混凝土结构材料物理力学性能采用钢筋冷拉后的 曲线冷拉后，屈服冷拉后，屈服强度提高了，度提高了，流幅流幅缩短，伸短，伸

11、长率降低（率降低（塑塑性下降性下降），），钢材性材性质变硬硬变脆。脆。冷拉后，冷拉后，抗拉抗拉强度提高但度提高但抗抗压强度没有提高，度没有提高，计算仍取算仍取用原来的抗用原来的抗压强度。度。特性：第1章混凝土结构材料物理力学性能采用2.5.2 2.5.2 冷拔冷拔钢筋筋将将钢筋筋强力拔力拔过硬合金模硬合金模（直径小于（直径小于钢筋）。筋）。温度的影响：高温温度的影响：高温时恢复到原状恢复到原状态，先，先焊后拉。后拉。特性：冷拔特性：冷拔钢筋没有屈服点和流幅；冷拔可同筋没有屈服点和流幅；冷拔可同时提高抗拉、提高抗拉、压强度度（强度提高，塑性降低度提高，塑性降低）。）。第1章混凝土结构材料物理力学

12、性能采用4.4.钢筋的筋的焊接性能接性能 工程中常采用工程中常采用焊接方式接接方式接长钢筋；筋；钢筋的筋的焊接性能与接性能与钢筋的化学成分有关，不同品种的筋的化学成分有关，不同品种的钢筋筋应采用不同的采用不同的焊接方法。接方法。 常用的常用的焊接方法有接方法有: :电弧弧焊、闪光光对焊、电渣渣压力力焊。 3.3.钢筋的疲筋的疲劳 重复荷重复荷载作用下，作用下，钢筋在低筋在低应力下力下产生的断裂称生的断裂称为钢筋筋的疲的疲劳；在；在规定的定的应力幅度内，力幅度内，经规定次数的重复荷定次数的重复荷载后，后，发生疲生疲劳破坏的破坏的最大最大应力力值称称为疲疲劳强度。度。 试验方法：方法：钢筋埋入混凝

13、土中重复受拉或受弯与筋埋入混凝土中重复受拉或受弯与单根根钢筋的筋的轴拉疲拉疲劳。 影响因素：影响因素：应力特征力特征值 ，荷，荷载重复次数，重复次数，钢筋筋强度。度。钢筋混凝土筋混凝土结构材料的力学性能构材料的力学性能第1章混凝土结构材料物理力学性能采用5.5.混凝土混凝土结构构对钢筋的要求筋的要求 强度：度：钢筋有足筋有足够的的强度度和适宜的和适宜的强屈比屈比( (极限极限强度与屈服度与屈服强度的比度的比值) )； 变形能力：形能力：钢筋的筋的伸伸长率率和和冷弯性冷弯性能均能均应达到达到规范要求；范要求； 可可焊性：性：焊接接处的的强度、度、变形形应能能满足足规范要范要求；求； 与混凝土的粘

14、与混凝土的粘结性性 ：钢筋与混凝土之筋与混凝土之间应有足有足够的的粘粘结力力，以保，以保证两者共同工作。两者共同工作。 低温性能低温性能钢筋混凝土筋混凝土结构材料的力学性能构材料的力学性能第1章混凝土结构材料物理力学性能采用 1-2 混凝土的物理力学性能混凝土的物理力学性能 混凝土是各向不均匀、内部存在裂混凝土是各向不均匀、内部存在裂缝和空隙的多相和空隙的多相复合材料；复合材料；压力主要由其中的骨料力主要由其中的骨料传递，水泥凝胶体起，水泥凝胶体起粘粘结和和扩散散压力的作用。力的作用。1.1.单向受力状向受力状态下的混凝土下的混凝土强度度 1.1 1.1 立方体抗立方体抗压强度度 fcu1.1

15、.11.1.1（不很严谨）定定义 在在标准条件下养准条件下养护2828天的天的标准准试件（件（150150150mm150150150mm），在），在压力机按力机按标准加准加载方方式式进行行试验，所，所测得的具有得的具有50%50%保保证率的承率的承载强度度为立立方体抗方体抗压强度度 。温度为203、相对湿度不小于95%第1章混凝土结构材料物理力学性能采用涂涂润滑滑剂试验情况情况: : 压力力试件件裂裂缝发展展扩张丧失承失承载力力1.1.2 1.1.2 影响影响强度的因素：度的因素：涂不涂刷涂不涂刷润滑滑剂 试块尺寸尺寸 加加载速率速率龄期。期。测得得的抗的抗压强度度较低；我国低；我国规范的方

16、法：范的方法：不涂不涂润滑滑剂。承压板试块摩擦力摩擦力不涂不涂润滑滑剂 强度大于度大于PP钢筋混凝土筋混凝土结构材料的力学性能构材料的力学性能第1章混凝土结构材料物理力学性能采用 不涂刷不涂刷润滑滑剂 试块尺寸：不同尺寸的尺寸：不同尺寸的试件，件，测得的得的立方体抗立方体抗压强度是不同的，当采用非度是不同的，当采用非标准准试件件进行行试验，其其结果果应按下述按下述强度度换算方法算方法进行行换算。算。 标准准试块：150150 150mm （强度度换算系数算系数为1.00 ） 非非标试块：100100 100mm （强度度换算系数算系数为0.95 ） 200200 200mm （强度度换算系数算

17、系数为1.05 ） 加加载速率：速率：0.2-0.3N/mm.mm/s. 龄期期,试件的立方体抗件的立方体抗压强度与其度与其龄期是有关系的，一般而言，期是有关系的，一般而言，龄期期长，试件的件的立方体抗立方体抗压强度就高；某些工程因建度就高；某些工程因建设周期周期长，混凝土，混凝土浇注至其受注至其受载的的时间远超超过28天，此天，此时可按混凝土的后期可按混凝土的后期强度度进行行设计。钢筋混凝土筋混凝土结构材料的力学性能构材料的力学性能第1章混凝土结构材料物理力学性能采用 1.1.3 混凝土混凝土强度等度等级 我国我国规范范混凝土混凝土强度等度等级有：定有：定义P.13 C10， C15，C20

18、，C25，C30，C35，C40，C50，C60，C70，C80 如果如果实测到的混凝土立方体抗到的混凝土立方体抗压强度度处于两等于两等级之之间，则混凝土的混凝土的强度等度等级按按较低的一低的一级采用。采用。表示混凝土表示混凝土Concrete立方体抗立方体抗压强度度钢筋混凝土筋混凝土结构材料的力学性能构材料的力学性能水利水水利水电工程用工程用砼分分1010个个强度等度等级，即，即C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60，级差差为5N/mm2。 第1章混凝土结构材料物理力学性能采用1.2 1.2 棱柱体抗棱柱体抗压强度度 fc轴心抗心抗压强度度 1.2.1

19、 概述 因构件因构件长度度远大于其截面尺寸，立方体大于其截面尺寸，立方体强度不能很好地反映构件中混凝土的受力状度不能很好地反映构件中混凝土的受力状态；规范采用高范采用高宽比比h hb b不同棱柱体不同棱柱体试件的抗件的抗压强度来衡量。度来衡量。 h hb b过小小时，加荷板，加荷板与混凝土表面与混凝土表面间摩擦力会摩擦力会约束混凝土的束混凝土的变形，但形，但h hb b过大大则会会在在试件加件加载时由于由于产生生较大的附加偏心而引起大的附加偏心而引起测量量误差，而当差，而当棱柱体的棱柱体的h hb b取取2 2时可基本上消除上述两方面的影响。我国可基本上消除上述两方面的影响。我国标准准棱柱体尺

20、寸棱柱体尺寸为150l50300150l50300mm。 标准准试块：150150300mm （强度度换算系数算系数为1.00 ） 非非标准准试块：100100300mm （强度度换算系数算系数为 1.05 ） 200200400mm （强度度换算系数算系数为0.95 ）钢筋混凝土筋混凝土结构材料的力学性能构材料的力学性能第1章混凝土结构材料物理力学性能采用 1.2.2 1.2.2 fc与与fcu关系关系 由于承由于承压板板对试件的件的约束，立束，立方体抗方体抗压强度大于棱柱体抗度大于棱柱体抗压强度，且有：度，且有：fc=0.76fcu ，考考虑到构件和到构件和试件的区件的区别，取，取 fc=

21、0.67fcu（水工（水工规范有范有0.880.88的系数）。的系数）。 国外一般采用国外一般采用圆柱体柱体试件（件（d=150,h=300d=150,h=300），），有有fc=0.79fcu圆柱体抗柱体抗压强度度承承压板板试块PP钢筋混凝土筋混凝土结构材料的力学性能构材料的力学性能第1章混凝土结构材料物理力学性能采用 棱柱体抗拉棱柱体抗拉强度是混凝土的基本度是混凝土的基本强度指度指标，它，它远小于混小于混凝土的立方体抗凝土的立方体抗压强度。一般条件下，其度。一般条件下，其值相当于棱柱体抗相当于棱柱体抗压强度的度的19118。 测量棱柱体抗拉量棱柱体抗拉强度：度： (1) 直接受拉法；直接受

22、拉法； (2) 劈裂法。劈裂法。(1).直接受拉直接受拉时的棱柱体抗拉的棱柱体抗拉强度：度：1.3 1.3 轴心抗拉心抗拉强度度ft试验结果：果：ft= 0.26fcu 2/3 考考虑到构件和到构件和试件的区件的区别，尺寸效，尺寸效应，加荷速度等，加荷速度等的影响，取的影响，取 ft= 0.225fcu 2/3 。钢筋混凝土筋混凝土结构材料的力学性能构材料的力学性能第1章混凝土结构材料物理力学性能采用(2).劈裂受拉劈裂受拉时的抗拉的抗拉强度：度： 轴心受拉心受拉试验对中中困困难，常采用立方体或，常采用立方体或圆柱体劈裂柱体劈裂试验测定定砼的抗拉的抗拉强度。度。我国根据我国根据100mm立方体

23、的劈立方体的劈裂与抗裂与抗压试验结果果对比有：比有： fts=0.19fcu 3/4钢筋混凝土筋混凝土结构材料的力学性能构材料的力学性能立方体立方体试件通件通过垫条施加条施加线载荷荷P，垂直截面上除，垂直截面上除垫条附近外，条附近外，产生均生均匀拉匀拉应力，当拉力，当拉应力达到力达到ft时，试件件对半劈裂。半劈裂。第1章混凝土结构材料物理力学性能采用 实际结构中，构中，砼很少很少处于于单向受力状向受力状态。更多的是。更多的是处于双于双向或三向受力状向或三向受力状态。2. 复合复合应力状力状态下的混凝土下的混凝土强度度2.1 2.1 双双轴应力状力状态 双向受双向受压强度大于度大于单向受向受压强

24、度，即度，即一向一向强度随另一向度随另一向压应力的增力的增加而增加加而增加。钢筋混凝土筋混凝土结构材料的力学性能构材料的力学性能 在在2 2方向方向压应力力为55556060的混凝土抗的混凝土抗压强度度时，混，混凝土凝土1 1方向抗方向抗压强度可达到最大度可达到最大值，约提高提高3030。最大最大强度度发生在生在 1 2 约等于等于2或或0.5时 第1章混凝土结构材料物理力学性能采用在双向受拉区，其在双向受拉区，其强度与度与单向受拉向受拉时差差别不大不大，即，即一一向抗拉向抗拉强度基本上与另一向度基本上与另一向拉拉应力的大小无关。力的大小无关。在一在一轴受受压一一轴受拉状受拉状态下，抗下，抗压

25、强度或抗拉度或抗拉强度均度均随另一方向拉随另一方向拉应力或力或压应力力的增加而减小。的增加而减小。钢筋混凝土筋混凝土结构材料的力学性能构材料的力学性能第1章混凝土结构材料物理力学性能采用 混凝土两向混凝土两向应力下的力下的强度可按下列公式度可按下列公式进行近似行近似计算：算：两向受两向受压两向受拉两向受拉一拉一一拉一压a双向压应力之比第1章混凝土结构材料物理力学性能采用工程工程应用：用：约束混凝土束混凝土钢管管砼密配螺旋箍筋密配螺旋箍筋 目前研究混凝土三向受力目前研究混凝土三向受力状状态下的下的强度，多集中于三度，多集中于三向受向受压状状态下混凝土的下混凝土的强度度问题。混凝土一向抗。混凝土一

26、向抗压强度度随另两向随另两向压应力的增加而增力的增加而增加。加。2.2 2.2 三向受三向受压时的混凝土的混凝土强度度第1章混凝土结构材料物理力学性能采用无侧向约束时的单轴抗压强度有侧向约束时的抗压强度混凝土在三向受混凝土在三向受压状状态下的极限下的极限强度可用下式表示度可用下式表示 1=f*C C 1=f*C r -侧向向约束束压应力力 r r 混凝土在三向受混凝土在三向受压时，不，不仅其其强度得到很大的提高，同度得到很大的提高，同时混凝土的混凝土的变形能力也有形能力也有较好的好的改善；改善；k为侧压效应系数，通常取4.0。第1章混凝土结构材料物理力学性能采用2.3 2.3 压压（拉）剪（拉

27、）剪构件受剪或受扭构件受剪或受扭时常遇到剪常遇到剪应力力t t 和和正正应力力 共同作用下的复合受力情况。共同作用下的复合受力情况。砼的抗剪的抗剪强度：随拉度：随拉应力增大而减小，力增大而减小， 随随压应力增大而增大；力增大而增大；当当压应力在力在0.6fc左右左右时，抗剪，抗剪强度达到最大，度达到最大，压应力力继续增大，内裂增大，内裂缝发展明展明显，抗剪，抗剪强度随度随压应力的增大力的增大而减小。而减小。第1章混凝土结构材料物理力学性能采用3.混凝土的混凝土的变形性能形性能 混凝土的混凝土的变形：形：(1) 受力受力变形；形；(2) 环境条件境条件变形。形。 3.1 混凝土的受力混凝土的受力

28、变形形 混凝土的受力混凝土的受力变形：形：(1) 一次短期加一次短期加载下的下的变形；形；(2)重重复加复加载下的下的变形；形；(3)长期加期加载下的下的变形。形。 3.1.1 混凝土在一次短期加混凝土在一次短期加载下的下的变形性能形性能 混凝土完整的混凝土完整的应力力应变曲曲线大致可以下大致可以下阶段段组成。成。 近似直近似直线段（近似段（近似弹性性阶段）段） 上升曲上升曲线段段1（稳定的裂定的裂缝扩展展阶段）段） 上升曲上升曲线段段2（裂（裂缝快速快速发展的不展的不稳定定阶段）段）主裂主裂缝贯通；通；咬合力、摩擦力残余支撑咬合力、摩擦力残余支撑 影响影响应力力应变曲曲线的因素有混凝土的因素

29、有混凝土强度、加度、加载速度等速度等。第1章混凝土结构材料物理力学性能采用应力小于力小于fc的的20% 30%时（a点）点），应力力应变关系关系接近直接近直线。当当应力力，呈，呈现塑性。塑性。应力增大到力增大到fc 的的80%左右左右（b点），点），应变增增长更快。更快。应力达到力达到fc （c点点）时，试件表面出件表面出现纵向裂向裂缝，试件开始破坏。达到的最件开始破坏。达到的最大大应力力o称称为砼棱柱体抗棱柱体抗压强度度fc c，相，相应的的应变为o o 一般一般为0.0020.002左右。左右。cu最大最大压应变第1章混凝土结构材料物理力学性能采用 (MPa)fco 0 (10-3)abc

30、d225201510546810加加载速度快速度快砼强度提高度提高加加载速度慢速度慢砼强度降低度降低作用是：加作用是：加载至至峰峰值应力后，吸力后，吸收收试验机的机的变形形能，能，测出下降段出下降段P PP P影响影响应力力应变曲曲线形状因素形状因素砼强度低，曲度低，曲线平坦；平坦；强度高，曲度高，曲线陡，陡，cu小；小；加加载速度快，最大速度快，最大应力提高，曲力提高，曲线陡；加陡；加载速度慢，曲速度慢，曲线平平缓，cu增大。增大。第1章混凝土结构材料物理力学性能采用图1-9 不同强度的混凝土的 曲线cu越大，表示混凝土的塑性越大，表示混凝土的塑性变形能力越大，也就是延性形能力越大，也就是延

31、性(指构件最指构件最终破坏之前破坏之前经受非受非弹性性变形的能力形的能力) 越好。越好。混凝土的混凝土的强度等度等级越高，越高，上升段上升段长，峰点越高，峰，峰点越高，峰值应变也有所增大；下降也有所增大；下降段越陡。段越陡。cu最大最大压应变第1章混凝土结构材料物理力学性能采用3.1.2 3.1.2 混凝土在重复荷混凝土在重复荷载下的下的变形性能形性能 因混凝土是因混凝土是弹塑性材料，当塑性材料，当进行加行加载后再卸后再卸载，其部，其部分分应变立即或立即或经过一段一段时间后恢复（后恢复（弹性性应变），而另一），而另一部分部分应变则不能恢复（残余不能恢复（残余应变），一次加），一次加载、卸、卸载

32、循循环中混凝土的中混凝土的应力力应变曲曲线形成一形成一闭合合环。 在在较高高应力水平下力水平下对混凝土施加重复荷混凝土施加重复荷载，其，其应力力应变曲曲线环逐逐渐靠近，退化成一条直靠近，退化成一条直线，再，再经过数次的重复数次的重复加加载，应力力应变关系曲关系曲线由由“凸凸”向向应力力轴变为“凸凸”向向应变轴且不再形成且不再形成闭合合环；最；最终混凝土混凝土试件因裂件因裂缝过宽或或变形形过大而破坏。大而破坏。第1章混凝土结构材料物理力学性能采用 p e 重复荷重复荷载下的下的应力力- -应变曲曲线破坏破坏fcf 3 2 1 疲疲劳强度度 fc 因重复荷因重复荷载作用引起的破坏作用引起的破坏称之

33、称之为疲疲劳破坏破坏,混凝土的疲混凝土的疲劳破破坏坏强度与其上度与其上应力最小力最小值与最大与最大值的比的比值r r和荷和荷载的重复次数有的重复次数有直接关系。直接关系。第1章混凝土结构材料物理力学性能采用0 c0.5fc ，非，非线性徐性徐变。P弹变徐回徐回t0t1t弹变 e徐徐变cr永久永久变形形总变形形最最终徐徐变3.1.3 3.1.3 混凝土混凝土长期荷期荷载作用下的作用下的变形性能形性能 现象象：荷荷载长时间持持续作用下，尽管混凝土上的作用下，尽管混凝土上的应力不力不变，其其变形也会随形也会随时间的延的延长而增大而增大-徐徐变。第1章混凝土结构材料物理力学性能采用原因：原因： 胶凝体

34、的粘性流胶凝体的粘性流动； 混凝土内部微裂混凝土内部微裂缝的的发展展。影响因素：影响因素： 应力：力： c0.5fc，线性徐性徐变；0.5fc c0.8fc，混凝土破坏；，混凝土破坏； 龄期期：加荷：加荷时混凝土的混凝土的龄期越早，徐期越早，徐变越大；越大； 环境湿度境湿度：湿度愈大，徐：湿度愈大，徐变愈小；愈小； 水泥用量及水灰比水泥用量及水灰比： 徐徐变与水泥用量及水灰比成正比；与水泥用量及水灰比成正比； 部分徐部分徐变可恢复（可恢复（弹性徐回）；大部分徐性徐回）；大部分徐变不可恢复不可恢复（残余（残余变形）。形）。 徐徐变与塑性与塑性变形的不同形的不同 P.23 第1章混凝土结构材料物理

35、力学性能采用徐徐变对混凝土混凝土结构的影响构的影响 有利：有利： 徐徐变造成造成结构内力的重新分布，降低高构内力的重新分布，降低高应力，提高力，提高 低低应力，改善了力，改善了结构的内力分布；构的内力分布； 徐徐变改善改善钢筋与混凝土之筋与混凝土之间的的应力分布，使力分布，使结构最构最 终内力分布和材料的利用内力分布和材料的利用趋向合理。向合理。 不利：不利： 徐徐变降低构件的降低构件的刚度，加大构件的度，加大构件的变形；形； 徐徐变增大增大预应力混凝土构件中力混凝土构件中预应力力钢筋的筋的应力力损 失，降低失，降低预应力效果；力效果； 徐徐变对构件中的裂构件中的裂缝有增大作用。有增大作用。P

36、AsPAs s1 c1P s2As s2P P拆去，拆去，钢筋受筋受压，混凝土受拉，混凝土受拉. .徐徐变： s ， c 在在实际工程中，需工程中，需要通要通过对结构构件的内构构件的内力分析以及力分析以及对混凝土徐混凝土徐变性性质的的认识，来利用，来利用或控制徐或控制徐变对结构的影构的影响。响。第1章混凝土结构材料物理力学性能采用3.2 混凝土的温度混凝土的温度变形和干形和干缩变形形 现象：因外界温度象：因外界温度变化及内部水化化及内部水化热等等产生的温度生的温度变形；形； 因外界湿度因外界湿度变化及凝固化及凝固结硬中失水等硬中失水等产生的生的变形。形。 原因：原因：1.固体材料的固体材料的热

37、胀冷冷缩； 2.水泥凝胶体失水后水泥凝胶体失水后转换为水泥石的体水泥石的体积缩小。小。 影响因素：影响因素： 1.水泥品种：等水泥品种：等级越高，收越高，收缩越大越大 2.水泥用量：水泥用量与水灰比越大，收水泥用量：水泥用量与水灰比越大，收缩越大越大 3.骨料：骨料越硬，收骨料：骨料越硬，收缩越小越小 4.其他：养其他：养护条件、条件、环境条件、体境条件、体积与表面与表面积比。比。 收收缩对混凝土混凝土结构的影响：构的影响： 在在结构中构中产生温度或干生温度或干缩拉拉应力；力；As sAs s收收缩： 钢筋受筋受压， 混凝土受拉混凝土受拉As导致混凝土开裂，影响致混凝土开裂，影响结构承构承载能

38、力和耐久性。能力和耐久性。第1章混凝土结构材料物理力学性能采用 c c c e c p 0 1 b. 变形模量（割形模量（割线模量）模量）弹性系数，受性系数，受压时，为0.41.0；受拉破坏受拉破坏时，为1.01.04.4.混凝土的混凝土的弹性模量、泊松性模量、泊松比、比、剪切模量剪切模量 1 1）. .混凝土的混凝土的弹性模量性模量 a. a. 原点切原点切线模量（模量（弹性模量）：拉性模量）：拉压相同相同混凝土混凝土弹性模量的性模量的测试方法（方法（150150300150150300标准准试件件） c/fc c0.5加、卸加、卸510次次载P PP P(低应力）,原因(高应力)，原因第1

39、章混凝土结构材料物理力学性能采用 2 2）混凝土的泊松比）混凝土的泊松比 混凝土拉、混凝土拉、压应变的比的比值称称为其其泊松比泊松比; 压力力较小小时泊松比泊松比为0.120.18，接近破坏，接近破坏时达达0.5以上，一般可取以上，一般可取1/6。 3 3）剪切模量）剪切模量 混凝土剪切模量是将混凝土混凝土剪切模量是将混凝土视为弹性材料，按性材料，按弹性理性理论求出求出(当当n n取取为1/6时，混凝土剪切模量，混凝土剪切模量为0.43Ec)：5.5.混凝土的重力密度混凝土的重力密度 混凝土的重力密度与所采用的骨料的重力密度及混凝土的密混凝土的重力密度与所采用的骨料的重力密度及混凝土的密实度有

40、关，可按下列数度有关，可按下列数值采用：采用： 骨料骨料为一般重力密度岩石的混凝土，取一般重力密度岩石的混凝土，取23kNm3（人工振（人工振捣）；）；24kNm3（机械振（机械振捣）。骨料）。骨料为大重力密度岩石的混凝大重力密度岩石的混凝土，在上述数土，在上述数值上再增加上再增加1.0kNm3。 钢筋混凝土的重力密度一般取筋混凝土的重力密度一般取为25kNm3 。第1章混凝土结构材料物理力学性能采用1-3 钢筋与混凝土的粘筋与混凝土的粘结 1.钢筋与混凝土之筋与混凝土之间的粘的粘结力力光光圆钢筋筋粘粘结力力摩擦力摩擦力机械咬合力机械咬合力有滑移有滑移时粘粘附力即消失附力即消失钢筋受力筋受力较

41、大大时粘粘结力力主要由此二主要由此二部分部分组成成变形形钢筋筋粘粘结力力摩擦力摩擦力机械咬合力机械咬合力主要作用主要作用1.1 粘粘结力力组成成（钢筋表面不平、微筋表面不平、微锈时可可显著提高咬合力）著提高咬合力）PP第1章混凝土结构材料物理力学性能采用1.2 粘结（应）力试验考虑微分段粘结应力（钢筋表面不平、微筋表面不平、微锈时可可显著提高咬合力）著提高咬合力）PPS-钢筋内的拉应力AS-钢筋截面积u-钢筋周长第1章混凝土结构材料物理力学性能采用1.3 影响粘影响粘结力的主要因素力的主要因素 砼强度度：粘：粘结强度随度随砼强度的提高而增加，但并不与立方度的提高而增加，但并不与立方体体强度度f

42、cu成正比，而与抗拉成正比，而与抗拉强度度 ft 成正比。成正比。 保保护层厚度厚度：变形形钢筋，粘筋，粘结强度主要取决于劈裂破坏。度主要取决于劈裂破坏。相相对保保护层厚度厚度c/d 越大，越大，砼抵抗劈裂破坏的能力也越大，粘抵抗劈裂破坏的能力也越大，粘结强度越高。度越高。 受力情况受力情况：受：受压钢筋由于直径增大会增加筋由于直径增大会增加对砼的的挤压，从，从而使摩擦作用增加。而使摩擦作用增加。 钢筋表面和外形特征筋表面和外形特征： 光面光面钢筋表面凹凸筋表面凹凸较小，机械咬合作用小，粘小，机械咬合作用小，粘结强度低。度低。 月牙肋和螺月牙肋和螺纹肋肋变形形钢筋，机械咬合作用大，粘筋，机械咬

43、合作用大，粘结强度高。度高。第1章混凝土结构材料物理力学性能采用 1.4 粘粘结应力分布力分布 光面光面钢筋筋b峰峰值随随P增加，由加荷端移至自由端，增加，由加荷端移至自由端， b图形形长度（有效埋度（有效埋长）达到自由端。）达到自由端。变形形钢筋筋b峰峰值始始终在加荷端附近，有效埋在加荷端附近，有效埋长增加增加 缓慢，粘慢，粘结力大于光面力大于光面钢筋。筋。粘结力峰值第1章混凝土结构材料物理力学性能采用关于机械咬合力关于机械咬合力光光圆钢筋筋咬合力来自表面的粗糙不平。咬合力来自表面的粗糙不平。变形形钢筋筋变形形钢筋的横肋筋的横肋对混凝土的混凝土的挤压如同一个楔，如同一个楔，会会产生很大的机械

44、咬合力，从而提高了生很大的机械咬合力，从而提高了变形形钢筋的粘筋的粘结能力能力1.5 粘粘结破坏形式破坏形式 变形形钢筋的粘筋的粘结破坏：破坏：横肋横肋挤压混凝土使混凝土使钢筋周筋周围混凝土开裂滑移混凝土开裂滑移变形加快，形加快，肋肋间混凝土剪切混凝土剪切强度不度不够，发生生“刮梨式刮梨式” 拔出破坏。拔出破坏。图 钢筋横肋对混凝土的挤压力1-钢筋凸肋上的挤压力；2-内部裂缝第1章混凝土结构材料物理力学性能采用钢筋即将拔出筋即将拔出时的极限状的极限状态对应的的平均粘平均粘结应力，称力，称为粘粘结强度。度。 光面光面钢筋的粘筋的粘结破坏：破坏：钢筋从混凝土中拔出筋从混凝土中拔出时，表面有明表面有

45、明显的的纵向摩擦痕迹。向摩擦痕迹。第1章混凝土结构材料物理力学性能采用2 钢筋的筋的锚固与接固与接头2.1 2.1 钢筋的筋的锚固固 锚固固长度度la a，它可根据，它可根据钢筋筋应力达到屈服力达到屈服强度度时，钢筋才筋才被拔被拔动的条件确定，由的条件确定，由钢筋的受力平衡条件得筋的受力平衡条件得fyAs= lab ula= fyAs /（b u）=fyd/（4b ） 可知，可知，钢筋筋强度越高，直径越粗，混凝土度越高，直径越粗，混凝土强度越低，度越低，则要求要求锚固固长度越度越长。 对于受于受压钢筋，由于筋，由于钢筋受筋受压时会会侧向鼓向鼓胀，对混凝土混凝土产生生挤压，增加了粘，增加了粘结力

46、，所以它的力，所以它的锚固固长度可以短些。度可以短些。第1章混凝土结构材料物理力学性能采用钢筋弯钩的形式与尺寸钢筋机械锚固的形式 机械机械锚固的形式可以提高固的形式可以提高钢筋的筋的锚固力，减少固力，减少锚固固长度。度。受力的光面受力的光面钢筋末端必筋末端必须做成半做成半圆弯弯钩以保以保证光面光面钢筋粘筋粘结锚固的可靠性。固的可靠性。第1章混凝土结构材料物理力学性能采用第1章混凝土结构材料物理力学性能采用2.2 钢筋的筋的连接接 钢筋筋连接的原接的原则（1）接）接头应尽量尽量设置在受力置在受力较小小处，以降低接，以降低接头对钢筋筋传力的力的影响程度。影响程度。（2）在同一）在同一钢筋上宜少筋上

47、宜少设连接接接接头，以避免，以避免过多的削弱多的削弱钢筋的筋的传力性能。力性能。（3）同一构件相）同一构件相邻纵向受力向受力钢筋的接筋的接头宜相互宜相互错开。开。（4）在）在钢筋筋连接区域接区域应采取必要构造措施，如适当增加混凝土采取必要构造措施，如适当增加混凝土保保护层厚度等厚度等钢筋的筋的连接形式：有接形式：有绑扎搭接、机械扎搭接、机械连接和接和焊接接第1章混凝土结构材料物理力学性能采用绑扎搭接扎搭接 采用采用绑扎搭接接扎搭接接头时，钢筋筋间力的力的传递是靠是靠钢筋与混凝土之筋与混凝土之间的粘的粘结力，因此必力，因此必须有足有足够的搭接的搭接长度。度。应满足相足相应的构造要的构造要求，以保求，以保证力的力的传递。钢筋绑扎搭接接头第1章混凝土结构材料物理力学性能采用