钢筋混凝土结构的材料力学性能PPT学习教案

1、会计学1钢筋混凝土结构的材料力学性能钢筋混凝土结构的材料力学性能第1页/共38页 钢丝是由热轧钢筋经冷拔而成，根据原材料不同又分为冷拔低碳钢丝和碳素钢丝，钢丝可刻痕(刻痕钢丝)和铰成钢绞线，故钢丝有：冷拉低碳钢丝 b 碳素钢丝 s 刻痕钢丝 k 钢绞线 j 热处理钢筋是对某些特定钢号的热轧钢筋进行热处理得到的。第2页/共38页 钢筋的 曲线lPPAAPll2.2 钢筋的力学性能钢筋的力学性能第3页/共38页比例极限屈服强度极限强度o(N/mm2)fyfted流幅abcoa弹性阶段a比例极限b屈服强度cd强化阶段0.2% 0.2(N/mm2)od极限强度de 颈缩阶段 0.2条件屈服强度第4页/

2、共38页由力学性能不同分成：软钢软钢：有明显屈服台阶的钢筋(热轧钢筋、冷拉钢筋)硬钢硬钢：无明显屈服台阶的钢筋(钢丝、热处理钢筋)第5页/共38页 钢筋力学性能指标：对于有明显屈服台阶的软钢取屈服强度 fy 作为强度设计依据。对于无明显屈服台阶的硬钢取条件屈服强度 0.2作为强度设计依据。屈服强度、极限强度、伸长率、冷弯性能。第6页/共38页取相应于残余应变 = 0.2%时的应力 0.2作为名义屈服点。常取 0.2=0.8 fsu。伸长率：%100112lll冷弯性能：弯心直径冷弯角度dldl10511015110.2的定义：第7页/共38页 冷加工的方法：冷拉、冷拔、冷轧。 冷加工的目的：改

3、变钢材内部结构，提高 钢材强度，节约钢筋。 冷加工对钢材性能的影响。热处理是对某些特定型号的热轧钢进行淬火和回火处理。 2.3 钢筋的冷加工的热处理钢筋的冷加工的热处理 第8页/共38页o冷拉控制应力(N/mm2)冷拉率残余变形oabccdd冷拉无时效冷拉经时效(a)(b)d1d2Pd2d1第9页/共38页(a) 为冷拉，可采用冷拉控制应力和冷拉率控制。冷拉后可提高钢材的抗拉强度，但其屈服台阶变短。(b) 为冷拔，可同时提高钢材的抗拉和抗压强度。塑性降低很多。 冷轧后，钢筋表面轧成带肋，强度与冷拔低碳 丝接近，塑性要好一些。第10页/共38页%100112lll4.冷弯要求第11页/共38页

4、钢筋受力后，若保持长度不变，则其应 力随时间增长而降低的现象称为松弛。 钢筋的疲劳破坏是指钢筋在承受重复、周期动荷载作用下，经过一定次数后，从塑性破坏的性质转变成脆性突然断裂的现象。第12页/共38页混凝土的组份：骨料水泥结晶体水泥凝胶体弹性变形的基础塑性变形的基础混凝土的强度及变形随时间、随环境的变化而变化。水泥、石、砂、水按一定的配合比制成不同等级的砼。2.6 混凝土的强度等级第13页/共38页2.7.1. 立方体的抗压强度 fcu 影响立方体强度的因素：试件尺寸、温度、湿度、试验方法。 由于尺寸效应的影响：fcu(150) = 0.95 fcu(100) fcu(150) = 1.05

5、fcu(200)2.7 混凝土的强度混凝土的强度第14页/共38页用标准制作方式制成的150150mm的立方体试块，在28天龄期，用标准试验方法测得具有95保证率的抗压强度。常用等级：C15，C20， C25，C30， C35， C40， C45，C55， C60，C65 ，C70， C75， C80混凝土强度等级：第15页/共38页2.7.2. 轴心抗压强度 fc真实反映以受压为主的混凝土结构构件的抗压强度。为消除端部约束的影响 用立方体强度反映：考虑实际情况(施工状况、养护条件等)53bhcucff76. 0cucucfff67. 076. 088. 0第16页/共38页2.7.3. 轴心

6、抗拉强度 ft混凝土的抗拉强度比抗压强度小得多，为抗压强度 。18191直接测试方法间接测试方法(弯折，劈裂)dlPf2t32ff)(26. 0cut考虑施工因素，取32ff)(26. 088. 0cut32f)(23. 0cu第17页/共38页2.7.4. 复合应力状态下混凝土强度 双向正应力作用(如图)1, 2 (压压) 强度增加1, 2 (拉压) 强度降低1, 2 (拉拉) 强度基本不变第18页/共38页6 . 04 . 02 . 00 . 12 . 18 . 04 . 02 . 06 . 08 . 00 . 12 . 12112c2/ fc1/ fc227. 1f1c22c1c25 .

7、 12fc127. 1maxfc15 . 0f01 . 0应力应变曲线：第19页/共38页 正应力和剪应力作用 三轴受压：(如图)2cc1 . 4 :ffc抗压强度提高工程应用：约束混凝土钢管砼密配螺旋箍筋2003= 50N/mm235N/mm213310N/mm215010050051015202512(N/mm2)1 ()第20页/共38页2.8.1 混凝土的应力应变关系OA 弹性阶段A : 0.3fcAB 弹塑性阶段 : 0.3fc 0.8fc 裂缝稳定阶段BC 裂缝不稳定阶段 : 0.8 fc 1.0 fcCBDEfc00Acu2.8荷载作用下混凝土的变形性能荷载作用下混凝土的变形性能

8、 第21页/共38页特征点：特征点：0 对应于峰值点应变 规范0 = 0.002cu 混凝土极限压应变规范cu = 0.0033fc 轴心抗压强度第22页/共38页我们通常把能使试件循环200万次或次数稍多时发生破坏的压应力称为混凝土的疲劳抗压强度，用符号 表示。ffc2.8.3 混凝土的弹性模量混凝土的弹性模量第23页/共38页kcc0cecp0h原点弹性模量：cee0c tgE)N/nm(7 .342 . 2102cu5cfE1716第24页/共38页割线模量：ccpcecececcpceccccEtgE19切线模量： 弹性系数01.0cccddtgE 110剪切模量：c = ce + c

9、p18G = 0.4Ec第25页/共38页2.9 混凝土的徐变和收缩混凝土的徐变和收缩混凝土在受到荷载作用后，在荷载(应力) 不变的情况下，变形(应变)随时间而不断增长的现象。161284369121518212427Acecr徐变ce弹性变形ch收缩ceaeerBCD(104)t (月)0徐变：第26页/共38页混凝土的级配、水灰比、初始加载龄期、初应力大小，养护使用条件等。徐变性质：线性徐变 初应力 c0.5fc 徐变与初应力呈正比非线性徐变 c 0.5fc当c 0.8fc ，徐变发展最终导致破坏作为混凝土的长期抗压强度。 徐变的影响因素：0.8fc第27页/共38页徐变对结构的影响： 使

10、构件的变形增加； 在截面中引起应力重分布； 在预应力混凝土结构中引起预应力损失。第28页/共38页混凝土在空气中结硬体积减小的现象。蒸汽养护常温养护051015200.10.20.30.4收缩(103)时间 (月)收缩：第29页/共38页收缩的性质自由收缩约束收缩来自内部的钢筋约束来自支座的外部约束收缩对结构的影响自由收缩一般不会引起拉应力，故不会开裂约束收缩产生收缩应力甚至开裂第30页/共38页 产生钢筋和混凝土粘结强度的主要原因： 混凝土收缩将钢筋紧紧握固而产生的摩擦力； 混凝土颗料的化学作用产生的混凝土与钢筋之间的胶合力； 钢筋表面凹凸不平与混凝土之间产生的局部粘结应力。2.10 钢筋与混凝土间的粘结钢筋与混凝土间的粘结第31页/共38页 粘结应力的类型： 由弯曲引起粘结应力； 两相邻裂缝间钢筋应力不均匀引起的局部粘结应力； 锚固粘结应力。第32页/共38页lTdmax 以锚固粘结应力为例：u第33页/共38页dlTu锚固设计的基本原则是必须保证足够的锚固粘结强度以使钢筋强度得以充分利用，即y