钢筋的力学性能PPT精品文档

1、第第2 2章章 材料的力学性能1第第2 2章章 钢筋混凝土材料的物理力学性能钢筋混凝土材料的物理力学性能钢钢 筋筋混混 凝凝 土土两者间的粘结两者间的粘结强强 度度变变 形形粘结破坏的粘结破坏的过程和机理过程和机理第第2 2章章 材料的力学性能2 掌握钢筋的应力掌握钢筋的应力- -应变曲线；应变曲线； 了解钢筋的冷加工性能、重复荷载下钢筋的疲劳性能；了解钢筋的冷加工性能、重复荷载下钢筋的疲劳性能； 熟悉混凝土变形模量、徐变、收缩的概念；熟悉混凝土变形模量、徐变、收缩的概念； 掌握混凝土强度、应力掌握混凝土强度、应力- -应变曲线的概念；应变曲线的概念； 掌握粘结的定义、基本锚固长度的计算；掌握

2、粘结的定义、基本锚固长度的计算； 掌握保证可靠粘结的构造要求。掌握保证可靠粘结的构造要求。 学习目标学习目标第第2 2章章 材料的力学性能32.1.1钢筋的种类钢筋的种类钢筋钢筋柔性钢筋（线材）：常用普通钢筋的统称柔性钢筋（线材）：常用普通钢筋的统称劲性钢筋（型材）：各种型钢（角钢、槽钢及工字钢）劲性钢筋（型材）：各种型钢（角钢、槽钢及工字钢）钢筋按外形分：光圆钢筋、带肋钢筋钢筋按外形分：光圆钢筋、带肋钢筋2.1 钢筋第第2 2章章 材料的力学性能4 铁元素铁元素：主要成分。：主要成分。 碳元素碳元素：含碳量增加，强度提高，但塑性和可：含碳量增加，强度提高，但塑性和可 焊性降低。焊性降低。 低

3、碳钢（低碳钢（0.25%)0.25%) 中碳钢（中碳钢（0.250.250.6%)0.6%) 高碳钢（高碳钢（0.60.61.4%)1.4%) 合金元素合金元素：可提高强度，保持一定塑性。：可提高强度，保持一定塑性。 磷、硫元素磷、硫元素：使塑性降低、焊接性能降低、冷：使塑性降低、焊接性能降低、冷脆（磷）或热脆（硫）。脆（磷）或热脆（硫）。 按化学成分分：碳素钢、普通低合金钢按化学成分分：碳素钢、普通低合金钢 近年来研制出细晶粒钢筋，这种钢近年来研制出细晶粒钢筋，这种钢筋不需要添加或只需添加很少的筋不需要添加或只需添加很少的合金元素，通过控制轧钢的温度合金元素，通过控制轧钢的温度形成细晶粒的金

4、相组织，达到与形成细晶粒的金相组织，达到与添加合金元素相同的效果，其强添加合金元素相同的效果，其强度和延性完全满足混凝土结构对度和延性完全满足混凝土结构对钢筋性能的要求。钢筋性能的要求。第第2 2章章 材料的力学性能5 热轧钢筋：低碳钢、普通低合金钢、细晶粒钢热轧钢筋：低碳钢、普通低合金钢、细晶粒钢 预应力钢筋：预应力钢丝、钢绞线预应力钢筋：预应力钢丝、钢绞线、预应力螺纹钢预应力螺纹钢 热轧钢筋热轧钢筋第第2 2章章 材料的力学性能6 预应力钢筋预应力钢筋淘汰淘汰第第2 2章章 材料的力学性能7hpb300 （hot rolled plain steel bar）热轧光面钢筋）热轧光面钢筋hr

5、b335 ， hrbf335 ， hrb400 , hrbf400，hrb500 ， hrbf500 （ hot rolled ribbed steel bar ）热轧带肋钢筋热轧带肋钢筋rrb400 （remained heat treatment ribbed steel bar ）余热处理钢筋余热处理钢筋fff r hpb300 （hot rolled plain steel bar）热轧光面钢筋）热轧光面钢筋hrb335 ， hrbf335 ， hrb400 , hrbf400，hrb500 ， hrbf500 （ hot rolled ribbed steel bar ）热轧带肋钢筋

6、热轧带肋钢筋rrb400 （remained heat treatment ribbed steel bar ）余热处理钢筋余热处理钢筋第第2 2章章 材料的力学性能8第第2 2章章 材料的力学性能9 规范规范建议：预应力筋宜采用预应力钢丝、建议：预应力筋宜采用预应力钢丝、钢绞线和预应力螺纹钢筋钢绞线和预应力螺纹钢筋中强度预应力钢丝：光面中强度预应力钢丝：光面 、螺旋肋、螺旋肋消除应力钢丝：光面消除应力钢丝：光面 、螺旋肋、螺旋肋预应力螺纹钢筋预应力螺纹钢筋钢绞线钢绞线pm hmp ht s 第第2 2章章 材料的力学性能10第第2 2章章 材料的力学性能112.1.2钢筋的钢筋的强度强度和和

7、变形变形有有明显屈服点的钢筋明显屈服点的钢筋无无明显屈服点的钢筋明显屈服点的钢筋第第2 2章章 材料的力学性能121.有明显屈服点钢筋的有明显屈服点钢筋的应力应变关系应力应变关系 a 比例极限比例极限b 屈服上限屈服上限 屈服下限，屈服下限， 即即屈服强度屈服强度 fyoa 弹性阶段弹性阶段 (延伸延伸）d 极限抗拉强度极限抗拉强度bc 屈服阶段屈服阶段cd 强化阶段强化阶段de 破坏阶段破坏阶段e 极限应变极限应变软钢软钢第第2 2章章 材料的力学性能13条件屈服点为残余变形为条件屈服点为残余变形为0.20.2时对应的应力时对应的应力b85.02 .0a点：比例极限，约为点：比例极限，约为0

8、.75ba点前：应力点前：应力-应变关系为线弹性应变关系为线弹性a点后：应力点后：应力-应变关系为非线性，应变关系为非线性，有一定塑性变形，且没有明显有一定塑性变形，且没有明显的屈服点的屈服点a0.2%0.2 fub bc cb b2.无明显屈服点钢筋的应力应变关系无明显屈服点钢筋的应力应变关系 （硬钢）（硬钢）第第2 2章章 材料的力学性能143.不同钢筋应力应变关系的比较不同钢筋应力应变关系的比较hpb300hpb300第第2 2章章 材料的力学性能15该模型适用于流幅较长的低强度钢筋该模型适用于流幅较长的低强度钢筋 yyysfe 软钢的双线性理想弹塑性本构模型软钢的双线性理想弹塑性本构模

9、型第第2 2章章 材料的力学性能16反映钢筋力学性能的基本指标：反映钢筋力学性能的基本指标：、极限强度、极限强度、和有明显屈服点钢筋，其屈服强度定义为有明显屈服点钢筋，其屈服强度定义为屈服下限屈服下限。强屈比强屈比为极限强度与屈服强度的比值，反映钢筋的为极限强度与屈服强度的比值，反映钢筋的强度储备，热轧钢筋通常在强度储备，热轧钢筋通常在 1.41.41.61.6之间。之间。第第2 2章章 材料的力学性能17钢筋标距通常取为钢筋标距通常取为5d5d或或10d10d，标距范围包括了钢筋的颈缩区域，标距范围包括了钢筋的颈缩区域，而该区域的变形占试件变形的绝而该区域的变形占试件变形的绝大部分且与试件标

10、距的大小关系大部分且与试件标距的大小关系不大，所以导致不同标距的试件不大，所以导致不同标距的试件测得的延伸率不同。测得的延伸率不同。目前多采用目前多采用均匀延伸率（总伸长率）均匀延伸率（总伸长率）来反映钢筋来反映钢筋的变形能力的变形能力延伸率延伸率第第2 2章章 材料的力学性能18v均匀伸长率均匀伸长率钢筋弹钢筋弹性模量性模量实测钢筋实测钢筋拉断强度拉断强度gt残余残余伸长伸长00lll sbe已回复弹已回复弹性应变性应变+=第第2 2章章 材料的力学性能19钢筋均匀伸长率的测定：钢筋均匀伸长率的测定：第第2 2章章 材料的力学性能20冷弯性能是冷弯性能是反映钢筋变形能力的另一个指标反映钢筋变

11、形能力的另一个指标 =90,180 ,反复弯曲反复弯曲要要求：冷弯过程中无裂缝、鳞求：冷弯过程中无裂缝、鳞落或断裂。落或断裂。d 愈小，要求愈高。愈小，要求愈高。反复次数愈高，要求愈高。反复次数愈高，要求愈高。 冷弯是检验钢筋局部变形能力的指标。冷弯是检验钢筋局部变形能力的指标。 钢筋塑性愈好，构件破坏前预兆愈明显。钢筋塑性愈好，构件破坏前预兆愈明显。 第第2 2章章 材料的力学性能21：钢筋在高应力作用下，其：钢筋在高应力作用下，其应变应变随时间而增加随时间而增加的现象。的现象。：钢筋受力后，长度不变，则其：钢筋受力后，长度不变，则其应力应力随时间增随时间增长而降低的现象。长而降低的现象。第

12、第2 2章章 材料的力学性能22疲劳破坏的概念：疲劳破坏的概念：钢筋在重复、周期动荷载作用钢筋在重复、周期动荷载作用下，经过一定次数后，从下，经过一定次数后，从塑性破坏塑性破坏的性质转变成的性质转变成脆脆性突然断裂性突然断裂的现象。的现象。 此时，钢筋的最大应力低于静荷载下的极限强度此时，钢筋的最大应力低于静荷载下的极限强度 钢筋的钢筋的疲劳强度：疲劳强度：在某一规定在某一规定应力变化幅度应力变化幅度内，经受内，经受一定次数循环荷载（一定次数循环荷载（2百万次）后，才发生的最大应百万次）后，才发生的最大应力值。力值。钢筋的钢筋的疲劳应力幅疲劳应力幅限值限值 fyf、 fpyf ： 根据疲劳应力

13、比值根据疲劳应力比值 sf、pf，分别按表取值分别按表取值 。fffyfminmaxfffmaxmin第第2 2章章 材料的力学性能23需验算钢筋疲劳的构件：需验算钢筋疲劳的构件：影响钢筋疲劳的因素：影响钢筋疲劳的因素：钢筋的疲劳应力幅、钢筋的疲劳应力幅、钢筋的疲劳应力比值、钢钢筋的疲劳应力比值、钢筋的最小应力值、钢筋外表面的几何形状、钢筋的最小应力值、钢筋外表面的几何形状、钢筋直径、钢筋等级和试验方法等。筋直径、钢筋等级和试验方法等。吊车梁吊车梁、桥梁面板桥梁面板等承受等承受重复荷载重复荷载的钢筋混凝的钢筋混凝土的构件。土的构件。第第2 2章章 材料的力学性能24是将钢筋拉至是将钢筋拉至超过

14、屈服强度超过屈服强度的某一应力，然后卸载为零，的某一应力，然后卸载为零，再次拉伸时钢筋的屈服强度得到提高，是一种提高钢筋受拉再次拉伸时钢筋的屈服强度得到提高，是一种提高钢筋受拉屈服强度的方法。屈服强度的方法。未冷拉的屈服强度未冷拉的屈服强度冷拉后的屈服强度冷拉后的屈服强度提高钢筋的抗拉强度，节约提高钢筋的抗拉强度，节约钢筋。钢筋。冷拉冷拉只能只能提高钢筋的抗拉强度，提高钢筋的抗拉强度， 不能不能提高钢筋的抗压强度。提高钢筋的抗压强度。冷拉经时效后的屈服强度冷拉经时效后的屈服强度时效时效-常温：常温：20天天 1000:2小时小时第第2 2章章 材料的力学性能25用强力将钢筋拔过比它自身直径还小的硬质合金拔