混凝土结构材料的物理力学性能2PPT课件

1、单轴应力状态下的混凝土强度 混凝土结构中，主要是利用它的抗压强度。因此抗压强度是混凝土力学性能中最主要和最基本的指标。混凝土的强度等级是用抗压强度来划分的1.单向受力状态下混凝土的强度 (1)立方体抗压强度fcu (N/mm2) ：采用标准试块（规范规定边长为150mm的混凝土立方体），在标准条件下(温度为 202，相对湿度在95%以上)养护28天，按规定的标准试验方法(中心加载，平均速度为0.30.8MPa/s，试件上下表面不涂润滑剂)测得的抗压强度称为混凝土立方体抗压强度。 第1页/共82页立方体抗压强度fcu承压板试块摩擦力不涂润滑剂涂润滑剂强度高于我国规范的方法：不涂润滑剂压力试件裂缝

2、发展扩张整个体系解体，丧失承载力另影响强度的因素还有：龄期、加载速率、试块尺寸等标准试块：150150 150非标准试块：100100 100 换算系数 0.95 200200 200 换算系数 1.05套箍作用第2页/共82页我国规范混凝土的强度等级从C15C80共划分为14个强度等级，级差为5N/mm2。C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50，C55，C60，C65，C70，C75，C80(2)混凝土强度等级混凝土强度等级应按立方体抗压强度标准值确定。立方体抗压强度标准值系指按标准方法制作、养护的边长为150mm的立方体试件，在28d或设计规定龄期以标准试验方法测得

3、的具有95保证率的抗压强度值。 fcu,k(N/mm2)fcu,k=30N/mm2高强混凝土第3页/共82页(3)混凝土选用 素混凝土结构的混凝土强度等级不应低于C15； 钢筋混凝土结构的混凝土强度等级不应低于C20；采用强度等级400MPa及以上的钢筋时，混凝土强度等级不应低于C25。 预应力混凝土结构的混凝土强度等级不宜低于C40，且不应低于C30。承受重复荷载的钢筋混凝土构件，混凝土强度等级不应低于C30。注意：受压构件可高些，受弯构件不宜太高。第4页/共82页棱柱体抗压强度标准试块：150150 300非标准试块：100100 300 换算系数 0.95 200200 400 换算系数

4、 1.05对国外（美国、日本、欧洲混凝土协会等）采用的圆柱体试件（d=6in, h=12in），有fc=0.79fcu (C60以下)圆柱体抗压强度n棱柱体抗压强度小于立方体抗压强度。套箍作用，尺寸效应接近直线关系第5页/共82页2.轴心抗压强度n轴心抗压强度由棱柱体试件测得的抗压强度确定。n按标准方法制作的150mml50mm300mm的棱柱体试件。n考虑到实际结构构件制作、养护和受力情况，实际构件强度与试件强度之间存在差异，规范基于安全取偏低值，规定轴心抗压强度标准值和立方体抗压强度标准值的换算关系为： kcuccckff,2188. 0 脆性折减系数强度比ckf第6页/共82页 式中：

5、为棱柱体强度与立方体强度之比，对不大于C50级的混凝土取0.76，对C80取0.82，其间按线性插值。 为高强混凝土的脆性折减系数，对C40及以下取1.0，对C80取0.87，中间按直线规律变化取值。0.88为考虑实际构件与试件混凝土强度之间的差异而取用的折减系数。 kcuccckff,2188. 0 1c2c第7页/共82页3.轴心抗拉强度 混凝土的轴心抗拉强度可以采用直接轴心受拉的试验方法来测定，但由于试验比较困难，目前国内外主要采用圆柱体或立方体的劈裂试验来间接测试混凝土的轴心抗拉强度。劈拉试验FdF拉压压dlFfst 2,钢筋钢筋拉压+第8页/共82页 混凝土结构设计规范规定轴心抗拉强

6、度标准值与立方体抗压强度标准值的换算关系为：0.450.55,20.88 0.3951 1.645tkcu kff混凝土轴心抗拉强度与立方体抗压强度的关系 结果：轴心抗拉强度只有立方体抗压强度的1/171/8；混凝土强度等级越高比值越小。一般认为1/10。 不是直线关系第9页/共82页双轴应力状态实际结构中，混凝土很少处于单向受力状态。更多的是处于双向或三向受力状态。在平面应力状态下，当两方向应力均为压应力时，抗压强度相互提高，最大可增加27，而当一方向为压应力，另一方向为拉应力时，强度相互降低，双向受拉影响不大。压拉压拉拉压复合受力状态下混凝土的强度第10页/共82页构件受剪或受扭时常遇到剪

7、应力t 和正应力s 共同作用下的复合受力情况。混凝土的抗剪强度：随拉应力增大而减小 随压应力增大而增大当压应力在0.6fc左右时，抗剪强度达到最大，压应力继续增大，则由于内裂缝发展明显，抗剪强度将随压应力的增大而减小。第11页/共82页三轴应力状态三轴应力状态有多种组合，三向受压试验一般采用圆柱体在等侧压条件进行。侧向压应力的存在还可提高混凝土的延性。第12页/共82页由试验得到的经验公式为: 式中 被约束混凝土的轴心抗压强度； 非约束混凝土的轴心抗压强度； 侧向约束压应力。 ccf cf lflcccfff)0 . 75 . 4( 实际工程遇到较多的螺旋箍筋柱和钢管混凝土柱中的混凝土为三向受

8、压状态。被动约束第13页/共82页混凝土的变形混凝土的变形可分为两类：（1）荷载作用下的受力变形，如单调短期加载的变形、荷载长期作用下的变形以及多次重复加载的变形。（2）与受力无关，称为体积变形，如混凝土收缩以及温度变化引起的变形。第14页/共82页1 、一次短期加载下混凝土的变形性能(1)混凝土单轴受压时的应力-应变关系 全曲线棱柱体上升段：直线-曲线-曲线（塑性变形更大）。下降段：下降快-反弯点-下降慢。0.0025-0.00150 峰值应变峰值应变cf0.3 cf0.8 cf第15页/共82页不同强度的混凝土的应力-应变曲线比较相似 上升段：基本相同，随着混凝土强度的提高，上升段和峰值应

9、变的变化不很显著。 下降段：形状有较大的差异，混凝土强度越高，下降段的坡度越陡，即应力下降相同幅度时变形越小，延性越差。第16页/共82页（2）混凝土单轴向受压应力-应变本构关系曲线1)美国E.Hognestad建议的模型上升段：下降段：000,1 0.15cuccufs2000,2cf s0.0038 第17页/共82页2)德国Rsch建议的模型2000,2cf s0,cucfs第18页/共82页(3)混凝土轴向受拉时的应力-应变关系与受压相似，但下降段更陡。弹性模量与受压时基本相同。第19页/共82页(4)混凝土的变形模量1)混凝土的弹性模量（即原点模量）0tancE2)混凝土的变形模量1

10、tancceccccEEEspec 过应力-应变曲线原点切线的斜率。ec s s )(kN/mm 34.72.2102kcu,2f 定值过应力-应变曲线原点与某应力点割线的斜率。 ce 弹性系数弹性系数变值，随应力增大而减小。0.5 0.650.80.850.51.00.3 s s s s s s s s时，时，时，时，时，时，时，时，ccccffff第20页/共82页3)混凝土的切线模量tancE混凝土的切线模量是一个变值，它随着混凝土应力的增大而减小。 需要注意的是，混凝土不是弹性材料，所以不能用已知的混凝土应变乘以弹性模量值去求混凝土的应力。只有当混凝土应力很低时，它的弹性模量与变形模量

11、值才近似相等。应力-应变曲线某应力点切线的斜率。ccdd s s 区别、应用、举例第21页/共82页第22页/共82页2 、荷载长期作用下混凝土的变形性能 混凝土的徐变(应变与时间的关系曲线)徐变：结构或材料承受的应力不变，而应变随时间增长的现象。完成时间：先快后慢，最后趋于稳定。最终徐变值为瞬时应变的14倍。大部分不可恢复，残余变形大于瞬时变形。第23页/共82页压应力与徐变的关系（1）徐变原因1）混凝土中凝胶体黏性流动。2）混凝土内部内部微裂缝的发展和增加。（2）影响徐变的因素线性徐变：当混凝土应力较小时（例如0.5fc），徐变与应力成正比，曲线接近等间距分布。收敛性，一般3年左右终止。非

12、线形徐变：当0.5fc时，徐变与应力不呈正比，徐变变形比应力增长要快。称为非线形徐变；1）应力条件：试验表明，混凝土徐变与混凝土应力大小密切相关。第24页/共82页不同应力/强度比值的徐变时间曲线非收敛性徐变：当应力达到0。8fc左右时，徐变变形急剧增长，不再收敛，其增长会超出混凝土变形能力而导致混凝土破坏，成为非稳定的徐变。因此，取=（0.750.8fc）作为荷载长期作用下混凝土抗压强度的极限，这也说明构件常处于高应力状态下是不安全的。第25页/共82页 2）时间因素：加荷龄期越早，徐变越大。3）内在因素：混凝土的组成成分和配比。骨料越坚硬，徐变越小，水灰比越大，徐变越大；水泥用量越多，徐变

13、越大。 4）环境因素：混凝土养护时，温度高，湿度大，水泥水化充分，徐变减小；受荷后环境温度高、湿度小、构件体表比 大，则失水少，徐变小。钢筋的存在可减小徐变。 （3）徐变后果：长期荷载作用下变形的加大、刚度的降低，引起偏压构件附加偏心矩的增大，在预应力构件中引起预应力的损失，也可在结构构件中引起内力重分布。第26页/共82页3、 混凝土的收缩与膨胀影响混凝土收缩的因素有：(1)水泥的品种：水泥强度等级越高制成的混凝土收缩越大。(2)水泥的用量：水泥越多，收缩越大；水灰比越大，收缩也越大。(3)骨料的性质：骨料的弹性模量大，收缩小。(4)养护条件：在结硬过程中周围温、湿度越大，收缩越小。(5)混

14、凝土制作方法：混凝土越密实，收缩越小。(6)使用环境： 使用环境温度、湿度大时，收缩小。(7)构件的体积与表面积比值：比值大时，收缩小。混凝土在空气中硬结，在一段时间内体积要缩小。在水中硬结，在一段时间内体积略有增大，通常收缩值比膨胀值要大得多。第27页/共82页混凝土的疲劳 混凝土的疲劳是在荷载重复作用下产生的。 当 （0.40.5）fc，在一定循环次数内，塑性变形的累积是收敛的，表现为滞回环越来越小，趋于一条直线，继续循环加载，卸载， 混凝土将处于弹性工作状态，当（0.40.5） fc 时，滞回环变成直线后，继续循环，塑性变形会重新开始出现，而且塑性变形的累积成为发散的，即累积塑性变形一次

15、比一次大，且由凸向应力轴转变为凸向应变轴，如此循环若干次以后，由于累积变形超过混凝土的变形能力而破坏.第28页/共82页 混凝土的疲劳强度用疲劳试验测定。疲劳试验采用100mm100mm300mm或150mm150mm450mm的棱柱体，把能使棱柱体试件承受200万次或其以上循环荷载而发生破坏的压应力值称为混凝土的疲劳抗压强度。 混凝土的疲劳强度与重复作用时应力变化的幅度有关。在相同的重复次数下，疲劳强度随着疲劳应力比值的减小而减小。疲劳应力比值按下式计算：,min,maxfcfcfcss混凝土轴心抗压疲劳强度设计值、轴心抗拉疲劳强度设计值应分别按强度设计值乘疲劳强度修正系数确定。混凝土受压或

16、受拉疲劳强度修正系数应根据疲劳应力比值 查表；当混凝土承受拉-压疲劳应力作用时，疲劳强度修正系数取0.60。第29页/共82页2.2 钢筋的物理力学性能 钢筋及预应力筋的强度按现行国家标准钢筋混凝土用钢GB 1499、钢筋混凝土用余热处理钢筋GB 13014、中强度预应力混凝土用钢丝YBT156、 预应力混凝土用螺纹钢筋GBT 20065、预应力混凝土用钢丝GBT 5223、预应力混凝土用钢绞线GBT 5224等的规定给出，其应具有不小于95的保证率。 建筑工程应用主要有： 普通钢筋： 热轧钢筋、余热处理钢筋。 预应力钢筋：钢丝、钢绞线、螺纹钢筋。第30页/共82页一、钢筋的品种和级别1、热轧

17、钢筋热轧光圆钢筋 hot rolled plain bars经热轧成型并自然冷却，横截面通常为圆形，表面光滑的成品光圆钢筋。 HPB300（低碳钢）热轧带肋钢筋（低合金钢） HRB335 HRBF335 HRB400 HRBF400 HRB500 HRBF500 HRB400E HRB500E第31页/共82页普通bars热轧钢筋 hot rolled ：按热轧状态交货的钢筋。其金相组织主要是铁素体加珠光体，不得有影响使用性能的其他组织存在。细晶粒热轧钢筋 hot rolled bars of fine grains：在热轧过程中，通过控轧和控冷工艺形成的细晶粒钢筋。其金相组织主要是铁素体加珠

18、光体，不得有影响使用性能的其他组织存在，晶粒度不粗于9级。带肋钢筋 ribbed bars：横截面通常为圆形，且表面带肋的混凝土结构用钢材。纵肋 longitudinal rib：平行于钢筋轴线的均匀连续肋。横肋 transverse rib：与钢筋轴线不平行的其他肋。月牙肋钢筋 crescent ribbed bars：横肋的纵截面呈月牙形，且与纵肋不相交的钢筋。第32页/共82页第33页/共82页光圆钢筋螺纹钢筋月牙纹钢筋人字纹钢筋第34页/共82页第35页/共82页余热处理钢筋：RRB400钢筋标准中牌号为KL400其延性、可焊性、机械连接性能及施工适应性降低，一般可用于对变形性能及加工

19、性能要求不高的构件中，如基础、大体积混凝土、楼板、墙体以及次要的中小结构构件等 。第36页/共82页第37页/共82页第38页/共82页第39页/共82页 中强度预应力钢丝：消除应力钢丝（高碳钢丝）： 预应力钢丝 第40页/共82页第41页/共82页预应力混凝土用钢绞线：由光圆钢丝捻制成的钢绞线。公称直径：钢绞线外接圆直径的名誉尺寸第42页/共82页预应力混凝土用螺纹钢筋： 热轧成带有不连续的外螺纹的直条钢筋，该钢筋在任意截面处，均可用带有匹配形状的内螺纹的连接器或锚具进行连接或锚固。第43页/共82页s二、钢筋的强度与变形 有明显屈服点的钢筋；无明显屈服点的钢筋。ABBCDA为比例极限OA为

20、弹性阶段CD为强化阶段B为屈服上限B为屈服下限，即屈服强度 强度设计 值的依据BC为屈服台阶D为极限抗拉强度 EDE为颈缩阶段1.有明显屈服点的钢筋第44页/共82页无明显屈服点的钢筋a点：比例极限，约为0.65ba点前：应力-应变关系为线弹性a点后：应力-应变关系为非线性，有一定塑性变形，且没有明显的屈服点强度设计值依据条件屈服点：残余应变为0.2%所对应的应力规范取s0.2 =0.85 b bs0.20.2E0.002第45页/共82页三、检验钢筋的力学性能指标 屈服强度 极限强度 伸长率 最大力下总伸长率（均匀伸长率） 冷弯性能。%100112llldldl10511015gt伸长率第4

21、6页/共82页第47页/共82页 抗震等级为一、二、三级的框架和斜撑构件(含梯段)，其纵向受力钢筋采用普通钢筋时，钢筋的抗拉强度实测值与屈服强度实测值的比值不应小于1.25；钢筋的屈服强度实测值与屈服强度标准值的比值不应大于1.3，且钢筋在最大拉力下的总伸长率实测值不应小于9。第48页/共82页o冷拉控制应力s(N/mm2)冷拉率残余变形oabccdd冷拉无时效冷拉经时效四、钢筋的冷加工1.冷拉(1)冷拉后仍是软钢，有屈服点。塑性降低. (2)冷拉后只提高钢筋的抗拉强度，不提高钢筋的抗压强度。(3)钢筋设计仍采用冷拉前的截面。(4)经时效提高的强度在设计中不利用；高温会使冷拉强化消失，因此，需

22、焊接的钢筋，应先焊接，后冷拉。第49页/共82页2.冷拔 冷拔是将光面钢筋数次用强力拔过比自身直径小的质合金模具。在冷拔过程中，钢筋同时受纵向拉力和横向挤压的作用，产生较大的塑性变形，内部金属晶粒发生形变和位移，强度明显提高，塑性下降也较多。（1）冷拔后材性改变，由软钢变为硬钢，应力-应变曲线中无明显流幅；（2）冷拔后，钢筋的抗拉、抗压强度均有提高。 冷拔低碳钢丝应用技术规程JGJ 19-2010第50页/共82页五、 钢筋本构关系钢筋单调加载的应力-应变本构关系曲线有以下三种：1 、描述完全弹塑性的双直线模型双直线模型适用于流幅较长的低强度钢材。, ysyssssyfEEs,yss hsyf

23、s第51页/共82页2、 描述完全弹塑性加硬化的三折线模型 三折线模型适用于流幅较短的软钢，要求它可以描述屈服后立即发生应变硬化(应力强化)，并能正确地估计高出屈服应变后的应力。, ysyssssyfEEs,()tans hss usyss hfstan 0.01ssEE,yss hsyfs第52页/共82页3、 描述弹塑性的双斜线模型 双斜线模型可以描述没有明显流幅的高强钢筋或钢丝的应力-应变曲线。, ysyssssyfEEs,()tan yss usysyfs,tan s uyss uyffE第53页/共82页六、 钢筋的疲劳 钢筋的疲劳是指钢筋在承受重复、周期性的动荷载作用下，经过一定次

24、数后，突然脆性断裂的现象。吊车梁、桥面板、轨枕等承受重复荷载的钢筋混凝土构件在正常使用期间会由于疲劳发生破坏。 钢筋疲劳断裂的原因，一般认为是由于钢筋内部和外部的缺陷，在这些薄弱处容易引起应力集中。应力过高，钢材晶粒滑移，产生疲劳裂纹，应力重复作用次数增加，裂纹扩展，从而造成断裂。因此钢筋的疲劳强度低于其在静荷载作用下的极限强度。原状钢筋的疲劳强度最低。埋置在混凝土中的钢筋的疲劳断裂通常发生在纯弯段内裂缝截面附近，疲劳强度稍高。 钢筋的疲劳试验有两种方法：一种是直接进行单根原状钢筋轴拉试验；另一种是将钢筋埋入混凝土中使其重复受拉或受弯的试验。由于影响钢筋疲劳强度的因素很多，钢筋疲劳强度试验结果

25、是很分散的。我国采用直接做单根钢筋轴拉试验的方法。 影响钢筋疲劳强度的主要因素是疲劳应力幅规范根据疲劳应力比规定了钢筋疲劳应力幅限值 。fminfmax-s ss sfyf 第54页/共82页七、钢筋选用七、钢筋选用 1 . 1 .纵向受力普通钢筋宜采用纵向受力普通钢筋宜采用HRB400HRB400、HRB500HRB500、HRBF400HRBF400、HRBF500HRBF500钢筋，也可采用钢筋，也可采用HPB300HPB300、HRB335HRB335、HRBF335HRBF335、RRB400RRB400钢筋；钢筋；2 .2 .梁、柱纵向受力普通钢筋应采用梁、柱纵向受力普通钢筋应采用

26、HRB400HRB400、HRB500HRB500、HRBF400HRBF400、HRBF500HRBF500钢筋；钢筋；3 .3 .箍筋宜采用箍筋宜采用HRB400HRB400、HRBF400HRBF400、HPB300HPB300、HRB500HRB500、HRBF500HRBF500钢筋，也可采用钢筋，也可采用HRB335HRB335、HRBF335HRBF335钢筋；钢筋；4 .4 .预应力筋宜采用预应力钢丝、钢绞线和预应力预应力筋宜采用预应力钢丝、钢绞线和预应力螺纹钢筋。螺纹钢筋。限制并准备逐步淘汰335MPa级热轧带肋钢筋的应用 工程上，一般钢筋直径大于等于8mm时均采用HRB40

27、0第55页/共82页 1）强度：要求钢筋有足够的强度和适宜的强屈比(极限强度与屈服强度的比值)。 2）塑性：要求钢筋应有足够的变形能力。 3）可焊性、机械连接性能：要求钢筋焊接后不产生裂缝和过大的变形，焊接接头性能良好。可机械加工，如直螺纹连接。 4）与混凝土的粘结力：要求钢筋与混凝土之间有足够的粘结力，以保证两者共同工作。八、混凝土结构对钢筋性能的要求第56页/共82页1.3 结构的功能和极限状态简述 建筑结构的功能包括安全性、适用性和耐久性三个方面，简称“三性”。是指建筑结构承载能力的可靠性，即建筑结构应能承受正常施工和使用时的各种荷载和变形，在地震、爆炸等发生时和发生后能保持结构的整体稳

28、定性要求结构在正常使用过程中不产生影响使用的过大变形以及不发生过宽的裂缝和振动等要求在正常维护条件下结构不发生严重风化、腐蚀、脱落、碳化，钢筋不发生锈蚀等，达到设计预期的使用年限结构的功能第57页/共82页结构的极限状态 整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求，则此状态称为该功能的极限状态。1 、承载能力极限状态 结构或构件达到最大承载能力或者变形达到不适于继续承载的状态，称为。 当结构或构件由于材料强度不足而破坏，或因疲劳而破坏，或产生过大的塑性变形而不能继续承载，或丧失稳定，或结构转变为机动体系时，就认为结构或构件超过了承载能力极限状态。 超过承载能力极限状

29、态后，结构或构件就不能满足安全性的要求。第58页/共82页2 、正常使用极限状态 结构或构件达到正常使用或耐久性能中某项规定限度的状态称为正常使用极限状态。 例如，当结构或构件出现影响正常使用的过大变形、过宽裂缝、局部损坏和振动时，可认为结构或构件超过了正常使用极限状态。超过了正常使用极限状态，结构或构件就不能保证适用性和耐久性的功能要求。 进行结构设计时，结构或构件按承载能力极限状态进行计算后，还应该按正常使用极限状态进行验算。也就是说，设计的结构或构件在满足承载能力极限状态的同时也要满足正常使用极限状态。第59页/共82页荷载和材料强度 荷载值基本上不随时间而变化的荷载，称为永久荷载或恒荷

30、载(用G或g表示)，例如结构的自重。 荷载值随时间而变化的荷载，称为可变荷载或活荷载(用Q或q表示)，例如楼面活荷载。 荷载的标准值是荷载的基本代表值，用下标k表示，在验算变形和裂缝宽度时要用荷载的标准值。 在计算截面承载力时，为了满足可靠度的要求，应采用比其标准值大的荷载设计值。 荷载设计值等于荷载标准值乘以荷载分项系数。恒荷载的荷载分项系数一般取为1.2；活荷载的荷载分项系数一般取为1.4。 按荷载标准值计算得到的内力，称为内力的标准值，例如弯矩标准值Mk、轴向力标准值Nk等。 按荷载设计值计算得到的内力，称为内力的设计值，例如弯矩设计值M、轴向力设计值N等。第60页/共82页 本规范采用

31、以概率理论为基础的极限状态设计方法，以可靠指标度量结构构件的可靠度，采用分项系数的设计表达式进行设计。 混凝土结构的极限状态设计应包括：1 承载能力极限状态：结构或结构构件达到最大承载力、出现疲劳破坏、发生不适于继续承载的变形或因结构局部破坏而引发的连续倒塌；2 正常使用极限状态：结构或结构构件达到正常使用的某项规定限值或耐久性能的某种规定状态。 结构上的直接作用(荷载)应根据现行国家标准建筑结构荷载规范GB 50009及相关标准确定；地震作用应根据现行国家标准建筑抗震设计规范GB 50011确定。第61页/共82页 混凝土结构的承载能力极限状态计算应包括下列内容：1 结构构件应进行承载力(包

32、括失稳)计算；2 直接承受重复荷载的构件应进行疲劳验算；3 有抗震设防要求时，应进行抗震承载力计算；4 必要时尚应进行结构的倾覆、滑移、漂浮验算；5 对于可能遭受偶然作用，且倒塌可能引起严重后果的重要结构，宜进行防连续倒塌设计。第62页/共82页第63页/共82页 混凝土结构构件应根据其使用功能及外观要求，按下列规定进行正常使用极限状态验算：1 对需要控制变形的构件，应进行变形验算；2 对不允许出现裂缝的构件，应进行混凝土拉应力验算；3 对允许出现裂缝的构件，应进行受力裂缝宽度验算；4 对舒适度有要求的楼盖结构，应进行竖向自振频率验算。 对于正常使用极限状态，钢筋混凝土构件、预应力混凝土构件应

33、分别按荷载的准永久组合并考虑长期作用的影响或标准组合并考虑长期作用的影响，采用下列极限状态设计表达式进行验算： SC S正常使用极限状态荷载组合的效应设计值；C结构构件达到正常使用要求所规定的变形、应力、裂缝宽度和自振频率等的限值。第64页/共82页 验算变形、裂缝宽度时，应采用材料强度的标准值；计算截面承载力时，要用比材料强度标准值小的材料强度设计值。 材料强度设计值=材料强度标准值/材料强度分项系数 混凝土：标准值：具有95保证率的强度值。材料强度分项系数c=1.4 钢筋：标准值：应具有不小于95的保证率。 实际取用钢筋标准中的屈服强度特征值，保证率约为97.73%。 材料强度分项系数s：

34、 钢筋：HPB300、HRB335、HRB400为1.1，HRB500为1.15 预应力筋为1.2 例如fptk1720N/mm2 的预应力钢绞线，强度设计值fpy 17200.85/1.21218N/mm2 ，取整为 1220N/mm2 。 第65页/共82页1.4 混凝土结构的环境类别 环境类别是指混凝土结构暴露表面所处的环境条件，设计时可根据实际情况 确定适当的环境类别。第66页/共82页第67页/共82页2.3 混凝土与钢筋的粘结 一、粘结的意义一、粘结的意义 混凝土与钢筋的粘结是指钢筋与周围混凝土之间的相互作用，包括沿钢筋长度的粘结和钢筋端部的锚固两种情况。粘结力：钢筋和混凝土交界面

35、粘结力：钢筋和混凝土交界面上的剪应力。上的剪应力。 没有钢筋的应力差就没有粘结没有钢筋的应力差就没有粘结力。反之，没有粘结力就没有力。反之，没有粘结力就没有钢筋的应力差。钢筋的应力差。（a）锚固粘结应力 （b）裂缝间的局部粘结应力第68页/共82页二、粘结力的组成二、粘结力的组成光圆钢筋与混凝土的粘结作用主要由以下三部分组成：(1)钢筋与混凝土接触面上的胶结力。这种胶结力来自水泥浆体对钢筋表面氧化层的渗透以及水化过程中水泥晶体的生长和硬化。这种胶结力一般很小，仅在受力阶段的局部无滑移区域起作用，当接触面发生相对滑移时即消失。(2)混凝土收缩握裹钢筋而产生摩阻力。混凝土凝固时收缩，对钢筋产生垂直

36、于摩擦面的压应力。这种压应力越大，接触面的粗糙程度越大，摩阻力就越大。(3)钢筋表面凹凸不平与混凝土之间产生的机械咬合力。对于光圆钢筋这种咬合力来自表面的粗糙不平。第69页/共82页带肋钢筋的横肋对混凝土的挤压如同一个楔，会产生很大的机械咬合力。带肋钢筋与混凝土之间的这种机械咬合作用，改变了钢筋与混凝土间相互作用的方式，显著提高了粘结强度。第70页/共82页 光圆钢筋的粘结机理与带肋钢筋的主要差别是，光圆钢筋的粘结力主要来自胶结力和摩阻力，而带肋钢筋的粘结力主要来自机械咬合作用。好比普通钉子与螺丝钉。第71页/共82页三、粘结应力滑移关系变形钢筋粘结力高，滑移量小。轻微锈不用清除。第72页/共

37、82页四、影响粘结强度的因素1.1.混凝土强度等级。粘结强度与混凝土抗拉强度大致成正比关系 。2.2.钢筋的外形、直径和表面状态 变形钢筋的外形（肋高）与直径不成正比, ,大直径钢筋的相对肋高低, ,肋面积小, ,所以粗钢筋的粘结强度比细钢筋有明显降低。因此对d d25mm25mm的钢筋, ,锚固长度应加以修正。 光面钢筋的表面状态（粗糙程度）直接影响摩阻力, ,轻度锈蚀的光面钢筋比无锈光面钢筋粘结强度提高约36%,36%,因此一般钢筋使用时不必除锈（除重锈外）。3.3.混凝土保护层厚度、钢筋净距、横向钢筋 混凝土相对保护层厚度c/dc/d对光面钢筋粘结强度影响甚微, ,但对变形钢筋粘结强度影响显著, ,与出现纵向劈裂裂缝有关, ,而纵向劈裂裂缝出现的迟早又与混凝土保护层厚度有关。但当保护层厚度大到一定程度, ,将不发生劈裂式破坏粘结强度将不再随保护层厚度加大而提高, ,c/d5c/d5后无关 。横向钢筋 transverse reinforcement垂直于纵向受力钢筋的箍筋或间接钢筋。 第73页/共82页若构件中配有箍筋,能延迟和约束纵向裂缝的发展,阻止劈裂破坏,在纵向裂缝出现后粘结强度仍有