混凝土结构设计原理第二章钢筋混凝土材料的物理力学性能

1、钢筋的物理力学性能钢筋的物理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结钢筋与混凝土的粘结钢筋的锚固和连接钢筋的锚固和连接钢筋的级别、强度和变形性能钢筋的级别、强度和变形性能混凝土的强度和变形性能混凝土的强度和变形性能粘结破坏机理粘结破坏机理1 1 钢筋的钢筋的种类种类及及符号符号说明说明 钢筋的品种与级别钢筋的品种与级别 建筑中常用钢材 分为四类热轧钢筋冷拉钢筋钢丝热处理钢筋u热轧钢筋按其强度由低到高分为HPB300、HRB335、 HRBF335、HRB400 、HRBF400、RRB400、HRB500、HRBF500。u冷拉钢筋和冷拔钢筋是通过对某些等级的热轧钢筋

2、进行冷加工而成。光面钢筋螺纹钢筋月牙纹钢筋人字纹钢筋u钢丝是由热轧钢筋经冷拔而成，根据原材料不同又分为：u热处理钢筋是对某些特定型号的热轧钢筋进行热处理得到的。碳素钢丝：高碳镇静钢通过多次冷拔、应力消除、矫正、回火处理而成刻痕钢丝：在钢丝表面刻痕，以增强其与混凝土间的粘结力钢绞线：若干根相同直径的钢丝成螺旋状铰绕在一起冷拔低碳钢丝：由低碳钢冷拔而成1 1 钢筋的钢筋的种类种类及及符号符号说明说明热轧钢筋的热轧钢筋的符号说明符号说明HPB300 生产工艺：生产工艺： hot rolled 表面形状：表面形状：plain 钢筋：钢筋：bar 屈服强度标准值屈服强度标准值热轧光面钢筋热轧光面钢筋1

3、1 钢筋的钢筋的种类种类及及符号符号解释解释热轧钢筋的热轧钢筋的符号说明符号说明HRB335 hot rolledribbed bar RRB400 remained heat treatmentribbed bar 热轧带肋钢筋热轧带肋钢筋余热处理钢筋余热处理钢筋细晶粒热轧钢筋细晶粒热轧钢筋HRBF400 bar hot rolledribbed Fine细晶粒热轧钢筋：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。牌号化学成份（质量分数）%不大于CSiMnPSCeqHRB335HRBF3350.250.

4、801.600.0450.0450.52HRB400HRBF4000.54HRB500HRBF5000.55钢筋牌号及化学成份混凝土结构的钢筋应按下列规定选用：混凝土结构的钢筋应按下列规定选用：1 纵向受力普通钢筋宜采用HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500钢筋，也可采用HPB300、HRB335、HRBF335、RRB400钢筋；2 梁、柱纵向受力普通钢筋应采用HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500钢筋；3 箍筋宜采用HRB400、HRBF400、HPB300、HRB500、HRBF500钢筋，也可采用HRB335、HRBF335钢筋；4 预应力筋宜采

5、用预应力钢丝、钢绞线和预应力螺纹钢筋。牌号符号公称直径d（mm）HPB300622300420HRB335HRBF335650335455HRB400HRBF400RRB400650400540HRB500HRBF500650500630stkf极限强度标准值屈服强度标准值ykf普通钢筋强度标准值普通钢筋强度标准值2(N/mm ) yf抗拉强度设计值yf抗压强度设计值牌号HPB300270270HRB335、HRBF335300300HRB400、HRBF400、RRB400360360HRB500、HRBF500435410普通钢筋强度设计值普通钢筋强度设计值2(N/mm )种类中强度预应力

6、钢丝8005104109706501270810消除应力钢丝147010404101570111018601320钢绞线15701110390172012201860132019601390预应力螺纹钢筋98065041010807701230900ptkf极限强度标准值pyf抗拉强度设计值pyf抗压强度设计值预应力筋强度设计值预应力筋强度设计值2(N/mm )u由力学性能不同分成：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)2 2 钢筋的强度与变形钢筋的强度与变形 比例极限屈服强度极限抗拉强度o(N/mm2)fyf

7、ted流幅abcoa弹性阶段a比例极限b屈服强度cd强化阶段d极限强度de 颈缩阶段 0.2条件屈服强度(N/mm2)o0.2% 0.2ABBCDE* 明显流幅的钢筋：下屈服点对明显流幅的钢筋：下屈服点对应的强度作为设计强度的依据，应的强度作为设计强度的依据，因为，钢筋屈服后会产生大的因为，钢筋屈服后会产生大的塑性变形，钢筋混凝土构件会塑性变形，钢筋混凝土构件会产生不可恢复的变形和不可闭产生不可恢复的变形和不可闭合的裂缝，以至不能使用合的裂缝，以至不能使用 .硬钢的应力硬钢的应力应变曲线应变曲线 b 极限抗拉强度极限抗拉强度c 极限应变极限应变 条件屈服强度条件屈服强度 ： 取残余应变为取残余

8、应变为0.2%所对应的应力作为无明显流幅钢筋所对应的应力作为无明显流幅钢筋的强度限值，通常称为的强度限值，通常称为条件屈服强度条件屈服强度。实际应用中可取极实际应用中可取极限抗拉强度限抗拉强度b的的85%作为条件屈服点作为条件屈服点 。0.22 2 钢筋的强度与变形钢筋的强度与变形 u钢筋力学性能指标：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、延伸率、冷弯性能。屈屈 强强 比：比：反映钢筋反映钢筋的 强 度 储 备 ，的 强 度 储 备 ，fy/fu=0.60.7。3 3 钢

9、筋的应力钢筋的应力应变应变简化模型简化模型 （1 1）理想弹塑性模型理想弹塑性模型（2 2）三段线性模型三段线性模型yssssEysysfyssssEhssy,ysf, s hs,tan)(hssysf（3）无明显屈服点的钢筋sssysy()tanEfsyyss,u4 4 钢筋的塑性性能钢筋的塑性性能 （1）延伸率：）延伸率： 延伸率越大，钢筋的塑性和变形能力越好。延伸率越大，钢筋的塑性和变形能力越好。100%lll51:5ldv 塑性好塑性好 用延伸用延伸率和冷弯性能衡量。率和冷弯性能衡量。同一根钢筋同一根钢筋105101:10ld4 4 钢筋的塑性性能钢筋的塑性性能 断后延伸率断后延伸率只

10、反映了钢筋的残余变形的大小，包括了断口只反映了钢筋的残余变形的大小，包括了断口颈缩区域的局部变形，忽略了钢筋的弹性变形，不能反映颈缩区域的局部变形，忽略了钢筋的弹性变形，不能反映钢筋受力时的总体变形能力。钢筋受力时的总体变形能力。新新规范规范采用采用钢筋最大拉力下钢筋最大拉力下的总伸长率（均的总伸长率（均匀伸长率）来表匀伸长率）来表示钢筋的变形能示钢筋的变形能力。力。00() 100%bgtslllE（2）冷弯性能：）冷弯性能： =90,180 ,反复弯曲要求：冷反复弯曲要求：冷弯过程中无裂缝、鳞落或断裂。弯过程中无裂缝、鳞落或断裂。D越小，弯过的角度越大，冷弯越小，弯过的角度越大，冷弯性能越

11、好，性能越好，反复次数愈高，要求反复次数愈高，要求愈高。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。 5 5 钢筋的钢筋的冷加工冷加工冷拉：冷拉： 在常温下用机械方法将有明显流幅的钢筋拉到超过在常温下用机械方法将有明显流幅的钢筋拉到超过屈服强度的某一应力值，然后卸载至零。屈服强度的某一应力值，然后卸载至零。5 5 钢筋的冷加工 钢筋在冷拉后，未经时效前，一般没有明显的屈服台阶；钢筋在冷拉后，未经时效前，一般没有明显的屈服台阶； 经过停放或加热后进一步提高了屈服强度并恢复了屈服台经过停放或加

12、热后进一步提高了屈服强度并恢复了屈服台阶，这种现象称为冷拉阶，这种现象称为冷拉时效硬化时效硬化。5 5 钢筋的钢筋的冷加工冷加工 冷拔：冷拔： 将将HPB235级热轧钢筋强行拔过小于其直径的硬质合金拔级热轧钢筋强行拔过小于其直径的硬质合金拔丝模具。丝模具。 经过几次冷拔的钢丝，抗拉、抗压经过几次冷拔的钢丝，抗拉、抗压强度强度均大大提高，但均大大提高，但塑性塑性降低。降低。冷加工钢筋主要用于对延性要求不高的板类构件，或作为冷加工钢筋主要用于对延性要求不高的板类构件，或作为非受力构造钢筋。由于冷加工钢筋的性能受母材和冷加工非受力构造钢筋。由于冷加工钢筋的性能受母材和冷加工工艺的影响，工艺的影响，混

13、凝土结构设计规范混凝土结构设计规范（GB50010-2010）中未列入冷加工钢筋，工程应用时可按相关的冷加工钢筋中未列入冷加工钢筋，工程应用时可按相关的冷加工钢筋技术标准执行。技术标准执行。冷拉，可采用冷拉控制应力和冷拉率控制。冷拉，可采用冷拉控制应力和冷拉率控制。冷拉后可提高钢冷拉后可提高钢材材的抗拉强度，的抗拉强度，不提高抗压强度，且塑性下降不提高抗压强度，且塑性下降。冷拔，冷拔，经过冷拔后钢筋没有明显的屈服点和流幅，经过冷拔后钢筋没有明显的屈服点和流幅，可同时提可同时提高高钢材的抗拉和抗压强度，塑性降低很多。钢材的抗拉和抗压强度，塑性降低很多。6 6 混凝土结构对钢筋性能的混凝土结构对钢

14、筋性能的要求要求 （1）强度：保证构件具有一定的强度储备。）强度：保证构件具有一定的强度储备。（2）足够的塑性）足够的塑性 避免发生脆性破坏。避免发生脆性破坏。软钢：钢筋的软钢：钢筋的屈服强度屈服强度、极限抗拉强度极限抗拉强度、伸长率伸长率和和冷弯性能冷弯性能是施工单位验收钢筋是否合格的是施工单位验收钢筋是否合格的4个主要指标。个主要指标。硬钢：钢筋的极限抗拉强度、伸长率和冷弯性能是施工单位硬钢：钢筋的极限抗拉强度、伸长率和冷弯性能是施工单位验收钢筋是否合格的验收钢筋是否合格的3个主要指标。个主要指标。（4）与混凝土的粘结力）与混凝土的粘结力（3）可焊性：要求钢筋具备良好的）可焊性：要求钢筋具

15、备良好的焊接焊接性能，要求在一定性能，要求在一定的工艺条件下，钢筋焊接后不产生裂纹及过大的变形，保证的工艺条件下，钢筋焊接后不产生裂纹及过大的变形，保证焊接后的接头性能良好。焊接后的接头性能良好。 变形钢筋比光面钢筋好变形钢筋比光面钢筋好光面变形v 与混凝土粘结锚固性好与混凝土粘结锚固性好v 可加工性好可加工性好焊接弯折1 1 立方体抗压强度立方体抗压强度 用边长为用边长为150mm的立方体在（的立方体在（203）0C温度和相对湿度温度和相对湿度在在90%以上的潮湿空气中养护以上的潮湿空气中养护28d后，依照后，依照标准标准试验方法测得试验方法测得的具有的具有95%保证率的抗压强度保证率的抗压

16、强度(N/mm2)作为混凝土的强度等级。作为混凝土的强度等级。 影响因素：影响因素： 尺寸效应：尺寸越大，内部缺陷较多，尺寸效应：尺寸越大，内部缺陷较多， 强度较低。强度较低。 加载速度：加载速度越快，强度越高。强度等级低于加载速度：加载速度越快，强度越高。强度等级低于C30时，每秒时，每秒0.30.5N/mm2；高于；高于C30，每秒，每秒0.50.8N/mm2 端部约束：涂润滑油端部约束：涂润滑油 ，强度降低。，强度降低。cu,kf1 1 立方体抗压强度立方体抗压强度 混凝土强度等级混凝土强度等级 按立方体抗压强度标准值确定，按按立方体抗压强度标准值确定，按 的大小划分为的大小划分为14级

17、。级。C15、 C20、 C25、 C30 、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、 C80。 混凝土强度等级的选用混凝土强度等级的选用素混凝土结构的混凝土强度等级素混凝土结构的混凝土强度等级不应不应低于低于C15；钢筋混凝土结构的混凝土强度等级钢筋混凝土结构的混凝土强度等级不应不应低于低于C20；采用强度等级；采用强度等级400及以上的钢筋时，混凝土等级强度及以上的钢筋时，混凝土等级强度不应不应低于低于C25；预应力混凝土结构的混凝土强度等级预应力混凝土结构的混凝土强度等级不宜不宜低于低于C40，且，且不应不应低于低于C30；承受重复荷载的钢筋混凝土构件，混

18、凝土强度等级承受重复荷载的钢筋混凝土构件，混凝土强度等级不应不应低于低于C30。cu,kfcu,kf2 2 轴心抗压强度设计值轴心抗压强度设计值 棱柱体棱柱体高度高度的取值：的取值： 摆脱端部摩擦力的影响；摆脱端部摩擦力的影响； 试件不致失稳。试件不致失稳。 试验目的：采用棱柱体试件，反映混凝土的实际工作状态。试验目的：采用棱柱体试件，反映混凝土的实际工作状态。 试件尺寸：我国取试件尺寸：我国取 mm3为标准试件。为标准试件。150 150 300cf 试验表明，当高宽比试验表明，当高宽比h/b由由1增加到增加到2时，抗压强度降低很时，抗压强度降低很快，由快，由2增加到增加到4时，抗压强时，抗

19、压强度变化不大。度变化不大。 与与 的关系：的关系： 12,0.88ckcccu kff ckfkcuf, 棱柱体强度与立方体强度之比，对棱柱体强度与立方体强度之比，对C50及以下混凝及以下混凝土取土取0.76，C80取取0.82，中间按线性插值；，中间按线性插值； 高强混凝土脆性折减系数，对高强混凝土脆性折减系数，对C40取取1.0，C80取取0.87，中间按线性插值；中间按线性插值；0.88结构中混凝土的实体强度与立方体试件混凝土强度差结构中混凝土的实体强度与立方体试件混凝土强度差异等因素的修正系数。异等因素的修正系数。1c2c 混凝土受压混凝土受压破坏机理破坏机理可概括为：随着应力的增大

20、，可概括为：随着应力的增大，沿粗骨料界面和砂浆内部的沿粗骨料界面和砂浆内部的微裂缝逐渐延伸和扩展微裂缝逐渐延伸和扩展，导致，导致砂浆的损伤不断积累；裂缝贯通后，混凝土的连续性遭到砂浆的损伤不断积累；裂缝贯通后，混凝土的连续性遭到破坏，逐渐丧失其承载力，破坏的实质是由连续材料逐步破坏，逐渐丧失其承载力，破坏的实质是由连续材料逐步变成不连续材料的过程。变成不连续材料的过程。 结论：结论：混凝土受压破坏是由于混凝土内裂缝的扩展所致，混凝土受压破坏是由于混凝土内裂缝的扩展所致，如果对混凝土的横向变形加以约束，限制裂缝的开展，可如果对混凝土的横向变形加以约束，限制裂缝的开展，可以提高混凝土的纵向抗压强度

21、。以提高混凝土的纵向抗压强度。 3 3 轴心抗拉强度轴心抗拉强度 与与 的关系：的关系： 直接受拉试验直接受拉试验 劈裂试验劈裂试验st22Pfatf3226. 0cutff tfcuf245. 055. 0,)645. 11 (395. 088. 0ckcutkff4319. 0custff4 4 复杂受力状态下混凝土的强度复杂受力状态下混凝土的强度 双轴应力状态双轴应力状态 双向受拉：一个方向的抗双向受拉：一个方向的抗拉强度受另一方向拉应力的拉强度受另一方向拉应力的影响不明显，接近单轴抗拉影响不明显，接近单轴抗拉强度；强度； 一拉一压，抗压强度随拉一拉一压，抗压强度随拉应力的增大而降低，抗

22、拉强应力的增大而降低，抗拉强度也随压应力的增大而降低度也随压应力的增大而降低，抗拉、抗压强度均不超过相抗拉、抗压强度均不超过相应的单轴强度。应的单轴强度。 混凝土的双向受力强度混凝土的双向受力强度 4 4 复杂受力状态下混凝土的强度复杂受力状态下混凝土的强度 双轴应力状态双轴应力状态 双向受压，混凝土的侧向变双向受压，混凝土的侧向变形受到约束，一向的抗压强度形受到约束，一向的抗压强度随另一向的压应力的增大而增随另一向的压应力的增大而增大，强度大，强度提高提高 ；最大抗压强度；最大抗压强度发生在两个应力比发生在两个应力比为为0.40.7时，其强度比单向抗时，其强度比单向抗压强度增加约压强度增加约

23、30%，而在两向，而在两向压应力相等的情况下强度增加压应力相等的情况下强度增加为为15%20%。混凝土的双向受力强度混凝土的双向受力强度 1221()ssss4 复杂受力状态下混凝土的强度复杂受力状态下混凝土的强度 剪压或剪拉复合应力状态剪压或剪拉复合应力状态 随着随着拉应力拉应力的增大的增大 ， 混凝土的抗剪强度混凝土的抗剪强度降低降低。 随着随着压应力压应力的增大的增大 ， 混凝土的抗剪强度混凝土的抗剪强度逐渐增大逐渐增大；当压应；当压应力力超过超过某一数值后，抗剪强度随压应力增大而某一数值后，抗剪强度随压应力增大而减小减小。由于剪应力的存在，抗压强度和抗拉强度均低于相应的单轴强度。由于剪

24、应力的存在，抗压强度和抗拉强度均低于相应的单轴强度。混凝土的剪压复合强度混凝土的剪压复合强度 4 4 复杂受力状态下混凝土的强度复杂受力状态下混凝土的强度 三轴应力状态三轴应力状态 试件侧向变形受到限制，其内试件侧向变形受到限制，其内部微裂缝的产生和发展受到阻碍，部微裂缝的产生和发展受到阻碍，当侧压力增大时，轴向抗压强度也当侧压力增大时，轴向抗压强度也相应增大。相应增大。混凝土的三轴抗压强度混凝土的三轴抗压强度 cccrffks=+k侧向压应力系数，根据试侧向压应力系数，根据试验结果取验结果取4.57.0，平均值为，平均值为5.6 试件纵向受压时，混凝土的横向膨胀受到约束，使核心混凝试件纵向受

25、压时，混凝土的横向膨胀受到约束，使核心混凝土处于土处于三向受压三向受压状态，内部状态，内部微裂缝微裂缝的发展受到抑制，从而提高了的发展受到抑制，从而提高了试件的纵向强度和试件的纵向强度和延性延性，特别是延性大为提高。，特别是延性大为提高。 混凝土圆柱体三向受压时轴向应力混凝土圆柱体三向受压时轴向应力应变曲线应变曲线 4 4 复杂受力状态下混凝土的强度复杂受力状态下混凝土的强度 螺旋箍筋圆柱体约束混凝土的应力螺旋箍筋圆柱体约束混凝土的应力应变曲线应变曲线 4 4 复杂受力状态下混凝土的强度复杂受力状态下混凝土的强度 5 一次短期加载下一次短期加载下混凝土受压的应力混凝土受压的应力应变曲线应变曲线

26、 当当0.3fc时，时， 关系接近于关系接近于直线直线； 当当=(0.30.8) fc时，时， 关系关系偏离直线偏离直线； 当当=(0.81.0)fc时，内部微裂缝进入时，内部微裂缝进入非稳定发展非稳定发展阶段。阶段。 cu0峰值应变峰值应变 极限压应变极限压应变 混凝土的应力混凝土的应力应变曲线应变曲线 不同强度等级的受压混凝土不同强度等级的受压混凝土棱柱体应力棱柱体应力应变曲线应变曲线特征点：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u=0.00380=0.002ocfcc0.15fc2011cccf0015. 0

27、1ucccfu=0.00350=0.002ocfcc2011cccf美国美国Hognestad模型模型德国德国Rsch模型模型单轴受压时的应力-应变关系的数学模型规范混凝土应力-应变曲线参数fcuC50C60C70C80n21.831.671.500.0020.002050.00210.00215u0.00330.00320.00310.00300.0010.0020.0030.00410203040506070C80C60C40C20规范规范应力应力-应变关系应变关系上升段：)1 (1 0ncccf0下降段：ccf0cu50512(50)600.0020.5(50) 100.0033(50)

28、 10cucucucunfff高强混凝土：高强混凝土： ， 0cu 6 混凝土在多次重复荷载下的应力应变关系混凝土在多次重复荷载下的应力应变关系 如果我们将混凝土棱柱体试块加荷使其压应力达到某个数值，然后卸荷至零，并把这一循环多次重复下去，就称为多次重复荷载。 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。ffc7 混凝土的弹性模量、变形模量和切线模量混凝土的弹性模量、变形模量和切线模量混凝土的弹性模量ccccep01原点切线模量（弹性模量弹性模量）：拉压相同ecctgE/0变形模量变形模量（割线模量、弹塑性模量）ccctgE/1切线模量c

29、ccddtgE cccecEEE弹性系数，随着应力的增大而减小，当 时， ；当 时，取 ；当 时，取 受拉破坏时，为0.50.3ccf10.5ccf0.8 0.90.8ccf0.4 0.7混凝土的弹性模量的试验方法（150150 300标准试件）c/fcc0.4510次此线和原点切线基本平行，取其斜率作为Ec)/(74.342 . 21025mmNfEcuc混凝土的泊松比和剪切模量混凝土的泊松比和剪切模量：n混凝土的泊松比混凝土的泊松比 （横向应变与纵向应变的比值），在压力较（横向应变与纵向应变的比值），在压力较小时为小时为0.180.22，接近破坏时可达，接近破坏时可达0.5以上，一般可取以

30、上，一般可取0.2。u混凝土的剪切模量为：混凝土的剪切模量为： 取取 ， 我国规范近似取我国规范近似取 )1 (2cccEG0.20.4ccGE混凝土混凝土弹性模量弹性模量与与立方体抗压强度立方体抗压强度之间的关系：之间的关系：52ccu,k10(N/mm )34.72.2Ef8 8 混凝土的徐变混凝土的徐变 定义定义：在荷载：在荷载长期长期作用下，混凝土的作用下，混凝土的变形变形随时间而随时间而徐徐增长徐徐增长 的现象。的现象。徐变的特点徐变的特点：开始增长较快，以后逐渐减慢，最后趋于稳定。：开始增长较快，以后逐渐减慢，最后趋于稳定。 l原因之一，尚未原因之一，尚未转化为结晶体的转化为结晶体

31、的水泥凝胶体粘性水泥凝胶体粘性流动的结果流动的结果l原因之二，混原因之二，混凝土内部微裂缝凝土内部微裂缝在荷载长期作用在荷载长期作用下的不断发展下的不断发展徐变性质：徐变性质：线性徐变 初应力 c0.5fc 时，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。 0.8fc徐变对结构的影响：徐变对结构的影响：使构件变形增大，挠度增大使构件变形增大，挠度增大23倍或更大；倍或更大；在长细比较大的偏心受压构件，将引起附加偏心距增大，在长细比较大的偏心受压构件，将引起附加偏心距增大，使构件承载力降低；使构件承载力降低；在预应力构件中，引起预

32、应力损失；在预应力构件中，引起预应力损失；使钢筋混凝土截面引起应力重分布。使钢筋混凝土截面引起应力重分布。徐变对混凝土结构轴压构件的影响徐变对混凝土结构轴压构件的影响PAsPAs s1c1Ps2As s2P拆去，钢筋拆去，钢筋受压，混凝土受压，混凝土受拉，可能会受拉，可能会引起混凝土开引起混凝土开裂裂徐变：徐变： s， c8 8 混凝土的徐变混凝土的徐变 影响因素：影响因素：内在因素内在因素是混凝土的组成和配比。水泥用量越多，水泥胶是混凝土的组成和配比。水泥用量越多，水泥胶体多，水胶比越高，徐变越大。要减小徐变，应尽量减少体多，水胶比越高，徐变越大。要减小徐变，应尽量减少水泥用量，减少水胶比，

33、增加骨料所占体积及刚度。水泥用量，减少水胶比，增加骨料所占体积及刚度。环境影响环境影响包括养护和使用条件。受荷前养护包括养护和使用条件。受荷前养护(curing)的温湿的温湿度越高，水泥水化作用越充分，徐变就越小。采用蒸汽养度越高，水泥水化作用越充分，徐变就越小。采用蒸汽养护可使徐变减少（护可使徐变减少（2035）%。受荷后构件所处的环境温度。受荷后构件所处的环境温度越高，相对湿度越小，徐变就越大。越高，相对湿度越小，徐变就越大。混凝土的应力条件的影响：混凝土的应力条件的影响：加荷时混凝土的龄期越长，徐加荷时混凝土的龄期越长，徐变越小；混凝土的应力越大，徐变越大。变越小；混凝土的应力越大，徐变

34、越大。9 混凝土的收缩和膨胀混凝土的收缩和膨胀混凝土在空气中结硬时体积减小的现象称为收缩；混凝土在空气中结硬时体积减小的现象称为收缩；混凝土在水中或处于饱和湿度情况下结硬时体积增大的现混凝土在水中或处于饱和湿度情况下结硬时体积增大的现象称为膨胀。象称为膨胀。收缩的特点：收缩的特点：早期快，可延续早期快，可延续12年。年。蒸汽养护常温养护051015200.10.20.30.4收缩(103)时间 (月)收缩的性质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收缩对结构的影响：收缩对结

35、构的影响： 当收缩受到约束时，引起构件开裂。当收缩受到约束时，引起构件开裂。减少收缩的措施：减少收缩的措施： 限制水泥用量；减小水灰比；加强振捣和养护；限制水泥用量；减小水灰比；加强振捣和养护； 构造钢筋数量加强；设置变形缝；掺膨胀剂。构造钢筋数量加强；设置变形缝；掺膨胀剂。AssAs s收缩：收缩： 钢筋受压，钢筋受压， 混凝土受拉混凝土受拉As影响因素影响因素 混凝土的收缩受结构周围的温度、湿度、构件断面形状及混凝土的收缩受结构周围的温度、湿度、构件断面形状及尺寸、配合比、骨料性质、水泥性质、混凝土浇筑质量及养护尺寸、配合比、骨料性质、水泥性质、混凝土浇筑质量及养护条件等许多因素有关。条件

36、等许多因素有关。（1）水泥的品种：水泥强度等级越高，制成的混凝土收缩越）水泥的品种：水泥强度等级越高，制成的混凝土收缩越大。大。（2）水泥的用量：）水泥的用量：水泥用量多、水胶比越大，收缩越大。水泥用量多、水胶比越大，收缩越大。（3）骨料的性质：）骨料的性质：骨料弹性模量高、级配好，收缩就小。骨料弹性模量高、级配好，收缩就小。（4）养护条件：）养护条件：干燥失水及高温环境，收缩大。干燥失水及高温环境，收缩大。（5）混凝土制作方法：）混凝土制作方法：混凝土越密实，收缩越小。混凝土越密实，收缩越小。（6）使用环境：）使用环境：使用环境温度、湿度越大，收缩越小。使用环境温度、湿度越大，收缩越小。（7

37、）构件的体积与表面积比值：）构件的体积与表面积比值：比值大时，收缩小。比值大时，收缩小。1 1 粘结应力的粘结应力的定义定义粘结应力是钢筋和混凝土接触面上的剪应力，由于这种剪粘结应力是钢筋和混凝土接触面上的剪应力，由于这种剪应力的存在，使钢筋和周围混凝土之间的内力得到传递。应力的存在，使钢筋和周围混凝土之间的内力得到传递。2 2 粘结应力的粘结应力的意义意义钢筋与混凝土之间的粘结性能是钢筋和混凝土共同工作的钢筋与混凝土之间的粘结性能是钢筋和混凝土共同工作的基础。基础。无粘结梁：无粘结梁：梁中的钢筋与混凝土没有粘结，在荷载作用下，梁中的钢筋与混凝土没有粘结，在荷载作用下，钢筋不受力，该梁如同素混

38、凝土梁。钢筋不受力，该梁如同素混凝土梁。端部有锚固无粘结梁：端部有锚固无粘结梁：钢筋仅在梁端部设置机械锚固，钢钢筋仅在梁端部设置机械锚固，钢筋应力沿全长相等，受力犹如二铰拱，不是梁的受力状态。筋应力沿全长相等，受力犹如二铰拱，不是梁的受力状态。所以，只有梁中的钢筋沿全长与混凝土有可靠的粘结，并所以，只有梁中的钢筋沿全长与混凝土有可靠的粘结，并在端部有可靠的锚固，才符合梁的受力特点。在端部有可靠的锚固，才符合梁的受力特点。3 3 粘结强度的测定粘结强度的测定4 4 粘结应力的粘结应力的组成组成 化学胶结力：浇筑时水泥浆体向钢筋表面氧化层的渗透和化学胶结力：浇筑时水泥浆体向钢筋表面氧化层的渗透和养

39、护过程中水泥晶体的生长和硬化，使水泥胶体和钢养护过程中水泥晶体的生长和硬化，使水泥胶体和钢筋表面产生吸附胶着作用。筋表面产生吸附胶着作用。摩擦力：混凝土凝结时收缩，使钢筋和混凝土接触面上产摩擦力：混凝土凝结时收缩，使钢筋和混凝土接触面上产生正应力，将钢筋紧紧地握裹住。生正应力，将钢筋紧紧地握裹住。机械咬合力：钢筋表面凹凸不平与混凝土产生的机械咬合机械咬合力：钢筋表面凹凸不平与混凝土产生的机械咬合力作用而产生的力。力作用而产生的力。钢筋端部的锚固力：一般在钢筋端部弯钩、弯折，在锚固钢筋端部的锚固力：一般在钢筋端部弯钩、弯折，在锚固区焊短钢筋、短角钢等方法来提供锚固力区焊短钢筋、短角钢等方法来提供

40、锚固力5 5 粘结粘结破坏机理破坏机理 （1）光圆钢筋的粘结破坏：）光圆钢筋的粘结破坏： 粘结作用在钢筋与混凝土间出现粘结作用在钢筋与混凝土间出现相对滑移相对滑移前主要取决于前主要取决于化化学胶着力学胶着力，发生滑移后则由，发生滑移后则由摩擦力摩擦力和和机械咬合力机械咬合力提供。提供。（2） 变形钢筋的粘结破坏变形钢筋的粘结破坏 粘结强度仍由粘结强度仍由化学胶着力化学胶着力、摩擦力摩擦力和和机械咬合力机械咬合力组成。但组成。但主要为主要为机械咬合力机械咬合力。 变形钢筋与混凝土之间的机械咬合作用主要是由于变形钢变形钢筋与混凝土之间的机械咬合作用主要是由于变形钢筋肋间嵌入混凝土而产生的。筋肋间嵌入混凝土而产生的。 影响粘结的因素：影响粘结的因素： .光圆钢筋及变形钢筋的粘结强度都随混凝土强度等级的光圆