第2章：混凝土结构材料的性能

1、混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第1章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一章本章重点本章重点 熟悉土木工程用钢筋的品种、级别、性能熟悉土木工程用钢筋的品种、级别、性能及其选用原则；及其选用原则； 熟悉熟悉混凝土在各种受力状态下的强度与混凝土在各种受力状态下的强度与变形性能及其选用原则；变形性能及其选用原则； 了解了解钢筋与混凝土的共同工作原理。钢筋与混凝土的共同工作原理。混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第1章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一章1.1.1 建筑用钢筋的种类建筑用钢筋的种类1.1钢钢 筋筋低低 碳：碳：C0.6%普通碳素钢普通碳素钢（含碳

2、量的多少（含碳量的多少）低合金钢：低合金钢：10%合金钢合金钢（合金元素总含量）（合金元素总含量）含碳量的增加，强度提含碳量的增加，强度提 高，塑性和可焊性降低。高，塑性和可焊性降低。合金元素能提高钢筋合金元素能提高钢筋的强度和塑形。的强度和塑形。混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第1章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一章普通钢筋普通钢筋预应力筋预应力筋热轧钢筋热轧钢筋钢绞线钢绞线消除应力钢丝消除应力钢丝预应力螺纹钢筋预应力螺纹钢筋低碳钢低碳钢普通低合金钢普通低合金钢HRB335HRB400RRB400HPB300HRB500HRBF335HRBF400HRBF5001.1

3、.2 混凝土用钢筋混凝土用钢筋混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第1章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一章v热轧钢筋：热轧钢筋：低碳钢、普通合金钢或细晶粒钢高温状态下轧制而成低碳钢、普通合金钢或细晶粒钢高温状态下轧制而成1.1钢钢 筋筋v普通钢筋强度标准值见附表普通钢筋强度标准值见附表1（P303)，符号说明如下：，符号说明如下：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 屈服强度屈服强度HRB335 hot rolledribbed bar 混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第1章主主 页页目目 录录帮帮

4、 助助上一章上一章下一章下一章RRB300 remained heat treatmentribbed bar HRBF500 hot rolledribbed bar 热轧钢筋热轧钢筋fine 混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第1章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一章v 预应力筋预应力筋预应力筋预应力筋v预应力筋强度标准值见附表预应力筋强度标准值见附表2（P303)混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第1章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一章有明显流幅钢筋的应力有明显流幅钢筋的应力应变曲线应变曲线 a 比例极限比例极限b 弹性极限弹性极限ob 弹性阶段

5、弹性阶段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 极限应变极限应变混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第1章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一章无明显流幅钢筋的应力无明显流幅钢筋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：u 取残余应变为取残余应变为0.2%所对应的应力作为无明显流幅所对应的应力作为无明显流幅钢筋的强度限值，通常称为条件屈服强度。钢筋的强度限值，通常称为条件屈服强度。混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第1章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一

6、章下一章下一章钢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混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第1章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一章 伸长率伸长率同一根钢筋同一根钢筋上述伸长率只反映断口附近残留变形大小，上述伸长率只反映断口附近残留变形大小， 不反映钢筋总伸长率情况。不反映钢筋总伸长率情况。105： ： 1510100100%510100mmlllldldl l1ld:混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第1章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一章钢筋均匀伸长率的测定：钢筋均匀伸长率

7、的测定：混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第1章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一章v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 s0bE已回复弹已回复弹性应变性应变+=混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第1章 =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。Dd主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一章 冷弯冷弯 弯心弯心直径直径越小，弯过的越小，弯过的角

8、度角度越大，冷弯性能越大，冷弯性能越好，钢筋的越好，钢筋的塑性性能塑性性能越好。越好。混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第1章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一章v 热处理钢筋热处理钢筋 经淬火处理得，经淬火处理得，fptk=1470MPa，无明显屈服点。，无明显屈服点。v 冷加工钢筋冷加工钢筋 冷加工工艺：冷加工工艺：冷拉、冷拔、冷轧、冷轧扭。冷拉、冷拔、冷轧、冷轧扭。 目的：目的：提高强度，节约钢材。但塑性减小。提高强度，节约钢材。但塑性减小。冷拉钢筋仍有屈服台阶。冷拉钢筋仍有屈服台阶。混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第1章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章

9、下一章下一章冷拔：冷拔： 将热轧钢筋将热轧钢筋强行强行拔过小于其直径的硬质合金拔过小于其直径的硬质合金拔丝拔丝模具模具。 经过几次冷拔的钢丝，抗拉、抗压经过几次冷拔的钢丝，抗拉、抗压强度均强度均大大提大大提高，但高，但塑性塑性降低。降低。混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第1章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一章冷轧：冷轧： 冷轧带肋钢筋是用热轧圆盘条经冷轧后，在其表冷轧带肋钢筋是用热轧圆盘条经冷轧后，在其表面带有沿长度方向均匀分布的三面或二面横肋的钢筋。面带有沿长度方向均匀分布的三面或二面横肋的钢筋。 冷轧带肋钢筋冷轧带肋钢筋伸长率伸长率明显提高，可改善构件在正明显提高，

10、可改善构件在正常使用阶段的受力性能。常使用阶段的受力性能。CRB550 冷轧冷轧带肋带肋 钢筋钢筋 屈服强度屈服强度混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第1章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一章1.1.2 混凝土结构对钢筋性能的要求混凝土结构对钢筋性能的要求v 适当的强度和屈强比适当的强度和屈强比屈 服 点0by0b0 . 2条 件 屈 服 点残 余 应 变 0 . 2 热轧钢筋热轧钢筋钢丝、钢绞线、钢丝、钢绞线、各种冷加工钢筋各种冷加工钢筋混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第1章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一章足够的塑性：避免发生足够的塑性：避免发生

11、脆性脆性破坏。破坏。耐久性和耐火性：必要的混凝土保护层厚度以耐久性和耐火性：必要的混凝土保护层厚度以 满足对构件满足对构件耐火极限耐火极限的要求。的要求。寒冷地区，防止钢筋寒冷地区，防止钢筋低温冷脆低温冷脆导致破坏。导致破坏。 混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第1章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一章v 可加工性好可加工性好焊接弯折v 与混凝土粘结锚固性好与混凝土粘结锚固性好光面变形变形钢筋比光面钢筋好变形钢筋比光面钢筋好混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第1章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一章v 钢筋的选用钢筋的选用见见混凝土结构设计规范混凝土结构

12、设计规范GB50010-2010混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第1章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一章1.2混凝土混凝土1.2.1 组成及特点组成及特点主要材料：主要材料：水泥、水、砂、石水泥、水、砂、石 特点特点:1）以固相为主，包含固体、液体、气体的三相体；）以固相为主，包含固体、液体、气体的三相体；2）水化过程长，性能要很长时间才稳定；）水化过程长，性能要很长时间才稳定； 3）水泥石收缩可形成微裂缝；）水泥石收缩可形成微裂缝；4）受制作、养护、使用条件影）受制作、养护、使用条件影 响大。响大。 混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第1章主主 页页目目 录录帮帮

13、助助上一章上一章下一章下一章1.2.2 混凝土强度混凝土强度v立方体抗压强度（强度等级）立方体抗压强度（强度等级）混凝土受压破坏机理混凝土受压破坏机理骨料之间的微裂缝是内骨料之间的微裂缝是内因因纵向受压破坏是横向拉纵向受压破坏是横向拉裂造成的。裂造成的。骨料之间的微裂缝骨料之间的微裂缝混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第1章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一章1.2.2 混凝土强度混凝土强度立方体抗压强度（强度等级）立方体抗压强度（强度等级） 1.标准尺寸：标准尺寸：150mm150mm150mm 2.养护条件：养护条件：20 3，湿度，湿度90%；28d 3.加荷方法：加

14、荷速度加荷方法：加荷速度0.150.25MPa/s， 垫板不涂油或垫橡胶板。垫板不涂油或垫橡胶板。 4.强度保证率：强度保证率：95% ，f cu，k= f-1.645 f 混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第1章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一章 5.非标准试块强度换算系数：非标准试块强度换算系数： 200mm200mm200mm:1.05； 100mm100mm100mm:0.95。 612圆柱体：圆柱体：1.20 （1=2.54cm） 612棱柱体：棱柱体：1.32 6.分级：分级：C15,C20,C25,C30,C35,C40,C45,C50, C55, C60,

15、 C65,C70,C75,C80 ，共，共14个等级。个等级。 CConcrete,单位：单位：N/mm2或或MPa。当当C50C50时，普通混凝土（时，普通混凝土（normal-strength concretenormal-strength concrete） 当当C50C50时，高强混凝土（时，高强混凝土（high-strength concretehigh-strength concrete） 混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第1章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一章影响因素分析影响因素分析材料组成：材料组成：最主要因素最主要因素在材料组成一定时，还有下列因素在材

16、料组成一定时，还有下列因素: :1 1、加载速度、加载速度：加载速度快，微裂缝不能充分扩展，强度高加载速度快，微裂缝不能充分扩展，强度高2 2、试验条件、试验条件：试件上、下表面不涂油，横向变形受到约束，试件上、下表面不涂油，横向变形受到约束，强度高强度高3 3、试件尺寸、试件尺寸：尺寸大，内部缺陷相对较多，端部摩擦力影尺寸大，内部缺陷相对较多，端部摩擦力影响相对较大，强度低响相对较大，强度低 4 4、龄期、龄期：龄期长，试件强度高龄期长，试件强度高 5 5、约束、约束：端部约束，环箍效应端部约束，环箍效应混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第1章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一

17、章下一章1.2.2 混凝土强度混凝土强度v轴心抗压强度轴心抗压强度 采用棱柱体试件，能够反映混凝土的实际工作状采用棱柱体试件，能够反映混凝土的实际工作状态。态。 我国取我国取150150150150300mm300mm为标准试件，按与立方为标准试件，按与立方体试验相同的规定所得的平均应力值，为体试验相同的规定所得的平均应力值，为 f fc c 。 棱柱体高度取值的原因：棱柱体高度取值的原因： 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，不受附加偏心距的影响试件不致失稳，不受附加偏心距的影响混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第1章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一

18、章v轴心抗压强度轴心抗压强度 ckc1c2cu,k0.88ff 结构混凝土强度结构混凝土强度与试块混凝土强与试块混凝土强度间的修正系数度间的修正系数脆性影响脆性影响系数系数 棱柱体强度棱柱体强度与立方体强与立方体强度之比值度之比值fckfcu,kh b1.00.5012345bbh混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第1章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一章混凝土混凝土强度强度等级等级C40C45C50C55C60C65C70C75C80 c10.760.760.760.770.780.790.800.810.82 c21.000.9840.9680.9510.9350.91

19、90.9030.8870.87 c1 和和 c2 值值混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第1章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一章轴心抗拉强度轴心抗拉强度 ft混凝土的抗拉强度远低于抗压强度混凝土的抗拉强度远低于抗压强度对于普通混凝土，抗拉强度约对于普通混凝土，抗拉强度约 1/17-1/8 1/17-1/8 的抗压强度的抗压强度对于高强混凝土，抗拉强度约对于高强混凝土，抗拉强度约 1/24-1/20 1/24-1/20 的抗压强度的抗压强度轴心抗拉强度的试验方法轴心抗拉强度的试验方法直接受拉试验直接受拉试验劈裂试验劈裂试验弯折试验弯折试验混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理

20、第1章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一章v 轴心受拉试验轴心受拉试验0.55kcu,2tk395. 088. 0ffc轴心抗拉强度与轴心抗拉强度与立方体抗压强度立方体抗压强度间的折算系数间的折算系数 结构混凝土强度结构混凝土强度与试块混凝土强与试块混凝土强度间的修正系数度间的修正系数C40以上混凝土以上混凝土脆性影响系数脆性影响系数 u轴直接受拉试验的缺点：容易引起偏拉破坏轴直接受拉试验的缺点：容易引起偏拉破坏混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第1章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一章n劈裂试验劈裂试验PP222ttPfaPfdl对立方体试件对圆柱体试件

21、a12n弯折试验弯折试验n 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等拉双等拉双等压双等压-1.2600.20.4-0.6 -0.4 -0.2-1.2 -1.0 -0.8-1.400.20.4-0.6-0.4-0.2-1.2-1.0-0.8-1.42cfKupfer的强度包络图的强度包络图n 双向受拉的破坏双向受拉的破坏强度接近于单轴抗强度接近于单轴抗拉强度。拉强度。n 双向受压的破坏双向受压的破坏强度高于单轴抗压强度高于单轴抗压强度。强度。n 一拉一压的破坏一拉一压的破坏强度低于相应的单强度低于相应的单轴受力强度。轴受力强度。n 双轴受压的强度双轴受压

22、的强度最大值不是发生在最大值不是发生在双轴等压的情况下双轴等压的情况下, ,而 是 发 生 在而 是 发 生 在1 1/ /2 20.50.5时。时。2.1.1 混凝土的强度混凝土的强度n 三轴受压状态三轴受压状态 侧向等压（常规三轴）的情况侧向等压（常规三轴）的情况23r11通 过 液 体通 过 液 体静 压 力 对静 压 力 对圆 柱 体 试圆 柱 体 试件施压件施压14ccrff11 1.52rrccccffffn 当侧向压力较较高低时当侧向压力较较高低时, ,上式上式不再为线性关系不再为线性关系, ,可采用蔡绍怀可采用蔡绍怀经验公式经验公式n 当侧向压力较低时当侧向压力较低时, ,对于

23、普通对于普通混凝土混凝土混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第1章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一章 剪力存在时：剪力存在时：拉拉-剪：抗拉、抗剪强度都降低；剪：抗拉、抗剪强度都降低；压压-剪：当剪：当 时，抗剪强度随压应力提高而增大；时，抗剪强度随压应力提高而增大； 当当 时，内部裂缝增加，抗剪抗压强度时，内部裂缝增加，抗剪抗压强度 均降低。均降低。 6 . 0/cf6 . 0/cf混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第1章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一章u混凝土的变形混凝土的变形受受力变形力变形单调短期加载下的变形单调短期加载下的变形( (重点重点

24、) )：轴压、轴拉、复合应力状态：轴压、轴拉、复合应力状态下承载力计算；非线性分析下承载力计算；非线性分析荷载长期作用下的变形荷载长期作用下的变形（徐变）（徐变）：变形和裂缝宽度计算；预：变形和裂缝宽度计算；预应力损失应力损失重复荷载作用下的变形重复荷载作用下的变形（疲劳性能）（疲劳性能）：确定弹性模量；疲劳：确定弹性模量；疲劳验算验算体积变形体积变形收缩变形：收缩裂缝；预应力损失收缩变形：收缩裂缝；预应力损失温度变形：温度应力温度变形：温度应力裂缝，防止温度、收缩裂缝的构造措施裂缝，防止温度、收缩裂缝的构造措施混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第2章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一

25、章下一章下一章1.2.3 混凝土的变形混凝土的变形v 一次加载时一次加载时0A:近似弹性近似弹性 AB:非线性非线性 BC:体积增大体积增大 CF:破坏破坏 高强混凝土：高强混凝土： ， 0cu 混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第1章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一章应力应力- -应变曲线特点应变曲线特点 oa段段：即应力比：即应力比0.3时，时，应力应力-应变应变关系接近于直线，故关系接近于直线，故a点相当于混凝点相当于混凝土的弹性极限土的弹性极限。ab段段 ：当应力比约为（当应力比约为（0.30.8）时，）时，应力应力-应变关系偏离直线，应变的增应变关系偏离直线，应

26、变的增长速度比应力增长快，故长速度比应力增长快，故b点称为点称为临临界应力点界应力点。 bc段段 ：当应力比约为（当应力比约为（0.81.0）时，应变增长速度进一步加快）时，应变增长速度进一步加快，应力，应力-应变曲线的斜率急剧减小，混凝土内部微裂缝进入应变曲线的斜率急剧减小，混凝土内部微裂缝进入非稳定非稳定发展阶段发展阶段。当应力到达。当应力到达c点时，混凝土发挥出受压时的最大承载点时，混凝土发挥出受压时的最大承载能力，即能力，即轴心抗压强度（极限强度）轴心抗压强度（极限强度），相应的应变值称为，相应的应变值称为峰值应峰值应变变。cd 段段：下降段，由滑移面上的摩擦咬合力和混凝土柱体的残余强

27、：下降段，由滑移面上的摩擦咬合力和混凝土柱体的残余强度提供度提供2.1.2 混凝土的变形性能混凝土的变形性能n应力应力- -应变曲线上应变曲线上三个特征点三个特征点 峰值应力：峰值应力： 材料的最大承载力材料的最大承载力 峰值应变峰值应变 ： 与峰值应力相应的应变与峰值应力相应的应变 极限压应变：极限压应变： 试件破坏时的最大应变值试件破坏时的最大应变值n混凝土材料的混凝土材料的延性延性 混凝土试件在强度没有显著降低情混凝土试件在强度没有显著降低情况下承受变形的能力况下承受变形的能力n混凝土强度越高，混凝土强度越高， 越大；越大； 越小；越小；材料的脆性越明显材料的脆性越明显n问题：混凝土应力

28、问题：混凝土应力- -应变曲线如何表达？应变曲线如何表达？数学表达式数学表达式00cucu02.1.2 混凝土的变形性能混凝土的变形性能n混凝土混凝土单轴受压应力单轴受压应力-应变关系模型（本构模型）应变关系模型（本构模型） 应力应力-应变关系模型是应力应变关系模型是应力-应变曲线的应变曲线的数学表达式数学表达式，可根据，可根据某一应变值求出相应的应力值。某一应变值求出相应的应力值。 应用应用：承载力计算；混凝土结构非线性分析：承载力计算；混凝土结构非线性分析n本节给出的两个应力本节给出的两个应力-应变关系模型，一般应变关系模型，一般用于结构的非线性用于结构的非线性分析分析。nHognesta

29、d模型（早期）模型（早期） 上升段上升段下降段下降段2002scf001 0.15sccuf2.1.2 混凝土的变形性能混凝土的变形性能n 混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范规定的单轴受压应力规定的单轴受压应力-应变应变关系模型关系模型482ec,x Ose c,xfecu c,r0 5 . fcc1dEtd 5ttt11.20.2() 1 tt1.7tt1 1 (1)t sttctfE2.1.2 混凝土的变形性能混凝土的变形性能n 混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范规定的单轴受拉应力规定的单轴受拉应力-应变应变关系模型关系模型n 混凝土规范混凝土规范建议的单轴受拉应力建议的单轴受拉应力-

30、应变关系模型应变关系模型Os tc1 dEt,xftn混凝土的弹性模量、剪变模量和泊松比混凝土的弹性模量、剪变模量和泊松比混凝土的混凝土的变形模量变形模量 初始弹性模量初始弹性模量 ：过：过原点原点切线的斜率。切线的斜率。 切线模量：过某一点切线模量：过某一点切线切线的斜率。的斜率。 割线模量：某一点与原点割线模量：某一点与原点连线连线的斜率。的斜率。2.1.2 混凝土的变形性能混凝土的变形性能n混凝土弹性模量混凝土弹性模量 初始弹性模量不易准确测定；多次重复加载、卸载初始弹性模量不易准确测定；多次重复加载、卸载 后，应力后，应力-应变曲线变为直线，且与原点切线平行。应变曲线变为直线，且与原点

31、切线平行。 我国规范规定用下述方法测定混凝土弹性模量：我国规范规定用下述方法测定混凝土弹性模量： 将棱柱体试件加载至应力，重复加载、卸载各将棱柱体试件加载至应力，重复加载、卸载各5次后次后 应力应力-应变曲线基本上趋于直线，将应力应变曲线基本上趋于直线，将应力-应变曲线上应变曲线上 与与0.5N/mm2的应力差与相应的应变差的比值作为弹的应力差与相应的应变差的比值作为弹 性模量。性模量。 2.1.2 混凝土的变形性能混凝土的变形性能tctEn混凝土混凝土弹性模量弹性模量与立方体抗压强度之间的关系与立方体抗压强度之间的关系混凝土弹性模量是试验结果的混凝土弹性模量是试验结果的试验平均值试验平均值，

32、保证率，保证率50%;50%;弹性模量随立方体强度标准值弹性模量随立方体强度标准值非线性增长非线性增长; ;混凝土混凝土受拉与受压弹性模量相同受拉与受压弹性模量相同. .n混凝土的泊松比混凝土的泊松比 n混凝土的剪变模量混凝土的剪变模量0.2cv 52ccu,k10(N/mm )34.72.2Ef2(1)cccEGv0.4ccGE0.2cv 2.1.2 混凝土的变形性能混凝土的变形性能2.1.2 混凝土的变形性能混凝土的变形性能n混凝土在复合应力下的应力混凝土在复合应力下的应力-应变关系应变关系三轴受压三轴受压：随侧向压应力增加，纵向强度和变形能力均提：随侧向压应力增加，纵向强度和变形能力均提

33、高。侧向压力约束了混凝土横向变形，限制了横向膨胀和高。侧向压力约束了混凝土横向变形，限制了横向膨胀和内部微裂缝的扩展。（内部微裂缝的扩展。（约束混凝土约束混凝土）2.1.2 混凝土的变形性能混凝土的变形性能2. 混凝土在混凝土在重复荷载作用下重复荷载作用下的变形性能的变形性能 一次加载、卸载下的应力一次加载、卸载下的应力-应变曲线应变曲线 总应变总应变 = 弹性应变弹性应变 + 弹性后效弹性后效 + 残余应变残余应变 加载、卸载形成环状，其面积为加载、卸载过程中加载、卸载形成环状，其面积为加载、卸载过程中消耗的能量消耗的能量 卸载曲线在卸载曲线在A点的切线与加载曲线在原点的点的切线与加载曲线在

34、原点的切线平行切线平行n多次重复荷载作用下的应力多次重复荷载作用下的应力-应变曲线应变曲线 当加载、卸载的最大压应力值不超过当加载、卸载的最大压应力值不超过某个限值某个限值时，每次加载时，每次加载、卸载过程都将形成塑性变形。经多次重复后，塑性变形将不、卸载过程都将形成塑性变形。经多次重复后，塑性变形将不再增长，混凝土加、卸载的应力再增长，混凝土加、卸载的应力-应变曲线呈直线变化，且应变曲线呈直线变化，且此此直线大致与第一次加载时的原点切线平行。直线大致与第一次加载时的原点切线平行。 当应力值超过当应力值超过一特定值之后，出一特定值之后，出现直线后就产生反现直线后就产生反向弯曲。应变越来向弯曲。

35、应变越来越大，就会发生破越大，就会发生破坏，即疲劳破坏。坏，即疲劳破坏。该特定值就是混凝该特定值就是混凝土的土的疲劳强度疲劳强度。2.1.2 混凝土的变形性能混凝土的变形性能3. 3. 混凝土在荷载长期作用下的变形性能混凝土在荷载长期作用下的变形性能n 徐变徐变 在不变的应力长期持续作用下，混凝土的变形随时间徐徐在不变的应力长期持续作用下，混凝土的变形随时间徐徐增长的现象称为混凝土的徐变。增长的现象称为混凝土的徐变。30300 00.50.51.01.01.51.52.02.05 51010151520202525压应变压应变1010 -3 -3时间时间 / /月月瞬时瞬时变形变形徐变变形徐变

36、变形卸 载 时 瞬卸 载 时 瞬时 恢 复 的时 恢 复 的变形变形残余变形残余变形卸 载 后 的卸 载 后 的弹性后效弹性后效2.1.2 混凝土的变形性能混凝土的变形性能n徐变的特点徐变的特点 先快后慢，最后趋于稳定先快后慢，最后趋于稳定 n徐变的原因徐变的原因 水泥凝胶体的黏性流动，使水泥凝胶体的黏性流动，使 骨料应力增大骨料应力增大 混凝土中内部微裂缝的发展混凝土中内部微裂缝的发展影响徐变的因素影响徐变的因素 线性徐变，徐变与应力成正比线性徐变，徐变与应力成正比 非线性徐变，徐变增长速度比应力增长快非线性徐变，徐变增长速度比应力增长快 徐变与时间曲线发散。徐变与时间曲线发散。 sc0.5

37、fsc0.5fsc0.8f2.1.2 混凝土的变形性能混凝土的变形性能应力的大小应力的大小n影响徐变的因素影响徐变的因素混凝土组成和配合比混凝土组成和配合比 骨料（不产生徐变）多，徐变小；骨料（不产生徐变）多，徐变小； 水泥用量和水灰比大（混凝土中凝胶体比重大），徐变大。水泥用量和水灰比大（混凝土中凝胶体比重大），徐变大。环境条件环境条件 湿度低，温度高，徐变大（高温干燥下，砼水份逸失较多，转湿度低，温度高，徐变大（高温干燥下，砼水份逸失较多，转化为水泥结晶体的水泥浆少，凝胶体较多）；化为水泥结晶体的水泥浆少，凝胶体较多）； 龄期短，徐变大。龄期短，徐变大。注注：徐变是受力变形，有应力存在就有

38、徐变变形；：徐变是受力变形，有应力存在就有徐变变形； 徐变方向与受力方向一致，有受拉、压徐变；徐变方向与受力方向一致，有受拉、压徐变； 徐变随时间变化。徐变随时间变化。2.1.2 混凝土的变形性能混凝土的变形性能n徐变对结构的影响（研究徐变的意义）徐变对结构的影响（研究徐变的意义） 1）使钢筋混凝土构件）使钢筋混凝土构件截面产生内力重分布截面产生内力重分布 ：混凝土应力减小，：混凝土应力减小，钢筋应力增大。钢筋应力增大。 2）使受弯构件和偏压构件的变形加大：徐变使截面受压区变形）使受弯构件和偏压构件的变形加大：徐变使截面受压区变形增大，引起受弯构件挠度增大，偏压构件偏心距增大。增大，引起受弯构

39、件挠度增大，偏压构件偏心距增大。 3）使预应力混凝土构件产生）使预应力混凝土构件产生预应力损失预应力损失：预压力使混凝土产生：预压力使混凝土产生徐变，构件缩短，引起预应力损失。徐变，构件缩短，引起预应力损失。2.1.2 混凝土的变形性能混凝土的变形性能n 混凝土的收缩混凝土的收缩n混凝土在空气中结硬时其体积会缩小，这种现象称为混凝混凝土在空气中结硬时其体积会缩小，这种现象称为混凝土的收缩。使结构土的收缩。使结构产生收缩裂缝产生收缩裂缝，引起预应力损失引起预应力损失。n 混凝土的膨胀混凝土的膨胀n 混凝土的温度变形混凝土的温度变形n混凝土在水中结硬时体积会膨胀，称为混凝土的膨胀。混凝土在水中结硬

40、时体积会膨胀，称为混凝土的膨胀。n温度变化会使混凝土热胀冷缩，在结构中产生温度变化会使混凝土热胀冷缩，在结构中产生温度应力温度应力，甚至会使构件甚至会使构件开裂以至于损坏开裂以至于损坏。2.1.2 混凝土的变形性能混凝土的变形性能2.3 混凝土与钢筋之间的黏结混凝土与钢筋之间的黏结n黏结力黏结力n黏结机理黏结机理n影响黏结性能的因素影响黏结性能的因素2.3.1 黏结力黏结力黏结力：黏结力：钢筋混凝土受力后会沿其接触面产生剪应力，钢筋混凝土受力后会沿其接触面产生剪应力， 通常把这种剪应力称为黏结应力通常把这种剪应力称为黏结应力 局部黏结应力：局部黏结应力：在相邻两个开裂截面之间产生的；在相邻两个

41、开裂截面之间产生的； 锚固黏结应力：锚固黏结应力：钢筋伸进支座或在连续梁中承担负弯矩的钢筋伸进支座或在连续梁中承担负弯矩的 上部钢筋在跨中截断时，需要延伸一段长上部钢筋在跨中截断时，需要延伸一段长 度，即锚固长度。度，即锚固长度。根据受力性质的不同，钢筋与混凝土之间的黏结应力可以分为：根据受力性质的不同，钢筋与混凝土之间的黏结应力可以分为：2.3.2 黏结机理黏结机理1、黏结力的组成、黏结力的组成 化学胶结力：化学胶结力：水泥凝胶体和钢筋表面化学变化而产生的吸水泥凝胶体和钢筋表面化学变化而产生的吸附作用力，这种作用力很弱；附作用力，这种作用力很弱； 摩阻力：摩阻力：钢筋与混凝土接触面之间的摩擦

42、力；钢筋与混凝土接触面之间的摩擦力； 机械咬合力：机械咬合力：钢筋表面凹凸不平与混凝之间产生的机械咬钢筋表面凹凸不平与混凝之间产生的机械咬合作用力，变形钢筋的横肋会产生这种咬合力；合作用力，变形钢筋的横肋会产生这种咬合力； 钢筋端部的锚固力：钢筋端部的锚固力：一般是通过钢筋端部的弯钩、弯折、一般是通过钢筋端部的弯钩、弯折、在钢筋端部焊接短钢筋或焊短角钢来提供的锚固力。在钢筋端部焊接短钢筋或焊短角钢来提供的锚固力。2、黏结强度、黏结强度 钢筋的黏结强度通常采用下直接拔出试验来钢筋的黏结强度通常采用下直接拔出试验来测定，通常按下式计算平均黏结应力：测定，通常按下式计算平均黏结应力：PdlP拔出力；

43、拔出力；d钢筋直径；钢筋直径；l锚固长度。锚固长度。2.3.3 影响黏结性能的因素影响黏结性能的因素影响钢筋与混凝土黏结强度的因素主要有：影响钢筋与混凝土黏结强度的因素主要有：1、混凝土强度等级；、混凝土强度等级；2、钢筋的外形、直径和表面状态；、钢筋的外形、直径和表面状态；3、混凝土保护层厚度与钢筋净距；、混凝土保护层厚度与钢筋净距；4、横向钢筋；、横向钢筋；5、侧向压力；、侧向压力；6、混凝土浇筑状态。、混凝土浇筑状态。2.4 钢筋锚固与接头构造钢筋锚固与接头构造n钢筋锚固与搭接的意义钢筋锚固与搭接的意义n钢筋锚固的长度钢筋锚固的长度n钢筋的连接钢筋的连接2.4.1 钢筋锚固与搭接的意义钢

44、筋锚固与搭接的意义 由于黏破坏机理复杂、影响黏结力的因素众多、工程结构中由于黏破坏机理复杂、影响黏结力的因素众多、工程结构中黏结受力的多样性，目前尚无比较完整的黏结力计算理论。黏结受力的多样性，目前尚无比较完整的黏结力计算理论。构造措施：构造措施： 对不同等级的混凝土和钢筋，规定了要保证对不同等级的混凝土和钢筋，规定了要保证最小搭接长度最小搭接长度与与锚固长度锚固长度和考虑各级抗震设防时的最小搭接长度与锚固长度；和考虑各级抗震设防时的最小搭接长度与锚固长度； 为了保证混凝土与钢筋之间有足够的黏结强度，必须满足为了保证混凝土与钢筋之间有足够的黏结强度，必须满足混混凝土保护层最小厚度凝土保护层最小厚度和和钢筋最小净距钢筋最小净距的要求；的要求； 在钢筋接头范围内应在钢筋接头范围内应加密箍筋加密箍筋； 受力的光面钢筋端部应做受力的光面钢筋端部应做弯钩弯钩。2.4.2 钢筋锚固的长度钢筋锚固的长度yabtfldfpyabtfldfablyfpyftfd普通钢筋普通钢筋预应力钢筋预应力钢筋式中：式中：受拉钢筋的基本锚固长度；受