第二章 钢筋和混凝土材料的力学性

第二章钢筋和混凝土材料力学性能混凝土结构基本原理一、钢筋的强度和变形

1.钢筋的应力-应变曲线AB’BCDE上屈服点不稳定下屈服点出现颈缩拉断BC段为屈服平台CD段为强化段0.2%0.2标距有明显流幅的钢筋无明显流幅的钢筋钢筋受压和受拉时的应力-应变曲线几乎相同一、钢筋的强度和变形

1.钢筋的应力-应变曲线AB’BCDE0.2%0.2强度指标*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，因为，钢筋屈服后会产生大的塑性变形，钢筋混凝土构件会产生不可恢复的变形和不可闭合的裂缝，以至不能使用*无明显流幅的钢筋：残余应变为0.2%时所对应的应力作为条件屈服强度,随着冶金系统采用国际标准及质量的提高，在相应的产品标准中明确规定屈服强度σ0.2不得小于极限抗拉强度σb的85%（0.85σb）。因此，实际应用中可取极限抗拉强度σb的85%作为条件屈服点

一、钢筋的强度和变形

1.钢筋的应力-应变曲线强度指标的确定强度随机变量强度标准值根据统计资料，运用数理统计方法确定的具有一定保证率（钢筋为97.73%）的统计特征值：强度标准值=强度平均值-2×均方差概率密度材料强度强度平均值强度标准值一、钢筋的强度和变形

1.钢筋的应力-应变曲线AB’BCDE0.2%0.2变形指标*伸长率：钢筋拉断后的伸长与原长的比值*冷弯要求：将直径为d的钢筋绕直径为D的钢辊弯成一定的角度而不发生断裂

一、钢筋的强度和变形

2.钢筋的成分、级别和品种按化学成分碳素钢（铁、碳、硅、锰、硫、磷等元素）低碳钢（含碳量<0.25%）中碳钢（含碳量0.25~0.6%）高碳钢（含碳量0.6~1.4%）普通低合金钢（另加硅、锰、钛、钒、铬等）锰系硅钒系硅钛系硅锰系硅铬系一、钢筋的强度和变形

2.钢筋的成分、级别和品种钢筋热轧钢筋：热轧光面钢筋HPB235，热轧带肋钢筋HRB335、HRB400，余热处理钢筋RRB400冷拉钢筋：由热轧钢筋在常温下用机械拉伸而成热处理钢筋：将HRB400、RRB400钢筋通过加热、淬火、回火而成按加工钢丝碳素钢丝：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：由低碳钢冷拔而成一、钢筋的强度和变形

2.钢筋的成分、级别和品种按表面形状光圆钢筋变形钢筋钢筋的应用范围非预应力钢筋：HPB235，HRB335，HRB400，RRB400预应力钢筋：碳素钢丝，刻痕钢丝，钢绞线，热处理钢筋，冷拉钢筋一、钢筋的强度和变形

3.钢筋的冷加工和热处理冷拉BKZZ’K’残余变形冷拉伸长率无时效经时效K点的选择：应力控制和应变控制温度的影响：温度达700ºC时恢复到冷拉前的状态，先焊后拉特性：只提高抗拉强度，不提高抗压强度，强度提高，塑性下降一、钢筋的强度和变形

3.钢筋的冷加工和热处理冷拔经过冷拔后钢筋没有明显的屈服点和流幅冷拔既能提高抗拉强度又能提高抗压强度一、钢筋的强度和变形

3.钢筋的冷加工和热处理热处理对特定钢号的钢筋进行淬火和回火处理强度提高，塑性降低不降低强度的前提下，消除由淬火产生的内力，改善塑性和韧性一、钢筋的强度和变形

4.钢筋的徐变和松弛徐变应力不变，随时间的增长应变继续增加松弛长度不变，随时间的增长应力降低对结构，尤其是预应力结构，产生不利的影响，需采取必要的措施一、钢筋的强度和变形

5.钢筋的疲劳重复荷载作用下，钢筋的强度<静载作用下的强度规定的应力幅度内，经一定次数的重复荷载后，发生疲劳破坏的最大应力值称为疲劳强度。对钢筋用疲劳应力幅来表示其疲劳强度。试验方法单根钢筋的轴拉疲劳钢筋埋入混凝土中重复受拉或受弯一、钢筋的强度和变形

6.混凝土结构对钢筋的要求强度要求：屈服强度和极限强度，抗震设计时还要求有一定的屈强比塑性要求：伸长率和冷弯要求可焊性与混凝土的粘结性一、钢筋的强度和变形

7.钢筋应力-应变曲线的数学模型sss=Essys,hfysss=Essys,hfyfs,us,us,usss=Essyfys,hfs,u有明显流幅的钢筋无明显流幅的钢筋二、混凝土的强度和变形

1.单轴受力状态下混凝土的抗压强度立方体抗压强度fcu承压板试块摩擦力不涂润滑剂涂润滑剂强度大于我国规范的方法：不涂润滑剂压力试件裂缝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、试块尺寸等二、混凝土的强度和变形

1.单轴受力状态下混凝土的抗压强度标准试块：150×150×150非标准试块：100×100×100换算系数0.95200×200×200换算系数1.05立方体抗压强度是区分混凝土强度等级的指标，我国规范混凝土的强度等级有：C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50，C55，C60，C65，C70，C75，C80表示混凝土Concrete立方体抗压强度立方体抗压强度fcu二、混凝土的强度和变形

1.单轴受力状态下混凝土的抗压强度强度指标的确定强度随机变量强度标准值根据统计资料，运用数理统计方法确定的具有一定保证率（95%）的统计特征值：强度标准值=强度平均值-1.645×均方差概率密度材料强度强度平均值强度标准值二、混凝土的强度和变形

1.单轴受力状态下混凝土的抗压强度棱柱体抗压强度fc承压板试块标准试块：150×150×300非标准试块：100×100×300换算系数0.95200×200×400换算系数1.05考虑到承压板对试件的约束，立方体抗压强度大于棱柱体抗压强度，且有：fc=0.76fcu(试验结果)考虑到构件和试件的区别，取fc=0.67fcu对国外（美国、日本、欧洲混凝土协会等）采用的圆柱体试件（d=150,h=300），有fc’=0.79fcu圆柱体抗压强度二、咸混凝痕土的我强度吉和变蚂形2.衡单葡轴受火力状减态下勇混凝岗土的刘抗拉影强度直接踪蝶受拉珠试验ft100100150150500试验帜结果妨：ft=0监.3能95fcu0.肾55考虑套到构泡件和惭试件国的区券别，抗尺寸便效应筒，加寻荷速刚度等词的影震响，菜取ft=0摔.3急48fcu0.败55二、弦混凝号土的捞强度娘和变亩形2.色单想轴受绑力状池态下包混凝苦土的湖抗拉升强度劈裂街试验ftsddftsFFFF我国叉根据10坐0m体m立方迫体的喷劈裂词与抗谜压试柱验结江果有埋：fts=0湿.1袍9fcu3/界4二、福混凝齿土的嫌强度阁和变铜形3.笔复让合受愧力状辟态下躁混凝增土的瓣强度双轴巾应力蜻下的肉强度1.01.01.21.2-0.2-0.22/fc1/fc拉压/fc/fc0.20.1-0.10.00.61.0单轴抗拉强度单轴抗压强度双向供正应坡力下璃的强刚度曲词线法向焰应力避和剪谦应力弊下的映强度兵曲线二、节混凝旱土的借强度狂和变症形3.送复浅合受毒力状触态下那混凝摄土的赛强度三向渡受压皮时的惊混凝偶土强些度1=fcc’1=fcc’2=3=fLfL----侧向约束压应力（加液压）圆柱悔体试否验有侧诊向约宿束时晓的抗葱压强挺度无侧准向约编束时赶圆柱怕体的鬼单轴罪抗压勤强度二、哪混凝乳土的袭强度避和变才形4.鸟混满凝土桐的疲嘴劳强泰度破坏重复四荷载牙下的蛛应力数-应携变曲质线fcf321疲劳强度<fcfcf的确定点原则火：10高0×1忍00德×骆30拜0或15炎0×1材50挡×衔45山0的棱脉柱体箩试块疤承受20恰0万次崇（或苹以上枕）循坝环荷务载时毯发生唤破坏协的最公大压萍应力限值二、不混凝钳土的类强度幸和变滑形4.侧混爆凝土元的变勤形性恩能(MPa)fco0(10-3)abcd225201510546810混凝土强度提高加载速度减慢单轴闸受压廉时的遥应力默-应捧变关减系作用是：峰值应力后，吸收试验机的变形能，测出下降段二、赚混凝殿土的宁强度道和变孕形4.咳混乡丰凝土矿的变共形性周能单轴星受压穗时的棕应力吐-应班变关委系的善数学余模型u=0.00380=0.002ocfcc0.15fcu=0.00350=0.002ocfcc美国布Ho丛gn昆es扰ta使d模忘型德国忧Rüsc逝h模种型二、染混凝拨土的舱强度竭和变急形4.绸混顽凝土抬的变美形性摸能单轴千受压何时的告应力男-应收变关村系的照数学坚模型残--略--累中国践规范u0ocfcc二、垒混凝艇土的项强度独和变拍形4.盾混展凝土榨的变宇形性卷能侧向家受约辟束时睁混凝怠土的杀变形秀特点cu约束混凝土非约束混凝土ccfccfcEsecEc

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cco环箍断裂二、泡混凝氏土的把强度炕和变赚形4.景混孕凝土惕的变馒形性享能轴向财受拉勤时混哗凝土迁的应助力应肃变关至系tto

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(mm)cr=0.00012试件：7619305mmfc=44MPa43210.010.020.030.040.050.06标距＝83mm理论界模型！！！二、咽混凝献土的担强度镇和变脉形4.闯混荣凝土寨的变服形性驳能重复补荷载致下混误凝土土的变类形性挨能pe包罗线与一次性加载时的应力-应变曲线相似二、辞混凝通土的武强度蚂和变岭形4.衰混茧凝土宗的变智形性科能混凝泥土的酸弹性杨模量ccccep01原点炕切线酿模量粒（弹闸性模兽量）铅：拉味压相司同变形学模量挂（割您线模揪量、者弹塑以性模养量）切线疤模量受压抬时，危为0饿.4述~1辽.0杯；受拉胁破坏馆时，妈为1痒.0二、黄混凝掌土的向强度碎和变尸形4.脊混局凝土滴的变城形性驼能混凝静土的大弹性控模量蒙的试侧验方伴法（15宽0×15先0×30思0标组准试定件）c/fcc0.55~慌10让次此线和原点切线基本平行，取其斜率作为Ec二、骂混凝忽土的稠强度敬和变珠形4.粮混斧凝土月的变基形性槐能混凝帖土的脸泊松累比和友剪切杰模量混凝杠土的树泊松鹅比，习在压邮力较爷小时逃为0.患15绕~0吩.1霉8，接敲近破阅坏时守可达0.舅5以上震，一厉般可旗取0.盼2混凝船土的香剪切蜂模量粱为二、进混凝呀土的其强度逗和变驶形4.命混根凝土斩的变指形性秩能长期凤荷载鲜作用溉下混董凝土良的变压形性疫能-湾--抽-徐河变0.51.01.52.02.505101520253035(×10-3)(月)c<0环.5fc，线扬性徐西变c<0掀.8fc，非法线性合徐变cree’e’’cr’P原因赖之一事，胶叔凝体虚的粘蛇性流拼动原因胀之二奋，混涨凝土姿内部军微裂羞缝的欠不断喘发展二、判混凝仇土的汤强度欧和变锯形4.货混辱凝土酬的变夏形性袜能长期辟荷载唤作用献下混柳凝土惨的变相形性台能-暖--她-影响渗徐变距的因较素应力发：c<0单.5搞fc，徐变已变形绸与应稳力成递正比--沾--线性辜徐变0.万5fc<c<0孩.8话fc，非线兰性徐测变c>0英.8裂fc，造成劫混凝规土破丹坏，跃不稳网定加荷多时混凝