钢筋和混凝土的力学性能课件

单元二钢筋和混凝土材料的力学性能1.2.1钢筋

2.1.1钢筋分类按化学成分碳素钢（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）2.按加工方法钢筋热轧钢筋冷拉钢筋热处理钢筋钢丝碳素钢丝刻痕钢丝钢绞线冷拔低碳钢丝按外形光圆钢筋变形钢筋冷拔钢筋冷轧钢筋2.1钢筋

3.HPB235

屈服强度钢筋：bar

表面形状：plain

生产工艺：hotrolledHRB335RRB400热轧带肋屈服强度335Mpa余热处理带肋屈服强度400Mpa种类符号fyk热轧钢筋HPB235(Q235)235HRB335(20MnSi)335HRB400(20MnSiV、20MnSiNb、20MnTi)400RRB400(K20MnSi)R40020MnSiV2.1钢筋

1、热轧钢筋是用低碳钢或低合金钢在高温下热轧制而成的。4.2.1钢筋

2钢筋的冷加工冷拉：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。5.2.1钢筋

冷拔：将HPB235级热轧钢筋强行拔过小于其直径的硬质合金拔丝模具。经过几次冷拔的钢丝，抗拉、抗压强度均大大提高，但塑性降低。6.1、钢筋的强度和变形AB’BCDE有明显流幅的钢筋0.2%0.2无明显流幅的钢筋（软钢）（硬钢）标距上屈服点不稳定下屈服点出现颈缩BC段为屈服平台CD段为强化段拉断2.1钢筋

2.1.2钢筋的主要力学性能7.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

AB’BCDE*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

0.2%0.22.1钢筋

8.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

2.1钢筋

延伸率越大，钢筋的塑性和变形能力越好。弯心直径越小，弯过的角度越大，冷弯性能越好，钢筋的塑性性能越好。9.3、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4、钢筋的应用范围非预应力钢筋：HRB235，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2.1钢筋

10.2.2.1混凝土的强度2.2混凝土混凝土的强度指标立方体抗压强度轴心抗压强度轴心抗拉强度11.1、混凝土立方体抗压强度fcu2.2混凝土混凝土立方体抗压强度的测定：边长150mm立方体标准试件，在标准条件下（20±3℃，≥90%湿度）养护28天，按照标准试验方法（两端不涂润滑剂）测得的具有95%保证率的抗压强度，作为混凝土的立方体抗压强度。用上述标准试验方法测得的具有95%保证率的立方体抗压强度，称为混凝土的强度等级。混凝土的强度等级一般可划分为：C15C20C25C30C35C40C45C50C55C60C65C70C75C80，共14个等级。12.承压板试块摩擦力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2.2混凝土试验方法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13.2、轴心抗压强度（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)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2.2混凝土14.3、轴心抗拉强度ft2.2混凝土1）直接测试法

2）劈裂试验

混凝土抗拉强度的测定方法：劈拉试验PaP15.复合应力状态包括：（1）双向受力（双向受拉，双向受压，一拉一压）（2）三向受压（对混凝土的横向变形加以约束）混凝土三向受压时，强度提高，变形能力增加工程实例：螺旋箍筋柱，钢管混凝土柱4、复合应力状态下混凝土的强度2.2混凝土16.2、混凝土的变形混凝土的变形受力变形：一次短期加荷时的变形、多次重复加荷时的变形、长期荷载作用下的变形体积变形：收缩、膨胀、温度变形混凝土受压应力-应变曲线2.2混凝土17.混凝土的泊松比和剪切模量混凝土的泊松比，在压力较小时为0.15~0.18，接近破坏时可达0.5以上，一般可取0.2混凝土的剪切模量为2.2混凝土18.长期荷载作用下混凝土的变形性能----徐变原因之一，胶凝体的粘性流动原因之二，混凝土内部微裂缝的不断发展定义：在荷载长期作用下，混凝土的变形随时间继续增长的现象。产生的原因：2.2混凝土徐变对结构的影响：①使钢筋混凝土构件截面产生内力重分布；②使受弯构件和偏压构件的变形加大；③使预应力混凝土构件产生预应力损失。19.影响徐变的因素持续应力：应力大、徐变大c<0.5fc，徐变变形与应力成正比----线性徐变

0.5fc<c<0.8fc，非线性徐变

c>0.8fc，造成混凝土破坏，不稳定加荷时混凝土的龄期，越早，徐变越大水泥用量越多，水灰比越大，徐变越大骨料越硬，徐变越小混凝土的密实性好，徐变小构件养护时的温度高、湿度高，徐变小；使用时相反构件单位体积的表面积小，徐变小2.2混凝土20.混凝土的收缩2.2混凝土①混凝土的组成成分（水泥用量、水灰比、骨料性质）

②振捣、养护条件及环境温湿度影响收缩的因素：定义：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；混凝土在水中结硬时体积会膨胀。通常收缩值比膨胀值大很多。

21.混凝土收缩的工程意义：如果混凝土构件处于完全自由的状态时，它产生的收缩只会引起构件的缩短而不会产生裂缝。收缩是混凝土在不受外力的情况下因体积变化产生的变形。当这种自发的变形受到外部（支座）或内部（钢筋）的约束时，将使混凝土中产生拉应力，甚至引起混凝土的开裂。混凝土收缩会使预应力混凝土构件产生预应力损失。实际工程中一般采用设置施工缝来减小收缩应力。2.2混凝土22.2.2混凝土3、混凝土结构的环境类别23.2.3钢筋与混凝土共同工作2.3.1共同工作的原因*混凝土和钢筋之间有良好的粘结作用，两者可靠地结合在一起，可共同受力，共同变形。*两者的温度线膨胀系数很接近，避免产生较大的温度应力破坏两者的粘结力，混凝土：1.0×10-5~1.5×10-5，钢筋：1.2×10-5

*混凝土包裹在钢筋的外部，可使钢筋免于腐蚀或高温软化。24.2.3.2钢筋与混凝土的粘结作用钢筋与混凝土表面的化学胶着力；钢筋与混凝土接触面的摩擦力；钢筋与混凝土表面凹凸不平的机械咬合力。1钢筋与混凝土产生粘结强度的主要原因粘结作用由胶合作用、摩擦作用和咬合作用组成。2.3钢筋与混凝土共同工作25.光圆钢筋胶合力摩擦力机械咬合力（钢筋表面不平、微锈时可显著提高咬合力）有滑移时胶合力即消失钢筋受力较大时粘结力主要由此二部分组成粘结机理2.3钢筋与混凝土共同工作26.变形钢筋粘附力摩擦力机械咬合力主要作用粘结机理2.3钢筋与混凝土共同工作27.2.3钢筋与混凝土共同工作①钢筋的外形；

②混凝土的强度；

③混凝土的保护层厚度及钢筋间距；

④横向配筋的数量；

⑤锚固区的横向压力；

⑥受力状态。2

影响粘结强度的因素

3

保证粘结力的措施

①保证锚固长度和搭接长度；

②保证混凝土有足够的保护层厚度及钢筋间距；

③光圆钢筋在端部做弯钩28.2.3钢筋与混凝土共同工作2.3.3钢筋的锚固与连接1

钢筋的锚固受拉钢筋锚固长度：

锚固：通过钢筋埋置段或机械措施将钢筋所受的力传给混凝土。

锚固长度的修正：①直径大于25mm的带肋钢筋，取。②钢筋表面有环氧树脂涂层，取。③锚固区混凝土保护层厚度大于钢筋直径的3倍，且配有箍筋时取。④施工中易受扰动的钢筋（滑模施工），取。29.2.3钢筋与混凝土共同工作

依靠钢筋自身的性能无法满足锚固要求，采用机械锚固措施。机械锚固的形式

受压钢筋的锚固：其锚固长度不小于受拉钢筋锚固长度的0.7倍。30.2.3钢筋与混凝土共同工作2

钢筋的连接钢筋的连接方式绑扎连接焊接连接机械连接绑扎接头要有足够的搭接长度同一构件中相邻钢筋的绑扎结构宜相互错开在纵向受力钢筋搭接长度范围内箍筋应加密电弧焊：单面焊：焊接长度不小于10d；双面焊：焊接长度不小于5d；电渣压力焊31.32.33.？34.35.36.37.38.39.40.41.42.43.44.45.46.47.48.49.50.51.52.53.54.55