第二章问答题谜底

第二章钢筋和混凝土的力学性能问答题参考答案1．软钢和硬钢的区别是什么？应力一应变曲线有什么不同？设计时分别采用什么值作为依据？答：有物理屈服点的钢筋，称为软钢，如热轧钢筋和冷拉钢筋；无物理屈服点的钢筋，称为硬钢，如钢丝、钢绞线及热处理钢筋。软钢的应力应变曲线如图2-1所示，曲线可分为四个阶段：弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和破坏阶段。有明显流幅的钢筋有两个强度指标：一是屈服强度，这是钢筋混凝土构件设计时钢筋强度取值的依据，因为钢筋屈服后产生了较大的塑性变形，这将使构件变形和裂缝宽度大大增加以致无法使用，所以在设计中采用屈服强度作为钢筋的强度极限。另一个强度指标是钢筋极限强度，一般用作钢筋的实际破坏强度。图2-1软钢应力应变曲线硬钢拉伸时的典型应力应变曲线如图2-2。钢筋应力达到比例极限点之前，应力应变按直线变化，钢筋具有明显的弹性性质，超过比例极限点以后，钢筋表现出越来越明显的塑性性质，但应力应变均持续增长，应力应变曲线上没有明显的屈服点。到达极限抗拉强度b点后，同样由于钢筋的颈缩现象出现下降段，至钢筋被拉断。设计中极限抗拉强度不能作为钢筋强度取值的依据，一般取残余应变为0.2%所对应的应力σ0.2作为无明显流幅钢筋的强度限值，通常称为条件屈服强度。对于高强钢丝，条件屈服强度相当于极限抗拉强度0.85倍。对于热处理钢筋，则为0.9倍。为了简化运算，《混凝土结构设计规范》统一取σ0.2=0.85σb，其中σb为无明显流幅钢筋的极限抗拉强度。图2-2硬钢拉伸试验的应力应变曲线2．我国用于钢筋混凝土结构的钢筋有几种？我国热轧钢筋的强度分为几个等级？答：目前我国用于钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构的钢筋主要品种有钢筋、钢丝和钢绞线。根据轧制和加工工艺，钢筋可分为热轧钢筋、热处理钢筋和冷加工钢筋。热轧钢筋分为热轧光面钢筋HPB235（Q235，符号Φ，Ⅰ级）、热轧带肋钢筋HRB335（20MnSi，符号，Ⅱ级）、热轧带肋钢筋HRB400（20MnSiV、20MnSiNb、20MnTi，符号，Ⅲ级）、余热处理钢筋RRB400（K20MnSi，符号，Ⅲ级）。热轧钢筋主要用于钢筋混凝土结构中的钢筋和预应力混凝土结构中的非预应力普通钢筋。3．钢筋冷加工的目的是什么？冷加工方法有哪几种？简述冷拉方法？答：钢筋冷加工目的是为了提高钢筋的强度，以节约钢材。除冷拉钢筋仍具有明显的屈服点外，其余冷加工钢筋无屈服点或屈服台阶，冷加工钢筋的设计强度提高，而延性大幅度下降。冷加工方法有冷拨、冷拉、冷轧、冷扭。冷拉钢筋由热轧钢筋在常温下经机械拉伸而成，冷拉应力值应超过钢筋的屈服强度。钢筋经冷拉后，屈服强度提高，但塑性降低，这种现象称为冷拉强化。冷拉后，经过一段时间钢筋的屈服点比原来的屈服点有所提高，这种现象称为时效硬化。时效硬化和温度有很大关系，温度过高（450℃以上）强度反而有所降低而塑性性能却有所增加，温度超过700℃，钢材会恢复到冷拉前的力学性能，不会发生时效硬化。为了避免冷拉钢筋在焊接时高温软化，要先焊好后再进行冷拉。钢筋经过冷拉和时效硬化以后，能提高屈服强度、节约钢材，但冷拉后钢筋的塑性（伸长率）有所降低。为了保证钢筋在强度提高的同时又具有一定的塑性，冷拉时应同时控制应力和控制应变。4．什么是钢筋的均匀伸长率？均匀伸长率反映了钢筋的什么性质？摄答：同均匀伸努长率丹δ箭gt识为非颈趣缩断口怪区域标怖距的残趋余应变倚与恢复武的弹性优应变组坊成。仰—吸—傻不包含冤颈缩区胜拉伸前显的测量剥标距；缓—赏—颜拉伸断终裂后不您包含颈竭缩区的鹅测量标尖距；通—村—亡实测钢获筋拉断槽强度；怕—咽—述钢筋弹吹性模量扎。蝶均匀伸星长率疼δ箩gt戒比延伸干率更真厅实反映释了钢筋体在拉断所前的平半均（非胖局部区涨域）伸甲长率，乏客观反规映钢筋富的变形网能力，触是比较稠科学的若指标。陵5高．她兆取什么是急钢筋的械包兴格虹效应？径答：应钢筋混派凝土结转构或构驴件在反镇复荷载着作用下慢，钢筋安的力学粘性能与朱单向受驴拉或受泪压时的泼力学性圣能不同展。禽188爬7字年德国摄人包兴级格对钢陶材进行员拉压试兽验时发层现的，眨所以将畜这种当厅受拉（洽或受压核）超过苦弹性极坛限而产亩生塑性猜变形后甩，其反固向受压狗（或受蓄拉）的掘弹性极扑限将显史著降低拣的软化安现象，帖称为包味兴格效奔应。加6秧．介好鞭在钢筋名混凝土恋结构中淋，宜采羊用哪些咬钢筋妇？芳瓜答：什钢筋混忍凝土结鼠构及预升应力混顷凝土结烈构的钢孟筋，应更按下列辟规定采梳用：见（筛1纷）普下通钢筋田宜采胜用馋HRB陶40爹0举级谷和弄HRB询33察5牛级钢目筋异,晚也可采涉用镜HPB良23懂5麦级樱和延RRB授40泛0较级钢筋庙；翅（引2膝）顶预应力推钢筋宜助采用预售应力钢午绞线、纱钢丝，跪也可采杆用热处召理钢筋哀。掉7踪．试述加钢筋混爷凝土结耽构对钢死筋的性志能有哪当些要求法。得答：篇（度1桶）对钢孕筋强度伴方面的张要求终普通钢康筋是钢西筋混凝尚土结构腰中和预境应力混膜凝土结基构中的巷非预应咬力钢筋而，主要名是行HPB加23为5魔、减HRB哨33辛5房、古HRB桌40膏0饱、唐RRB伟40晕0敬等热轧提钢筋。舱（胶2嫁）强屈津比的要辈求泊所以设趣计中应脱选择适让当的屈薯强比，侦对于抗置震结构况，钢筋自应力在阶地震作低用下可沃考虑进役入强化基段，为骗了保证目结构在狂强震思下乳“闻裂而不聪倒岁”困，对钢授筋的极报限抗拉独强度与像屈服强份度的比扔值有一途定的要坛求，一广般不应茫小稠于眼1.2训5肚。扣（假3冶）延性兽在工程改设计中踏，要求幼钢筋混恨凝土结蚀构承载冶能力极裂限状态歪为具有亡明显预惕兆，避后免脆性倒破坏，已抗震结兵构则要讲求具有贤足够的刚延性，阁钢筋的弓应力应裕变曲线忘上屈服骨点至极拼限应变朽点之间爬的应变云值反映趁了钢筋俯延性的腔大小狂。麦（你4蜓）粘结被性骡粘结性佣是指钢址筋与混色凝土的觉粘结性灯能。粘看结力是久钢筋与割混凝土狭得以共峡同工作道的基础岩，其中何钢筋凹委凸不平怒的表面案与混凝狗土间的职机械咬浑合力是窑粘结力街的主要缘部分，楼所以变春形钢筋锣与混凝崭土的粘筋结性能伏最好，毁设计中诸宜优先田选用变柱形钢筋按。些（多5馆）耐久群性诵混凝土馒结构耐什久性是急指，在铺外部环絮境下材照料性、配构件、烟结构随作时间的事退化，送主要包拉括钢筋因锈蚀、凶冻融循舌环、虑碱颂—叫骨料反增应、化腾学作用旷等的机寸理及物非理、化秧学和生诞化过程败。混凝您土结构请耐久性衫的降低尚可引起荷承载力张的降低旗，影响山结构安减全。动粥扑（贵6棋）踏适宜施贯工性回在施工陆时钢筋鞭要弯转柄成型，梯因而应左具有一纳定的冷包弯性能称。钢筋哀弯钩、谦弯折加平工时应超避免裂乎缝和折歼断。热欺轧钢筋牺的冷弯墓性能很掠好，而阵性脆的壶冷加工汇钢筋较惩差。预爆应力钢秆丝、钢懂绞线不杂能弯折讲，只能捎以直条本形式应瓶用。旷同时，谢要求钢精筋具备辆良好的太焊接性罪能，在抛焊接后描不应产失生裂纹岁及过大题的变形告，以保追证焊接箩接头性驱能良好洁。突（决7鲁）著经济性自衡量钢境筋经济缸性的指德标是强携度价格生比，即万每元钱丘可购得艇的单位昆钢筋的昌强度，婚强度价像格比高凶的钢筋震比较经哀济。不下仅可以摘减少配犹筋率，务方便了锡施工，尝还减少柄了加工朴、运输饭、施工煮等一系君列附加乳费用。繁8邻．咬践简述混侦凝土的涝组成结洲构。并材叙述混塔凝土的绩结构组稍成对混狸凝土破山坏强度蛮的影响牵。摩答：混份凝土材陆料结构困分为三塔种基本减类型赏：跌①甚微观结兽构，即丝水泥石辱结构，豪水泥石福结构由比水泥凝往胶、晶宵体骨架抖、未水牧化完的洒水泥颗呢粒和凝恋胶孔组开成，其撇物理力叔学性能征取决于哭水泥的平矿物成绘份、粉谋磨细度掉、水灰扎比和硬劣化条件笨；搏②壮亚微观钉结构，廊即混凝卧土的水俱泥砂浆王结构，肥水泥砂努浆结构草可看作仿以水泥娱石为基卧相、砂狮子为分饭散相的血二组混雕凝土体禾系，砂垦子和水球泥石的也结合面街是薄弱杰面。对怠于水泥激砂浆结礼构，除虎上述决筒定水泥江石结构逮的因素设外，砂辛浆配合佛比、砂角的颗粒宝级配与忍矿物组客成、砂疲粒形状纵、颗粒榜表面特坛性及砂征中的杂故质含量咐是重要战控制因直素贴；暴③微宏观结梁构，即狮砂浆和跳粗骨料妨两组分泊体系。僻混凝土胁的宏观篮结构中臂，水泥总作为基翁相，长粗骨料泛随机等分布樱在连续纺的水泥包砂浆中座。粗骨改料的强油度远比香混凝土毅高，硬与化水泥载砂浆的阅强度也抖比混凝非土高，牛由砂浆酿和粗骨窝料组成酿的混凝面土复合倚材料的懒抗压强庭度低于飞砂浆和飞粗骨料姐单一材名料的抗烤压强度咽。陈混凝土煮内砂浆散与骨料驴界面的碑粘结强役度只有慰砂浆抗躁拉强度曾的斯3珍5牌％谢－壤6队5祥％，这幕说明砂钳浆与骨闪料界面秤是混凝输土内的辛最薄弱维环节。附混凝土赛破坏后辟，其中院的粗骨森料一般增无破损当的迹象照，裂缝布和破碎丝都发生吼在粗骨缸料表面不和水泥弱砂浆内驾部，所别以混凝抱土的强箱度和变叠形性能好在很大唤程度上块取决于浅水泥砂差浆的质济量和密改实性。虎9却．亡觉简述混烛凝土立窝方体抗交压强度鼻。份答：混原凝土标裁准立方逐体的抗秩压强度慎，我国提《普通英混凝土期力学性朗能试验饿方法标横准》颈（茧GB急/T5灭00妖81-价200衫2底）规定腹：边长茂为质150宗mm义的标准逮立方体悼试件在杨标准条纷件（温劈度史20±芒3奖℃兼，相对拔温渴度桂≥夸90魂%兔）下养倚护现2行8污天后，屠以标准签试验方焦法县(农中心加覆载，加刻载速度行为刑0.鞋3妄～蚂1.0限N/m昆m够2耍/证s肢)烘，试件蜜上、下骗表面不兔涂润滑游剂，连耻续加载梅直至试野件破坏扑，测得悬混凝土披抗压强浓度为混垄凝土标石准立方稍体的抗黑压强度搜f清c坊k爪，单候位镇N/m誓m瘦2度。睛f双c种k蝴—描—驾混凝土田立方体覆试件抗驻压强度活；薄F抗—弦—湾试件破锐坏荷载事；鼠A碍—拍—胜试件承羡压面积黄。尘1粥0牵．雕迅简述混诞凝土轴种心抗压珠强度。秒答：我虚国《普杨通混凝案土力学保性能试碗验方法料标准》初（肠GB佛/T5绸00蜘81-馒200诱2嫁）采用寨150搬mm×究150且mm×票30蝴0mm姻棱柱体变作为混跪凝土轴归心抗压降强度试僵验的标畅准试件企，混凝棕土试件部轴心抗建压强度妈骨守叠搭皮醉乘祖兵功袜无票(巷2-磁8益)饺f征c悟p抢—慕—酷混凝土术轴心抗告压强度耗；竞F宝—鼻—甩试件破患坏荷载暖；顾A翁—葡—纷试件承双压面积菜。很1回1剩．驴肤混凝土怀的强度寒等级是岛如何确港定的。直答：混飞凝土强攻度等级咏应按立料方体抗置压强度蹈标准值某确定，汉混凝土妖立方体促抗压强白度标准慧值量f观cu撒，闸k露，我国垂《混凝黄土结构阀设计规乏范》规暂定，立蜓方体抗象压强度俘标准值矛系指按趁上述标芒准方法哈测得的响具势有岛95渡%业保证率耽的立方钢体抗压予强度，案根据立表方体抗胶压强度梨标准值岗划分为贴C15个、芬C20隙、殿C2炮5脆、苏C30辨、馆C35钱、鹊C40泳、柴C45晨、录C50驳、导C5倾5仰、明C6紫0胞、押C65辉、辅C7凑0都、胶C7凝5鸟、诊C8金0查十四个朋等级。戒1俭2轰．雁维鬼简述混梁凝土贷三轴受油压强度范的概念天。价答：辫三轴受桂压试验黄是侧向矩等压蜡σ徐2厌=秋σ孩3激=腊σ秆r拖的三轴真受压，帆即所谓压常规三乌轴。试凉验时先陪通过液盛体静压壁力对混疑凝土圆分柱体施兵加径向滤等压应牺力，然忧后对试原件施加虑纵向压小应力直挎到破坏拴。在这消种受力侵状态下靠，试件易由于侧信压限制犁，其内裁部裂缝桥的产生知和发展搏受到阻医碍，因落此当侧验向压力欣增大时冲，破坏猴时的轴问向抗压腥强度相弃应地增依大。根宫据试验家结果分请析，三增轴受力寨时混凝讲土纵向约抗压强梅度为袍f输cc努′麻=f该c虾′素+染β辱σ灾r饭(歉2-1外8千)扇式中：树f汇cc胡′查—候—闲混凝土妄三轴受质压时沿形圆柱体刮纵轴的案轴心抗西压强度璃；愧f欺c眼′换—菊—舒混凝土谱的单轴砌圆柱体盏轴心抗注压强度据；梨β耍—息—旷系数，员一般普炊通混凝腥土谋取分4绒；辨σ造r侨—拍—就侧向压辈应力。邻1摸3世．蜂雹简述混臣凝土在守单轴短御期加载蚁下的应虹力应变鸽关系。遍答：一苹般用标丘准棱柱吨体或圆恶柱体试数件测定樱混凝土蹲受压时虽的应力违应变曲进线。轴赤心受压备混凝土妹典型的茂应力应烘变曲线剃如图鼠2-3陕，各个茅特征阶嘴段的特月点如下凯。照图冰2-3始烛混凝土暴轴心受芽压时的外应力应糊变曲线贩1径）应力牲σ逝≤锡0.3辨f昼c舒sh洁当荷载捎较小时追，即谨σ拨≤芳0.3袍f赶c眉sh先，曲线均近似是锡直线（敲图如2-3两中口O巡A瓦段）产，贿A钟点相当懒于混凝酷土的弹夺性极限累。此阶乘段中混肚凝土的伶变形主范要取决除于骨料冷和水泥脖石的弹雅性变形慢。解2体）应力灾0.3寨f厕c影sh溉<浆σ怀≤乌0.8岸f标c凉sh澡随着荷储载的增岂加，当强应力约茶为妻(留0.3黑～闲0.8化)轿f绳c于sh耳，曲线胆明显偏璃离直线乞，应变似增长比当应力快炭，混凝刮土表现絮出越来遗越明显凳的弹塑茅性。济3虽）应力始0.盘8两f悄c意sh算<赛σ速≤县1.0放f侍c榴sh父随着荷碰载进一兵步增加改，当应委力约妻为撑(0.械8狂～挽1.0批)拴f掉c福sh由，称曲线进挪一步弯膀曲梁，抓应变增避长速度役进一步铸加快，首表明混其凝土的乒应力增促量不大爱，而塑认性变形艘却相当峰大。扰此阶段叨中混凝磁土内部秘微裂缝妥虽有所帽发展，积但处于睛稳定状送态，故枣b杆点称为恶临界应懂力点，询相应的颗应力相渐当于混加凝土的荒条件屈碍服强度糖。敞曲线上钥的峰值挠应摧力宽C夺点，允极限强蔽度时f睬c沉sh锻，相应塌的峰值祖应变皱为购ε妹0刃。己4汤）饮超过峰具值应力覆后州超过守C自点以后蜜，曲线葛进入下扫降段邮，试件责的承载自力随应触变增长原逐渐减哥小，这称种现象猾为应变毯软化。坟1熔4肝．犬惑肉什么是描混凝土岩的弹性萍模量、历割线模蠢量和切竞线模量丽？累捷答：取去混凝土列应力应始变曲线栽在原番点拼O踢切线的泽斜率，拖作为混魂凝土的甩初始弹宋性模量估，简称铸弹性模终量清E盼c槐，即翼:挖E拆c优=言t崇g祸α柜0甩E芹c射—耗—喝初始弹歪性模量当；衫a管0念—馅—奸原点切妖线的斜佣率夹角利。谎当应力掀较大时泄，混凝劳土已进位入弹塑绘性阶段军，弹性蒸模量已灯不能正票确反映泛此时的证应力应善变关系皮。比较明精确的司方法采档用切线导模量刚Ec两′稠，即在乱应力应妈变曲线腥任一点明处作一档切线。鹊此切线暮的斜率章即为该债点的切绣线模量辈，其表贞达式为肃Ec陶′拴=t蛾g弟α洒=核d突σ党/需d秧ε歌词切线模盒量是原暗点与某组点连线辨即割线待的斜率絮作为混配凝土的等割线模不量，称俯为变形笑模量司Ec永″马，抚它的表薪达式为横Ec童″然=t养g片α桌1杆=射颜σ俘c亭/炭亚ε拐c蜜1烫5棚．称网什么叫带混凝土肌徐变？涛混凝土找徐变对冻结构有秩什么影编响？底答：县在不变尝的应力塞长期持宇续作用表下，混柔凝土的穗变形随锅时间而崖缓慢增民长的现倒象称为宜混凝土堪的徐变拨。呀徐变对当钢筋混妄凝土结间构的影羞响既有洽有利方未面又有恨不利方峰面。有境利影响反，在某卸种情况帽下，徐昏变有利至于防止钉结构物骨裂缝形触成；有蔑利于结类构或构趋件的内著力重分踩布，减柄少应力职集中现升象及减疲少温度捎应力等握。不利沾影响，断由于混例凝土的孟徐变使测构件变饰形增大富；在预习应力混筑凝土构膀件中，膨徐变会筛导致预摊应力损疾失；徐垒变使受蓬弯和偏聋心受压急构件的杀受压区隔变形加险大，故声而使受抢弯构件常挠度增遥加，使籍偏压构疾件的附擦加偏心她距增大句而导致哲构件承急载力的嗓降低。炊1及6哑．炼饭钢筋与董混凝土集之间的胃粘结若力是如耐何组成面的？精答：猫试验表土明，聋钢筋和斑混凝土幸之间的午粘结力幻或者抗沟滑移力仗，由四聪部分组晕成：贼（目1弦）堤化学胶客结力：已混凝土烘中的水工泥凝胶炸体在钢廊筋表面县产生的拾化学粘房着力或踏吸附力铁，来源盼于浇注惹时水泥巷浆体向浪钢筋表纸面氧化资层的渗虹透和养抬护过程蒸中水泥酬晶体的昨生长和冤硬化，宝取决于格水泥的劝性质和际钢筋表括面的粗筑糙程度岛。当钢沫筋受力变后变形头，发生逃局部滑求移后，喘粘着力阔就丧失拨了。可（茄2闪）特摩擦力朴：混凝即土收缩霞后，将颤钢筋紧费紧地握朗裹住而岁产生的阀力，当狠钢筋和睛混凝土串产生相珍对滑移句时，在敲钢筋和消混凝土趁界面上档将产生浇摩擦力栽。它如取决于乖混凝土摊发生收挥缩、荷惠载和反狸力等对猜钢筋的棵径向压虫应力、亭钢筋和探混凝土查之间的郑粗糙程此度等。温钢筋和沈混凝土涌之间的倦挤压力贵越大、芽接触面惑越粗糙叙，则摩硬擦力越机大。坚（甜3暴）畜机械咬心合力：杂钢筋表森面凹凸席不平与谷混凝土咸产生的束机械咬犯合作用隐而产生够的力吗，即混蛙凝土对座钢筋表刘面斜向动压力的爆纵向分攀力，取多决于混核凝土的肉抗剪强睁度。族变形钢畅筋的横丈肋会产鼓生这种廉咬合力械，它的抓咬合作妖用往往诞很大，免是变形伍钢筋粘证结力的辉主要来长源，是颈锚固作输用的主协要成份青。秋