混凝土结构原理之材料力学性能

绪论

以混凝土为主要材料制作的结构称为混凝土结构。它包括素混凝土结构、钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构和各种其他形式的加筋混凝土结构。素混凝土结构是指不配置任何钢材的混凝土结构，常用于路面和一些非承重结构。预应力混凝土结构是在结构或构件中配置了预应力钢筋并施加预应力的结构。

（a）素混凝土梁；（b）钢筋混凝土梁由于混凝土抗拉强度很低，在不大的荷载作用下，梁下部受拉区边缘的混凝土即出现裂缝，而受拉区混凝土一旦开裂，裂缝迅速发展，梁瞬时断裂而破坏。此时受压区混凝土的抗压强度还远远没有充分利用，梁的承载力很低。如果在梁的底部受拉区配置抗拉强度较高的钢筋，形成钢筋混凝土梁，当荷载增加到一定值时，梁的受拉区仍会开裂，但钢筋可以代替混凝土承受拉力，裂缝不会迅速发展，梁的承载能力还会继续提高。如果配筋适当，梁可以在较大的荷载作用下才被破坏，破坏时钢筋的应力可以达到屈服强度，受压区混凝土的抗压强度也能得到充分利用。而且在破坏前，裂缝充分发展，梁的变形迅速增大，有明显的破坏预兆。在混凝土适当的位置配置一定形式和数量的钢筋形成钢筋混凝土构件后，可以收到下列效果：(1)结构的承载能力有很大的提高；(2)结构的受力性能得到显著的改善钢异筋粒和推混锐凝亦土经是相两互种协物浸理沸力牢学泼性熊能没很吧不慰相哀同厘的义材花料晒，箭它奖们倘能策够辣有吨效烛地骨结块合感在身一埋起粘共分同体工介作芹的迈主捎要称原积因厘是晚：(1味)混凝牺土硬库化后咏，钢尺筋和永混凝睡土之绞间存疑在粘茅结力沸，使疼两者赔之间艇能传以递力蹄和变滨形。东粘结姓力是堆使这央两种舍不同刃性质冒的材羞料能验够共活同工疤作的识基础呆。(2)钢筋玩和混发凝土狡两种察材料江的线己膨胀询系数决接近怪，钢洪筋为1.2×10-5/℃，混详凝土世为(1.0～1.5)×l奥0-贼5/杏℃，所以群当温宁度变陕化时抵，钢欠筋和塔混凝欢土的拣粘结清力不撤会因阀两者览之间佳过大芦的相培对变肃形而牛破坏班。(3)混凝境土对嫁钢筋盏具有菊良好棉的保雷护作坚用，前能够努保证带结构凭的耐因久性晃，使垃钢筋翼与混摆凝土蹄长期粥可靠跨地工积作。0习.滚2钢井筋忠混费凝超土像结嗽构否的界主择要葵优霉缺刘点钢筋清混凝鸟土结稼构与赴其常他旱结谱构民相柳比话具驰有垄下泄列刃优龟点挑：(1)就挣地下取霜材错。(2)节约股钢材称。(3)耐徒久肿性萄好箩。(4)耐火供性好呀。(5)可模行性好宪。(6)整劲体付性店好拆。钢筋颗混凝无土结待构也琴具有贿下述草主要放缺点：(1)自重斑大(2)抗棒裂场性贺差是。0完.哈3混凝逃土结婆构的箱应用状及发款展简徐况应用隙相当鞭广泛振，朝皆轻质话高强拘的方搬向发缸展钢默筋零混宾凝抗土妙是阔由独钢躁筋染和榜混逢凝斤土答两动种鲜性叮质粮不凯相翅同世的哥材世料洋组碌成壶的菌，雀钢堡筋智混典凝圾土散结沉构夹构括件荣受异力肚性粮能隙与停钢倦筋惠和品混浓凝虫土幼两携种拜材占料卸的凯力般学抄性兽能嫌密柜切辉相竞关积。1。1钢筋1。1。1钢积筋介的嫌品尿种色、玻级显别袍和两形帝式客（1）按别化学垄成分痛：碳躬素钢东和普下通低哑合金穿钢第1章套混惭凝友土贵结刮构针用厌材册料贷的猴力室学娱性愚能（2）庙根冻据涝加蔽工丑工笑艺蔽：A.热御轧霜钢描筋小：职在定高氧温挨下晶直轿接知由耽碳贼素常钢英、历普马通逢低瓜合深金雀钢亚轧胀制击成吉型缘瑞；B.热刷处寒理控钢数：紫将勤热衬轧脚钢辞经替过扛调呼质逮（庙加年热洲、跪淬城火牢和肢回货火指）拣处拆理湖后值制饭成目仰的幻玉主按要逐是阅提乎高良强赚度闭，抬而衡塑肆性鸡降债低恋不淋多套；C皆.钢盼丝：建包括喝光面轰钢丝扶、消戚除应先力钢焦丝、虚螺旋果肋钢趁丝、踏刻痕描钢丝和亮钢绞稳线等岁（定慕义见毅书）竖。(罩3）根湿据钢壶筋外铸形：A.光圆清钢筋买：表垫面是眉光滑盏的；租（H蜻P采B因2戏3段5）B旱.变形辞钢筋兔：表锻面有漫肋（悲如月雀牙肋兆等）员（H咽R竹B埋3邀3瘦5、HR邻B4毁00、R赵R柏B笔4头0弱0）朱；（4）尽根碌据迹力揭学馅特巩性挎：A狐.软取钢极：沈在险应踪蝶力窜应凉变努图均上打有青明组显淋屈削服格台附阶腿，截如裙普帐通纸热午轧浑低宝碳衡钢伐和先低权合含金插钢谦；B罩.硬仆钢那：感在福应抱力古应匙变咬图曲上塘无林屈识服插台驱阶封，词如坡中叫、慨高泼强坝钢膀丝击和蚁钢贩绞培线占；2．星钢心筋帜的突弹解性雾模课量ES（见奔表1.怕2）弹性筝模量局：材刺料在腾单向括受拉难或受莲压状瓣态下授其应使力应危变呈慕线性畅关系零时，驶截面蔬上正编应力呀和正沉应变吨的比抵值。3．释反另映烦钢燥筋棋塑贪性腔性潜能喉的咳指抱标搜：炼伸堤长秘率天和样冷孩弯妻性肥能塑性鸽（或千延性离）：价指钢句材受赤力屈粗服后暴，能把产生踢显著算的残秤余变竟形而霸不立馋即断霜裂的医性质谈。伸长塞率：冷代弯爪性直能牌：盆钢呜材盼在证冷盐加框工顺产动生密塑摊性再变纱形宰时肿，港对扒产锤生戒裂盐缝嗽的誉抵额抗脚能猴力4礼.钢筋始的冷鞠加工呈（常均温下扔加工芒）目届的坡：妄提斤高辨钢垦材阿的递屈夏服膜强攻度旱，寒但隔同殿时蛙钢棵材筒的斩塑酱性佛降陡低虚。冷督加徒工曾方毕法摔：（1）面冷赏拉邀：杏在灯常达温午下芦将牛钢负筋庭拉亭伸哈至富屈漆服愉，琴然乘后悠卸垄载疑且僵再柄拉芹伸敌，惜可笼使程屈蚕服梨强它度而提描高；时效订硬化誉：在蝇常温夕下将炸钢筋础拉伸奥至屈蚀服后想卸载区，经沉过一螺段时骗间后帐再拉拜伸，碍可使苗屈服昂强度耗和极令限抗缘瑞拉强所度提丹高。（2）冷免拔：雀在常若温下壁将钢坡筋拔河过比剑其自歪身直炉径还而小的裂硬质稿合金锻拔丝哑模拉备伸至宪屈服劈燕；（3）胳冷眼轧他：身将句热狐轧习圆屑盘乔条避经盒冷院拔耍或杨冷岭拉乡丰工播艺阿减筒小骡直潮径荐后眼，渐在脚钢鹿筋置表彼面虽轧肝出晓月伞牙苏纹低的饥钢蒜筋岭。5．似钢榨筋蒜的女选拳用棵原每则(厘1纺)遵.较仆高赤的益强离度执；(2悼).良猪好郊的悬塑桑性权；(漫3困)爪.良允好且的沃可鞠焊惊性利；(茄4锐)府.较强醉的耐僵火性黄；(5牌).钢晶筋驰与芳混溉凝似土佩良健好遍的雀粘尘结剪力给。6．设跌计时拢如何涂选用柴钢筋（1）捏钢割筋情混诞凝勉土蠢结篇构得中吨的小钢泻筋身和倚预诱应捡力郑混色凝胡土朽结粉构因中匪的佩非遭预盟应再力仔钢酱筋沫，晕宜木选王用佛热旧轧坛钢妈筋倡，世且牙宜尘优笼先炎采呼用H殖R姜B烛4李0益0和HR绍B3局35级钢街筋，点也可宇采用H秋P娱B洁2敌3健5和R争R而B芽4决0后0级蛋热博轧掘钢浴。（2）预遵应力揉钢筋母宜采京用预批应力尺钢绞训线、穿中高偷强钢浑丝，偶也可积采用膨热处相理钢亦筋。（3）彻应舅尽夫量窗选桑用丑强呀度冶较恰高货、先塑声性似较更好改、识价备格才较虾低晚的瓣钢伴材贞。1寸-婆2混凝毒土的损物理该力学河性能·混凝热土的响组成起：混爪凝土=水荒泥+细愧骨研料内（挽砂躁）+粗误骨悼料梅（块碎骗石钻或岩鹅卵界石登）+水+外锹加高剂·抗压病强度唉的测喜定：达让混系凝土去试件塑均匀批受压宝，它晃在即骗将破丈坏前薄所能川承受骑的最励大压签应力骨即为拥其极盐限抗列压强撕度。·影响旺抗压远强度音的因柿素：桌组成街材料近、施预工方爽法、蚕试件庆尺寸冷、加追荷方册法、耳加荷视速度凶等因圆素。尺直寸例效筑应脏：按当纲试特件乱的夫尺拼寸锡越论小汤，胸试鼓块成与捷压知力渗机依加毛压柳板贪之悄间劈燕摩贝擦膨力屑作惧用唉的蒙影勤响洗就尿愈保大供，雹量槽测楼所剖得真的愁极蛛限陶强盈度篇值阴越持高叶，孩反昌之谱愈槐低尼，魔这愚种繁现乓象害称怖为英“歉尺待寸衬效桃应扎”悟。一故、沾砼汉强宴度资的跪分帝类（悔一贱）撤单氏向盈受垄力忽状语态军下裂的芝混灰凝头土蠢强躲度1.混缩慧凝速土梢的科抗谦压狗强壳度控（拔单周位愈：N/码mm纷²或称M辱P航a）（1）混凝旷土的蜡立方绑体抗搂压强龙度的确羽定方婶法：标监准须试锦件库：15幕0m菊m悟×1蜡50啄mm高×1萌50惭mm的立鼻方体纽奉；标粘准和制阔作婶条午件稳：斯在窃温酷度纤（20霞±3）0C和查相望对降湿亚度90颂%以方上按的坡环友境服下笑养扇护28天；标因准奥试及验怕方净法旋：元试身件副表问面简不符涂逮润瞒滑辣剂棍、既均矮匀剪加兼载惭和夺匀浮速艇加恳“漠静莫”铜载的悬主荐要段作齿用站：橡混敏凝读土霉强扰度恨的短基项本叫指减标炼和领评混定名混欣凝坟土羊强摧度溜等逐级过的阅标们准假。（2）越混史凝狐土卷的宣轴叮心寇抗阶压艳强摧度腊（N抽/扶m曲m暂²）确定大方法客：完标准牧试件思：钳高宽验比为2~巩3，尺15窃0m罢m×充15处0m狭m×界30樱0m猫m的棱市柱体洪；（共其余步同居的确它定方逐法）市；辟与摄的黄关系值：公猴式（1.惨3）仗主侄要鸣作胶用:受压闻构件势的强踪蝶度计肝算。2吗.混帐凝梁土者的宝轴凡心志抗途拉晴强辛度呀确昆定猫方振法芽：险轴减心源受储拉忽试携验酒和秤劈醋裂扁试告验超（闭自拢学茶）身；波由敲表1葛.猪3可知稻，混供凝土箱轴心培抗拉售强度纱约为傲抗压卧强度勤的1秋/励1傲0；筛与雄的冷关系:公式1景.术6(二).复合遵应力济状态蜂下混错凝土透的强呆度1喉.关于皆双向夕应力团状态简下的戴强度敌变化幕规律·双向糟受压挪时，办混凝激土抗拢压强牌度大秃于单景向；·双向轿受拉后时，跨混凝梦土抗傻拉强谷度接曾近于篇单向哀；·一霜向屋受驰压翻和藏受奴拉乳时芝，恰其面抗欣拉纠（酱压粘）服强阅度浪均卷低毙于起相碍应鞠的眯单异向仁强涝度炒；·由于轿剪应连力的味存在曲，混买凝土指抗压搂强度像低于梅单向宾；·由蝴于库压纷应冬力赏的该存盒在炮，努混关凝愤土锹抗弓剪蓬强僚度睬有撇限择增地加轿。2.关于巩三向狭受压欧状态辰下的狮强度查变化视规律结剩论狸：影三钢向建受慎压早状否态梳下毁的答混线凝爸土粥抗情压叨强者度咏大熄于端双语向枯和布单范向肥。注:实虫际浊工些程罗中种均胳采骨用炭单配向强强旺度艺，裤但缝要劫考仁虑听复夸合洗应港力亦情乏况管，雾从许构言造扯上冷加语以普调旨整耍。二.混乒凝姐土镰的姓变相形变形删的分切类：杠受力朝变形(荷砖载砖产馋生)、非谋受力菊变形锹（收粉缩、右温差苍即湿以差产钳生）暗。1疫.一准次雄短蓝期掠加牺载丽下炕混坊凝尘土棚的敏变罚形（1）牌混寄凝亚土母受嘴压浊时呈的色应惑力-应变硬曲线实际个试验慎曲线冠如图挤，其得规律牧为：a.应力-应变嗓关系司为曲仓线，悟上升截段中陈仅有卸一小仓段直园线；b遵.应稀力传峰精值拾对口应我的伍应位变当约矛为0.累00寨2（基嗓本与肆等级葵无关牧）；c戏.混凝论土强词度高纽奉时其座延性盲越差悬。（2）《规应范》采用芦的混扬应力-应蚀变肥曲郑线该曲娃线分嘱为两盲个部景分，沾上升民部分蚕为抛蜓物线耀段，傲另外嫁一部驰分为似水平虎直线管段。当扬≤趟时(绳1番.椒8喷)当男＜光≤佛时(1样.9雪)3．横松向变策形混凝凉土受酒压时邀在产衡生纵剧向变晃形的唉同时朗还会元产生砖横向价变形疑，横押向应遍变与坐纵向域应变靠之比迹称为盆泊松号比系多数间。售规范腊取=0签.2。2仅.荷载遵长期刮作用战下混摆凝土样的变盒形性煌能（1）徐秤变：忽在长统期不掠变的碎荷载蚊作用挂下，对变形采随时热间而这增长累。（2）跌影孔响项徐朵变含的踩因滥素核：签应炼力除（议荷垂载遇）洞大知小；加葬载恳时呀的县龄玻期折；妇材性绘、冶工绿作与环绒境罚等造；（3）徐顿变对掀结构稿的影剧响（批多数离情况慕为不田利影抛响）A使结歌构产聋生应励力重产分布袄：B使扭预捎应麻力膨产寄生雹损别失忽。3.混凝汁土在逮荷载严重复傲作用咐下的便变形众（疲争劳变通形）疲劳支破坏聚：荷呆载重宅复作雪用引浩起的钢破坏森；（4）混作凝土驼的弹拴性模盟量和絮变形数摸量A.弹性测模量舱（佳切线色模量返）：颗取混柏凝土便棱柱蚀体受太压应院力-应锦变散曲线芒的歇原章点肺切透线奋的尺斜筹率用作巾为嘴。槽（嫩表1.通4）B变形飞模量娃（侮割线谈模量姐）：蠢应力-应窗变匪曲袜线桑上轮原邪点拘至逢任自一白点禁割捷线悔的宴斜青率良，盯称缩慧为环任旅意牧点携的烧变呆形智模乎量询，真它烛反胸映虑塑详性舞阶枯段患的膀应与力惭应涝变醉关估系妨。二者剂关系丽：亭（抵为贸弹性坦系数吴，等养于弹玻性应芒变与玻总应袄变的披比值办）（5）.混凝恨土的伟收缩暂与膨术胀。影响诱：产苗生裂惠缝，任导致烟预应韵力损豆失。刊（影兰响因酱素见储书）（6）乞混后凝川土展的均温脂度强变涨形摇（级热纪胀锈冷委缩讯）段（花自住学愉）3燥.设竖计鸡时桥如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