钢筋混凝土设计原理 第2章 钢筋与混凝土材料的物理力学性能

第2章

钢筋与混凝土材料

的物理力学性能

2.1

钢筋

2.1.1钢筋的品种和级别

2.1.2

钢筋的强度和变形

2.1.3

钢筋的选择

2.1.4

钢筋的疲劳光面钢筋螺纹钢筋月牙纹钢筋人字纹钢筋钢绞线无粘结钢绞线螺旋肋钢丝刻痕钢丝土木工程常用钢筋品种我国常用的热轧钢筋：HPB235、HRB335、HRB400、RRB400HPBHRBRRBBarPlainHotrolledRibbedBarRolledHotrolledBarRolleda.有明显屈服点

sessfufy0aabcedfssb.没有明显屈服点sebs0.2s0.2%弹性模量

当钢筋的应力在比例极限范围内时，其受拉弹性模量显然是

常数

钢筋延伸率dDa

冷弯角度弯心直径

钢筋冷弯试验aD

钢筋的择选择钢筋的强度

钢筋的塑性

钢筋的可焊性

钢筋与混凝土的粘结力

什么是钢筋的疲劳？

钢筋的疲劳是指钢筋在承受重复并带有周期性动荷载作用下，经过一定次数后，钢筋由原塑性破坏变成脆性突然断裂破坏的现象

钢筋疲劳断裂的原因：

一般认为是重复荷载作用下，由于钢筋内部和外部的缺陷引起的应力集中。高应力作用下钢筋中弱晶粒滑移，产生疲劳裂纹，随着重复作用次数的增加，疲劳裂纹的不断扩展，最终导致钢筋断裂影响钢筋疲劳的因素

疲劳应力幅钢筋外表面几何尺寸和形状钢筋直径、钢筋强度等级钢筋轧制工艺和试验方法钢筋疲劳应力比值

、—构件疲劳验算时,同

一层钢筋的最小应力、最大应力第2章

钢筋与混凝土材料

的物理力学性能

2．2混凝土

2.2.1

单轴应力状态下混凝土的强度2.2.2复合应力状态下混凝土的强度2.2.3混凝土的变形

1.

混凝土立方体强度

150150150混凝土立方体标准试件标准试验方法

试件在温度为200C±30C，相对湿度90%以上的标准条件下养护28天

加载速度为：混凝土强等级低于C30时，控制在0.3MPa／S～0.5MPa／S

；混凝土强等级等于或高于C30时，控制在0.5MPa／S～0.8MPa／S

。

a.不涂润滑剂

b.涂润滑剂

图2—4混凝土立方体试件破坏情况

1246211028d2010304050在干燥环境下在潮湿环境下/年t图2—5立方体强度随龄期的变化关系

强度平均值之间的换算关系

μ＝0.95~0.90

2.混凝土轴心抗压强度

bbh混凝土棱柱体试件我国采用混凝土棱柱体标准试件：b=150mmh=300mm10102020803030404050506070701009080600图2—6混凝土轴心抗压强度与立方体抗压强度的关系试验结果：《规范》平均值的换算关系：

C50及以下取αc1＝0．76C80取αc1＝0．82

C50～C80之间按线性规律变化取值

《规范》考虑到

:1.实际结构中混凝土的制备、构件尺寸、混凝土成型和养护方法、加荷方式及受力情况与棱柱体试件之间存在的差异,取修正系数取为0．88

2.考虑高强混凝土脆性，脆性折减系数αc2

C40及以下取αc2＝1．0C80取αc2＝0．87C40～

C80之间按线性规律变化取值

换算关系改写为：

3.混凝土轴心抗拉强度

15015050010010016PPPPdPPd压拉轴心抗拉试验

圆柱体劈拉试验立方体劈拉试验

010203040506070809010012345轴心抗拉强度与立方体抗压强度的关系

《规范》考虑到：

1.修正系数取为0．882.高强混凝土脆性折减系数αc2

平均值之间的换算关系：混凝土强度劈拉强度与立方体抗压强度的换算关系:

根据弹性理论的劈拉强度:

1.混凝土二轴应力状态

-1.2-1.2-1.0-1.0-0.8-0.8-0.6-0.6-0.4-0.4-0.2-0.20.20.2=s1s2s1s1s22020双轴应力状态下的强度0-0.10.10.10.20.20.30.30.40.40.50.60.70.80.91.0法向应力和剪应力组合下的强度

2.混凝土三轴应力状态

s2s1s2s2s2s1经验公式：混凝土三轴应力状态

1.一次短期加载下混凝土的变形性能

混凝土棱柱体受压应力—应变曲线

一次短期加载下混凝土的变形性能

05.010.015.020.025.030.035.00.0020.0040.0060.0080.010a比例极限b临界应力c峰值应力d拐点efs/MPaes/MPa0e10203040305060700.0040.0060.0080.0020.0100.012PP不同强度等级的应力—应变曲线

0.20.40.60.81.00.20.40.61.000.8：横向变形系数或称泊松比混凝土横向变形系数与应力的关系

2.混凝土单轴向受压应力-应变曲线数学模型

美国E.Hognestad建议的模型00.150≤ε≤ε0

ε0≤ε≤εu我国《规范》采用的模型

0εc≤ε0

ε0≤εc≤εcu

3.三向受压状态下混凝土的变形特点

三向受压状态下混凝土的变形特点

螺旋箍

方形箍

非约束区

螺旋箍筋约束混凝土的应力—应变曲线

4.混凝土的弹性模量、变形模量和剪变模量

混凝土的弹性模量、变形模量

原点切线模量

割线模量

切线模量

《规范》试验方法（5～10）次

试验结果

24310203010401050106010701080Ec+104Mpa

弹性模量与立方体强度的关系

统计回归公式剪变模量《规范》取νc＝0.2

则Gc＝0.42Ec

故近似取Gc＝0.4Ec

5.混凝土轴向受拉时的应力-应变关系

εt0＝（70～120）×10－6

混凝土受拉应力—应变曲线

试验表明：1.受拉弹性模量与受压弹性模量值基本相同

2.当σ＝ft时的弹性系数ν≈0.5

6.混凝土在荷载重复作用下的变形

荷载重复作用下混凝土应力—应变曲线

《规范》混凝土轴心抗压、轴心抗拉疲劳强度

疲劳强度修正系数，由

查表确定7.混凝土的收缩

什么是混凝土的收缩?混凝土在空气中硬化时体积缩小的现象称为收缩

01213141214161811012101815月

常温养护

蒸汽养护

混凝土受缩与时间的关系

影响混凝土的收缩主要因素

水泥的品种：水泥强度等级越高，则混凝土的收缩量越大

水泥的用量：水泥越多，收缩越大；水灰比越大，收缩也越大

骨料的性质：骨料的弹性模量大，则收缩小

养护条件：在结硬过程中，周围的温、湿度越大，收缩越小

影响混凝土的收缩主要因素

混凝土制作方法：混凝土越密实，收缩越小使用环境：使用环境的温度、湿度大时，收缩小构件的体积与表面积比值：比值大时，收缩小

8.混凝土的徐变

01.01.52.00.515201025530月ece