1、第二章 鋼筋和混凝土材料的力學性能.txt求而不得，舍而不能，得而不惜，這是人最大的悲哀。付出真心才能得到真心，卻也可能傷得徹底。保持距離也就能保護自己，卻也注定永遠寂寞。 本文由淡靜雅貢獻 ppt文檔可能在WAP端瀏覽體驗不佳。建議您優先選擇TXT，或下載源文件到本機查看。 第二章 鋼筋和混凝土材料力學性能 一、鋼筋的強度和變形 1. 鋼筋的應力-應變曲線 上屈服點不穩定 出現頸縮 D B 標距 A B C BC段為屈服平臺 CD段為強化段 下屈服點 拉斷 E 0.2 0.2% 有明顯流幅的鋼筋 無明顯流幅的鋼筋 鋼筋受壓和受拉時的應力-應變曲線幾乎相同 一、鋼筋的強度和變形 1. 鋼筋的應

2、力-應變曲線 強度指標 * 明顯流幅的鋼筋：下屈服點對應的強度作為設 明顯流幅的鋼筋： A D B B C E 計強度的依據，因為，鋼筋屈服后會產生大的塑 計強度的依據，因為， 性變形，鋼筋混凝土構件會產生不可恢復的變形 性變形， 和不可閉合的裂縫，以至不能使用 和不可閉合的裂縫， * 無明顯流幅的鋼筋：殘余應變為0.2%時所對應 無明顯流幅的鋼筋： 0.2 的應力作為條件屈服強度 0.2% 一、鋼筋的強度和變形 1. 鋼筋的應力-應變曲線 強度指標的確定 強度 強 度 標 準 值 隨機變量 根據統計資料，運用 數理統計方法確定的 具有一定保證率（鋼 筋為97.73%）的統計 特征值： 強度標

3、準值=強度平均值強度標準值=強度平均值2×均方差 概率 密度 強度 平均 值 強度 標準 值 材料強度 一、鋼筋的強度和變形 1. 鋼筋的應力-應變曲線 變形指標 * 伸長率：鋼筋拉斷后的伸長與原長的比值 伸長率： A D B B C E * 冷彎要求：將直徑為d的鋼筋繞直徑為D的鋼輥 冷彎要求： 0.2 彎成一定的角度而不發生斷裂 0.2% 一、鋼筋的強度和變形 2. 鋼筋的成分、級別和品種 按化學成分 低碳鋼（含碳量<0.25%） 碳素鋼（鐵、碳、硅、 錳、硫、磷等元素） 中碳鋼（含碳量0.250.6%） 高碳鋼（含碳量0.61.4%） 硅系 普通低合金鋼（另加 硅、錳、鈦

4、、釩、鉻 等） 硅釩系 硅鈦系 硅錳系 硅鉻系 一、鋼筋的強度和變形 2. 鋼筋的成分、級別和品種 按加工 熱軋鋼筋：熱軋光面鋼筋HPB235，熱軋帶肋鋼筋HRB335、HRB400， 余熱處理鋼筋RRB400 鋼筋 冷拉鋼筋：由熱軋鋼筋在常溫下用機械拉伸而成 熱處理鋼筋：將HRB400、RRB400鋼筋通過加熱、淬火、回火而成 碳素鋼絲：高碳鎮靜鋼通過多次冷拔、應力消除、矯正、回火處理而成 鋼絲 刻痕鋼絲：在鋼絲表面刻痕，以增強其與混凝土間的粘結力 鋼絞線：六根相同直徑的鋼絲成螺旋狀鉸繞在一起 冷拔低碳鋼絲：由低碳鋼冷拔而成 一、鋼筋的強度和變形 2. 鋼筋的成分、級別和品種 按表面形狀 光

5、圓鋼筋 變形鋼筋 鋼筋的應用范圍 非預應力鋼筋：HRB235，HRB335，HRB400，RRB400 預應力鋼筋：碳素鋼絲，刻痕鋼絲，鋼絞線，熱處理鋼筋，冷拉 鋼筋 一、鋼筋的強度和變形 3. 鋼筋的冷加工和熱處理 冷拉 K點的選擇：應力控制和應變控制 B K K Z 無時效 Z 經時效 溫度的影響：溫度達700oC時恢復 到冷拉前的狀態，先焊后拉 殘余變形 冷拉伸長率 特性：只提高抗拉強度，不提高抗 壓強度，強度提高，塑性下降 一、鋼筋的強度和變形 3. 鋼筋的冷加工和熱處理 冷拔 經過冷拔后鋼筋沒有明顯的屈服點 和流幅 冷拔既能提高抗拉強度又能提高抗 壓強度 一、鋼筋的強度和變形 3.

6、鋼筋的冷加工和熱處理 熱處理 不降低強度的前提下，消除 由淬火產生的內力，改善塑 性和韌性 對特定鋼號的鋼筋進行淬火和回火處理 強度提高， 塑性降低 一、鋼筋的強度和變形 4. 鋼筋的徐變和松弛 徐變 應力不變，隨時間的增長 應變繼續增加 松弛 長度不變，隨時間的增長 應力降低 對結構，尤 其是預應力 結構，產生 不利的影響， 需采取必要 的措施 一、鋼筋的強度和變形 5. 鋼筋的疲勞 重復荷載作用下，鋼筋的強度<靜載作用下的強度 規定的應力幅度內，經一定次數的重復荷載后， 發生疲勞破壞的最大應力值稱為疲勞強度。對 鋼筋用疲勞應力幅來表示其疲勞強度。 單根鋼筋的軸拉疲勞 試驗方法 鋼筋埋

7、入混凝土中重復受拉或受彎 一、鋼筋的強度和變形 6. 混凝土結構對鋼筋的要求 強度要求：屈服強度和極限強度，抗震設計時還要求有一定的屈強比 強度要求：屈服強度和極限強度， 塑性要求：伸長率和冷彎要求 塑性要求： 可焊性 與混凝土的粘結性 一、鋼筋的強度和變形 7. 鋼筋應力-應變曲線的數學模型 s fs,u fy fy s fs,u fy s s=Ess y s=Ess s, h s,u s, h s=Ess y s y s s,h s, u s 有明顯流幅的鋼筋 無明顯流幅的鋼筋 二、混凝土的強度和變形 1. 單軸受力狀態下混凝土的抗壓強度 立方體抗壓強度fcu 承壓板 摩擦力 發展擴張整個

8、體 發展擴張 系解體，喪失承載力 系解體， 另影響強度的因素 壓力試件裂縫 壓力試件 試塊 還有：齡期、加載速 還有：齡期、 率、試塊尺寸等 不涂潤滑劑 強度大于 涂潤滑劑 我國規范的方法：不涂潤滑劑 二、混凝土的強度和變形 1. 單軸受力狀態下混凝土的抗壓強度 立方體抗壓強度fcu 標準試塊：150×150 ×150 非標準試塊：100×100 ×100 200×200 ×200 級有： 級有： C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50，C55，C60，C65，C70， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ，

9、， ， C75，C80 ， 立方體抗 壓強度 表示混凝 土Concrete 換算系數 0.95 換算系數 1.05 立方體抗壓強度是區分混凝土強度等級的指標，我國規范混凝土的強度等 立方體抗壓強度是區分混凝土強度等級的指標， 二、混凝土的強度和變形 1. 單軸受力狀態下混凝土的抗壓強度 棱柱體抗壓強度fc 承壓板 標準試塊：150×150 ×300 非標準試塊：100×100 ×300 200×200 ×400 換算系數 0.95 換算系數 1.05 試 塊 考慮到承壓板對試件的約束，立方體抗壓強度大 考慮到承壓板對試件的約束， 于棱

10、柱體抗壓強度，且有：fc=0.76fcu (試驗結果) 于棱柱體抗壓強度，且有： 考慮到構件和試件的區別，取fc=0.67fcu 考慮到構件和試件的區別， 對國外（美國、日本、歐洲混凝土協會等）采用的圓柱體試件（d=150, 對國外（美國、日本、歐洲混凝土協會等）采用的圓柱體試件（ h=300），有fc=0.79fcu ），有 圓柱體抗 壓強度 二、混凝土的強度和變形 2. 單軸受力狀態下混凝土的抗拉強度 直接受拉試驗ft 100 150 500 150 100 試驗結果：ft=0.26fcu 2/3 試驗結果： 考慮到構件和試件的區別，尺寸效應，加荷 考慮到構件和試件的區別，尺寸效應， 速度

11、等的影響，取ft=0.23fcu 2/3 速度等的影響， 二、混凝土的強度和變形 2. 單軸受力狀態下混凝土的抗拉強度 劈裂試驗fts F F 我國根據100mm立方體的 劈裂與抗壓試驗結果有： 劈裂與抗壓試驗結果有： d d fts=0.19fcu 3/4 F F fts 2F f ts = dl 二、混凝土的強度和變形 2. 復合受力狀態下混凝土的抗拉強度 雙軸應力下的強度 2/f c 1.2 1.0 -0.2 拉 -0.2 /fc 0.2 0.1 /fc 1.0 1.2 壓 -0.1 0.0 0.6 1.0 單軸抗壓強度 單軸抗拉強度 1/fc 雙向正應力下的強度曲線 法向應力和剪應力下

12、的強度曲線 二、混凝土的強度和變形 2. 復合受力狀態下混凝土的抗拉強度 三向受壓時的混凝土強度 圓柱體試驗 1=fcc 2= 3= fL fL側向約束壓 應力（加液壓） f cc ' = f c '+4.1 f L 無側向約 束時圓柱 體的單軸 抗壓強度 1=fcc 有側向約 束時的抗 壓強度 二、混凝土的強度和變形 3. 混凝土的疲勞強度 3 破壞 fcf 2 疲勞強度<fc 1 fcf的確定原則： 100×100 ×300或 150×150 ×450 的棱柱 體試塊承受200萬次（或 以上）循環荷載時發生 破壞的最大壓應力值

13、重復荷載下的應力-應變曲線 二、混凝土的強度和變形 4. 混凝土的變形性能 單軸受壓時的應力-應變關系 25 20 15 10 5 o (MPa) c fc b a 混凝土強度提高 加載速度減慢 0 2 4 6 8 10 d (×10-3) 作用是：峰值 應力后，吸收 試驗機的變形 能，測出下降 段 二、混凝土的強度和變形 4. 混凝土的變形性能 單軸受壓時的應力-應變關系的數學模型 c fc ? ? c = f c ?1 ? 0.15 c 0 ? ? ? u 0 c fc ? ?2 ? c = f c ?1 ? ?1 ? c ? ? ? ? ? ? 0 ? ? ? ? 0.15fc

14、 ? ?2 ? c = f c ?1 ? ?1 ? c ? ? ? ? ? ? 0 ? ? ? ? c c 0=0.002 u=0.0035 o 0=0.002 u=0.0038 o 美國Hognestad模型 德國Rüsch模型 二、混凝土的強度和變形 4. 混凝土的變形性能 單軸受壓時的應力-應變關系的數學模型中國規范 1 n = 2 ? ( f cu ? 50),當n 2時，取n = 2 60 c fc ? ?n ? c = f c ?1 ? ?1 ? c ? ? ? ? ? ? 0 ? ? ? ? c 0 u o 0 = 0.002 + 0.5( f cu ? 50)

15、5;10 ?5 u = 0.0033 ? ( f cu ? 50 )× 10 ?5 二、混凝土的強度和變形 4. 混凝土的變形性能 側向受約束時混凝土的變形特點 c fcc 約束混凝土 環箍斷裂 fc Ec Esec o 非約束混凝土 c sp cc cu c0 2c0 二、混凝土的強度和變形 4. 混凝土的變形性能 軸向受拉時混凝土的應力應變關系 t(MPa) 4 3 2 1 試件： 76×19×305mm fc = 44MPa ? (mm) 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 o t0 cr =0.00012 標距83mm ！ t

16、ft 理論模型 t tu 二、混凝土的強度和變形 4. 混凝土的變形性能 重復荷載下混凝土的變形性能 包羅線與一次性加載時 的應力-應變曲線相似 p e 二、混凝土的強度和變形 4. 混凝土的變形性能 混凝土的彈性模量 原點切線模量（彈性模量）：拉壓相同 c c Ec = tg 0 = c / e 變形模量（割線模量、彈塑性模量） 0 e p c 1 c Ec ' = tg1 = c / c 切線模量 d c Ec ' ' = tg = d c e Ec ' = Ec = Ec c 受壓時，為0.41.0； 受拉破壞時，為1.0 二、混凝土的強度和變形 4. 混

17、凝土的變形性能 混凝土的彈性模量的試驗方法（150×150 × 300標準試件） c/fc 0.5 510次 此線和原點切線基 本平行，取其斜率 作為Ec c 105 Ec = ( N / mm 2 ) 34.74 2.2 + f cu 二、混凝土的強度和變形 4. 混凝土的變形性能 混凝土的泊松比和剪切模量 混凝土的泊松比，在壓力較小時為0.150.18，接近破壞時可達0.5以上， 混凝土的泊松比， 以上， 一般可取0.2 混凝土的剪切模量為 Gc = Ec 2(1 + c ) 二、混凝土的強度和變形 4. 混凝土的變形性能 P 長期荷載作用下混凝土的變形性能徐變 原因之

18、一，膠凝體 原因之一， (×10-3) 2.5 2.0 的粘性流動 c<0.8fc，非線性徐變 c<0.5fc，線性徐變 原因之二，混凝土 原因之二， 1.5 內部微裂縫的不斷發 展 e e cr cr 1.0 0.5 e 0 5 10 15 20 25 30 35 (月) 二、混凝土的強度和變形 4. 混凝土的變形性能 長期荷載作用下混凝土的變形性能影響徐變的因素 應力： c<0.5fc，徐變變形與應力成正比線性徐變 應力： 0.5fc<c<0.8fc，非線性徐變 c>0.8fc，造成混凝土破壞，不穩定 加荷時混凝土的齡期，越早，徐變越大 加荷時

19、混凝土的齡期，越早， ?水泥用量越多，水灰比越大，徐變越大 水泥用量越多，水灰比越大， ?骨料越硬，徐變越小 骨料越硬， 二、混凝土的強度和變形 4. 混凝土的變形性能 混凝土的收縮結硬過程中混凝土體積縮小的性質 水泥品種：等級越高，收縮越大 水泥品種：等級越高， ?水泥用量：水泥用量越多，水灰比越大，收縮越大 水泥用量：水泥用量越多，水灰比越大， ?骨料：骨料越硬，收縮越小 骨料：骨料越硬， 養護條件、制作方法、使用環境、體積與表面積的比值等 養護條件、制作方法、使用環境、 二、混凝土的強度和變形 4. 混凝土的變形性能 徐變對混凝土結構的影響 P拆去，鋼筋受壓混 凝土受拉，可能會 引起混凝

20、土開裂 P P P As c1 As s1 As s2 s2 徐變： s， c 徐變： 二、混凝土的強度和變形 4. 混凝土的變形性能 收縮對混凝土結構的影響 As As s As s 收縮： 鋼筋受壓， 混凝土受拉 收縮： 1本文由無聊才回帖貢獻 ppt文檔可能在WAP端瀏覽體驗不佳。建議您優先選擇TXT，或下載源文件到本機查看。 第二章 鋼筋混凝土材料的 力學性能 河南理工大學土木工程學院 2010-12-8 概 述 混凝土結構主要用鋼筋和混凝土材料制作而成。 混凝土結構主要用鋼筋和混凝土材料制作而成。 為了合理地進行混凝土結構設計， 為了合理地進行混凝土結構設計 ， 需要深入地了解混 凝

21、土和鋼筋的受力性能。對混凝土和鋼筋力學性能 、 凝土和鋼筋的受力性能 。 對混凝土和鋼筋力學性能、 相互作用和共同工作的了解， 相互作用和共同工作的了解 ， 是掌握混凝土結構構件 性能并對其進行分析與設計的基礎。 性能并對其進行分析與設計的基礎。 河南理工大學土木工程學院 2010-12-8 本章重點 熟悉土木工程用鋼筋的品種、級別、 熟悉土木工程用鋼筋的品種、級別、性能 及其選用原則； 及其選用原則； 熟悉混凝土在各種受力狀態下的強度與 熟悉混凝土在各種受力狀態下的強度與 變 形性能及其選用原則； 形性能及其選用原則； 了解鋼筋與混凝土的粘結性能 鋼筋與混凝土的粘結性能。 了解鋼筋與混凝土的

22、粘結性能。 河南理工大學土木工程學院 2010-12-8 一、鋼筋的物理力學性能 1. 鋼筋的成分、級別和品種 鋼筋的成分、 按化學成分 含碳量越高， 強度越高，但 碳素鋼（鐵、碳、硅、 碳素鋼 錳、硫、磷等元素） 中碳鋼（含碳量0.250.6%） 塑性和可焊性 減低 低碳鋼（含碳量<0.25%） 高碳鋼（含碳量0.61.4%） 錳系 硅釩系 20MnSi 40Si2MnV 45SiMnTi 40Si2Mn 45Si2Cr 普通低合金鋼（另 普通低合金鋼 加硅、錳、鈦、釩、 鉻等） 硅鈦系 硅錳系 硅鉻系 河南理工大學土木工程學院 2010-12-8 一、鋼筋的物理力學性能 按表面形狀

23、按力學性能 光圓鋼筋 變形鋼筋 有明顯屈服點鋼筋（ 軟鋼” 有明顯屈服點鋼筋（“軟鋼”） 無明顯屈服點鋼筋（“硬鋼”） 無明顯屈服點鋼筋（ 硬鋼” 按使用用途 普通鋼筋 預應力鋼筋 河南理工大學土木工程學院 2010-12-8 一、鋼筋的物理力學性能 按加工方法 熱軋鋼筋： 熱軋鋼筋：由低碳鋼和普通低合金鋼在高溫狀態下軋制而成 鋼筋 冷拉鋼筋： 冷拉鋼筋：由熱軋鋼筋在常溫下用機械拉伸而成 熱處理鋼筋： 熱處理鋼筋：將HRB400、RRB400鋼筋通過加熱、淬火、回 火而成 碳素鋼絲： 碳素鋼絲：鋼筋通過多次冷拔、應力消除、矯正、回火處理而成 鋼絲 刻痕鋼絲： 刻痕鋼絲：在鋼絲表面刻痕，以增強其

24、與混凝土間的粘結力 鋼絞線： 鋼絞線：幾根相同直徑的鋼絲成螺旋狀鉸繞在一起 河南理工大學土木工程學院 2010-12-8 一、鋼筋的物理力學性能 常用熱軋鋼筋的種類、 表1-1 常用熱軋鋼筋的種類、代表符號和直徑范圍 強度等級代號 HPB235 HRB335 HRB400 RRB400 鋼 種 符 號 d/mm 620 650 650 840 Q235（低碳鋼） （低碳鋼） 20MnSi（低合金鋼） （低合金鋼） 20MnSiV,20MnSiNb,20Mn Ti（低合金鋼） （低合金鋼） K20MnSi（低合金鋼） （低合金鋼） 表示熱軋， 注：第一個字母H（hot rolled）表示熱軋，R

25、(Remained heat treated)表示為余熱 處理； 表示光圓， 表示帶肋； 處理 ；第二個字母P(Plain)表示光圓 ，R(ribbed)表示帶肋 ；第三個字母 B（Bar） 代表鋼筋；數字表示標準強度 表示標準強度。 代表鋼筋；數字表示標準強度。 河南理工大學土木工程學院 2010-12-8 一、鋼筋的物理力學性能 為熱軋光面鋼筋，普通鋼筋， 軟鋼” 光面鋼筋 HPB235為熱軋光面鋼筋，普通鋼筋，“軟鋼” 是熱軋變形鋼筋，普通鋼筋， 軟鋼” 變形鋼筋 HRB335和HRB400是熱軋變形鋼筋，普通鋼筋，“軟鋼” RRB400 是余熱處理鋼筋 ， 余熱處理鋼筋是將屈服強度相當

26、于 的鋼筋在軋制后穿水冷卻， HRB335 的鋼筋在軋制后穿水冷卻 ， 然后利用芯部的余熱對鋼筋 表面的淬水硬殼回火處理而成的變形鋼筋。其性能接近于 級鋼筋， 級鋼筋穩定， HRB400 級鋼筋 ， 但不如 HRB400 級鋼筋穩定 ， 應用范圍受到限 制。 河南理工大學土木工程學院 2010-12-8 一、鋼筋的物理力學性能 鋼筋的直徑范圍并不表示在此范圍內任何直徑的鋼筋鋼廠都 生產。 生產。 鋼廠提供的鋼筋直徑為6 mm，6.5 mm，8 mm，8.2 mm，10 mm，12 mm，14 mm，16 mm，18 mm，20 mm，22 mm，25 其中， mm，28 mm，32 mm，36

27、 mm，40 mm和 50 mm。其中，d=8.2 的鋼筋僅適用于有縱肋的熱處理鋼筋。設計時， mm的鋼筋僅適用于有縱肋的熱處理鋼筋。設計時，應在表1-1的 直徑范圍和上述提供的直徑內選擇鋼筋。 直徑范圍和上述提供的直徑內選擇鋼筋。當采用直徑大于40 mm 的鋼筋時，應有可靠的工程經驗。 的鋼筋時，應有可靠的工程經驗。 河南理工大學土木工程學院 2010-12-8 一、鋼筋的物理力學性能 鋼筋表面形狀的選擇取決于鋼筋的強度。 鋼筋表面形狀的選擇取決于鋼筋的強度。為 了使鋼筋的強度能夠充分地利用， 了使鋼筋的強度能夠充分地利用 ， 強度越高的鋼 筋要求與混凝土粘結的強度越大。 筋要求與混凝土粘結

28、的強度越大 。 提高粘結強度 的辦法是將鋼筋表面軋成有規律的凸出花紋， 的辦法是 將鋼筋表面軋成有規律的凸出花紋，稱 將鋼筋表面軋成有規律的凸出花紋 為 變形鋼筋。 HPB235 鋼筋的強度低， 表面做成 變形鋼筋 。 鋼筋的強度低 ， 光面即可。 光面即可。 橫肋較密， 螺旋紋和人字紋 (右圖b，c):橫肋較密，消耗 縱肋和橫肋相交， 于肋紋的鋼材較多;縱肋和橫肋相交，容易造成應 力集中,對鋼筋的動力性能不利. 月牙紋(右圖d)。 河南理工大學土木工程學院 2010-12-8 一、鋼筋的物理力學性能 2. 鋼筋的應力 應變曲線 鋼筋的應力-應變曲線 上屈服點不穩定 出現頸縮 D B 標距 A

29、 B C BC段為屈服平臺 CD段為強化段 下屈服點 拉斷 E 0.2 0.2% 有明顯流幅的鋼筋 無明顯流幅的鋼筋 鋼筋受壓和受拉時的應力-應變曲線幾乎相同 河南理工大學土木工程學院 2010-12-8 一、鋼筋的物理力學性能 強度指標 * 有明顯流幅的鋼筋：在建立鋼筋混凝土構 有明顯流幅的鋼筋： 件截面承載力計算理論時， 下屈服點對應 件截面承載力計算理論時，以下屈服點對應 的強度作為設計時鋼筋強度的取值（ 的強度作為設計時鋼筋強度的取值（ fy ）。 兩點簡化： 兩點簡化： 鋼筋應力不大于屈服點時應力A. 鋼筋應力不大于屈服點時應力-應變關系 直服從胡克定律，處于理想彈性階段； -直服從

30、胡克定律，處于理想彈性階段； B.不利用應力強化階段， B.不利用應力強化階段，假設鋼筋混凝土 不利用應力強化階段 構件截面達到破壞時， 構件截面達到破壞時，鋼筋拉應力保持為屈服 點應力。鋼筋的極限強度作為一種安全儲備 作為一種安全儲備。 點應力。鋼筋的極限強度作為一種安全儲備。 A D B B C E 河南理工大學土木工程學院 2010-12-8 一、鋼筋的物理力學性能 強度指標 * 無明顯流幅的鋼筋：殘余應變為 無明顯流幅的鋼筋：殘余應變為0.2%時所對應的應力 時所對應的應力 作為其強度限值，稱為條件屈服強度 作為其強度限值，稱為條件屈服強度 ，混凝土規范取0.2 0.85 b， b為極

31、限抗拉強度。 為極限抗拉強度。 0.2 fs,u fy s s=Ess 0.2% y s,h s, u s 河南理工大學土木工程學院 2010-12-8 一、鋼筋的物理力學性能 強度指標的確定 標準值和 表示。 鋼筋強度用標準值 設計值表示 鋼筋強度用標準值和設計值表示。 強度 強 度 標 準 值 隨機變量 根據統計資料，運用數理統 計方法確定的具有95以上 保證率（鋼筋為97.73% ） 的統計特征值： 強度標準值（ 強度標準值（fyk）=強度平 均值均值-2×均方差 概率 密度 強度 平均 值 強度 標準 值 材料強度 鋼筋強度的設計值fy等于鋼筋強度 標準值除以材料分項系數s，

32、即 河南理工大學土木工程學院 fy = f yk s 2010-12-8 一、鋼筋的物理力學性能 變形指標 為防止在彎折加工時斷裂和使用過程中脆斷， 為防止在彎折加工時斷裂和使用過程中脆斷，鋼筋還 應具有一定的塑性變形能力。 應具有一定的塑性變形能力。 * 伸長率：鋼筋拉斷后的伸長與原長的比值 伸長率： 伸長率越大，塑性越好。伸長率用表示， 用鋼筋試樣拉斷后斷口兩側的殘留應變(用百分 率表示)作伸長率，即 l' ? l = l ×100% * 冷彎性能：將直徑為 的鋼筋繞直徑為 的鋼輥 冷彎性能：將直徑為d的鋼筋繞直徑為 的鋼筋繞直徑為D的鋼輥 彎成一定的角度而不發生斷裂及起

33、層現象 彎芯的直徑越小，彎轉角越大，塑性越好 河南理工大學土木工程學院 2010-12-8 一、鋼筋的物理力學性能 3.冷加工鋼筋 冷加工鋼筋 冷拉 K點的選擇：應力控制和應變控制 B K Z 經時效 Z 無時效 K 溫度的影響：溫度達700oC時恢復 到冷拉前的狀態，先焊后拉 殘余變形 冷拉伸長率 特性：只提高抗拉強度，不提高抗 壓強度，強度提高，塑性下降 河南理工大學土木工程學院 2010-12-8 一、鋼筋的物理力學性能 冷拔 經過冷拔后鋼筋強度提高， 塑性降低，沒有明顯的屈服 點和流幅 河南理工大學土木工程學院 冷拔既能提高抗拉強度又能 提高抗壓強度 2010-12-8 一、鋼筋的物理

34、力學性能 冷軋帶肋鋼筋 以低碳鋼筋或低合金鋼筋為原材料， 以低碳鋼筋或低合金鋼筋為原材料，在常 溫下進行軋制而成的表面帶有縱肋和月牙 紋橫肋的鋼筋。 紋橫肋的鋼筋。它的極限強度與冷拔低碳 鋼絲相近， 鋼絲相近，但伸長率比冷拔低碳鋼絲有明 顯提高。 顯提高。 冷軋扭鋼筋 以熱軋光面鋼筋HPB 235為原材料， 為原材料， 以熱軋光面鋼筋 為原材料 按規定的工藝參數， 按規定的工藝參數，經鋼筋冷軋扭機一 次加工軋扁扭曲呈連續螺旋狀。 次加工軋扁扭曲呈連續螺旋狀。 河南理工大學土木工程學院 2010-12-8 一、鋼筋的物理力學性能 4.鋼筋的徐變與松弛 鋼筋的徐變與松弛 對結構， 尤其是預 應力結

35、構， 產生不利 的影響 徐變 應力不變，隨時間的 增長應變繼續增加 長度不變，隨時間的 增長應力降低 松弛 河南理工大學土木工程學院 2010-12-8 一、鋼筋的物理力學性能 5. 鋼筋的疲勞 鋼筋在承受重復、周期動荷載作用下，發生突 然的脆性斷裂破壞，稱為疲勞破壞。 重復荷載作用下，鋼筋的強度<靜載作用下的強度 規定的應力幅度（一次循環應力中最 大和最小應力的差值）內，經一定次 數的重復荷載后，發生疲勞破壞的最 大應力值稱為疲勞強度。對鋼筋用疲 勞應力幅來表示其疲勞強度。 試驗方法 河南理工大學土木工程學院 單根鋼筋的軸拉疲勞 鋼筋埋入混凝土中重復受拉或受彎 2010-12-8 一、

36、鋼筋的物理力學性能 規范規定了不同等級鋼筋的疲勞應力幅度限值， 該值與截面同一纖維上鋼筋最小應力與最大應力比 f f 值（疲勞應力比值） 有關。 f = min / max 對于不同的疲勞應力比值滿足循環次數為200萬次 疲勞強度。 條件下的鋼筋最大應力值為鋼筋的疲勞強度 疲勞強度 河南理工大學土木工程學院 2010-12-8 一、鋼筋的物理力學性能 6. 混凝土結構對鋼筋的要求 強度要求：保證經濟性。屈服強度和極限強度，抗震設計時還要 強度要求：保證經濟性。屈服強度和極限強度， 求有一定的屈強比 塑性要求：保證結構延性，給人以破壞的預兆。伸長率和冷彎 塑性要求：保證結構延性，給人以破壞的預兆

37、。 要求 可焊性：鋼筋焊接后不產生裂紋及過大的變形，保證焊接 可焊性：鋼筋焊接后不產生裂紋及過大的變形， 后的接頭性能良好。 后的接頭性能良好。 與混凝土的粘結性：保證鋼筋和混凝土共同工作。 與混凝土的粘結性：保證鋼筋和混凝土共同工作。 河南理工大學土木工程學院 2010-12-8 一、鋼筋的物理力學性能 7. 鋼筋的選用原則 普通鋼筋宜優先采用 普通鋼筋宜優先采用HRB400級和HRB335級鋼筋，以節省鋼筋用量。 普通鋼筋宜優先采用 級 級鋼筋，以節省鋼筋用量。 也可以采用HPB235級和 級和RRB400級熱軋鋼筋以及強度級別較低的冷拔、 級熱軋鋼筋以及強度級別較低的冷拔、 也可以采用

38、級和 級熱軋鋼筋以及強度級別較低的冷拔 冷軋和冷軋扭鋼筋。 冷軋和冷軋扭鋼筋。 預應力鋼筋宜采用預應力鋼絞線、中高強鋼絲，也可以采用熱 預應力鋼筋宜采用預應力鋼絞線 中高強鋼絲， 預應力鋼筋宜采用預應力鋼絞線、 處理鋼筋。 處理鋼筋。還可以采用冷拉鋼筋和強度級別較高的冷拔低碳鋼 絲和冷軋扭鋼筋。 絲和冷軋扭鋼筋。 河南理工大學土木工程學院 2010-12-8 二、混凝土的物理力學性能 1. 混凝土的抗壓強度 1） 單軸受力狀態下混凝土的抗壓強度 ） 立方體抗壓強度f 立方體抗壓強度 cu,k 規范規定以邊長為150mm的立方體在 20±3的溫 規范規定以邊長為 的立方體在 ±

39、; 28d， 度和相對濕度在 90以上的潮濕空氣中養護28d，依照標準 以上的潮濕空氣中養護28d 試驗方法測得的具有95保證率的抗壓強度標準值( 試驗方法測得的具有 保證率的抗壓強度標準值(以N mm2計)作為混凝土的強度等級，并用符號fcu,k表示。 作為混凝土的強度等級，并用符號 表示。 fcu,k與平均值f和標準差f的關系為 與平均值 f cu ,k = f ? 1.645 f 河南理工大學土木工程學院 2010-12-8 二、混凝土的物理力學性能 承壓板 摩擦力 壓力試件裂 壓力試件 試塊 縫發展擴張整 縫發展擴張 個體系解體，喪失 個體系解體， 承載力 不涂潤滑劑 強度大于 涂潤滑

40、劑 另影響強度的因 我國規范的方法：不涂潤滑劑 素還有：齡期、加 素還有：齡期、 載速率、試塊尺寸 載速率、 等 河南理工大學土木工程學院 2010-12-8 二、混凝土的物理力學性能 標準試塊：150×150 ×150 非標準試塊：100×100 ×100 200×200 ×200 強度等級有： 強度等級有： C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50，C55，C60，C65， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， C70，C75，C80 ， ， 立方體抗壓強度 表示混凝土Concrete 河南理工大學土木

41、工程學院 2010-12-8 換算系數 0.95 換算系數 1.05 立方體抗壓強度是區分混凝土強度等級的指標，我國規范混凝土的 立方體抗壓強度是區分混凝土強度等級的指標， 二、混凝土的物理力學性能 棱柱體抗壓強度f 棱柱體抗壓強度 ck 承壓板 試 塊 抗壓強度與試件形狀有關， 抗壓強度與試件形狀有關，實際構件往往不是立 方體，而是棱柱體， 方體，而是棱柱體，可以用棱柱體測得的抗壓強度作 為軸心抗壓強度，又稱為棱柱體抗壓強度。 為軸心抗壓強度，又稱為棱柱體抗壓強度。受壓時試 件中部橫向變形不受端部摩擦力的約束， 件中部橫向變形不受端部摩擦力的約束，代表了混凝 土處于單向全截面均勻受壓的應力狀

42、態， 土處于單向全截面均勻受壓的應力狀態，比立方體試 件能更好地反映混凝土的實際抗壓能力。 件能更好地反映混凝土的實際抗壓能力。 試驗量測到f 值比f 值小， 試驗量測到 ck值比 cu,k值小，并且棱柱體試件 高寬比( 高寬比(即h/b)越大，它的強度越小。 )越大，它的強度越小。 標準試塊：150×150 ×300mm 河南理工大學土木工程學院 2010-12-8 二、混凝土的物理力學性能 軸心抗壓強度(棱柱體強度) 軸心抗壓強度(棱柱體強度)標準值fck與立方體抗壓強度 標準值fcu,k之間存在以下折算關系 1 棱柱體強度與立方體強度的比值，當混凝土的強度等級 棱柱體

43、強度與立方體強度的比值， 不大于C50時， 1 =0.76；當混凝土的強度等級為C80時， 1=0.82； 其間按線性插值； 其間按線性插值； 2 混凝土的脆性系數， 當混凝土的強度等級不大于 C40時 ， 混凝土的脆性系數， 其間按線性插值； 其間按線性插值； 當混凝土的強度等級為C80時， =0.87； 2 =1.0； 2 0.88考慮結構中的混凝土強度與試塊混凝土強度之間的差異 考慮結構中的混凝土強度與試塊混凝土強度之間的差異 等因素的修正系數。 等因素的修正系數。 河南理工大學土木工程學院 2010-12-8 二、混凝土的物理力學性能 2）單軸受力狀態下混凝土的抗拉強度 ） 混凝土軸心

44、抗拉強度f 混凝土軸心抗拉強度 t 100 150 500 150 100 試驗機夾緊兩端伸出的鋼筋，對試件施加拉力， 試驗機夾緊兩端伸出的鋼筋，對試件施加拉力，破壞時裂縫 產生在試件的中部， 產生在試件的中部，此時的平均破壞應力為軸心抗拉強度f t。 由于混凝土構件內部的不均勻性，加之安裝試件偏差的原因， 由于混凝土構件內部的不均勻性，加之安裝試件偏差的原因， 通過直接受拉試驗測量抗拉強度是很困難的， 通過直接受拉試驗測量抗拉強度是很困難的，試驗數據離散性很 大。 河南理工大學土木工程學院 2010-12-8 二、混凝土的物理力學性能 劈裂試驗f 劈裂試驗 t,s F F d d 試件中間垂

45、直截面除加力 點附近很小的范圍外， 點附近很小的范圍外，有 均勻分布的水平拉應力。 均勻分布的水平拉應力。 當拉應力達到混凝土的抗 拉強度時， 拉強度時，試件被劈成兩 半。 fts F F 根據彈性理論 2F f t ,s = dl 河南理工大學土木工程學院 2010-12-8 二、混凝土的物理力學性能 抗拉強度標準值ftk與立方體抗壓強度標準值fcu,k之間的折算 關系為 0 f tk = 0.88 2 × 0.395 f cu.,55 (1 ? 1.645 ) 0.45 k 0.88考慮結構中的混凝土強度與試塊混凝上強度之間的差異等 考慮結構中的混凝土強度與試塊混凝上強度之間的差

46、異等 因素的修正系數。 因素的修正系數。 2 混凝土的脆性系數， 當混凝土的強度等級不大于 C40時 ， 混凝土的脆性系數， 其間按線性插值； 其間按線性插值； 當混凝土的強度等級為C80時， =0.87； 2 =1.0； 2 0 0.395 f cu.,55 為軸心抗拉強度與立方體抗壓強度的折算關系 k (1-1.645) 0.45 反映了試驗離散程度對標準值保證率的影響。 反映了試驗離散程度對標準值保證率的影響。 2010-12-8 河南理工大學土木工程學院 二、混凝土的物理力學性能 混凝土抗壓強度設計值fc和抗拉強度設計值ft與其對應的標 準值的關系為 f ck fc = c ft =

47、f tk c 式中 c 混凝土的材料分項系數 ， 建筑工程取 c=1.40，公路橋涵工程取c=1.45。 河南理工大學土木工程學院 2010-12-8 二、混凝土的物理力學性能 3）復合受力狀態下混凝土的強度 ） 雙軸應力下的強度 2/f c 1.2 1.0 -0.2 拉 -0.2 雙向受拉（第一象限）， ）， 雙向受拉（第一象限）， 1與2 的相互影響不大， 的相互影響不大，雙向受拉強度均 接近于單向受拉強度。 接近于單向受拉強度。 一向受拉，另一向受壓（第二、 一向受拉，另一向受壓（第二、四 象限）， ），混凝土強度均低于單向拉伸 象限），混凝土強度均低于單向拉伸 或壓縮的強度， 或壓縮的

48、強度，即雙向異號應力使強 度降低 雙向受壓（第三象限）， ），一項強 雙向受壓（第三象限），一項強 度隨另一項應力的增加而增加。 度隨另一項應力的增加而增加 壓 1.0 1.2 1/fc 雙向正應力下的強度曲線 河南理工大學土木工程學院 2010-12-8 二、混凝土的物理力學性能 抗剪強度隨拉應力的增 大而減小； 大而減小； 混凝土的抗壓強度由于 剪應力的存在而降低。 剪應力的存在而降低。 /fc<0.50.7時，抗剪強 時 度隨著壓應力的增大而增 但在/f 大；但在 c0.50.7時， 時 由于內裂縫明顯發展， 由于內裂縫明顯發展，抗 剪強度反而隨壓應力的增 大而減小 2010-12-8 法向應力和剪應力下的強度曲線 河南理工大學土木工程學院 二、混凝土的物理力學性能 三向受壓時的混凝土強度 3=fcc 1= 2= fL fL側向約束壓 應力（加液壓） 混凝土一向抗壓強度隨另兩向側壓 力的增加而提高。 3=fcc 圓柱體試驗 有側向約束時 的抗壓強度 河南理工大學土木工程學院 f cc ' = f c '+4 f L 無側向約束時圓柱體 的單軸抗壓強度 2010-12-8 二、