1、第三章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的 力學(xué)性能3 鋼筋和混凝土的力學(xué)性能本章要點本章要點1.熟悉鋼筋的強度和變形性能熟悉鋼筋的強度和變形性能,鋼筋的分類鋼筋的分類 和品種和品種,鋼筋的冷加工方法鋼筋的冷加工方法,混凝土結(jié)構(gòu)對鋼混凝土結(jié)構(gòu)對鋼筋的要求筋的要求 ;2.掌握混凝土的各類強度掌握混凝土的各類強度,混凝土的各種變形混凝土的各種變形性能性能,收縮和徐變對結(jié)構(gòu)的影響收縮和徐變對結(jié)構(gòu)的影響;3.保證鋼筋和混凝土的粘結(jié)力。保證鋼筋和混凝土的粘結(jié)力。3.1.1 鋼筋的強度和變形鋼筋的強度和變形 1.鋼筋的應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系應(yīng)變關(guān)系(stress-strain relationships for stee

2、l) 鋼筋可分為兩類鋼筋可分為兩類:有明顯屈服點的鋼筋和無明顯屈服有明顯屈服點的鋼筋和無明顯屈服點的鋼筋點的鋼筋(習(xí)慣上分別稱它們?yōu)檐涗摵陀蹭摿?xí)慣上分別稱它們?yōu)檐涗摵陀蹭?。普通熱軋鋼筋。普通熱軋鋼筋和細晶粒熱軋鋼筋都屬于有明顯屈服點的鋼筋。預(yù)應(yīng)力鋼和細晶粒熱軋鋼筋都屬于有明顯屈服點的鋼筋。預(yù)應(yīng)力鋼筋一般屬于無明顯屈服點的鋼筋。筋一般屬于無明顯屈服點的鋼筋。 1) 鋼筋的拉伸應(yīng)力鋼筋的拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線 有明顯屈服點鋼筋的典型拉伸應(yīng)力有明顯屈服點鋼筋的典型拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線 無明顯屈服點鋼筋的典型拉伸應(yīng)力無明顯屈服點鋼筋的典型拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線 2 2 軟鋼的應(yīng)力軟鋼的

3、應(yīng)力應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線 a 比例極限比例極限b 彈性極限彈性極限ob 彈性階段彈性階段d 極限抗拉強度極限抗拉強度bc 屈服階段屈服階段cd 強化階段強化階段de 破壞階段破壞階段e 極限應(yīng)變極限應(yīng)變3 3 硬鋼的應(yīng)力硬鋼的應(yīng)力應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線 d 極限抗拉強度極限抗拉強度e 極限應(yīng)變極限應(yīng)變 條件屈服強度：條件屈服強度： 取殘余應(yīng)變?yōu)槿堄鄳?yīng)變?yōu)?.2%所對應(yīng)的應(yīng)力作為無明顯流幅鋼筋所對應(yīng)的應(yīng)力作為無明顯流幅鋼筋的強度限值，通常稱為條件屈服強度。的強度限值，通常稱為條件屈服強度。4 4 鋼筋的應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力應(yīng)變簡化模型應(yīng)變簡化模型 （1 1理想彈塑性模型理想彈塑性模型（2 2三段線性模型三段線

4、性模型5 5 鋼筋的塑性性能鋼筋的塑性性能 （1延伸率：延伸率：（2冷彎性能：冷彎性能： 延伸率越大，鋼筋的塑性延伸率越大，鋼筋的塑性和變形能力越好。和變形能力越好。100%lll 彎心直徑越小，彎過的角度彎心直徑越小，彎過的角度越大，冷彎性能越好，鋼筋的塑越大，冷彎性能越好，鋼筋的塑性性能越好。性性能越好。3.1.2 3.1.2 鋼筋的種類及符號說明鋼筋的種類及符號說明 鋼筋的外形鋼筋的外形 熱軋鋼筋熱軋鋼筋3.1.2 3.1.2 鋼筋的種類及符號說明鋼筋的種類及符號說明 預(yù)應(yīng)力鋼筋預(yù)應(yīng)力鋼筋3.1.2 3.1.2 鋼筋的種類及符號說明鋼筋的種類及符號說明熱軋鋼筋的符號說明熱軋鋼筋的符號說明

5、HPB235 生產(chǎn)工藝：生產(chǎn)工藝： hot rolled 表面形狀：表面形狀：plain 鋼筋：鋼筋：bar 屈服強度屈服強度3.1.2 3.1.2 鋼筋的種類及符號解釋鋼筋的種類及符號解釋熱軋鋼筋的符號說明熱軋鋼筋的符號說明HRB335 hot rolledribbed bar RRB400 remained heat treatmentribbed bar 鋼筋按外形分類鋼筋按外形分類光面鋼筋光面鋼筋變形鋼筋變形鋼筋3.1.2 3.1.2 鋼筋的種類及符號說明鋼筋的種類及符號說明熱軋鋼筋的屈服強度熱軋鋼筋的屈服強度種類種類符號符號fyf y熱軋鋼筋HPB 235(Q235)210210HR

6、B 335(20MnSi)300300HRB 400(20MnSiV、20MnSiNb、20MnTi)360360RRB 400(K20MnSi) R3603603.1.2 3.1.2 鋼筋的種類及符號說明鋼筋的種類及符號說明預(yù)應(yīng)力鋼筋的符號說明預(yù)應(yīng)力鋼筋的符號說明S鋼絞線鋼絞線 S Strand P光面鋼絲光面鋼絲 P Plain I刻痕鋼絲刻痕鋼絲 I Indented H螺旋肋鋼絲螺旋肋鋼絲 H Helix HT熱處理鋼筋熱處理鋼筋 HT Heat-treated 3.1.2 3.1.2 鋼筋的種類及符號說明鋼筋的種類及符號說明預(yù)應(yīng)力鋼筋的屈服強度預(yù)應(yīng)力鋼筋的屈服強度種類種類符號符號fp

7、tkfpyfpy鋼絞線13S18601320390172012201570111017186013203901720 1220消除應(yīng)力鋼絲光面螺旋肋PH177012504101670118015701110刻痕處理鋼筋40Si2MnHT1470104040048Si2Mn45Si2Cr鋼筋主要品種鋼筋主要品種 3.1.23.1.2、鋼筋的品種、鋼筋的品種(Reinforcement types)(Reinforcement types) 熱軋鋼筋、中高強鋼絲和鋼絞線、熱處理鋼筋和熱軋鋼筋、中高強鋼絲和鋼絞線、熱處理鋼筋和冷加工鋼筋冷加工鋼筋鋼筋鋼筋鋼筋鋼筋鋼絲鋼絲鋼絞

8、線鋼絞線3.1.3 3.1.3 鋼筋的冷加工鋼筋的冷加工冷拉：冷拉： 在常溫下用機械方法將有明顯流幅的鋼筋拉到超過在常溫下用機械方法將有明顯流幅的鋼筋拉到超過屈服強度的某一應(yīng)力值，然后卸載至零。屈服強度的某一應(yīng)力值，然后卸載至零。是指在常溫下對出廠鋼材的再加工。以提高熱軋鋼筋的強度。是指在常溫下對出廠鋼材的再加工。以提高熱軋鋼筋的強度。3.1.3 3.1.3 鋼筋的冷加工鋼筋的冷加工 鋼筋在冷拉后，未經(jīng)時效前，一般沒有明顯的屈服臺階；鋼筋在冷拉后，未經(jīng)時效前，一般沒有明顯的屈服臺階； 經(jīng)過停放或加熱后進一步提高了屈服強度并恢復(fù)了屈服臺經(jīng)過停放或加熱后進一步提高了屈服強度并恢復(fù)了屈服臺階，這種現(xiàn)

9、象稱為冷拉時效硬化。階，這種現(xiàn)象稱為冷拉時效硬化。 鋼筋經(jīng)冷拉和時效硬化后，屈服強度有所提高，但塑性(伸長率)相應(yīng)降低。冷拉只能提高鋼筋的抗拉強度而不能提高鋼筋的抗冷拉只能提高鋼筋的抗拉強度而不能提高鋼筋的抗壓強度。壓強度。焊接時產(chǎn)生的高溫會使鋼筋軟化焊接時產(chǎn)生的高溫會使鋼筋軟化(強度降低，塑性增強度降低，塑性增加加)，需要焊接的鋼筋應(yīng)先焊好再進行冷拉，需要焊接的鋼筋應(yīng)先焊好再進行冷拉; 3.1.3 3.1.3 鋼筋的冷加工鋼筋的冷加工 冷拔：冷拔： 將將HPB235級熱軋鋼筋強行拔過小于其直徑的硬質(zhì)合金拔級熱軋鋼筋強行拔過小于其直徑的硬質(zhì)合金拔絲模具。絲模具。 經(jīng)過幾次冷拔的鋼絲，抗拉、抗壓

10、強度均大大提高，但經(jīng)過幾次冷拔的鋼絲，抗拉、抗壓強度均大大提高，但塑性降低。塑性降低。3.1.4 3.1.4 混凝土結(jié)構(gòu)對鋼筋性能的要求混凝土結(jié)構(gòu)對鋼筋性能的要求 保證構(gòu)件具有一定的強度儲備。保證構(gòu)件具有一定的強度儲備。（1強度強度（2足夠的塑性足夠的塑性 避免發(fā)生脆性破壞。避免發(fā)生脆性破壞。（4耐久性和耐火性耐久性和耐火性（3可焊性可焊性 要求鋼筋具備良好的焊接性能。要求鋼筋具備良好的焊接性能。 （5與混凝土具有良好的粘結(jié)與混凝土具有良好的粘結(jié) 必要的混凝土保護層厚度以滿足對構(gòu)件耐火極限的要求。必要的混凝土保護層厚度以滿足對構(gòu)件耐火極限的要求。 （6寒冷地區(qū)，防止鋼筋低溫冷脆導(dǎo)致破壞。寒冷地

11、區(qū)，防止鋼筋低溫冷脆導(dǎo)致破壞。 3.1.5 3.1.5 鋼筋的選用鋼筋的選用 1)1)普通鋼筋普通鋼筋 選用原則為選用原則為: : 縱向受力普通鋼筋縱向受力普通鋼筋 宜采用宜采用HRB400HRB400、HRB500HRB500、HRBF400HRBF400、HRBF500,HRBF500,也可采用也可采用HPB300 HRB335HPB300 HRB335、HRBF335HRBF335、RRB400 RRB400 ； 梁、柱縱向受力普通鋼筋應(yīng)采用梁、柱縱向受力普通鋼筋應(yīng)采用HRB400HRB400、HRB500HRB500、HRBF400HRBF400、HRBF500HRBF500鋼筋鋼筋;

12、 ; 箍筋宜采用箍筋宜采用HRB400HRB400、HRBF400HRBF400、HPB300HPB300、HRB500HRB500、HRBF500 HRBF500 鋼筋，也可采用鋼筋，也可采用HRB335HRB335、HRBF335 HRBF335 鋼筋。鋼筋。 2)2)預(yù)應(yīng)力鋼筋預(yù)應(yīng)力鋼筋 預(yù)應(yīng)力筋宜采用預(yù)應(yīng)力鋼絲、鋼絞線和預(yù)應(yīng)力筋宜采用預(yù)應(yīng)力鋼絲、鋼絞線和預(yù)應(yīng)力螺紋鋼筋。預(yù)應(yīng)力螺紋鋼筋。 混凝土是由水泥、砂子和石子三種材料及水按一定混凝土是由水泥、砂子和石子三種材料及水按一定配合比拌合，經(jīng)過凝固硬化后做成的人工石材；它是一種配合比拌合，經(jīng)過凝固硬化后做成的人工石材；它是一種各組份具有不同

13、性質(zhì)的多相復(fù)合材料。各組份具有不同性質(zhì)的多相復(fù)合材料。 混凝土受壓破壞機理可概括為：隨著應(yīng)力的增大，沿粗骨料界面和砂漿內(nèi)部的微裂縫逐漸延伸和擴展，導(dǎo)致砂漿的損傷不斷積累；裂縫貫通后，混凝土的連續(xù)性遭到破壞，逐漸喪失其承載力，破壞的實質(zhì)是由連續(xù)材料逐步變成不連續(xù)材料的過程。 3.2.1 3.2.1 混凝土的強度混凝土的強度 1 1、立方體抗壓強度、立方體抗壓強度 普通混凝土力學(xué)性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)普通混凝土力學(xué)性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn) 規(guī)定：邊長為規(guī)定：邊長為150mm150mm的標(biāo)準(zhǔn)立方體試件在的標(biāo)準(zhǔn)立方體試件在標(biāo)準(zhǔn)條件溫度標(biāo)準(zhǔn)條件溫度202033，相對濕度，相對濕度90%90%）下養(yǎng)護）下養(yǎng)護2828天

14、后，以標(biāo)準(zhǔn)試驗方法天后，以標(biāo)準(zhǔn)試驗方法( (中中心加載，加載速度為心加載，加載速度為0.31.0N/mm2s)0.31.0N/mm2s)，試件上、下表面不涂潤滑劑，連續(xù)加載，試件上、下表面不涂潤滑劑，連續(xù)加載直至試件破壞，測得混凝土抗壓強度為混凝土標(biāo)準(zhǔn)立方體的抗壓強度直至試件破壞，測得混凝土抗壓強度為混凝土標(biāo)準(zhǔn)立方體的抗壓強度fccfcc，單位，單位N/mm2N/mm2。AFfcc1 1 立方體抗壓強度立方體抗壓強度 影響因素：影響因素： 按上述規(guī)定所測得的具有按上述規(guī)定所測得的具有95%保證率的抗壓強度稱為混保證率的抗壓強度稱為混凝土的立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值凝土的立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值 。 cu

15、,kf 尺寸效應(yīng)：尺寸越大，內(nèi)部缺陷較多，尺寸效應(yīng)：尺寸越大，內(nèi)部缺陷較多， 強度較低。強度較低。 反之愈高反之愈高 加載速度：加載速度越快，強度越低。加載速度：加載速度越快，強度越低。 齡齡 期：在一定的溫度和濕度條件下，混凝土的強度開始期：在一定的溫度和濕度條件下，混凝土的強度開始 增長較快，后來逐漸減慢。增長較快，后來逐漸減慢。試驗的方法試驗的方法-試件兩端因受承受鋼板與試件端面間橫向摩試件兩端因受承受鋼板與試件端面間橫向摩擦力的作用，膨脹受到約束限制的程度隨離端部擦力的作用，膨脹受到約束限制的程度隨離端部的距離而逐漸減小，致使裂縫大可能沿加載方向的距離而逐漸減小，致使裂縫大可能沿加載方

16、向上下延伸發(fā)展，而是成斜向隨荷載增長，最終形上下延伸發(fā)展，而是成斜向隨荷載增長，最終形成角錐面破壞。成角錐面破壞。 將混凝土強度分為十四級，稱為混凝土強度等級，它是按立方體抗壓將混凝土強度分為十四級，稱為混凝土強度等級，它是按立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)的大小劃分的，即強度標(biāo)準(zhǔn)的大小劃分的，即C15,C20, C25 ,C30, C35, C40, C45, C50, C15,C20, C25 ,C30, C35, C40, C45, C50, C55, C60, C65, C70, C75, C80C55, C60, C65, C70, C75, C802 2 軸心抗壓強度軸心抗壓強度 棱柱體高度的取

17、值：棱柱體高度的取值： 擺脫端部摩擦力的影響；擺脫端部摩擦力的影響； 試件不致失穩(wěn)。試件不致失穩(wěn)。 試驗?zāi)康模翰捎美庵w試件，反映混凝土的實際工作狀態(tài)。試驗?zāi)康模翰捎美庵w試件，反映混凝土的實際工作狀態(tài)。 試件尺寸：我國取試件尺寸：我國取 mm為標(biāo)準(zhǔn)試件。為標(biāo)準(zhǔn)試件。150 150 300 混凝土的其他設(shè)計強度指標(biāo)，都可根據(jù)試驗分析與立方體抗壓強混凝土的其他設(shè)計強度指標(biāo)，都可根據(jù)試驗分析與立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值建立起相應(yīng)的換算關(guān)系。軸心抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值與立方體抗壓度標(biāo)準(zhǔn)值建立起相應(yīng)的換算關(guān)系。軸心抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值與立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值的關(guān)系如下強度標(biāo)準(zhǔn)值的關(guān)系如下 kcuccckff,2188. 0

18、2 2 軸心抗壓強度軸心抗壓強度 混凝土的抗拉強度是混凝土的基本力學(xué)特征之一，一般只有混凝土的抗拉強度是混凝土的基本力學(xué)特征之一，一般只有抗壓強度的抗壓強度的8%8%10%10%，混凝土的抗拉強度取決于水泥石的強度和水，混凝土的抗拉強度取決于水泥石的強度和水泥石與骨料間的粘結(jié)強度。增加水泥量、減少水灰比、采用表面粗泥石與骨料間的粘結(jié)強度。增加水泥量、減少水灰比、采用表面粗糙的骨料及良好的養(yǎng)護條件都可提高混凝土的抗拉強度。糙的骨料及良好的養(yǎng)護條件都可提高混凝土的抗拉強度。 試件尺寸試件尺寸100mm100mm100mm100mm500mm500mm，兩端各埋入一根兩端各埋入一根1616的變形鋼筋

19、，埋深的變形鋼筋，埋深為為150mm150mm，置于軸線上。用試驗機夾頭，置于軸線上。用試驗機夾頭夾住兩端外伸的鋼筋施加拉力，破壞夾住兩端外伸的鋼筋施加拉力，破壞時試件在沒有鋼筋的中部截面被拉斷，時試件在沒有鋼筋的中部截面被拉斷，平均拉應(yīng)力即為混凝土的軸心抗拉強平均拉應(yīng)力即為混凝土的軸心抗拉強度。度。直接受拉試驗直接受拉試驗 55. 0,)(395. 0mcumtff 普通混凝土力學(xué)性能試驗普通混凝土力學(xué)性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)方法標(biāo)準(zhǔn)（GB/T50081-2019GB/T50081-2019采用邊長為采用邊長為150mm150mm的立方體標(biāo)準(zhǔn)的立方體標(biāo)準(zhǔn)試件，劈裂抗拉強度為試件，劈裂抗拉強度為劈裂抗

20、拉試驗劈裂抗拉試驗 AFfts/2 混凝土的其他設(shè)計強度指標(biāo)，都可根據(jù)試驗分析與立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值建立起相應(yīng)的換算關(guān)系。混凝土的軸心抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值與立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值的關(guān)系如下：245. 055. 0,)645. 11 ()(395. 088. 0ckcutkaff 在實際工程中，雖然很少直接用混凝土作為受拉材料，但混凝土在實際工程中，雖然很少直接用混凝土作為受拉材料，但混凝土抗拉強度對構(gòu)件的許多性能有重要影響，而且在構(gòu)件的抗剪、抗扭、抗拉強度對構(gòu)件的許多性能有重要影響，而且在構(gòu)件的抗剪、抗扭、抗沖切計算中還直接運用混凝土的抗拉強度指標(biāo)。抗沖切計算中還直接運用混凝土的抗拉強度指標(biāo)。軸心抗壓

21、強度和軸心抗拉強度設(shè)計值軸心抗壓強度和軸心抗拉強度設(shè)計值 軸心抗壓強度和軸心抗拉強度設(shè)計值是相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值除以材料分項系數(shù)，具體如下4 . 1/ckcckcfff4 . 1/tkctktfff 軸心抗壓強度和軸心抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值軸心抗壓強度和軸心抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值 3.2.2 3.2.2 混凝土的變形混凝土的變形 混凝土的變形可分為兩類：一類是荷載作混凝土的變形可分為兩類：一類是荷載作用下的受力變形，包括單軸短期加載，多次重用下的受力變形，包括單軸短期加載，多次重復(fù)加載以及荷載長期作用下的變形；另一類是復(fù)加載以及荷載長期作用下的變形；另一類是體積變形，一般指混凝土收縮、膨脹以及由于體積變形，一般指混凝

22、土收縮、膨脹以及由于溫度變化產(chǎn)生的變形等。溫度變化產(chǎn)生的變形等。 混凝土軸心受壓時的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系混凝土軸心受壓時的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系 在單軸短期荷載作用下，軸心受壓混凝土在單軸短期荷載作用下，軸心受壓混凝土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系是混凝土材料最基本的力學(xué)性的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系是混凝土材料最基本的力學(xué)性能，它可以較全面的反應(yīng)混凝土的強度和變形能，它可以較全面的反應(yīng)混凝土的強度和變形的特點，是對混凝土進行理論分析的基本依據(jù)，的特點，是對混凝土進行理論分析的基本依據(jù)，是研究和建立混凝土構(gòu)件的承載力、變形、延是研究和建立混凝土構(gòu)件的承載力、變形、延性以及應(yīng)用計算機進行構(gòu)件的非線性全過程分性以及應(yīng)用計算機進行構(gòu)件的非線性全過

23、程分析的重要依據(jù)。析的重要依據(jù)。 1 1、一次短期加載下混凝土的變形性能、一次短期加載下混凝土的變形性能 當(dāng)當(dāng)0.3時，時， 關(guān)系接近于直線；關(guān)系接近于直線； 當(dāng)當(dāng)=(0.30.8)時，時， 關(guān)系偏離直線；關(guān)系偏離直線； 當(dāng)當(dāng)=(0.81.0)時，內(nèi)部微裂縫進入非穩(wěn)定發(fā)展階段。時，內(nèi)部微裂縫進入非穩(wěn)定發(fā)展階段。 cu0峰值應(yīng)變峰值應(yīng)變 極限壓應(yīng)變極限壓應(yīng)變 混凝土的應(yīng)力混凝土的應(yīng)力應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線 混凝土軸心受壓時應(yīng)力應(yīng)變曲線的數(shù)學(xué)模型混凝土軸心受壓時應(yīng)力應(yīng)變曲線的數(shù)學(xué)模型 美國美國E.HognestadE.Hognestad建議的建議的模型模型 )/(/2200shcf0u0)/()/(15

24、. 01 00ushcf西德西德RschRsch建議的模型建議的模型 )/(/2200shcf0u0shcf規(guī)范規(guī)范 推薦的模型推薦的模型 32)2()23(xxxyaaalx xxxyd2) 1(lx cx*cfy2 2、混凝土的變形模量和彈性模量、混凝土的變形模量和彈性模量混凝土的彈性模量混凝土的彈性模量 Ec = tg0 Ec = tg0 混凝土的割線模量混凝土的割線模量 Ec= tg 1 = c / c Ec= tg 1 = c / c 混凝土的切線模量混凝土的切線模量 Ec= tg= d/ d Ec= tg= d/ d 彈性模量彈性模量 經(jīng)統(tǒng)計分析經(jīng)統(tǒng)計分析 kcucfE,57 .3

25、42 .2103 3、長期荷載作用下混凝土的變形性能、長期荷載作用下混凝土的變形性能( (徐變徐變) ) 在不變的應(yīng)力長期持續(xù)作用下，混凝土的變形隨時間而緩慢增長的現(xiàn)象稱為混凝土的徐變。 混凝土的徐變對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的影響混凝土的徐變對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的影響-在某種情況下，徐變有利于防止結(jié)構(gòu)裂縫形成；在某種情況下，徐變有利于防止結(jié)構(gòu)裂縫形成；有利于構(gòu)件的應(yīng)力重分布，減少應(yīng)力集中現(xiàn)象及減有利于構(gòu)件的應(yīng)力重分布，減少應(yīng)力集中現(xiàn)象及減少溫度應(yīng)力等。少溫度應(yīng)力等。 -由于混凝土的徐變使構(gòu)件變形增大；在預(yù)應(yīng)力混由于混凝土的徐變使構(gòu)件變形增大；在預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件中，徐變會導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力損失；徐變使受彎和凝土構(gòu)件

26、中，徐變會導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力損失；徐變使受彎和偏心受壓構(gòu)件的受壓區(qū)變形加大，故而使受彎構(gòu)件撓偏心受壓構(gòu)件的受壓區(qū)變形加大，故而使受彎構(gòu)件撓度增加，使偏壓構(gòu)件的附加偏心距增大而導(dǎo)致構(gòu)件承度增加，使偏壓構(gòu)件的附加偏心距增大而導(dǎo)致構(gòu)件承載力的降低。載力的降低。有利影響有利影響不利影響不利影響總之，弊多利少，應(yīng)盡量減少徐變。總之，弊多利少，應(yīng)盡量減少徐變。 混凝土徐變產(chǎn)生的原因混凝土徐變產(chǎn)生的原因1 1 是混凝土中的水泥凝膠體在荷載作用下產(chǎn)生是混凝土中的水泥凝膠體在荷載作用下產(chǎn)生粘性流動，并把它所承受的壓力逐漸轉(zhuǎn)給骨料粘性流動，并把它所承受的壓力逐漸轉(zhuǎn)給骨料顆粒，使骨料壓應(yīng)力增大，試件變形也隨之增顆粒，使骨料

27、壓應(yīng)力增大，試件變形也隨之增大；大；2 2 是混凝土內(nèi)部的微裂縫在荷載長期作用下不是混凝土內(nèi)部的微裂縫在荷載長期作用下不斷發(fā)展和增加，也使徐變增大。斷發(fā)展和增加，也使徐變增大。 當(dāng)應(yīng)力不大時，徐變的發(fā)展以第一個原因為主；當(dāng)應(yīng)力較大時，則以第二個原因為主。影響徐變的因素影響徐變的因素 當(dāng)當(dāng)0.5fcsh0.5fcsh時，徐變與應(yīng)力成正比，時，徐變與應(yīng)力成正比，這種情況稱為線性徐變。這種情況稱為線性徐變。 1) 1) 應(yīng)力大小應(yīng)力大小當(dāng)當(dāng)=(0.50.8)fcsh=(0.50.8)fcsh時，徐變的增長速時，徐變的增長速度比應(yīng)力的增長速度快，為非線性徐變。度比應(yīng)力的增長速度快，為非線性徐變。當(dāng)當(dāng)0

28、.8fcsh0.8fcsh時，混凝土內(nèi)部的微裂縫時，混凝土內(nèi)部的微裂縫進入非穩(wěn)態(tài)發(fā)展，導(dǎo)致混凝土破壞。取進入非穩(wěn)態(tài)發(fā)展，導(dǎo)致混凝土破壞。取=0.8fcsh=0.8fcsh作為混凝土的長期抗壓強度。作為混凝土的長期抗壓強度。初應(yīng)力越大，徐變也越大。初應(yīng)力越大，徐變也越大。加載時混凝土的齡期越長，徐變越小。加載時混凝土的齡期越長，徐變越小。 為了減少徐變，應(yīng)避免過早地給結(jié)構(gòu)施加長期荷載，例如在為了減少徐變，應(yīng)避免過早地給結(jié)構(gòu)施加長期荷載，例如在施工期內(nèi)避免過早地撤除構(gòu)件的模板支柱等，也可以采取加快混凝施工期內(nèi)避免過早地撤除構(gòu)件的模板支柱等，也可以采取加快混凝土硬結(jié)的措施來減小齡期對徐變的影響。土硬

29、結(jié)的措施來減小齡期對徐變的影響。 2) 2) 齡期影響齡期影響 在混凝土的組成成分中，水灰比愈大，水泥在混凝土的組成成分中，水灰比愈大，水泥水化后殘余的游離水愈多，徐變也愈大；水泥用水化后殘余的游離水愈多，徐變也愈大；水泥用量愈多，凝膠體在混凝土中所占比重也愈大，徐量愈多，凝膠體在混凝土中所占比重也愈大，徐變也愈大；骨料愈堅硬，彈性模量愈大以及骨料變也愈大；骨料愈堅硬，彈性模量愈大以及骨料所占體積比愈大，則由凝膠體流動后傳給骨料壓所占體積比愈大，則由凝膠體流動后傳給骨料壓力所引起的變形也愈小，徐變也愈小。力所引起的變形也愈小，徐變也愈小。3)3)材料組成材料組成 養(yǎng)護環(huán)境濕度愈大，溫度愈高，則

30、水泥水化養(yǎng)護環(huán)境濕度愈大，溫度愈高，則水泥水化作用愈充分，徐變就愈小，混凝土在使用期間處作用愈充分，徐變就愈小，混凝土在使用期間處于高溫、干燥條件下所產(chǎn)生的徐變比低溫、潮濕于高溫、干燥條件下所產(chǎn)生的徐變比低溫、潮濕時明顯增大。此外，由于混凝土中水分的揮發(fā)逸時明顯增大。此外，由于混凝土中水分的揮發(fā)逸散與構(gòu)件的體積與表面積之比有關(guān)，因而構(gòu)件尺散與構(gòu)件的體積與表面積之比有關(guān)，因而構(gòu)件尺寸愈大，表面積相對愈小，徐變就愈小。寸愈大，表面積相對愈小，徐變就愈小。4)4)外部環(huán)境外部環(huán)境 使構(gòu)件的變形增加； 在截面中引起應(yīng)力重分布； 在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中引起預(yù)應(yīng)力損失。 如果我們將混凝土棱柱體試塊加荷使其壓

31、應(yīng)力達到某個數(shù)值，然后卸荷至零，并把這一循環(huán)多次重復(fù)下去，就稱為多次重復(fù)荷載。我們通常把能使試件循環(huán)200萬次或次數(shù)稍多時發(fā)生破壞的壓應(yīng)力稱為混凝土的疲勞抗壓強度，用符號 表示。ffc 2.1.4 混凝土的收縮、膨脹和溫度變形 混凝土在空氣中結(jié)硬時，體積要縮小，混凝混凝土在空氣中結(jié)硬時，體積要縮小，混凝土的收縮量可達土的收縮量可達3 310-410-4；混凝土的收縮是一種隨；混凝土的收縮是一種隨時間而增長的變形，結(jié)硬初期收縮變形發(fā)展較快，時間而增長的變形，結(jié)硬初期收縮變形發(fā)展較快，兩周完成收縮的兩周完成收縮的1/41/4，一個月完成，一個月完成1/21/2，三個月后增，三個月后增長緩慢，一般長

32、緩慢，一般2 2年后趨于穩(wěn)定，最終收縮應(yīng)變年后趨于穩(wěn)定，最終收縮應(yīng)變約約為為(25)(25)10-410-4。 混凝土的收縮混凝土的收縮 （1水泥的品種：水泥強度等級越高，制成的混凝水泥的品種：水泥強度等級越高，制成的混凝土收縮越大。土收縮越大。（2水泥的用量：水泥用量多、水灰比越大，收縮水泥的用量：水泥用量多、水灰比越大，收縮越大。越大。（3骨料的性質(zhì)：骨料彈性模量高、級配好，收縮骨料的性質(zhì)：骨料彈性模量高、級配好，收縮就小。就小。（4養(yǎng)護條件：干燥失水及高溫環(huán)境，收縮大。養(yǎng)護條件：干燥失水及高溫環(huán)境，收縮大。（5混凝土制作方法：混凝土越密實，收縮越小。混凝土制作方法：混凝土越密實，收縮越小

33、。（6使用環(huán)境：使用環(huán)境溫度、濕度越大，收縮越使用環(huán)境：使用環(huán)境溫度、濕度越大，收縮越小。小。（7構(gòu)件的體積與表面積比值：比值大時，收縮小。構(gòu)件的體積與表面積比值：比值大時，收縮小。收縮的影響因素收縮的影響因素混凝土的膨脹混凝土的膨脹 在水中結(jié)硬時，則體積膨脹。在水中結(jié)硬時，則體積膨脹。 混凝土的膨脹特性對混凝土構(gòu)件往往是有利混凝土的膨脹特性對混凝土構(gòu)件往往是有利的，故一般不予考慮。的，故一般不予考慮。 收縮和膨脹是在混凝土不受力的情況下而產(chǎn)生的變形，一般來收縮和膨脹是在混凝土不受力的情況下而產(chǎn)生的變形，一般來說，收縮值比膨脹值大得多。說，收縮值比膨脹值大得多。溫度變形溫度變形 溫度變形也是混

34、凝土在非荷載狀態(tài)下，產(chǎn)生內(nèi)力的一個重要溫度變形也是混凝土在非荷載狀態(tài)下，產(chǎn)生內(nèi)力的一個重要因素。混凝土的線膨脹系數(shù)隨骨料性質(zhì)及配合比而變化，約為因素。混凝土的線膨脹系數(shù)隨骨料性質(zhì)及配合比而變化，約為(11.5)(11.5)10-510-5，一般取，一般取1.01.010-510-5。 混凝土與鋼筋的線膨脹系數(shù)是相近的。溫度變化時，在混凝混凝土與鋼筋的線膨脹系數(shù)是相近的。溫度變化時，在混凝土和鋼筋之間引起的內(nèi)應(yīng)力很小，不致產(chǎn)生相對的變形。土和鋼筋之間引起的內(nèi)應(yīng)力很小，不致產(chǎn)生相對的變形。溫度變形的影響溫度變形的影響 水泥在水化作用時排出的熱量導(dǎo)致構(gòu)件內(nèi)部的溫度上升，構(gòu)水泥在水化作用時排出的熱量導(dǎo)

35、致構(gòu)件內(nèi)部的溫度上升，構(gòu)件表面由于便于散熱而溫度相對較低。構(gòu)件內(nèi)外的這種溫差就會引件表面由于便于散熱而溫度相對較低。構(gòu)件內(nèi)外的這種溫差就會引起應(yīng)力，從而導(dǎo)致混凝土開裂。起應(yīng)力，從而導(dǎo)致混凝土開裂。 溫度的變化與水泥種類、水泥含量、新拌混凝土的溫度、混溫度的變化與水泥種類、水泥含量、新拌混凝土的溫度、混凝土硬化速度、構(gòu)件尺寸等因素有關(guān)。凝土硬化速度、構(gòu)件尺寸等因素有關(guān)。 大體積混凝土結(jié)構(gòu)以及水池、煙囪等結(jié)構(gòu)由溫度變化引起的大體積混凝土結(jié)構(gòu)以及水池、煙囪等結(jié)構(gòu)由溫度變化引起的溫度應(yīng)力必須予以考慮。溫度應(yīng)力必須予以考慮。2.3 2.3 鋼筋與混凝土的粘結(jié)鋼筋與混凝土的粘結(jié)2.3.1 粘結(jié)的作用及產(chǎn)生

36、的原因粘結(jié)的作用及產(chǎn)生的原因 1粘結(jié)的作用粘結(jié)的作用 是鋼筋和混凝土共同工作的基礎(chǔ)是鋼筋和混凝土共同工作的基礎(chǔ),是界面上是界面上的剪應(yīng)力的剪應(yīng)力,使鋼筋應(yīng)力沿長度發(fā)生變化。使鋼筋應(yīng)力沿長度發(fā)生變化。 2粘結(jié)產(chǎn)生的原因粘結(jié)產(chǎn)生的原因:一是因為混凝土的收縮一是因為混凝土的收縮將鋼筋緊緊握固而產(chǎn)生的摩擦力將鋼筋緊緊握固而產(chǎn)生的摩擦力; 二是因為混凝土顆粒的化學(xué)作用產(chǎn)生的混二是因為混凝土顆粒的化學(xué)作用產(chǎn)生的混凝土與鋼筋之間的膠合力凝土與鋼筋之間的膠合力; 三是由于鋼筋表面凹凸不平與混凝土之間三是由于鋼筋表面凹凸不平與混凝土之間產(chǎn)生的機械咬合力。產(chǎn)生的機械咬合力。2.3.2 2.3.2 粘結(jié)力的測定粘結(jié)

37、力的測定v通常采用拔出試驗方法lTdmaxu根據(jù)拔出試驗可知根據(jù)拔出試驗可知:粘結(jié)應(yīng)力沿鋼筋長度是按曲線分布，最大粘結(jié)應(yīng)力粘結(jié)應(yīng)力沿鋼筋長度是按曲線分布，最大粘結(jié)應(yīng)力在離端頭某一距離處，且隨拔出力的大小而變化在離端頭某一距離處，且隨拔出力的大小而變化;鋼筋埋人長度越長，拔出力越大。但埋入長度過長鋼筋埋人長度越長，拔出力越大。但埋入長度過長時時,尾部的粘結(jié)應(yīng)力很小，甚至為零尾部的粘結(jié)應(yīng)力很小，甚至為零;粘結(jié)強度粘結(jié)強度(即混凝土和鋼筋界面上可以達到的極限粘即混凝土和鋼筋界面上可以達到的極限粘結(jié)應(yīng)力結(jié)應(yīng)力)隨混凝土強度等級的提高而增大隨混凝土強度等級的提高而增大;帶肋鋼筋的粘結(jié)強度比光面鋼筋的大，而在光面鋼帶肋鋼筋的粘結(jié)強度比光面鋼筋的大，而在光面鋼筋末端做彎鉤可以大大提高拔出力。筋末端做彎鉤可以大大提高拔出力。2.3.3 2.3.3 保證可靠粘結(jié)的措施保證可靠粘結(jié)的措施1影響