第一章鋼筋筋混凝土的力力學性能1.1鋼筋筋1.2混凝凝土的強度1.3混凝凝土的變形1.4鋼筋筋和混凝土的的共同工作11.1.1鋼鋼筋的性能能鋼筋作用受力鋼筋架立鋼筋分布鋼筋縱向構造鋼筋筋(腰筋)構造箍筋1.1鋼鋼筋主要承擔拉力力，也可加強強砼的抗壓能能力.保證受力鋼筋筋的設計位置置不因搗制砼砼而有所移動動將構件所受到到的外力分布布在較廣的范范圍，以改善善在板中受力力情況，同時時固定受力鋼鋼筋。改善梁、柱中中受力情況，，同時固定受受力鋼筋。梁截面高度較較大時梁中構構造鋼筋2受力、架立和和分布鋼筋并并不一定能絕絕對區別開來來，即同一鋼鋼筋往往可同同時起上述兩兩種以上的作作用，此外，，鋼筋往往還還有其它作用用，如，一般般砼收縮及溫溫度變化的應應力能常就利利用受力與分分布鋼筋來承承受，但有時時也設專門的的溫度鋼筋。。3砼結構對鋼筋筋質量要求適當強度：屈服和極限強強度，屈服強強度是計算主主要依據；可焊性好：要求鋼筋焊接接后不產生裂裂紋及過大變變形；足夠塑性：以伸長率和冷冷彎性能為主主要指標，即即要求鋼筋斷斷裂前有足夠夠變形，在鋼鋼筋混凝土結結構中，能給給出構件將要要破壞的預告告信號，同時時保證鋼筋冷冷彎要求。一一般而言強度度高的鋼筋塑塑性和可焊性性就差些；鋼筋耐火性：：熱軋鋼筋最好好，冷拉鋼筋筋其次，預應應力鋼筋最差差，設計時注注意砼保護層層厚度滿足耐耐火極限要求求。與砼粘結良好好:保證共同工作作。41.1.2鋼鋼筋品種、、級別和分類類《砼結構設計計規范》規定定，用于鋼筋筋混凝土結構構的國產普通通鋼筋可使用用熱軋鋼筋。用于預應力力砼結構的國國產預應力鋼鋼筋可使用預應力鋼絲（消除應力鋼鋼絲、螺旋肋肋鋼絲、刻痕痕鋼絲）、鋼絞線，也也可使用熱處處理鋼筋。熱軋鋼筋由低碳鋼、普普通低合金鋼鋼在高溫狀態態下軋制而成成。按其強度度由低到高分分為HPB235（原ⅠⅠ級）、HRB335（（Ⅱ級）、、HRB400（ⅢⅢ級）和RRB400（（余熱處理理Ⅲ級，可作作為三級鋼筋筋使用，但焊焊接受熱回火火可能降低強強度且高強部部分集中在鋼鋼筋表層，疲疲勞性能、冷冷彎性能受到到影響。）其其余鋼筋的制制作工藝可參參考相關資料料。《規范》規定定鋼筋混凝土土結構中的縱縱向受力鋼筋筋宜優先采用用HRB400級鋼筋筋。5用冷拉或冷拔拔的冷加工方方法可提高熱熱軋鋼筋強度度。冷拉時，鋼筋筋冷拉應力值值必須超過鋼鋼筋屈服強度度。冷拉后經經過一段時間間鋼筋屈服點點有所提高，，這種現象稱稱為時效硬化化。時效硬化化和溫度有關關，溫度過高高（450℃℃以上）強度度反而有所降降低而塑性性性能卻有所增增加，溫度超超過700℃℃，鋼材會恢恢復到冷拉前前力學性能，，不會發生時時效硬化。為避免冷拉鋼鋼筋在焊接時時高溫軟化，，要先焊好后后再進行冷拉拉。鋼筋經過冷拉拉和時效硬化化，能提高屈屈服強度、節節約鋼材，但但冷拉后鋼筋筋塑性有所降降低。為了保保證鋼筋在強強度提高的同同時又具有一一定的塑性，，冷拉時應該該同時控制應應力和控制應應變。冷拔鋼筋是將將鋼筋用強力力拔過比小直直徑硬質合金金拔絲模，同同時受到縱向向拉力和橫向向壓力作用，，截面變小而而長度拔長。。經過幾次冷冷拔，鋼絲的的強度比原來來有很大提高高，但塑性降降低很多。冷拉只能提高高鋼筋的抗拉拉強度，冷拔拔則可同時提提高抗拉及抗抗壓強度。應用冷加工工鋼筋應參照照相應的行業業標準。知識點：冷拉拉及冷拔鋼筋筋6知識點：按外外形特點分類類目前廣泛使用用的變形鋼筋筋是縱肋與橫橫肋不相交的的月牙紋鋼筋筋，與螺紋鋼鋼筋相比，月月牙紋鋼筋避避免了縱橫肋肋相交處的應應力集中現象象，使鋼筋的的疲勞強度和和冷彎性能得得到一定改善善，而且還具具有在軋制過過程中不易卡卡輥的優點；；不足的是與與螺紋鋼筋相相比，月牙紋紋鋼筋與砼的的粘結強度略略有降低。光面鋼筋螺紋鋼筋月牙紋鋼筋人字紋鋼筋7知識點：柔性及勁性鋼鋼筋鋼筋混凝土結結構中使用的的鋼筋又可以以分為柔性鋼鋼筋及勁性鋼鋼筋。柔性鋼筋常用的普通鋼鋼筋的統稱。。其外形有光光圓和帶肋兩兩類，帶肋鋼鋼筋又可分為為等高肋和月月牙肋兩種。。I級鋼筋是是光圓鋼筋，，II級、III級鋼筋筋是帶肋的，，統稱為變形形鋼筋。鋼絲絲的外形通常常為光圓，也也有在表面刻刻痕的。柔性性鋼筋可綁軋軋或焊接成鋼鋼筋骨架或鋼鋼筋網，分別別用于梁、柱柱、板、殼結結構中。勁性鋼筋是由各種型鋼鋼與鋼筋焊接接成的骨架。。勁性鋼筋本本身剛度很大大，施工時模模板及混凝土土的重力可以以由勁性鋼筋筋本身來承擔擔，因此能加加速并簡化支支模工作，承承載能力也比比較大。8軟鋼：有明顯屈服臺階的鋼筋(熱軋鋼筋、冷拉鋼筋)硬鋼：無明顯屈服臺階的鋼筋(鋼絲、熱處理鋼筋)1.1.3鋼鋼筋的強度度和變形91.1.3鋼鋼筋的強度度和變形1、鋼筋的的變形指標lPP伸長率——鋼鋼筋拉斷后的的伸長值與原原長的比值伸長率越大，，塑性越好。。冷彎性能———將直徑為d的鋼筋繞過過直徑為D的的彎芯彎曲到到規定角度后后無裂紋斷裂裂及起層現象象為合格D越小，彎轉轉角越大，塑塑性越好。102鋼筋應力力－應變曲線線oa－彈性階段,ac－流塑階段,cd－強化階段,de－頸縮階段a－比例極極限,b－屈服強強度,d－極限強強度,0.2－條件件屈服服強度度比例極限屈服強度極限強度o(N/mm2)fyfted流幅abc0.2%0.2(N/mm2)o軟鋼硬鋼113鋼鋼筋強強度設設計值值的取取值依依據對于軟鋼取屈服強度fy作為強度設計依據。對于硬鋼取條件屈服強度0.2作為強度設計依據(取0.2=0.8fsu)。由于構構件中中鋼筋筋的應應力達達到屈屈服點點后，，會產產生很很大的的塑性性變形形，使使得鋼鋼筋混混凝土土構件件出現現很大大的變變形和和過寬寬的裂裂縫，，以致致不能能使用用，所所以對對有明明顯流流幅的的鋼筋筋，在在計算算承載載力時時以屈屈服點點作為為鋼筋筋強度度限值值。對對沒有有明顯顯流幅幅或屈屈服點點的預預應力力鋼絲絲、鋼鋼絞線線和熱熱處理理鋼筋筋，為為了與與鋼筋筋國家家標準準相一一致，，《規范》中也也規定定在構構件承承載力力設計計時，，取極極限抗抗拉強強度80％％作為為條件件屈服服點。。鋼筋受受壓性性能在在到達達屈服服強度度前與與受拉拉時應應力應應變規規律相相同，，其屈屈服強強度也也與受受拉時時基本本一樣樣。在在達到到屈服服強度度之后后，由由于試試件發發生明明顯的的塑性性壓縮縮，截截面積積增大大，因因而難難以給給出明明確的的抗壓壓極限限強度度。121.1.4鋼鋼筋的強強度和變變形指標標1鋼筋筋強度指指標鋼筋力學學性能要要求：屈屈服強度度、極限限強度、、伸長率率、冷彎彎性能。。（1）軟軟鋼：屈服強度度、極限限強度當某截面面鋼筋應應力達到到屈服強強度后，，試件將將在荷載載基本不不增加情情況下產產生持續續塑性變變形，構構件可能能在鋼筋筋尚未進進入強化化階段之之前就已已破壞或或產生過過大的變變形與裂裂縫。因因此，鋼筋的屈屈服強度度是鋼筋筋關鍵性性強度指指標；此外，，鋼筋的屈屈強比（（屈服強強度與極極限強度度之比））表示結結構可靠靠性潛力力。在抗震震結構中中，考慮慮受拉鋼鋼筋可能能進入強強化階段段，要求求其屈強強比≤0.8，，因而鋼鋼筋極限限強度是是檢驗鋼鋼筋質量量的另一一強度指指標。（2）硬硬鋼：極限強度度由于其條條件屈服服點不易易測定，，鋼筋質質量檢驗驗以極限限強度作作為主要要強度指指標，并并規定取取條件屈屈服強度度為極限限強度0.8倍倍，即f0.2＝0.8fsu。132鋼筋筋變形性性能指標標（1）伸伸長率為鋼筋試試件拉斷斷后的伸伸長值與與原長的的比率。。伸長率率是衡量量鋼筋塑塑性性能能的一個個指標，，伸長率率越大，，塑性越越好。塑塑性好的的鋼筋，，拉斷前前有明顯顯的預兆兆，反之之，則呈呈脆性特特征。（2）冷冷彎試驗驗是檢驗鋼鋼筋塑性性的另一一種方法法，伸長長率一般般不能反反映鋼材材脆化的的傾向，，為使鋼鋼筋在彎彎折加工工時不易易斷裂和和使用過過程中不不致脆斷斷，應進進行冷彎彎試驗，，并保證證滿足規規定的指指標。冷冷彎試驗驗的合格格標準為為在規定定彎心直直徑和冷冷彎角度度下冷彎彎后的鋼鋼筋應無無裂紋、、鱗落或或斷裂現現象。注：屈服服強度、、極限強強度、伸伸長率和和冷彎性性能是對對軟鋼進進行質量量檢驗的的四項主主要指標標，而對對無明顯顯屈服點點的鋼筋筋，則只只測后三三項。141.1.5鋼鋼筋的冷冷拉和冷冷拔鋼筋的冷冷加工包包括冷拉拉與冷拔拔。鋼筋筋冷加工工是將熱熱軋鋼筋筋或線材材通過冷冷加工工工藝以改改變材質質、提高高強度，，達到節節約材料料目的。。1冷拉拉將鋼筋拉拉伸至超超過其屈屈服強度度某一應應力，后后卸荷至至零以提提高鋼筋筋強度的的方法。。冷拉強強化和時時效硬化化。屈服服強度提提高，塑塑性下降降。ofyftedabc冷拉未經時效冷拉經時效15合理選擇擇控制點點，可使使鋼筋既既保持一一定的塑塑性又能能提高強強度，控控制點的的應力稱稱為冷拉拉控制應應力，對對應的應應變稱為為冷拉控控制應變變或冷拉拉率。相相應的冷冷拉工藝藝有應力控制制和應變變控制兩種。當當采用應應力控制制時，冷冷拉控制制應力直直接取強強度標準準值；當當采用控控制應變變時，冷冷拉控制制應力取取強度標標準值加加30N/mm2，并按應應力確定定相應的的冷拉率率。通常常為了保保證鋼筋筋在強度度提高的的同時又又具有一一定的塑塑性，冷冷拉時應應同時控控制應力力和控制制應變。。值值得注意意的是，，時效硬硬化和溫溫度有很很大關系系，溫度度過高（（450攝氏度度以上））強度反反而有所所降低而而塑性性性能卻有有所增加加，溫度度超過700攝攝氏度，，鋼材會會恢復到到冷拉前前的力學學性能，，不會發發生時效效硬化。。焊接時時產生的的高溫會會使鋼筋筋軟化，，因此需需焊接的的鋼筋應應先焊好好再進行行冷拉；；同時，，冷拉只只能提高高鋼筋的的抗拉強強度而不不能提高高抗壓強強度。1冷拉拉16將鋼筋用用強力拔拔過比其其直徑小小的硬質質合金拔拔絲模。。鋼筋受受到縱向向拉力和和橫向壓壓力的作作用，內內部結構構發生變變化，截截面變小小而長度度拔長。。經過幾幾次反復復冷拔，，鋼筋強強度比原原來的有有很大的的提高，，而塑性性則顯著著降低，，且沒有有明顯屈屈服點。。冷拔可可同時提提高鋼筋筋的抗拉拉強度和和抗壓強強度。2冷拔拔171.1.6鋼鋼筋疲勞勞1疲勞勞定義：鋼筋承承受重復復周期性性動載作作用，經經過一定定次數后后，突然然脆性斷斷裂現象象。吊車車梁、橋橋面板、、軌枕等等鋼砼構構件在正正常使用用時會由由于疲勞勞發生破破壞。鋼鋼筋的疲疲勞強度度與一次次循環應應力中最最大和最最小應力力的差值值（應力力幅度））有關，，鋼筋的的疲勞強強度是指指在某一一規定應應力幅度度內經受受一定次次數循環環荷載后后發生疲疲勞破壞壞的最大大應力值值。2產生生原因：一般認認為是由由于鋼筋筋內部和和外部的的缺陷，，容易引引起應力力集中。。應力過過高，鋼鋼材晶體體滑移，，產生疲疲勞裂紋紋，應力力重復作作用次數數增加，，裂紋擴擴展。3影響響因素：疲勞強強度主要要與應力力變化的的幅值有有關，其其它有：：最小應應力值的的大小、、鋼筋外外表面幾幾何尺寸寸和形狀狀、鋼筋筋的直徑徑、鋼筋筋的強度度、鋼筋筋的加工工和使用用環境以以及加載載的頻率率等。由于承受受重復性性荷載的的作用，，鋼筋的的疲勞強強度低于于其在靜靜荷載作作用下的的極限強強度。原原狀鋼筋筋疲勞強強度最低低。埋置置在砼中中鋼筋的的疲勞斷斷裂通常常發生在在純彎段段內裂縫縫截面附附近，疲疲勞強度度稍高。。181.1.7鋼鋼筋應力力應變的的數學模模型1完全彈塑性雙線型模型雙直線模型適用于流幅較長的低強度鋼材模型將鋼鋼筋的應應力－應應變曲線線簡化為為圖1－－9（a）所示示的兩段段直線，，不計屈屈服強度度的上限限和由于于應變硬硬化而增增加的應應力191.1.7鋼鋼筋應力力應變的的數學模模型2完全彈塑性強化三線型模型三折線模型適用于流幅較短的軟鋼可以描述述屈服后后立即發發生應變變硬化（（應力強強化）的的鋼材，，正確地地估計高高出屈服服應變后后的應力力。203彈塑性雙雙斜線型型模型雙斜線型模型適用于沒有流幅的高強度鋼筋或鋼絲211.2.1混混凝土立立方體抗抗壓強度度雖然實際際工程中中的混凝凝土構件件和結構構一般處處于復合合應力狀狀態，但但是單向向受力狀狀態下混混凝土的的強度是是復合應應力狀態態下強度度的基礎礎和重要要參數。。混凝土的的強度與與水泥強強度等級級、水灰灰比有很很大關系系，骨料料的性質質、混凝凝土的級級配、混混凝土成成型方法法、硬化化時的環環境條件件及混凝凝土的齡齡期等也也不同程程度地影影響混凝凝土的強強度。試試件的大大小和形形狀、試試驗方法法和加載載速度也也影響混混凝土強強度試驗驗結果，，各國對對各種單單向受力力下的混混凝土強強度都規規定了統統一的標標準試驗驗方法。。22砼立方體體強度的的定義：立方體體試件的的強度比比較穩定定，我國國把立方方體強度度值作為為混凝土土強度的的基本指指標，并并把立方方體抗壓壓強度作作為評定定混凝土土強度等等級的標標準。我我國《規規范》規規定：，，用?cu,k表示，單單位N/mm2。1混凝凝土立方方體抗壓壓強度的的定義和和強度等等級23立方體標標準強度度（?cu,k）兩重含義義：1、采用用邊長為為150㎜的立立方體試試塊，在在標準條條件（溫溫度為17～23℃，，濕度在在90％％以上））下養護護28d，按照照標準的的試驗方方法加壓壓到破壞壞測得的的立方體體抗壓強強度。2、作為為標準值值，所測測得的混混凝土的的立方體體抗壓強強度不小小于該值值的保證證率為95％，，也即強強度低于于該值的的概率不不大于5％。24砼強度等等級規定定：《規范》》規定混混凝土強強度等級級應按立立方體抗抗壓強度度標準值值確定。。《規范范》規定定的混凝凝土強度度等級有有C15、C20、C25、、C30、C35、C40、、C45、C50、C55、、C60、C65、C70、、C75、C80共14個等等級。例例如，C30表表示立方方體抗壓壓強度標標準值為為30N/mm2。其其中C50～C80屬屬于高強強度混凝凝土范疇疇。25試驗方法法對混凝土土的立方方體強度度有很大大影響。。試件在在試驗機機上單向向受壓時時，豎向向縮短，，橫向擴擴張，由由于混凝凝土與壓壓力機墊墊板彈性性模量和和橫向變變形系數數不同，，壓力機機墊板的的橫向變變形明顯顯小于砼砼的，墊墊板通過過接觸面面上的摩摩擦力約約束混凝凝土試塊塊橫向變變形，就就象在試試件上下下端各加加了一個個套箍，，致使混混凝土破破壞時形形成兩個個對頂的角角錐形破破壞面，抗壓強強度比沒沒有約束束的情況況要高。。如果在在試件上上下表面面涂一些些潤滑劑劑，測得得的抗壓壓強度就就低。我國規定定的標準準試驗方方法是不不涂潤滑滑劑的。。加載速度度對立方體體強度也也有影響響，加載載速度越越快，測測值越大大。通常常規定加加載速度度為：混混凝土強強度等級級低于C30時時，取每每秒0.3～0.5N/mm2；高于或或等于C30時時，取每每秒0.5～0.8N/mm2。2影響響混凝土土立方體體抗壓強強度的因因素26《規范》》規定，，鋼筋混混凝土結結構的混混凝土強強度等級級不應低低于C15；當當采用HRB335級級鋼筋時時，混凝凝土強度度等級不不宜低于于C20；當采采用HRB400和RRB400級級鋼筋以以及承受受重復荷荷載的構構件，混混凝土群群雕的不不得低于于C20。預應應力混凝凝土結構構的混凝凝土強度度等級不不應低于于C30；當采采用鋼絞絞線、鋼鋼絲、熱熱處理鋼鋼筋作預預應力鋼鋼筋時，，混凝土土強度等等級不宜宜低于C40。。3鋼筋筋混凝土土結構對對混凝土土強度等等級的要要求271.2.2混混凝土軸軸心抗壓壓強度混凝土抗抗壓強度度與試件件形狀有有關，采采用棱柱柱體比立立方體能能更好的的反映混混凝土結結構的實實際抗壓壓能力。。用混凝凝土棱柱柱體試件件測得的的抗壓強強度稱為為軸心抗抗壓強度度。我國國《普通通混凝土土力學性性能試驗驗方法》》規定以以150mm××150mm××300mm的的棱柱體體作為混混凝土軸軸心抗壓壓強度試試驗的標標準試件件。試件件制作同同立方體體試件，，試件上上下表面面不涂潤潤滑劑。。281.2.3混混凝土軸軸心抗壓壓強度由于棱柱柱體試件件的高度度越大，，試驗機機壓板與與試件之之間摩擦擦力對試試件高度度中部的的橫向變變形的約約束影響響越小，，所以棱棱柱體試試件的抗抗壓強度度都比立立方體強強度值小小，并且且棱柱體體試件高高寬比越越大，強強度越小小。但是是，當高高寬比達達到一定定值后，，這種影影響就不不明顯了了。在確確定棱柱柱體試件件尺寸時時，一方方面要考考慮到試試件具有有足夠的的高度以以不受試試驗機壓壓板與試試件承壓壓面間摩摩擦力的的影響，，在試件件的中間間區段形形成純壓壓狀態，，同時也也要考慮慮到避免免試件過過高，在在破壞前前產生的的附加偏偏心而降降低抗壓壓極限強強度。根根據資料料，一般般認為試試件的高高寬比為為2～3時，可可以基本本消除上上述兩種種因素的的影響。。《規規范范》》規規定定以以上上述述棱棱柱柱體體試試件件測測得得具具有有95％％保保證證率率的的抗抗壓壓強強度度為為混混凝凝土土軸軸心心抗抗壓壓強強度度標標準準值值，，用用??ck表示示。。29知識識點點：：混混凝凝土土軸軸心心抗抗壓壓強強度度與與立立方方體體抗抗壓壓強強度度的的關關系系《規規范范》》基基于于安安全全取取偏偏低低值值，，軸軸心心抗抗壓壓強強度度標標準準值值與與立立方方體體抗抗壓壓強強度度標標準準的的關關系系按按下下式式確確定定：：c1為棱棱柱柱體體強強度度與與立立方方體體強強度度之之比比，，對對混混凝凝土土強強度度等等級級為為C50及及以以下下的的取取c1＝0.76，，對對C80取取c1＝0.82，，在在此此之之間間按按直直線線規規律律變變化化取取值值。。c2為為高高強強度度混混凝凝土土的的脆脆性性折折減減系系數數，，對對C40及及以以下下取取c2＝1.00，，對對C80取取c2＝0.87，，中中間間按按直直線線規規律律取取值值。。0.88為為考考慮慮實實際際構構件件與與試試件件混混凝凝土土強強度度之之間間的的差差異異而而取取用用的的折折減減系系數數。。301.2.4混混凝凝土土軸軸心心抗抗拉拉強強度度砼抗抗拉拉強強度度遠遠低低于于抗抗壓壓強強度度，，僅僅抗抗拉拉強強度度5％％～～10％％，，與與立立方方體體抗抗壓壓強強度度不不是是線線性性關關系系，，立立方方體體抗抗壓壓強強度度越越高高，，比比值值ft/fcu越小小。。在在鋼鋼筋筋砼砼構構件件的的破破壞壞階階段段，，處處于于受受拉拉工工作作狀狀態態的的砼砼一一般般早早已已開開裂裂，，故故在在構構件件的的承承載載力力計計算算多多數數情情況況下下是是不不考考慮慮受受拉拉砼砼工工作作的的。。但但是是砼砼的的抗抗拉拉強強度度對對鋼鋼筋筋構構件件多多方方面面的的工工作作性性能能有有重重要要影影響響，，而而且且在在構構件件的的抗抗裂裂、、抗抗扭扭、、抗抗沖沖切切等等計計算算中中還還常常直直接接利利用用砼砼的的抗抗拉拉強強度度，，新新規規范范在在抗抗剪剪計計算算中中亦亦考考慮慮的的抗抗拉拉強強度度。。因因此此，，砼砼的的抗抗拉拉強強度度也也是是一一項項必必須須確確定定的的重重要要指指標標。31混凝凝土土的的軸軸心心抗抗拉拉強強度度可可以以采采用用直直接接軸軸心心受受拉拉的的試試驗驗方方法法來來測測定定。。但但是是由由于于混混凝凝土土內內部部的的不不均均勻勻性性，，加加之之安安裝裝試試件件的的偏偏差差等等原原因因，，準準確確測測定定抗抗拉拉強強度度很很困困難難。。所所以以國國內內外外常常用用圓柱體體或立立方體體的劈劈裂試試驗來間接接測試試砼的的軸心心抗拉拉強度度。1.2.4混混凝土土軸心心抗拉拉強度度321混混凝土土軸心心抗拉拉強度度測定定方法法－直直接測測試法法116對兩端端預埋埋鋼筋筋的棱棱柱體體試件件（鋼鋼筋位位于試試件軸軸線上上）施施加拉拉力，，試件件破壞壞時的的平均均拉應應力即即為砼砼的抗抗拉強強度，，這種種測試試對試試件尺尺寸及及鋼筋筋位置置要求求較嚴嚴。33采用邊邊長為為a的的立方方體試試件，，通過過5mm的的方鋼鋼墊條條采用用壓力力試驗驗機施施加壓壓力F。試試件破破壞時時，被被劈裂裂成兩兩半。。2混混凝土土軸心心抗拉拉強度度測定定方法法－劈劈拉測測試法法5mm方鋼條壓拉試驗表明劈拉強度略大于直接受拉強度，劈裂試件大小對試驗結果有一定影響。343混混凝土土軸心心抗拉拉強度度與立立方體體強度度的關關系351.2.6復復合應應力狀狀態下下的混混凝土土的強強度實際砼砼構件件大多多是處處于復復合應應力狀狀態，，例如如框架架梁、、柱，，節點點區砼砼受力力更復復雜。。至今今尚未未建立立完善善的復復合應應力狀狀態下下的強強度理理論。。1混凝土雙向受力強度（教材圖1－9）——拉壓（1）第一象限雙向受拉區，σ1、σ2相互影響不大，不同應力比值σ1/σ2下的雙向受拉強度均接近于單向受拉強度，為fc大約0.1倍。（2）第三象限雙向受壓區，大體上一向的強度隨另一向壓力的增加而增加，混凝土雙向受壓強度比單向受壓強度最多可提高27％。而在兩向壓力相等的情況下，其強度增加僅為16％左右。（3）第二、四象限為拉－壓應力狀態，此時混凝土的強度均低于單向拉伸或壓縮時的強度。361混混凝土土雙向向受力力強度度———剪壓壓或剪剪拉這說明明：梁梁受彎彎矩和和剪力力共同同作用用以及及柱在在受到到軸壓壓的同同時也也受到到水平平地震震作用用產生生的剪剪力作作用時時，結結果中中有剪剪應力力會影影響梁梁與柱柱中受受壓區區混凝凝土的的強度度。另另外，，還可可看出出，抗抗剪強強度隨隨著拉拉應力力的增增大而而減小小，也也就是是說剪剪應力力的存存在也也會使使抗拉拉強度度降低低。軸拉純剪剪壓軸壓（1）剪應力的存在，混凝土抗壓強度要低于單向抗壓強度；（2）壓應力低時，抗剪強度隨壓應力的增大而增大；（3）當壓應力約超過0.6?ˊc時，抗剪強度隨壓應力的增大而減小。372混混凝土土三向向受壓壓強度度砼三向受壓，由于受到側向壓力約束作用，最大主壓應力軸抗壓強度σ1有較大增長，其變化規律隨兩側向壓應力（σ2、σ3）的比值和大小而不同。常規的三軸受壓是在圓柱體周圍加液壓，在兩側向等壓（σ2＝σ3＝σr）的情況下進行的。試驗表明，當側向液壓值不很大時，最大主壓應力軸的抗壓強度隨兩側向應力的增大而提高，由試驗得到的經驗公式為：σ1—有側向壓力約束試件的軸心抗壓強度；

σ2—側向約束壓應力；（4.0～7.0）—側向應力系數，側向壓力較低時得到的系數值較高。38在工程程實踐踐中，，為了了進一一步提提高混混凝土土的抗抗壓強強度，，常常常用橫橫向鋼鋼筋約約束混混凝土土。例例如，，螺旋旋鋼箍箍柱，，鋼管管混凝凝土等等，它它們都都是用用螺旋旋形鋼鋼箍、、鋼管管和矩矩形鋼鋼箍來來約束束混凝凝土以以限制制其橫橫向變變形，，使混混凝土土處于于三向向受壓壓的應應力狀狀態，，從而而提高高混凝凝土的的強度度，但更主主要的的是橫橫向鋼鋼筋可可以提提高混混凝土土耐受受變形形的能能力。。這對對提高高鋼筋筋混凝凝土結結果抗抗震性性能具具有重重要意意義。。2混混凝土土三向向受壓壓強度度39混凝土土在一一次短短期加加載、、荷載載長期期作作用和和多次次重復復荷載載作用用下會會產生生變形形，這這類類變形形稱為為受力力變形形。另另外，，混凝凝土由由于于硬化化過程程中的的收縮縮以及及溫度度和濕濕度變變化化也會會產生生變形形，這這類變變形稱稱為體體積變變形形。變變形是是混凝凝土的的一個個重要要力學學性能能。。1.3混混凝凝土的的變形形401.3混混凝凝土的的變形形1.3.1短短期加加載時時混凝凝土的的變形形1混混凝土土受壓壓時的的應力力－應應變關關系（（受拉拉基本本相同同）混凝土土的應應力應應變曲曲線是是砼力力學性性能的的一個個重要要方面面，是是鋼筋筋砼構構件應應力分分析、、建立立強度度和變變形計計算理理論不不可少少的依依據。。比例極限彈性階段裂縫穩定擴展階段裂縫不穩定擴展階段下降段峰值應力后裂縫繼續擴展階段收斂段典型的的混凝凝土應應力———應應變曲曲線411.3.1短短期加加載時時混凝凝土的的變形形比例極限彈性階段裂縫穩定擴展階段裂縫不穩定擴展階段下降段峰值應力后裂縫繼續擴展階段收斂段上升段段：三三個階階段彈性階階段：：砼的的變形形主要要是骨骨料和和水泥泥結晶晶體的的彈性性變形形，應應力應應變曲曲線大大體呈呈直線線；穩定定裂裂縫縫擴擴展展階階段段：：臨臨界界點點B相相對對應應的的應應力力可可作作為為長長期期受受壓壓強強度度的的依依據據。。裂縫縫不不穩穩定定擴擴展展階階段段：：此此后后試試件件中中所所積積蓄蓄的的應應變變能能始始終終保保持持大大于于裂裂縫縫發發展展所所需需的的能能量量形形成成裂裂縫縫快快速速發發展展的的不不穩穩定定狀狀態態直直到到C點點。。應應力力達達到到最最高高點點即即應應力力峰峰值值點點。。對對應應的的應應變變為為峰峰值值應應變變。。421.3.1短短期期加加載載時時混混凝凝土土的的變變形形比例極限彈性階段裂縫穩定擴展階段裂縫不穩定擴展階段下降段峰值應力后裂縫繼續擴展階段收斂段下降段：下降段CE是砼到達峰值應力后裂縫繼續擴展、貫通，從而使應力－應變關系發生變化。在峰峰值值應應力力以以后后，，裂裂縫縫迅迅速速發發展展，，內內部部結結構構的的整整體體受受到到愈愈來來愈愈嚴嚴重重的的破破壞壞，，賴賴以以傳傳遞遞荷荷載載的的傳傳力力路路線線不不斷斷減減少少，，試試件件的的平平均均應應力力強強度度下下降降，，所所以以應應力力－－應應變變曲曲線線向向下下彎彎曲曲，，直直到到凹凹向向發發生生改改變變，，曲曲線線出出現現““拐拐點點””。。超超過過““拐拐點點””，，曲曲線線開開始始凸凸向向應應變變軸軸，，這這時時，，只只靠靠骨骨料料間間的的咬咬合合力力及及摩摩擦擦力力與與殘殘余余承承壓壓面面來來承承受受荷荷載載。。隨隨著著變變形形的的增增加加，，應應力力－－應應變變曲曲線線逐逐漸漸凸凸向向水水平平軸軸方方向向發發展展，，此此段段曲曲線線中中曲曲率率最最大大的的一一點點E稱稱為為““收收斂斂點點””。。從從收收斂斂點點E開開始始以以后后的的曲曲線線稱稱為為收收斂斂段段，，這這時時貫貫通通的的主主裂裂縫縫已已經經很很寬寬，，內內聚聚力力幾幾乎乎耗耗盡盡，，對對無無側側向向約約束束的的混混凝凝土土，，收收斂斂段段EF已已失失去去結結構構意意義義。。43不同同強強度度砼砼應應力力－－應應變變曲曲線線有有相相似似形形狀狀。。但但隨隨著著混混凝凝土土強強度度提提高高，，盡盡管管上上升升段段和和峰峰值值應應變變變變化化不不很很顯顯著著，，但但是是下下降降段段的的形形狀狀有有顯顯著著差差異異。。砼砼強強度度越越高高，，下下降降段段越越陡陡，，延延性性越越差差。。1.3.1短短期期加加載載時時混混凝凝土土的的變變形形44知識識點點：：配配置置橫橫向向鋼鋼筋筋對對混混凝凝土土變變形形的的影影響響配置置矩矩形形箍箍筋筋的的約約束束砼砼試試件件的的全全曲曲線線，，在在應應力力到到達達無無約約束束砼砼試試件件的的臨臨界界應應力力以以前前，，箍箍筋筋作作用用并并不不明明顯顯，，曲曲線線基基本本重重合合，，當當超超過過臨臨界界應應力力（（0.8fc）以以后后，，隨隨著著配配箍箍量量的的增增加加和和箍箍筋筋間間距距的的減減小小，，約約束束砼砼的的曲曲線線的的峰峰值值應應力力有有所所提提高高，，峰峰值值應應變變的的增增長長較較為為明明顯顯，，而而下下降降段段的的變變化化最最為為顯顯著著。。這這是是因因為為箍箍筋筋的的約約束束作作用用延延緩緩了了裂裂縫縫的的擴擴展展，，提提高高了了裂裂縫縫面面上上的的摩摩擦擦咬咬合合力力，，使使應應力力下下降降減減緩緩，，改改善善了了砼砼的的后后期期變變形形能能力力。。因因此此，，承承受受地地震震作作用用的的構構件件如如梁梁、、柱柱和和節節點點區區，，采采用用間間距距較較密密的的箍箍筋筋約約束束砼砼可可以以有有效效地地提提高高構構件件的的延延性性。。452混凝土受受壓應力－應應變曲線數學學模型（1）混凝土土單軸受壓應應力－應變曲曲線數學模型型①Hognestad公式：上升升段為二次拋拋物線，下降降段為斜直線線；②R?sh公式：上上升段采用二二次拋物線，，下降段采用用水平直線。。Hognestad公式R?sh公式46③我國《砼砼結構設計規規范》GB50010-2002采采用的模型如如圖1-20所示：模型型采用拋物線線上升段和直直線水平段形形式。P14(公式更正正)473混凝土模模量和彈性系系數P15計算超靜定結結構內力、溫溫度變化和支支座沉降產生生的內力以及及預應力砼構構件的預壓應應力時，同常常近似地把砼砼看作彈性材材料分析，此此時，就需要要用到砼的彈彈性模量。但但對砼來說，，應力應變關關系為一曲線線，因此怎樣樣恰當規定砼砼的彈性指標標成為我們要要解決的首要要問題。問題的提出：：483混凝土模模量和彈性系系數P15原點切線模量彈性模量割線模量變形模量切線模量變形模量與原點彈性模量關系（引入彈性系數）其取值為:切線模量砼的模量表達494混凝土彈彈性模量測定定我國規范彈性性模量測定方方法：采用棱棱柱體或圓柱柱體試件，取取應力上限為為0.3fc，重復加載載5～10次次。由于混凝凝土的非彈性性性質，每次次卸載到零時時，存在殘余余變形。但是是隨著荷載重重復次數的增增加，殘余變變形逐漸減小小，最后趨于于穩定，應力力應變趨于直直線。該直線線的斜率就是是混凝土的彈彈性模量。混凝土受壓彈彈性模量與受受拉彈性模量量大致相等。。混凝土剪切切模量很小直直接測試，根根據彈性力學學由彈性模量量確定。501.3.2混混凝土在重重復荷載作用用下的變形加載曲線：凸凸向應力軸———轉向凸向向應變軸———循環若干次次后，由于累累積變形超過過砼變形能力力而突然破壞壞——疲勞情形（1）σ<(0.4-0.5)fc特點：加卸載載循環多次，，形成塑性變變形積累：收斂加卸載滯回環環越來越接近近于直線Ec測定情形（2）σ>(0.4-0.5)fc發散511.3.3混混凝土在長長期荷載作用用下的變形－－徐變徐變―在不變變的應力長期期持續作用下下，變形隨時時間增長的現現象。徐變早期發展較快。六個月內完成約70%－80%；一年可完成90%；2－3年后徐變基本終止。－加載瞬時變形－徐變變形P－卸載后彈性后效－殘余變形－卸載瞬時恢復變形兩年后卸載時徐變恢復情況52砼徐變原因及及影響因素徐變隨時間不收斂。σ＝0.8fc為砼長期抗壓強度。砼構件在使用用期間，應當當避免經常處處于不變的高高應力狀態。。線性徐變,徐變與初應力成正比——水泥膠體的粘滯性流動所致。非線性徐變,徐變變形比應力增長快，微裂縫的不斷開展所致。初應力對徐變的影響53砼徐變影響因因素（6）構件尺尺寸越大，表表面積相對越越小，徐變越越小（內因））。（1）持續應應力越大，徐徐變越大（應應力條件）；；（2）加載齡齡期越短，徐徐變越大（環環境因素）；；（3）振搗好好，養護時間間長，養護和和工作環境濕濕度大，徐變變越小（環境境因素）；（4）水灰比比越大，水泥泥用量越大，，徐變越大（（內因）；（5）骨料質質地堅硬，級級配好，徐變變小（內因））；54PAsPAss1c1Ps2Ass2P拆去，鋼筋受受壓混凝土受受拉，可能會會引起混凝土土開裂徐變：s，c砼徐變對結構構的影響變形增大，產產生預應力損損失，結構產產生內力重分分布及截面應應力重分布，，引起應力松松弛，引起偏偏壓構件偏心心距增大。但但是徐變有時時也有利的一一面：有利于于充分發揮材材料強度。551.3.4混混凝土的收收縮變形收縮——混凝凝土在空氣中中結硬時體積積隨時間縮小小的現象（混混凝土在水中中結硬體積產產生膨脹，混混凝土收縮量量比膨脹量大大得多）。砼收縮早期發發展較快，一一周完成1/4，一個月月完成1/2，三個月后后增長緩慢，，兩年后基本本穩定。561.3.4混混凝土的收收縮變形（1）水灰比比和水泥用量量越大，收縮縮越大；（2）骨料級配配越好，收縮縮越小；（3）振搗越密密實，養護時時濕度越大，，收縮越小；；（4）環境境溫度越高，，收縮越大；；（5）高強強水泥的收縮縮較大；（6）構件的體體表比越大，，收縮越小。。1影響砼收收縮的因素57AssAss收縮：鋼筋受壓，混混凝土受拉拉As1.3.4混混凝土的收收縮變形2砼收縮對對結構的影響響不利影響包括括：引起宏觀觀的收縮裂縫縫，產生預應應力損失等。。581.4鋼鋼筋與混凝土土的共同工作作1.4.1粘粘結與粘結結力定義粘結是指鋼筋筋與周圍砼界界面間的一種種相互作用，，粘結力是指指鋼筋砼受力力后沿其接觸觸面上產生的的一種剪應力力。59裂縫出現前的的粘結作用PPM2=M1+MM1T2=T1+TT1xM2=M1+MM1理想分布實際分布梁中粘結應力力的分布與V的分布規律律相同；實際上由于微微裂縫的存在在分布規律還還要變化鋼筋的周長1.4.1粘粘結與粘結結力定義601.4鋼鋼筋筋與混凝凝土的共共同工作作錨固粘結結應力：：（錨固長長度）兩種粘結結應力保證鋼筋筋和混凝凝土共同同工作。。錨固長長度：鋼筋伸進進支座或或連續梁梁中承擔擔負彎矩矩的上部部鋼筋在在跨中截截斷時，，需延伸伸的一段段長度。。兩相鄰開開裂截面面之間產產生。粘粘結應力力使鋼筋筋與砼之之間的應應力發生生傳遞，，改善鋼鋼筋砼的的耗能性性能。局部粘結結應力（縫間粘粘結）：：612、粘結結力組成成膠著力混凝土收收縮裹壓壓鋼筋產產生。由由于砼凝凝固時收收縮，對對鋼筋產產生垂直直于摩擦擦面的壓壓應力。。這種壓壓應力越越大，接接觸面的的粗糙程程度越大大，摩阻阻力越大大。鋼筋表面面凹凸不不平引起起。對于于光面鋼鋼筋這種種咬合力力來自表表面的粗粗糙不平平。光面鋼筋筋的粘結結：鋼筋和砼砼接觸面面上的化化學吸附附作用力力。澆注注時水泥泥漿體對對鋼筋表表面氧化化層的滲滲透及水水化時水水泥晶體體的生長長和硬化化。一般般很小，，僅在受受力階段段的局部部無滑移移區域起起作用。。接觸面面發生相相對滑移移時即消消失。摩阻力機械咬合合力622、粘結結力組成成變形鋼筋筋的粘結結：對于變形形鋼筋，，咬合力力是由于于變形鋼鋼筋肋間間嵌入砼砼而產生生。變形形鋼筋的的粘結主主要來自自鋼筋表表面凸出出的肋與與砼的機機械咬合合作用。。變形鋼鋼筋的橫橫肋對砼砼的擠壓壓如同一一個鍥，，會產生生很大的的機械咬咬合作用用，從而而提高變變形鋼筋筋粘結能能力。63光面鋼筋筋和變形形鋼筋的的粘結機機理的主主要差別別是，光光面鋼筋筋粘結力力主要來來自膠結結力和摩摩阻力；；而變形形鋼筋的的主要來來自機械械咬合作作用。二二者的差差別可以以用釘入入木料中中的普通通釘和螺螺絲釘的的差別來來理解。。兩者粘結結機理的的區別641.4.2影影響粘結結強度的的因素螺旋型鋼鋼筋或箍箍筋有利利于提高高粘結強強度———在使用用較大直直徑鋼筋筋的錨固固區、搭搭接長度度范圍內內，以及及當一排排的并列列鋼筋根根數較多多時，需需設置一