第四章混凝土結構4.1鋼筋和混凝土材料力學性能4.2鋼筋混凝土受彎構件4.3鋼筋混凝土受壓構件4.4預應力混凝土結構基本知識4.5鋼筋混凝土樓蓋4.1鋼筋和混凝土材料力學性能

4.1.1混凝土結構的基本概念4.1.2鋼筋4.1.3混凝土4.1.4鋼筋和混凝土之間的粘結和錨固4.1.1混凝土結構的基本概念1、混凝土結構

主要以混凝土材料，并根據需要配置鋼筋、預應力筋、鋼骨、鋼管等，作為主要承重材料的結構，均可稱為混凝土結構(ConcreteStructure)。素混凝土結構鋼筋混凝土結構預應力混凝土結構鋼骨混凝土結構鋼管混凝土結構纖維增強塑料混凝土鋼-混凝土混合結構Pcr=9.7kN150300fc=13.4N/mm2ft=1.54N/mm2ftsc=ft25002、鋼筋的作用Pu

≈

Pcr破壞時跨中截面受壓邊緣的壓應力與抗拉強度相近，遠未達到混凝土的抗壓強度，破壞表現為脆性斷裂，無明顯預兆。sc=ftft素混凝土梁◆鋼材：

◎抗拉和抗壓強度都很高

◎具有屈服現象，破壞時表現出較好的延性◎但細長的鋼筋受壓時極易壓曲，僅能作為受拉構件而純鋼構件的承載力也往往取決于鋼材的壓曲，材料強度一般得不到充分地發揮。將混凝土和鋼材這兩種材料有機地結合在一起，可以取長補短，充分利用材料的性能。Pcr=9.7kNfc=13.4N/mm2ft=1.54N/mm2fy=335N/mm2ftsc=ft1503002500鋼筋混凝土梁Pu

≈

52.5kNsc=ftft

sssc2f16

fy配置鋼筋后，RC梁的承載力比素混凝土梁大大提高，鋼筋的抗拉強度和混凝土的抗壓強度均得到充分利用，且破壞過程有明顯預兆。Py

≈

50.0kN

fcPcr=9.7kNfc=13.4N/mm2ft=1.54N/mm2fy=335N/mm2ftsc=ft1503002500鋼筋混凝土梁Pu

≈

52.5kNsc=ftft

sssc2f16

fyPy

≈

50.0kN

fc★但從開裂荷載到屈服荷載，在很長的過程帶裂縫工作；★通常裂縫寬度很小，不致影響正常使用。★但裂縫導致梁的剛度顯著降低，使得鋼筋混凝土梁不能應用于大跨度結構。如何解決？3、鋼筋與混凝土共同工作的條件鋼筋（材）和混凝土兩種材料的物理力學性能很不相同，他們可以結合在一起共同工作，是因為：⑴鋼筋和混凝土之間存在有良好的粘結力，在荷載作用下，可以保證兩種材料協調變形，共同受力；⑵鋼材與混凝土具有基本相同的溫度線膨脹系數（鋼材為1.2×10-5，混凝土為(1.0~1.5)×10-5），因此當溫度變化時，兩種材料不會產生過大的變形差而導致兩者間的粘結力破壞。（3）混凝土對內部鋼筋的保護作用。P40粘結力——Bond鋼：含碳量低于2%的鐵碳合金，大于2%時為生鐵。鋼材：鋼經軋制或加工成的鋼筋、鋼絲、鋼板及各種型鋼，統稱為鋼材。一、鋼筋的品種1.鋼材的品種2、熱軋鋼筋3、中、高強鋼絲和鋼絞線4、冷加工鋼筋4.1.2鋼筋1、鋼材的品種1）按化學成分分類：

碳素結構鋼：低碳鋼（0.03%<c<0.25%）、中碳鋼(0.25%<c<0.6%)、高碳鋼(0.6%<c<1.7%),一般建筑用鋼c<0.22%。可分為Q195、Q215、Q235、Q255、Q275五個級別。隨含碳量增加，鋼筋強度提高，塑性性能降低。

普通低合金鋼：除碳素鋼已有的成分外，再加入少量的硅、錳、鈦、釩等合金元素。強度顯著提高，塑性性能更好。可分為：Q295、Q345、Q390、Q420、Q460.

(2)按照鋼筋的生產加工工藝和力學性能的不同，《混凝土結構設計規范》（GB50010-2010）（以下簡稱《規范》）規定，用于鋼筋混凝土結構和預應力混凝土結構中的鋼筋或鋼絲可分為：熱軋鋼筋

中強度預應力鋼絲預應力螺紋鋼筋消除應力鋼絲

鋼絞線

冷加工鋼筋（現已不用）（3)按外形分類光面鋼筋——表面光滑，與混凝土粘結力差。變形鋼筋——表面帶肋，螺旋紋、人字紋、月牙紋，與混凝土粘結力高。鋼絞線熱軋鋼筋是由低碳鋼、普通低合金鋼或細晶粒鋼在高溫狀態下軋制而成，根據其強度由低到高分為

HPB300級、

HRB335級、

HRBF335級、

HRB400級、HRBF400級、RRB400級、

HRB500級和HRBF500級。2、熱軋鋼筋（1）熱軋鋼筋的種類熱軋鋼筋

HotRolledSteelBarsHPBHotrolledPlainBarHRBHot

rolledRolledBarRRB屈服強度fyk（標準值=保證率97.73%）HRB335級：

fyk=335N/mm2HRB400級、RRB400級：

fyk=400N/mm2余熱處理帶肋鋼筋。Remained-heat-treatmentRibbed-steelBar熱軋鋼筋分類se1）應力-應變關系

◆有明顯屈服點的鋼筋Steelbarwithyieldpointa’為比例極限proportionallimit

s=Esea’a為彈性極限elasticlimitade為強化段strainhardeningstagebb為屈服上限upperyieldstrengthc為屈服下限，即屈服強度fyloweryieldstrengthcdcd為屈服臺階yieldplateauefue為極限抗拉強度fu

ultimatetensilestrengthfyf（1）熱軋鋼筋的力學性能2.1鋼筋2）強度指標：強度屈服強度yieldstrength：是鋼筋強度的設計依據，因為鋼筋屈服后將很大的塑性變形，且卸載時這部分變形不可恢復，這會使鋼筋混凝土構件產生很大的變形和不可閉合的裂縫。屈服上限與加載速度有關，不太穩定，一般取屈服下限作為屈服強度。極限抗拉強度：材料所能承受的最大拉應力。不作為強度設計依據。seeree屈強比：反映鋼筋的強度儲備，fy/fu=0.6~0.7。在抗震設計中，考慮到受拉鋼材可能進入強化階段，故要求其屈服強度與抗拉強度的比值不大于0.8，以保證結構的變形能力。保值率97.73%鋼筋強度的標準值對400N/mm2及以下的普通鋼筋取1.10；對500N/mm2的普通鋼筋取1.15；對預應力筋一般取不小于1.2。材料強度設計值鋼筋強度設計值：材料強度標準值除以材料的分項系數，即可得到材料的強度設計值。3）設計中鋼筋強度取值seeree

1Esfy

ey理想彈塑性體的應力-應變關系鋼材具有明顯的流幅，說明鋼材有足夠的塑性變形來保證截面上的應力達到均勻分布，從而構成塑性內力重分布的理論基礎。3）塑性指標：伸長率elongationrate：鋼筋拉斷時的應變，是反映鋼筋塑性性能的指標。延伸率大的鋼筋，在拉斷前有足夠預兆，延性較好冷彎性能：指的是鋼材在常溫下承受彎曲時產生塑性變形的能力。對不同直徑和厚度的鋼材，要求按規定的彎心直徑彎曲一定的角度而不發生裂紋。冷彎性能可間接反映鋼材的塑性性能和內在質量。有明顯屈服點鋼材主要質量指標：屈服強度、抗拉強度、伸長率和冷彎性能。無明顯屈服點的鋼材：要求后三項。對需要驗算疲勞的焊接結構的鋼材：還需進行常溫沖擊韌性檢驗。

彎心直徑越小，彎過的角度越大，冷彎性能越好，鋼筋的塑性性能越好。4）彈性模量鋼材在彈性階段的應力和相應應變的比值即鋼材的彈性模量鋼材的彈性模量可由拉伸試驗測得，鋼結構采用鋼筋彈性模量見附表7.同一品種鋼材的受拉和受壓彈性模量相同。彈性模量是反映材料受力時抵抗彈性變形的能力，即材料的剛度。第二章鋼筋和混凝土的材料性能2.2鋼筋3、中、高強鋼絲和鋼絞線：中強鋼絲的強度為800~1200MPa，高強鋼絲、鋼絞線的為1470~1860MPa；延伸率d10=6%，d100=3.5~4%；鋼絲的直徑3~9mm；外形有光面、刻痕和螺旋肋三種，另有二股、三股和七股鋼絞線，外接圓直徑9.5~15.2mm。中高強鋼絲和鋼絞線均用于預應力混凝土結構。◆無明顯屈服點的鋼筋Steelbarwithoutyieldpointa點：比例極限，約為0.65fua點前：應力-應變關系為線彈性a點后：應力-應變關系為非線性，有一定塑性變形，且沒有明顯的屈服點強度設計指標——條件屈服點殘余應變為0.2%所對應的應力《規范》取σ0.2=0.85fu無明顯屈服點的鋼材：鋼結構中的高強度螺栓及混凝土結構中的預應力鋼筋和鋼絲。第二章鋼筋和混凝土的材料性能2.2鋼筋4、冷加工鋼筋——常溫下對熱軋鋼筋進行加工冷拉：冷拉鋼筋的冷拉應力值必須超過鋼筋的屈服強度。將鋼筋拉到K點，然后卸載，應力應變沿KO1至O1點，此時有殘余變形OO1，若立即重新張拉，應力應變將沿O1KZ變化，這時拉伸曲線的屈折點K比原來的B點有所提高，K點為經過冷拉后新的屈服點。

若停留一段時間再張拉，應力應變曲線將沿O1K’Z’變化，屈服點將提高至K’點。這種現象為時效硬化。為避免冷拉鋼筋在焊接時由于高溫軟化，需要焊接的鋼筋應先焊接好再進行冷拉。（1）冷拉Z’K’殘余變形冷拉伸長率無時效BKZ001第二章鋼筋和混凝土的材料性能2.2鋼筋Z’K’殘余變形冷拉伸長率無時效BKZ001

經過冷拉和實效硬化后，能提高鋼筋屈服強度，達到節約鋼材的目的，但是它的塑性有所降低。為保證強度提高又有一定的塑性，在冷拉時需選擇適宜的K點，K點的應力稱為冷拉控制應力，對應的應變為冷拉率。冷拔是指將光圓鋼筋以強力拉拽使其通過小直徑的硬質合金模具，使其截面減小而長度增長；冷拔可提高鋼筋的抗拉強度和抗壓強度；冷拔后鋼筋的塑性會降低；冷拔后的鋼筋與之前的鋼筋不屬于同一種鋼筋。0σε（2）冷拔冷拉只能提高鋼筋的抗拉強度，而冷拔則可同時提高抗拉及抗壓強度。注意：由于我國強度高、性能好的鋼絲、鋼絞線已可充分供應，故冷拉鋼筋和冷拔低碳鋼絲已不再列入規范。（二）鋼筋的選用原則《規范》強調淘汰低強度鋼筋，應用高強、高性能的鋼筋，建議選用：縱向受力普通鋼筋宜采用HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500、HPB300、RRB400鋼筋，也可采用HRB335、HRBF335鋼筋；預應力筋宜采用預應力鋼絲、鋼絞線和預應力螺紋鋼筋。箍筋宜采用HRB400、HRBF400、HPB300、HRBF500、HRB500、余熱處理鋼筋(RRB系列)是由軋制的鋼筋經高溫淬火，余熱處理后制成的，目的是提高強度。其可焊性、機械連接性能及施工適應性較差，不宜用作重要部位的受力鋼筋，不得用于直接承受疲勞荷載的構建，不宜焊接。一般可在對延性及加工性能要求不高的構件中使用。低強度的HPB235鋼筋將被淘汰，代之以HPB300級光圓鋼筋。4.1.3混凝土一、混凝土的組成結構1、普通混凝土：是由水泥、砂子和石子三種材料及水按一定配合比拌和，經過凝固硬化后做成的人工石材。為多相復合材料。簡寫為“砼（tong）”2、混凝土結構組成通常把混凝土的結構分為三種基本類型：微觀結構(水泥石結構):由水泥凝膠、晶體骨架、未水化完的水泥顆粒和凝膠孔組成，其物理力學性能取決于水泥的化學－礦物成分、粉磨細度、水灰比和硬化條件。亞微觀結構(水泥砂漿結構)：以水泥石為基相，砂子為分散相的二組分體系，砂子和水泥石的結合面是薄弱面。宏觀結構(砂漿和粗骨料)：可看作以水泥砂漿為基相，粗骨料分布在砂漿中，砂漿與粗骨料的結合面也是薄弱面。宏觀結構亞微觀結構微觀結構粗骨料（分散相）水泥石（基相）細骨料（分散相）砂漿（基相）晶體骨架晶體帶核凝膠體干縮孔隙凝縮氫氧化鈣凝膠體混凝土組成結構微裂縫彈性骨架：由砂、石、水泥膠塊的晶體、未水化顆粒組成，承受外力，具有彈性變形特點。塑性變形：在外力作用下由凝膠、孔隙、微裂縫產生。破壞起源：孔隙、微裂縫等原因造成。破壞過程就是微裂縫的發展過程。PH值：由于水泥石中的氫氧化鈣存在，混凝土偏堿性。由于水泥凝膠體的硬化過程需要若干年才能完成，所以，混凝土的強度、變形也會在較長時間內發生變化，強度逐漸增長，變形逐漸加大。二、混凝土的強度1、立方體抗壓強度fcu,k混凝土結構中，主要是利用它的抗壓強度。因此抗壓強度是混凝土力學性能中最主要和最基本的指標。混凝土的強度等級是用立方體抗壓強度來劃分的混凝土強度等級測定：邊長150mm立方體標準試件，在標準條件下（20±3℃，≥90%濕度）養護28天，用標準試驗方法（加載速度0.15~0.3N/mm2/sec，兩端不涂潤滑劑）測得的具有95%保證率的立方體抗壓強度，用符號C表示，C30表示fcu,k=30N/mm2

混凝土立方體抗壓強度沒有設計值！！

《規范》規定：C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80共14個等級。級差為5N/mm2。

C55--C80為高強混凝土。混凝土立方體抗壓強度不僅與養護時的溫度、濕度和齡期等因素有關，而且與立方體試件尺寸和試驗方法也有密切關系。①標準試件標準試件：150mm×150mm×150mm100mm×100mm×100mm200mm×200mm×200mm

試件越小強度越高*美國、加拿大、日本等采用直徑為150mm、高度為300mm的圓柱體試件作為標準試件。非標準試件：②標準養護條件

《普通混凝土力學性能試驗方法標準》（GB/T50081-2002）規定：采用標準養護的試件，應在溫度為20±5℃的環境中靜置一晝夜至二晝夜，然后編號、拆模，拆模后應立即放入溫度為20±2℃，相對濕度為95%以上的標準養護室中養護，或在溫度為20±2℃的不流動的Ca(OH)2飽和溶液中養護。③標準試驗方法加載速度、試驗機③標準試驗方法加載速度：加載速度越快，測得的強度越高。＜C30→0.3～0.5MPa/s；≥C30且＜C60→0.5～0.8MPa/s；≥C60→0.8～1.OMPa/s。規范規定（a）加載示意圖；“箍套”作用標準試驗方法是試件兩端不涂潤滑劑（c）涂潤滑劑（b）不涂潤滑劑；④齡期.《規范》規定的試驗齡期為28d。⑤95%保證率。2、混凝土的軸心抗壓強度fck（棱柱體抗壓強度）標準試塊：150×150×300棱柱體試驗方法：同立方體試塊棱柱體試件的高寬比（高度比寬度）大，“套箍”作用減小。因而受壓時試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態。

混凝土棱柱體試件的破壞3、軸心抗拉強度ftk

也是其基本力學性能，用符號ftk

表示。混凝土的抗拉強度比抗壓強度小得多，為抗壓強度(1/8~1/20).混凝土構件開裂、裂縫、變形，以及受剪、受扭、受沖切等的承載力均與抗拉強度有關。2.2混凝土劈拉試驗PaP拉壓壓由于軸心受拉試驗對中困難，也常常采用立方體或圓柱體劈拉試驗測定混凝土的抗拉強度混凝土柱體抗壓強度和抗拉強度的設計值混凝土的材料分項系數，建筑工程取γc=1.40。強度的標準值材料分項系數強度的設計值，

，

4.復合應力狀態下混凝土的強度（1）雙向受力強度混凝土雙軸應力狀態下的強度拉-拉拉-壓壓-壓，

，

（1）雙軸應力狀態①雙向受拉。雙向受拉（圖2.11中第一象限）時，一個方向的抗拉強度受另一方向拉應力的影響不明顯，即混凝土雙向受拉時的抗拉強度接近于單向抗拉強度。，

，

②拉-壓。抗壓強度隨拉應力的增大而降低，同樣抗拉強度也隨壓應力的增大而降低，其抗壓或抗拉強度均不超過相應的單軸強度。，

，

③雙向受壓。

一向的抗壓強度隨另一向壓應力的增大而增大.

最大增加多少？最大發生在什么條件下？（2）正應力和剪應力復合應力狀態軸拉純剪剪壓軸壓混凝土在正應力和剪應力復合應力狀態的強度混凝土的抗剪強度：隨拉應力增大而減小,隨壓應力增大而增大。當壓應力在0.6fc左右時，抗剪強度達到最大。壓應力繼續增大，則由于內裂縫發展明顯，抗剪強度將隨壓應力的增大而減小。由于剪應力的存在，其抗壓強度和抗拉強度均低于相應的單軸強度（3）三軸應力狀態壓-壓-壓壓-壓-拉壓-拉-拉三軸應力狀態有多種組合，實際工程遇到較多的螺旋箍筋柱和鋼管混凝土柱中的混凝土為三向受壓狀態。三向受壓試驗一般采用圓柱體在等側壓條件進行。螺旋箍筋和焊接環形箍筋柱鋼管混凝土柱Concretefilledtubecolumn由試驗得到的經驗公式為側向應力系數三、混凝的變形受力變形和非受力變形

1.混凝土的受力變形（1）混凝土在一次短期荷載作用下的變形一次短期加載是指荷載從零開始單調增加至試件破壞,

稱單調加載。

混凝土的應力-應變關系反映了混凝土受力全過程的重要力學特征,是分析混凝土構件應力、建立承載力和變形計算理論的必要依據，也是利用計算機進行非線性分析的基礎，是混凝土最基本的力學性能之一。

①單軸受壓時混凝土的應力-應變全曲線

我國采用棱柱體試件測定一次短期加載下混凝土受壓應力-應變全曲線。在普通試驗機上采用等應力速度加載，達到軸心抗壓強度fc時，試驗機中集聚的彈性應變能大于試件所能吸收的應變能，會導致試件產生突然脆性破壞，只能測得應力-應變曲線的上升段。如何測得應力-應變曲線的下降段呢？采用等應變速度加載，或在試件旁附設高彈性元件與試件一同受壓，以吸收試驗機內集聚的應變能，可以測得應力-應變曲線的下降段。上升段OC又可分為：OA、AB、BC，下降段CF又可分為：CD、DC、EF。1、彈性工作階段A點以前，微裂縫沒有明顯發展，混凝土的變形主要彈性變形，應力-應變關系近似直線。A點應力隨混凝土強度的提高而增加，對普通強度混凝土sA約為

(0.3~0.4)fc，對高強混凝土sA可達(0.5~0.7)fc。02468102030s(MPa)e×10-3B臨界點A(比例極限)C峰值點E收斂點D拐點粘結裂縫02468102030s(MPa)e×10-3B臨界點A(比例極限)C峰值點E收斂點D拐點2、穩定裂縫擴展階段：A點以后，混凝土的應力增大后，原有的粗骨料界面裂縫逐漸延伸和增寬，其它骨料界面又出現新的粘結裂縫。一些界面裂縫的伸展，逐漸地進人水泥砂漿，或者水泥砂漿中原有縫隙處的應力集力將砂漿拉斷，產生少量微裂縫。這一階段，混凝土內微裂縫發展較多，應變增長開始加快，應力-應變曲線逐漸偏離直線。微裂縫的發展導致混凝土的橫向變形增加。但該階段微裂縫的發展是穩定的。即穩定裂縫擴展階段。但是，當荷載不再增大，微裂縫的發展亦將停滯，裂縫形態保持基本穩定。故荷載長期作用下，混凝土的變形將增大，但不會提前過早破壞。

3.不穩定裂縫發展期達到臨界點B，內部一些微裂縫相互連通，混凝土在高應力作用下，粗骨料的界面裂縫突然加寬和延伸，大量地進人水泥砂漿；水泥砂漿中的已有裂縫也加快發展，并和相鄰的粗骨料界面裂縫相連。這些裂縫逐個連通，構成大致平行于壓應力方向的連續裂縫，或稱縱向劈裂裂縫。裂縫發展已不穩定，橫向變形突然增大，體積應變開始由壓縮轉為增加。在此應力的長期作用下，裂縫會持續發展最終導致破壞。02468102030s(MPa)e×10-3B臨界點A(比例極限)C峰值點E收斂點D拐點這一階段的應力增量不大，而裂縫發展迅速，變形增長大。即使應力維持常值，裂縫仍將繼續發展，不再能保持穩定狀態。取B點的應力作為混凝土的長期抗壓強度。普通強度混凝土約為0.8fc，高強強度混凝土可達0.95fc以上。達到C點fc，內部微裂縫連通形成破壞面，應變增長速度明顯加快，C點的縱向應變值稱為峰值應變

e0，約為0.002。02468102030s(MPa)e×10-3B臨界點A(比例極限)C峰值點E收斂點D拐點02468102030s(MPa)e×10-3B臨界點A(比例極限)C峰值點E收斂點D拐點下降段(CE):下降段是混凝土達到峰值應力后裂縫繼續擴展、傳播，從而引起應力應變關系變化的反映。在峰值應力以后，裂縫迅速發展，內部結構的整體性受到愈來愈嚴重的破壞，賴以傳遞荷載的路線不斷減少，試件的平均應力強度下降。所以，應力－應變曲線向下彎曲，直到曲線的凹向發生改變，即曲率為零的一點D，該點稱為“拐點”，結構的受力性質發生本質的變化，骨料間的咬合力及摩擦力開始與殘余承壓面共同承受荷載。隨應變增長，試件上相繼出現多條不連續的縱向裂縫，橫向變形急劇發展，承載力明顯下降，混凝土骨料與砂漿的粘結不斷遭到破，裂縫連通形成斜向破壞面。應力應變曲線又逐漸凸向水平向發展，曲率最大的一點E點稱為“收斂點”，應變e=(2~3)e0，應力s=(0.4~0.6)

fc。02468102030s(MPa)e×10-3B臨界點A(比例極限)C峰值點E收斂點D拐點E點以后，貫通的主裂縫已經很寬，內聚力幾乎耗盡，無側向約束的混凝土，收斂段EF已失去意義。02468102030s(MPa)e×10-3B臨界點A(比例極限)C峰值點E收斂點D拐點比例極限臨界點峰值點A：比例極限

B：長期抗壓強度的依據

C：峰值應力fc,通常作為混凝土柱體抗壓強度的試驗值。峰值應力對應的應變在0.0015-0.0025之間，通常取0.002。

D：拐點

E：收斂點拐點收斂點殘余應力不同強度混凝土的應力-應變關系曲線不同強度混凝土的應力-應變強度等級越高，線彈性段越長，峰值應變也有所增大。但高強混凝土中，砂漿與骨料的粘結很強，密實性好，微裂縫很少，最后的破壞往往是骨料破壞，破壞時脆性越顯著，下降段越陡。延性越差(2)混凝土軸心受拉的應力-應變關系圖2.23混凝土軸心受拉的應力-應變曲線受拉彈性模量與受壓彈性模量值基本相同。當應力達到峰值應力時，彈性系數因此變形模量可取混凝土的峰值拉應變一般可取0.00015，極限拉應變一般可達到（2-7）×10-7（2）混凝土的彈性模量

ElasticModulus原點切線模量ElasticModulus割線模量SecantModulus切線模量TangentModulus彈性系數n

(coefficientofelasticity)

隨應力增大而減小n

=1~0.5◆彈性模量測定方法se0.5fc殘余變形彈性變形彈性模量測定方法：對標準尺寸150mm×150mm×300mm的棱柱體試件，先加載至0.5fc,然后卸載至零，再重復加載、卸載5-10次。由于混凝土不是彈性材料，每次卸載至零時，存在著殘余變形，隨著殘余變形的增加，應力應變曲線趨穩定并基本上趨于直線。該直線的斜率即定為混凝土的彈性模量。α5~10次（3）混凝土在長期荷載作用下的變形—徐變混凝土在長期不變荷載作用下，沿作用力方向隨時間而產生的變形稱為混凝土的徐變。

瞬時變形徐變卸載時瞬時變形彈性后效殘余變形一是混凝土中水泥凝膠體具有粘性流動的性質；二是骨料界面和砂漿內部微裂縫在荷載長期作用下持續延伸和擴展。

1）產生徐變的原因2）影響因素內在因素是混凝土的組成和配比。骨料(aggregate)的剛度（彈性模量）越大，體積比越大，徐變就越小。水灰比越小，徐變也越小。環境影響包括養護和使用條件。受荷前養護(curing)的溫濕度越高，水泥水化作用月充分，徐變就越小。采用蒸汽養護可使徐變減少（20~35）%。受荷后構件所處的環境溫度越高，相對濕度越小，徐變就越大。應力條件是指初應力(initialstress)水平si

/fc和加荷時混凝土的齡期t0，它們影響徐變的非常主要的因素。當初始應力水平si

/fc

≤0.5時，徐變值與初應力基本上成正比，也即（最終）徐變系數j=ecr

/eel=Ececr

/si=常數，這種徐變稱為線性徐變。線性徐變以第一個原因為主，因為粘性流動的增長將逐漸趨于穩定；當初應力si

在(0.5~0.8)

fc

范圍時，徐變最終雖仍收斂，但最終徐變與初應力si不成比例，也即徐變系數j隨si的增大而增大，這種徐變稱為非線性徐變。

非線性徐變以第二個原因為主，因為應力集中引起的微裂縫開展將隨應力的增加而急劇發展。當初應力si

>0.8fc時，混凝土內部微裂縫的發展已處于不穩定的狀態，徐變的發展將不收斂，最終導致混凝土的破壞。因此將0.8fc作為混凝土的長期抗壓強度。3）徐變對混凝土結構的影響PAsPAss1c1Ps2Ass2P拆去，鋼筋受壓混凝土受拉，可能會引起混凝土開裂徐變：s，c徐變會使結構或構件的變形增加，引起預應力損失，在高應力條件下，甚至會導致結構或構件的破壞；徐變會使鋼筋和混凝土間產生應力重分布，使混凝土應力減小，鋼筋應力增大；徐變可以減少由于支座不均勻沉降引起的應力，降低大體積混凝土內部的溫度應力，減小由于混凝土收縮引起的裂縫等。2.2混凝土加強養護、減小水泥用量及水灰比、增加混凝土的密實度等。4）減小徐變的措施2.2混凝土4）混凝土的收縮Shrinkage（1）混凝土的收縮Shrinkage

混凝土在空氣中硬化時體積會縮小，這種現象稱為混凝土的收縮。收縮是混凝土在不受外力情況下體積變化產生的變形。

當這種自發的變形受到外部（支座）或內部（鋼筋）的約束時，將使混凝土中產生拉應力，甚至引起混凝土的開裂。混凝土收縮會使預應力混凝土構件產生預應力損失。某些對跨度比較敏感的超靜定結構（如拱結構），收縮也會引起不利的內力。墻板干燥收縮裂縫與邊框架的變形2.2混凝土混凝土的收縮是隨時間而增長的變形，早期收縮變形發展較快，兩周可完成全部收縮的25%，一個月可完成50%，以后變形發展逐漸減慢，整個收縮過程可延續兩年以上。一般情況下，最終收縮應變值約為(2~5)×10-4

混凝土開裂應變為(0.5~2.7)×10-4◆影響因素

混凝土的收縮受結構周圍的溫度、濕度、構件斷面形狀及尺寸、配合比、骨料性質、水泥性質、混凝土澆筑質量及養護條件等許多因素有關。水泥用量多、水灰比越大，收縮越大

骨料彈性模量高、級配好，收縮就小

干燥失水及高溫環境，收縮大

小尺寸構件收縮大，大尺寸構件收縮小高強混凝土收縮大影響收縮的因素多且復雜，要精確計算尚有一定的困難。在實際工程中，要采取一定措施減小收縮應力的不利影響——施工縫三、混凝土強度等級的選用原則鋼筋混凝土結構的混凝土強度等級不應低于C20；采用HRB400、HRBF400、HRB500、HRBF500級鋼筋時混凝土的強度等級不宜低于C25。承受重復荷載的鋼筋混凝土構件，混凝土強度等級不應低于C30；預應力混凝土結構的混凝土強度等級不宜低于C40，且不應低于C30；素混凝土結構的強度等級不應低于C15;墊層、地面混凝土及填充用混凝土可采用C10。4.1.4鋼筋與混凝土的粘結與錨固一、粘結的概念◆鋼筋與混凝土間具有足夠的粘結是保證鋼筋與混凝土共同受力變形的基本前提。◆通過鋼筋與混凝土界面的粘結應力(bondstress)，可以實現鋼筋與混凝土之間的應力傳遞，從而使兩種材料可以結合在一起共同工作。粘結、錨固及鋼筋布置鋼筋與混凝土的粘結ssscsc+dscss-dssssss-dsst粘結、錨固及鋼筋布置鋼筋與混凝土的粘結粘結、錨固及鋼筋布置鋼筋與混凝土的粘結tNN|?σs0σs0σsσc◆粘結應力：鋼筋混凝土構件（或結構）受力后，會沿鋼筋和混凝土的接觸面上產生剪應力，通常把這種剪應力稱為粘結應力。二、粘結的分類1、錨固粘結應力粘結、錨固及鋼筋布置鋼筋伸進支座或在連續梁中承擔負彎矩的上部鋼筋在跨中截斷時，需要延伸一段長度，即錨固長度。要求鋼筋要有足夠的錨固長度積累足夠的粘結力以承受鋼筋的拉力.錨固粘結應力的喪失使構件提前破壞,降低承載力.粘結、錨固及鋼筋布置鋼筋與混凝土的粘結2、裂縫間粘結應力

裂縫間的局部粘結應力是在相鄰兩個開裂截面之間產生的，稱為局部粘結應力.鋼筋應力的變化受到粘結應力的影響，粘結應力使相鄰兩個裂縫之間混凝土參與受拉。局部粘結應力的喪失會影響構件的剛度的降低和裂縫的開展。三、粘結的機理鋼筋與混凝土的粘結作用由三部分組成：⑴鋼筋與混凝土接觸面上的化學吸附作用，水泥膠體與鋼筋表面的膠結力；很小，接觸面發生相對滑移時，即消失。⑵混凝土因收縮將鋼筋握緊而產生的鋼筋與混凝土間的摩擦力；⑶鋼筋表面凹凸不平與混凝土之間產生的機械咬合作用力機械咬合力。（4）鋼筋端部的錨固力：彎鉤、焊接短鋼筋等提供。當鋼筋與混凝土產生相對滑動后，膠結作用即喪失。摩擦力的大小取決于握裹力和鋼筋與混凝土表面的摩擦系數。◆對于光面鋼筋，表面輕度銹蝕有利于增加摩擦力，但摩擦作用也很有限。◆由于光面鋼筋表面的自然凹凸程度很小，機械咬合作用也不大。因此，光面鋼筋與混凝土的粘結強度是較低的。◆為保證光面鋼筋的錨固，通常需在鋼筋端部彎鉤、彎折或加焊短鋼筋以阻止鋼筋與混凝土間產生較大的相對滑動。1、光圓鋼筋的粘結力主要來源于膠結力和摩擦力。◆對于光面鋼筋，表面輕度銹蝕有利于增加摩擦力，但摩擦作用也很有限。◆由于光面鋼筋表面的自然凹凸程度很小，機械咬合作用也不大。因此，光面鋼筋與混凝土的粘結強度是較低的。◆為保證光面鋼筋的錨固，通常需在鋼筋端部彎鉤、彎折或加焊短鋼筋以阻止鋼筋與混凝土間產生較大的相對滑動。1、光圓鋼筋的粘結力主要來源于膠結力和摩擦力。光圓鋼筋的末端應做彎鉤。光圓鋼筋的粘結力主要來源于膠結力和摩擦力。其粘結性能較差，故除了軸心受壓構件中的光面鋼筋或焊接骨架中的光面鋼筋外，其余光面鋼筋的末端應做180°標準彎鉤。◆將鋼筋表面軋制出肋形成帶肋鋼筋，即變形鋼筋，可顯著增加鋼筋與混凝土的機械咬合作用，從而大大增加了粘結強度。◆對與強度較高的鋼筋，均需作成變形鋼筋，以保證鋼筋與混凝土間具有足夠的粘結強度使鋼筋的強度得以充分發揮。粘結、錨固及鋼筋布置鋼筋與混凝土的粘結2、變形鋼筋的粘結力主要來源于摩擦力和機械咬合力。◆變形鋼筋受力后，其凸出的肋對混凝土產生斜向擠壓力，◆其水平分力使鋼筋周圍的混凝土軸向受拉、受剪，徑向分力使混凝土產生環向拉力。◆軸向拉力和剪力使混凝土產生內部斜向錐形裂縫，◆環向拉力使混凝土產生內部徑向裂縫。粘結、錨固及鋼筋布置鋼筋與混凝土的粘結粘結、錨固及鋼筋布置鋼筋與混凝土的粘結變形鋼筋的τ-s

曲線◆當混凝土保護層和鋼筋間距較小時，徑向裂縫可發展達到構件表面，產生劈裂裂縫，機械咬合作用將很快喪失，產生劈裂式粘結破壞。粘結、錨固及鋼筋布置鋼筋與混凝土的粘結◆在鋼筋周圍配置橫向鋼筋（箍筋或螺旋鋼筋）或增加混凝土的保護層厚度（c/d），可提高粘結強度。粘結、錨固及鋼筋布置鋼筋與混凝土的粘結◆如果鋼筋周圍的橫向鋼筋較多或混凝土的保護層（c/d）較大，徑向裂縫很難發展達到構件表面，則肋前部的混凝土在水平分力和剪力作用下最終將被擠碎，發生沿肋外徑圓柱面的剪切破壞，形成所謂的“刮梨式”破壞，◆“刮梨式”破壞是變形鋼筋與混凝土粘結強度的上限。四、影響粘結強度的主要因素

Influencefactors混凝土強度、保護層厚度和鋼筋凈間距、橫向配筋、鋼筋表面和外形特征、受力情況及錨固長度◆

混凝土強度：光面鋼筋和變形鋼筋的粘結強度均隨混凝土強度的提高而增加，但并不與立方體強度fcu成正比，而與抗拉強度ft成正比。◆保護層厚度和鋼筋凈間距：對于變形鋼筋，粘結強度主要取決于劈裂破壞。因此相對保護層厚度c/d

越大，混凝土抵抗劈裂破壞的能力也越大，粘結強度越高。當c/d

很大時，若錨固長度不夠，則產生剪切“刮梨式”破壞。同理，鋼筋凈距s與鋼筋直徑d的比值s/d

越大，粘結強度也越高。粘結、錨固及鋼筋布置鋼筋與混凝土的粘結◆橫向配筋：橫向鋼筋的存在限制了徑向裂縫的發展，使粘結強度得到提高。

●由于劈裂裂縫是順鋼筋方向產生的，其對鋼筋銹蝕的影響比受彎垂直裂縫更大，將嚴重降低構件的耐久性。

●因此應保證不使徑向裂縫到達構件表面形成劈裂裂縫。所以，保護層應具有一定的厚度，鋼筋凈距也應保證。

●

配置橫向鋼筋可以阻止徑向裂縫的發展。因此對于直徑較大鋼筋的