第二章鋼筋和混凝土材料力學(xué)性能一、鋼筋的強(qiáng)度和變形

1.鋼筋的應(yīng)力-應(yīng)變曲線AB’BCDE上屈服點(diǎn)不穩(wěn)定下屈服點(diǎn)出現(xiàn)頸縮拉斷BC段為屈服平臺(tái)CD段為強(qiáng)化段0.2%0.2標(biāo)距有明顯流幅的鋼筋無明顯流幅的鋼筋鋼筋受壓和受拉時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線幾乎相同一、鋼筋的強(qiáng)度和變形

1.鋼筋的應(yīng)力-應(yīng)變曲線AB’BCDE0.2%0.2強(qiáng)度指標(biāo)*明顯流幅的鋼筋：下屈服點(diǎn)對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度作為設(shè)計(jì)強(qiáng)度的依據(jù)，因?yàn)?，鋼筋屈服后?huì)產(chǎn)生大的塑性變形，鋼筋混凝土構(gòu)件會(huì)產(chǎn)生不可恢復(fù)的變形和不可閉合的裂縫，以至不能使用*無明顯流幅的鋼筋：殘余應(yīng)變?yōu)?.2%時(shí)所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力作為條件屈服強(qiáng)度

一、鋼筋的強(qiáng)度和變形

1.鋼筋的應(yīng)力-應(yīng)變曲線強(qiáng)度指標(biāo)的確定強(qiáng)度隨機(jī)變量強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料，運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法確定的具有一定保證率（鋼筋為97.73%）的統(tǒng)計(jì)特征值：強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值=強(qiáng)度平均值-2×均方差概率密度材料強(qiáng)度強(qiáng)度平均值強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值一、鋼筋的強(qiáng)度和變形

1.鋼筋的應(yīng)力-應(yīng)變曲線AB’BCDE0.2%0.2變形指標(biāo)*伸長率：鋼筋拉斷后的伸長與原長的比值*冷彎要求：將直徑為d的鋼筋繞直徑為D的鋼輥彎成一定的角度而不發(fā)生斷裂

一、鋼筋的強(qiáng)度和變形

2.鋼筋的成分、級(jí)別和品種按化學(xué)成分碳素鋼（鐵、碳、硅、錳、硫、磷等元素）低碳鋼（含碳量<0.25%）中碳鋼（含碳量0.25~0.6%）高碳鋼（含碳量0.6~1.4%）普通低合金鋼（另加硅、錳、鈦、釩、鉻等）硅系硅釩系硅鈦系硅錳系硅鉻系一、鋼筋的強(qiáng)度和變形

2.鋼筋的成分、級(jí)別和品種鋼筋熱軋鋼筋：熱軋光面鋼筋HPB235，熱軋帶肋鋼筋HRB335、HRB400，余熱處理鋼筋RRB400冷拉鋼筋：由熱軋鋼筋在常溫下用機(jī)械拉伸而成熱處理鋼筋：將HRB400、RRB400鋼筋通過加熱、淬火、回火而成按加工鋼絲碳素鋼絲：高碳鎮(zhèn)靜鋼通過多次冷拔、應(yīng)力消除、矯正、回火處理而成刻痕鋼絲：在鋼絲表面刻痕，以增強(qiáng)其與混凝土間的粘結(jié)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(qiáng)度和變形

2.鋼筋的成分、級(jí)別和品種按表面形狀光圓鋼筋變形鋼筋鋼筋的應(yīng)用范圍非預(yù)應(yīng)力鋼筋：HRB235，HRB335，HRB400，RRB400預(yù)應(yīng)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(qiáng)度和變形

3.鋼筋的冷加工和熱處理冷拉BKZZ’K’殘余變形冷拉伸長率無時(shí)效經(jīng)時(shí)效K點(diǎn)的選擇：應(yīng)力控制和應(yīng)變控制溫度的影響：溫度達(dá)700oC時(shí)恢復(fù)到冷拉前的狀態(tài)，先焊后拉特性：只提高抗拉強(qiáng)度，不提高抗壓強(qiáng)度，強(qiáng)度提高，塑性下降一、鋼筋的強(qiáng)度和變形

3.鋼筋的冷加工和熱處理冷拔經(jīng)過冷拔后鋼筋沒有明顯的屈服點(diǎn)和流幅冷拔既能提高抗拉強(qiáng)度又能提高抗壓強(qiáng)度一、鋼筋的強(qiáng)度和和變形3.鋼筋的冷加工和熱熱處理熱處理對(duì)特定鋼號(hào)的鋼筋進(jìn)進(jìn)行淬火和回火處處理強(qiáng)度提高，塑性降降低不降低強(qiáng)度的前提提下，消除由淬火火產(chǎn)生的內(nèi)力，改改善塑性和韌性一、鋼筋的強(qiáng)度和和變形4.鋼筋的徐變和松弛弛徐變應(yīng)力不變，隨時(shí)間間的增長應(yīng)變繼續(xù)續(xù)增加松弛長度不變，隨時(shí)間間的增長應(yīng)力降低低對(duì)結(jié)構(gòu)，尤其是預(yù)應(yīng)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生不不利的影響，需采采取必要的措施一、鋼筋的強(qiáng)度和和變形5.鋼筋的疲勞重復(fù)荷載作用下，，鋼筋的強(qiáng)度<靜載作用下的強(qiáng)度度規(guī)定的應(yīng)力幅度內(nèi)內(nèi)，經(jīng)一定次數(shù)的的重復(fù)荷載后，發(fā)發(fā)生疲勞破壞的最最大應(yīng)力值稱為疲疲勞強(qiáng)度。對(duì)鋼筋筋用疲勞應(yīng)力幅來來表示其疲勞強(qiáng)度度。試驗(yàn)方法單根鋼筋的軸拉疲疲勞鋼筋埋入混凝土中中重復(fù)受拉或受彎彎一、鋼筋的強(qiáng)度和和變形6.混凝土結(jié)構(gòu)對(duì)鋼筋筋的要求強(qiáng)度要求：屈服強(qiáng)強(qiáng)度和極限強(qiáng)度，，抗震設(shè)計(jì)時(shí)還要要求有一定的屈強(qiáng)強(qiáng)比塑性要求：伸長率率和冷彎要求可焊性與混凝土的粘結(jié)性一、鋼筋的強(qiáng)度和和變形7.鋼筋應(yīng)力-應(yīng)變曲線的數(shù)學(xué)模模型sss=Essys,hfysss=Essys,hfyfs,us,us,usss=Essyfys,hfs,u有明顯流幅的鋼筋筋無明顯流幅的鋼筋筋二、混凝土的強(qiáng)度度和變形1.單軸受力狀態(tài)下混混凝土的抗壓強(qiáng)度度立方體抗壓強(qiáng)度fcu承壓板試塊摩擦力不涂潤滑劑涂潤滑劑強(qiáng)度大于我國規(guī)范的方法：：不涂潤滑劑壓力試件裂縫發(fā)展展擴(kuò)張整個(gè)體體系解體，喪失承承載力另影響強(qiáng)度的因素還還有：齡期、加載載速率、試塊尺寸寸等二、混凝土的強(qiáng)度度和變形1.單軸受力狀態(tài)下混混凝土的抗壓強(qiáng)度度標(biāo)準(zhǔn)試塊：150×150×150非標(biāo)準(zhǔn)試塊：100×100×100換算系數(shù)0.95200×200×200換算系數(shù)1.05立方體抗壓強(qiáng)度是是區(qū)分混凝土強(qiáng)度度等級(jí)的指標(biāo)，我我國規(guī)范混凝土的的強(qiáng)度等級(jí)有：C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50，C55，C60，C65，C70，C75，C80表示混凝土Concrete立方體抗壓強(qiáng)度立方體抗壓強(qiáng)度fcu二、混凝土的強(qiáng)度度和變形1.單軸受力狀態(tài)下混混凝土的抗壓強(qiáng)度度棱柱體抗壓強(qiáng)度fc承壓板試塊標(biāo)準(zhǔn)試塊：150×150×300非標(biāo)準(zhǔn)試塊：100×100×300換算系數(shù)0.95200×200×400換算系數(shù)1.05考慮到承壓板對(duì)試試件的約束，立方方體抗壓強(qiáng)度大于于棱柱體抗壓強(qiáng)度度，且有：fc=0.76fcu(試驗(yàn)結(jié)果)考慮到構(gòu)件和試件件的區(qū)別，取fc=0.67fcu對(duì)國外（美國、日本本、歐洲混凝土協(xié)協(xié)會(huì)等）采用的圓圓柱體試件（d=150,h=300），有fc’=0.79fcu圓柱體抗壓強(qiáng)度二、混凝土的強(qiáng)度度和變形2.單軸受力狀態(tài)下混混凝土的抗拉強(qiáng)度度直接受拉試驗(yàn)ft100100150150500試驗(yàn)結(jié)果：ft=0.26fcu2/3考慮到構(gòu)件和試件件的區(qū)別，尺寸效效應(yīng)，加荷速度等等的影響，取ft=0.23fcu2/3二、混凝土的強(qiáng)度度和變形2.單軸受力狀態(tài)下混混凝土的抗拉強(qiáng)度度劈裂試驗(yàn)ftsddftsFFFF我國根據(jù)100mm立方體的劈裂與抗抗壓試驗(yàn)結(jié)果有：：fts=0.19fcu3/4二、混凝土的強(qiáng)度度和變形2.復(fù)合受力狀態(tài)下混混凝土的抗拉強(qiáng)度度雙軸應(yīng)力力下的強(qiáng)強(qiáng)度1.01.01.21.2-0.2-0.22/fc1/fc拉壓/fc/fc0.20.1-0.10.00.61.0單軸抗拉強(qiáng)度單軸抗壓強(qiáng)度雙向正應(yīng)應(yīng)力下的的強(qiáng)度曲曲線法向應(yīng)力力和剪應(yīng)應(yīng)力下的的強(qiáng)度曲曲線二、混凝凝土的強(qiáng)強(qiáng)度和變變形2.復(fù)合受力力狀態(tài)下下混凝土土的抗拉拉強(qiáng)度三向受壓壓時(shí)的混混凝土強(qiáng)強(qiáng)度1=fcc’1=fcc’2=3=fLfL----側(cè)向約束壓應(yīng)力（加液壓）圓柱體試試驗(yàn)有側(cè)向約約束時(shí)的的抗壓強(qiáng)強(qiáng)度無側(cè)向約約束時(shí)圓圓柱體的的單軸抗抗壓強(qiáng)度度二、混凝凝土的強(qiáng)強(qiáng)度和變變形3.混凝土的的疲勞強(qiáng)強(qiáng)度破壞重復(fù)荷載載下的應(yīng)應(yīng)力-應(yīng)變曲線線fcf321疲勞強(qiáng)度<fcfcf的確定原則則：100×100×300或150×150×450的棱柱體體試塊承承受200萬次（或或以上））循環(huán)荷荷載時(shí)發(fā)發(fā)生破壞壞的最大大壓應(yīng)力力值二、混凝凝土的強(qiáng)強(qiáng)度和變變形4.混凝土的的變形性性能(MPa)fco0(10-3)abcd225201510546810混凝土強(qiáng)度提高加載速度減慢單軸受壓壓時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系系作用是：峰值應(yīng)力后，吸收試驗(yàn)機(jī)的變形能，測出下降段二、混凝凝土的強(qiáng)強(qiáng)度和變變形4.混凝土的的變形性性能單軸受壓壓時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系系的數(shù)學(xué)學(xué)模型u=0.00380=0.002ocfcc0.15fcu=0.00350=0.002ocfcc美國Hognestad模型德國Rüsch模型二、混凝凝土的強(qiáng)強(qiáng)度和變變形4.混凝土的的變形性性能單軸受壓壓時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系系的數(shù)學(xué)學(xué)模型----中國規(guī)范范u0ocfcc二、混凝凝土的強(qiáng)強(qiáng)度和變變形4.混凝土的的變形性性能側(cè)向受約束時(shí)混混凝土的的變形特特點(diǎn)cu約束混凝土非約束混凝土ccfccfcEsecEc

c02c0

sp

cco環(huán)箍斷裂二、混凝凝土的強(qiáng)強(qiáng)度和變變形4.混凝土的的變形性性能軸向受拉拉時(shí)混凝凝土的應(yīng)應(yīng)力應(yīng)變變關(guān)系tto

t0

tu

ftt(MPa)0

(mm)cr=0.00012試件：7619305mmfc=44MPa43210.010.020.030.040.050.06標(biāo)距＝83mm理論模型型?。。《?、混凝凝土的強(qiáng)強(qiáng)度和變變形4.混凝土的的變形性性能重復(fù)荷載載下混凝凝土的變變形性能能pe包羅線與一次性加載時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線相似二、混凝凝土的強(qiáng)強(qiáng)度和變變形4.混凝土的的變形性性能混凝土的的彈性模模量ccccep01原點(diǎn)切線線模量（（彈性模模量）：：拉壓相相同變形模量量（割線線模量、、彈塑性性模量））切線模量量受壓時(shí)，，為0.4~1.0；受拉破壞壞時(shí)，為為1.0二、混凝凝土的強(qiáng)強(qiáng)度和變變形4.混凝土的的變形性性能混凝土的的彈性模模量的試試驗(yàn)方法法（150×150×300標(biāo)準(zhǔn)試件件）c/fcc0.55~10次此線和原點(diǎn)切線基本平行，取其斜率作為Ec二、混凝凝土的強(qiáng)強(qiáng)度和變變形4.混凝土的的變形性性能混凝土的的泊松比比和剪切切模量混凝土的的泊松比比，在壓壓力較小小時(shí)為0.15~0.18，接近破破壞時(shí)可可達(dá)0.5以上，一一般可取取0.2混凝土的的剪切模模量為二、混凝凝土的強(qiáng)強(qiáng)度和變變形4.混凝土的的變形性性能長期荷載載作用下下混凝土土的變形形性能----徐變0.51.01.52.02.505101520253035(×10-3)(月)c<0.5fc，線性徐變變c<0.8fc，非線性徐徐變cree’e’’cr’P原因之一一，膠凝凝體的粘粘性流動(dòng)動(dòng)原因之二二，混凝凝土內(nèi)部部微裂縫縫的不斷斷發(fā)展二、混凝凝土的強(qiáng)強(qiáng)度和變變形4.混凝土的的變形性性能長期荷載載作用下下混凝土土的變形形性能----影響徐變變的因素素應(yīng)力：c<0.5fc，徐變變形形與應(yīng)力力成正比比----線性徐變變0.5fc<c<0.8fc，