混凝土結(jié)構(gòu)材料性能第一頁，共53頁?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計原理第1章本章重點土木工程用鋼筋的品種、級別、性能及其選用原則；

混凝土在各種受力狀態(tài)下的強度與變形性能及其選用原則；

粘結(jié)破壞機理第二頁，共53頁?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計原理第1章1.1.1建筑用鋼筋的種類中高強度鋼絲和鋼絞線§1.1鋼筋熱軋鋼筋預(yù)應(yīng)力螺紋鋼筋冷加工鋼筋第三頁，共53頁。混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理第1章1.1.1建筑用鋼筋的種類熱軋鋼筋§1.1鋼筋第四頁，共53頁?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計原理第1章R熱軋鋼筋分為:4個強度等級：300MPa；335MPa；400MPa；500MPa8個牌號：HPB300；

HRB335；

HRBF335；HRB400；HRBF400；RRB400；HRB500；HRBF500HPB300第五頁，共53頁?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計原理第1章中、高強鋼絲、鋼絞線做預(yù)應(yīng)力筋用中高強鋼絲的直徑4-10mm鋼絞線一般有2、3、7股鋼絲擰成中強：800~1370MPa高強：1470~1860MPa第六頁，共53頁?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計原理第1章預(yù)應(yīng)力螺紋鋼筋大直徑、高強度屈服強度785-1080MPa用于預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的配筋。第七頁，共53頁?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計原理第1章冷加工鋼筋冷加工工藝：冷拉、冷拔、冷軋、冷軋扭。目的：提高強度，節(jié)約鋼材。但塑性減小。冷拉鋼筋仍有屈服臺階。提高抗拉強度，不提高抗壓強度。冷拔、冷軋、冷軋扭抗拉、抗壓強度均提高，無屈服臺階。第八頁，共53頁?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計原理第1章1.1.2混凝土結(jié)構(gòu)對鋼筋性能的要求

強度高熱軋鋼筋鋼絲、鋼絞線、各種冷加工鋼筋第九頁，共53頁?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計原理第1章

塑性好伸長率同一根鋼筋上述伸長率只反映斷口附近殘留變形大小，不反映鋼筋總伸長率情況。：

：

:::第十頁，共53頁?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計原理第1章總（均勻）伸長率鋼筋彈性模量實測鋼筋拉斷強度殘余伸長已回復(fù)彈性應(yīng)變+=第十一頁，共53頁?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計原理第1章鋼筋均勻伸長率的測定第十二頁，共53頁。混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理第1章=90°,180°,反復(fù)彎曲要求：冷彎過程中無裂縫、鱗落或斷裂。D

愈小，要求愈高。反復(fù)次數(shù)愈高，要求愈高。冷彎冷彎是檢驗鋼筋局部變形能力的指標。鋼筋塑性愈好，構(gòu)件破壞前預(yù)兆愈明顯。

第十三頁，共53頁。混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理第1章可加工性好與混凝土粘結(jié)錨固性好變形鋼筋比光面鋼筋好第十四頁，共53頁。混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理第1章鋼筋的直徑常用：6mm，6.5mm，8mm，10mm，12mm，14mm，16mm，18mm，20mm，22mm，25mm，

28mm，32mm，36mm，40mm，50mm。鋼筋的選用原則普通鋼筋：宜用HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500、

可用HPB300、HRB335、HRBF335、RRB400預(yù)應(yīng)力筋：宜用預(yù)應(yīng)力鋼鉸線、中高強度鋼絲、預(yù)應(yīng)力螺紋

鋼筋

可用冷加工鋼筋d=6~50mm第十五頁，共53頁?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計原理第1章§1.2混凝土1.2.1組成及特點普通砼是由水泥、石、砂、水按一定的配合比拌制，經(jīng)過凝固硬化后做成的人工石材骨料水泥結(jié)晶體水泥凝膠體彈性變形的基礎(chǔ)塑性變形的基礎(chǔ)砼的強度及變形隨時間、隨環(huán)境的變化而變化粗骨料細骨料水泥漿氣孔決定混凝土的強度和變形特點第十六頁，共53頁?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計原理第1章§1.2混凝土1.2.1組成及特點普通砼是由水泥、石、砂、水按一定的配合比拌制，經(jīng)過凝固硬化后做成的人工石材第十七頁，共53頁?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計原理第1章1.2.2混凝土強度注意符號的表示方法（1）立方體抗壓強度：混凝土強度等級的確定方法

標準試件在標準條件下養(yǎng)護28天，用標準試驗方法測得的測得的破壞時的具有95%保證率的抗壓強度稱為混凝土的立方體抗壓強度標準值?；炷恋淖罨敬碇怠?.單軸向應(yīng)力狀態(tài)下的混凝土強度：第十八頁，共53頁。混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理第1章（1）立方體抗壓強度第十九頁，共53頁?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計原理第1章承壓板試塊摩擦力不涂潤滑劑涂潤滑劑強度大于我國規(guī)范的方法：不涂潤滑劑壓力試件裂縫發(fā)展擴張整個體系解體，喪失承載力（1）立方體抗壓強度

影響因素：端部約束情況，齡期、加載速率、試塊尺寸等第二十頁，共53頁。混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理第1章非標準試塊強度換算系數(shù)（尺寸效應(yīng)）：

200mm×200mm×200mm:1.05；

100mm×100mm×100mm:0.95。

6〞×12〞圓柱體：1.20

（1〞=2.54cm）

6〞×12〞棱柱體：1.32（1）立方體抗壓強度第二十一頁，共53頁?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計原理第1章（1）立方體抗壓強度22

混凝土強度等級

按立方體抗壓強度標準值確定，按的大小劃分為14級。C15、C20、C25、C30~C80。

混凝土強度等級的選用

其中C50~C80為高強度混凝土標注含義《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》4.1.2：

素混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土強度等級不應(yīng)低于C15；鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土強度等級不應(yīng)低于C20；當采用鋼筋級別400MPa及以上的鋼筋時，混凝土強度等級不應(yīng)低于C25；承受重復(fù)荷載的構(gòu)件，混凝土強度等級不應(yīng)低于C30

；預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土強度等級，不宜低于C40，且不應(yīng)低于C30。第二十二頁，共53頁。混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理第1章

棱柱體高度的取值：

①擺脫端部摩擦力的影響；②試件不致失穩(wěn)。

與的關(guān)系：

試驗?zāi)康模翰捎美庵w試件，比立方體更準確

反映混凝土的實際工作狀態(tài)。

試件尺寸：取mm為標準試件。（2）軸心抗壓強度:第二十三頁，共53頁?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計原理第1章混凝土強度與試塊混凝土強度的修正系數(shù)脆性影響系數(shù)

棱柱體強度與立方體強度之比值第二十四頁，共53頁。混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理第1章混凝土強度等級≤C40C45C50C55C60C65C70C75C80

c10.760.760.760.770.780.790.800.810.82

c21.000.9840.9680.9510.9350.9190.9030.8870.87

c1

和c2值第二十五頁，共53頁?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計原理第1章

直接受拉試驗（3）軸心抗拉強度:

劈裂試驗第二十六頁，共53頁?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計原理第1章（3）軸心抗拉強度:軸心抗拉強度與立方體抗壓強度的折算系數(shù)

試驗離散性的影響系數(shù)

試驗離散性系數(shù)

第二十七頁，共53頁。混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理第1章

雙軸應(yīng)力狀態(tài)

2.復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)下的混凝土強度：1,2(壓－壓)強度增加1,2(拉－壓)強度降低1,2(拉－拉)強度基本不變第二十八頁，共53頁?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計原理第1章拉-剪：抗拉、抗剪強度都降低；壓-剪：當時，抗剪強度隨壓應(yīng)力提高而增大；當時，內(nèi)部裂縫增加，抗剪抗壓強度均降低。

剪壓或剪拉復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)

第二十九頁，共53頁?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計原理第1章

三軸應(yīng)力狀態(tài)

1=fcc’1=fcc’2=3=fLfL----側(cè)向約束壓應(yīng)力（加液壓）圓柱體試驗有側(cè)向約束時的抗壓強度無側(cè)向約束時圓柱體的單軸抗壓強度工程應(yīng)用：約束混凝土鋼管混凝土螺旋箍筋柱第三十頁，共53頁。混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理第1章三向受壓時，強度增加，最大增加5倍

三軸應(yīng)力狀態(tài)

第三十一頁，共53頁。`混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理第1章1.2.3混凝土的變形

混凝土的變形受力變形體積變形外部作用內(nèi)部作用單調(diào)短期加載荷載長期作用多次重復(fù)荷載混凝土硬化過程中產(chǎn)生溫度變化第三十二頁，共53頁。`混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理第1章不穩(wěn)定裂縫發(fā)展階段CD段：破壞階段DE段：（1）混凝土受壓時的應(yīng)力－應(yīng)變關(guān)系單調(diào)短期加載下混凝土的變形性能02468102030σ(MPa)ε

×10-3BACED0cu0.3~0.5fc

0.75~0.9fcfc彈性階段OA段：彈塑性階段AB及BC段：彈性變形，應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系近似直線，骨料和水泥結(jié)晶體受力。普通混凝土sA=

(0.3~0.4)fc，高強混凝土sA=(0.5~0.7)fc水泥凝膠體開始受力，微裂縫穩(wěn)定發(fā)展，產(chǎn)生部分塑性變形，應(yīng)力-應(yīng)變曲線偏離直線，橫向變形增加。BC段內(nèi)部微裂縫連通，不穩(wěn)定發(fā)展，橫向變形劇增，體積應(yīng)變由壓縮轉(zhuǎn)為膨脹。普通混凝土sB=0.8fc，高強混凝土sB=0.95fc。內(nèi)部微裂縫連通形成破壞面，應(yīng)變增長速度加劇，達到峰值應(yīng)變

e0=0.002。應(yīng)變增長，出現(xiàn)縱向裂縫，承載力明顯下降，裂縫連通形成斜向破壞面。僅靠骨料間的咬合力和摩擦等受力。E點的應(yīng)變e=(2~3)e0，應(yīng)力s=(0.4~0.6)fc。裂縫迅速發(fā)展，內(nèi)部結(jié)構(gòu)的整體受到愈來愈嚴重的破壞，傳力路線不斷減少，平均應(yīng)力強度下降。貫穿的主裂縫已很寬，內(nèi)聚力基本已耗盡，對無側(cè)向約束的混凝土，EF已失去意義。第三十三頁，共53頁。`混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理第1章（1）混凝土受壓時的應(yīng)力－應(yīng)變關(guān)系單調(diào)短期加載下混凝土的變形性能高強混凝土：↗，↘第三十四頁，共53頁?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計原理第1章變形模量。棱柱體試件。受壓：受拉：Ec′=0.5Ec剪切模量：Gc=0.4Ec

泊松比=橫向應(yīng)變/縱向應(yīng)變=0.2（2）彈性模量、變形模量第三十五頁，共53頁。`混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理第1章（1）徐變荷載長期作用下混凝土的變形性能結(jié)構(gòu)或材料承受的荷載或應(yīng)力不變，而應(yīng)變或變形隨時間而增長的的現(xiàn)象。特點：開始增長較快，以后逐漸減慢，最后趨于穩(wěn)定。混凝土的徐變

第三十六頁，共53頁?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計原理第1章（1）徐變荷載長期作用下混凝土的變形性能徐變的原因：①水泥凝膠體的黏性流動，使骨料應(yīng)力增大。②混凝土中內(nèi)部微裂縫的發(fā)展。影響徐變的因素：①內(nèi)在因素：混凝土的組成和配比。骨料的剛度越大，骨料相對體積越大，徐變就越??；水灰比越小，徐變也越小。

②環(huán)境因素：養(yǎng)護條件和使用條件。受荷前養(yǎng)護的溫濕度越高，徐變就越??；受荷后構(gòu)件所處的環(huán)境溫度越高，相對濕度越小，徐變就越大。③應(yīng)力因素第三十七頁，共53頁?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計原理第1章徐變對結(jié)構(gòu)的影響：使構(gòu)件變形增大；在軸壓構(gòu)件中，使鋼筋應(yīng)力增加，混凝土應(yīng)力減小；在預(yù)應(yīng)力構(gòu)件中，使預(yù)應(yīng)力發(fā)生損失；在超靜定結(jié)構(gòu)中，使內(nèi)力發(fā)生重分布。第三十八頁，共53頁?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計原理第1章混凝土非受力下的變形（體積收縮）蒸汽養(yǎng)護常溫養(yǎng)護051015200.10.20.30.4收縮(10–3)時間(月)※

混凝土的收縮隨時間而增長

※

兩周可完成全部收縮的25%，一個月可完成 50%

※

整個收縮過程可延續(xù)兩年以上

混凝土開裂時應(yīng)變約為(0.5~2.7)×10-4，而收縮應(yīng)變終極值約為(2~5)×10-4，故收縮應(yīng)變?nèi)缡艿郊s束，極易導(dǎo)致開裂。

混凝土在空氣中結(jié)硬時體積縮小的現(xiàn)象，成為收縮。第三十九頁，共53頁?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計原理第1章混凝土非受力下的變形（體積收縮）影響混凝土收縮的因素：水泥的品種：水泥等級↑，制成的混凝土收縮↑。水泥的用量：水泥用量↑、水灰比↑，收縮↑。骨料的性質(zhì)：骨料彈性模量↓、級配差，收縮↑。養(yǎng)護條件：干燥失水及高溫環(huán)境，收縮↑?；炷林谱鞣椒ǎ夯炷撩軐嵭浴湛s↑。使用環(huán)境：使用環(huán)境溫度↑、濕度↓，收縮↑。構(gòu)件的體積與表面積比值：比值↑，收縮↓。第四十頁，共53頁?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計原理第1章混凝土非受力下的變形（體積收縮）未受荷之前構(gòu)件產(chǎn)生收縮裂縫；預(yù)應(yīng)力構(gòu)件中PC筋與混凝土一同回縮引起預(yù)應(yīng)力損失；超靜定結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)力。配置構(gòu)造鋼筋減小收縮應(yīng)力。設(shè)置施工縫減小超靜定結(jié)構(gòu)內(nèi)力；收縮對混凝土結(jié)構(gòu)的影響粗骨料不收縮水泥砂漿收縮二者界面及砂漿內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力及微裂縫收縮對混凝土結(jié)構(gòu)的不利影響影響機理1.減小混凝土收縮影響有哪些工程措施？AssAss鋼筋受壓，混凝土受拉As第四十一頁，共53頁。混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理第1章§1.3鋼筋與混凝土的粘結(jié)PPT兩種粘結(jié)作用錨固粘結(jié)保證鋼筋和混凝土共同工作裂縫間粘結(jié)減小裂縫寬度、提高構(gòu)件的剛度對于存在錨固粘結(jié)應(yīng)力的地方，必須保證足夠的錨固長度，必要時采取機械錨固措施，避免產(chǎn)生脆性粘結(jié)破壞。受拉的光圓鋼筋末端均需設(shè)置彎鉤1粘結(jié)的意義

第四十二頁，共53頁?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計原理第1章鋼筋和混凝土有相對變形（滑移），就會在鋼筋和混凝土的交界面上，產(chǎn)生沿著鋼筋軸線方向的相互作用力，這種力稱為粘結(jié)力。2粘結(jié)力的定義

第四十三頁，共53頁?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計原理第1章（1）

水泥膠體與鋼筋表面的膠結(jié)力

水泥漿體對鋼筋表面氧化層的滲透以及水化過程中水泥結(jié)晶體的生長和硬化。鋼筋與混凝土產(chǎn)生相對滑動后，膠結(jié)作用即喪失

（2）

混凝土與鋼筋間的摩擦力

砼收縮緊緊握裹而產(chǎn)生的摩擦力。取決于握裹力和鋼筋與混凝土表面的摩擦系數(shù)

（3）

機械咬合力

由于鋼筋表面凸凹不平而產(chǎn)生的機械咬合力。對于光圓鋼筋，這種咬合力來自于表面的粗糙不平。對于變形鋼筋咬合作用主要是由于變形鋼筋肋間嵌入混凝土而產(chǎn)生的。3粘結(jié)力的組成

（4）鋼筋端部在混凝土內(nèi)的錨固作用第四十四頁，共53頁?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計原理第1章3粘結(jié)力的組成

(1)光圓鋼筋粘結(jié)力：主要是膠結(jié)力和摩擦力。破壞過程：沒有產(chǎn)生滑移前，只有化學吸附作用，一 旦混凝土和鋼筋產(chǎn)生滑移有摩擦力，但粘結(jié)強 度較小，易拔出。措施：端部做彎鉤、彎折或焊接短鋼筋，和足夠的錨固長度。

（受壓時，可不 做彎鉤）第四十五頁，共53頁?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計原理第1章3粘結(jié)力的組成

粘結(jié)力：膠結(jié)力、摩擦力、機械咬合力,主要是機械咬合力

破壞過程：先有膠結(jié)力，滑移產(chǎn)生之后，有摩擦力、 機械咬合力。 當混凝土較薄時，產(chǎn)生劈裂破壞。 當混凝土較厚時，或布置箍筋時，產(chǎn)生刮犁式 破壞，鋼筋被撥出。措施：變形鋼筋端部可不做彎鉤，應(yīng)有足夠的錨固長 度。(2)變形鋼筋第四十六頁，共53頁?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計原理第1章4影響粘結(jié)強度的主要因素1）混凝土強度：2）相對保護層厚度：3）鋼筋凈間距：4）橫向配筋：5）鋼筋表面特征和外形特征：6）受力情況：混凝土的粘結(jié)強度與混凝土抗拉強度成正比；相對保護層c/d→大，混凝土的側(cè)向約束作用增大，混凝土抵抗劈裂破壞的能力也越大，粘結(jié)強度越高。橫向鋼筋的存在限制了徑向裂縫的發(fā)展，阻止了劈裂破壞的發(fā)生，使粘結(jié)強度得到提高。

光面鋼筋表面凹凸較小，機械咬合作用小，粘結(jié)強度低。變形鋼筋肋的相對受力面積（擠壓混凝土的面積與鋼筋截面積的比值）越大，其粘結(jié)強度越大。若在錨固范圍內(nèi)存在側(cè)壓力，則可增大鋼筋與混凝土界面的摩擦力，從而提高粘結(jié)強度；若在錨固范圍內(nèi)存在剪力，則其產(chǎn)生的斜裂縫會使錨固鋼筋受到銷栓作用而降低粘結(jié)強度；受反復(fù)荷載作用的鋼筋，肋前肋后的混凝土會被擠碎，導(dǎo)致咬合作用降低，從而降低粘結(jié)強度。鋼筋的粘結(jié)破壞形態(tài)還與鋼筋凈距s有關(guān)?！?/p>

當鋼筋凈距較大時（s>2c），可能是保護層劈裂；※

當鋼筋凈距較小時（s<2c），可能沿鋼筋連線劈裂，導(dǎo)致粘結(jié)強度降低。第四十七頁，共53頁。混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理第1章5保證粘結(jié)力的措施保證錨固長度和搭接長度；保證鋼筋周圍的混凝土保護層有足夠的厚度；光圓筋在端部做成彎鉤?；炷翉姸鹊燃壊灰颂停皇芰^大鋼筋采用變形鋼筋；接頭部位、