緒論

以混凝土為主要材料制作的結(jié)構(gòu)稱為混凝土結(jié)構(gòu)。它包括素混凝土結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)和各種其他形式的加筋混凝土結(jié)構(gòu)。素混凝土結(jié)構(gòu)是指不配置任何鋼材的混凝土結(jié)構(gòu)，常用于路面和一些非承重結(jié)構(gòu)。預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)是在結(jié)構(gòu)或構(gòu)件中配置了預(yù)應(yīng)力鋼筋并施加預(yù)應(yīng)力的結(jié)構(gòu)。

（a）素混凝土梁；（b）鋼筋混凝土梁由于混凝土抗拉強(qiáng)度很低，在不大的荷載作用下，梁下部受拉區(qū)邊緣的混凝土即出現(xiàn)裂縫，而受拉區(qū)混凝土一旦開裂，裂縫迅速發(fā)展，梁瞬時(shí)斷裂而破壞。此時(shí)受壓區(qū)混凝土的抗壓強(qiáng)度還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有充分利用，梁的承載力很低。如果在梁的底部受拉區(qū)配置抗拉強(qiáng)度較高的鋼筋，形成鋼筋混凝土梁，當(dāng)荷載增加到一定值時(shí)，梁的受拉區(qū)仍會(huì)開裂，但鋼筋可以代替混凝土承受拉力，裂縫不會(huì)迅速發(fā)展，梁的承載能力還會(huì)繼續(xù)提高。如果配筋適當(dāng)，梁可以在較大的荷載作用下才被破壞，破壞時(shí)鋼筋的應(yīng)力可以達(dá)到屈服強(qiáng)度，受壓區(qū)混凝土的抗壓強(qiáng)度也能得到充分利用。而且在破壞前，裂縫充分發(fā)展，梁的變形迅速增大，有明顯的破壞預(yù)兆。在混凝土適當(dāng)?shù)奈恢门渲靡欢ㄐ问胶蛿?shù)量的鋼筋形成鋼筋混凝土構(gòu)件后，可以收到下列效果：(1)結(jié)構(gòu)的承載能力有很大的提高；(2)結(jié)構(gòu)的受力性能得到顯著的改善鋼筋和混凝土是兩種物理力學(xué)性能很不相同的材料，它們能夠有效地結(jié)合在一起共同工作的主要原因是：(1)混凝土硬化后，鋼筋和混凝土之間存在粘結(jié)力，使兩者之間能傳遞力和變形。粘結(jié)力是使這兩種不同性質(zhì)的材料能夠共同工作的基礎(chǔ)。(2)鋼筋和混凝土兩種材料的線膨脹系數(shù)接近，鋼筋為1.2×10-5/℃，混凝土為(1.0～1.5)×l0-5/℃，所以當(dāng)溫度變化時(shí)，鋼筋和混凝土的粘結(jié)力不會(huì)因兩者之間過大的相對(duì)變形而破壞。(3)混凝土對(duì)鋼筋具有良好的保護(hù)作用，能夠保證結(jié)構(gòu)的耐久性，使鋼筋與混凝土長期可靠地工作。0.2鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)缺點(diǎn)

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)與其他結(jié)構(gòu)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)：

(1)就地取材。

(2)節(jié)約鋼材。

(3)耐久性好。

(4)耐火性好。

(5)可模性好。

(6)整體性好。

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)也具有下述主要缺點(diǎn)：

(1)自重大

(2)抗裂性差。0.3混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用及發(fā)展簡況

應(yīng)用相當(dāng)廣泛，朝輕質(zhì)高強(qiáng)的方向發(fā)展鋼筋混凝土是由鋼筋和混凝土兩種性質(zhì)不相同的材料組成的，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件受力性能與鋼筋和混凝土兩種材料的力學(xué)性能密切相關(guān)。

1。1鋼筋

1。1。1鋼筋的品種、級(jí)別和形式

（1）按化學(xué)成分：碳素鋼和普通低合金鋼

第1章混凝土結(jié)構(gòu)用材料的力學(xué)性能（2）根據(jù)加工工藝：A.熱軋鋼筋：在高溫下直接由碳素鋼、普通低合金鋼軋制成型；B.熱處理鋼：將熱軋鋼經(jīng)過調(diào)質(zhì)（加熱、淬火和回火）處理后制成目的主要是提高強(qiáng)度，而塑性降低不多；C.鋼絲：包括光面鋼絲、消除應(yīng)力鋼絲、螺旋肋鋼絲、刻痕鋼絲和鋼絞線等（定義見書）。(3）根據(jù)鋼筋外形：A.光圓鋼筋：表面是光滑的；（HPB235）B.變形鋼筋：表面有肋（如月牙肋等）（HRB335、HRB400、RRB400）；（4）根據(jù)力學(xué)特性：A.軟鋼：在應(yīng)力應(yīng)變圖上有明顯屈服臺(tái)階，如普通熱軋低碳鋼和低合金鋼；B.硬鋼：在應(yīng)力應(yīng)變圖上無屈服臺(tái)階，如中、高強(qiáng)鋼絲和鋼絞線；2．鋼筋的彈性模量ES（見表1.2）彈性模量：材料在單向受拉或受壓狀態(tài)下其應(yīng)力應(yīng)變呈線性關(guān)系時(shí)，截面上正應(yīng)力和正應(yīng)變的比值。3．反映鋼筋塑性性能的指標(biāo)：伸長率和冷彎性能塑性（或延性）：指鋼材受力屈服后，能產(chǎn)生顯著的殘余變形而不立即斷裂的性質(zhì)。伸長率：冷彎性能：鋼材在冷加工產(chǎn)生塑性變形時(shí)，對(duì)產(chǎn)生裂縫的抵抗能力4.鋼筋的冷加工（常溫下加工）目的：提高鋼材的屈服強(qiáng)度，但同時(shí)鋼材的塑性降低。冷加工方法：（1）冷拉：在常溫下將鋼筋拉伸至屈服，然后卸載且再拉伸，可使屈服強(qiáng)度提高；時(shí)效硬化：在常溫下將鋼筋拉伸至屈服后卸載，經(jīng)過一段時(shí)間后再拉伸，可使屈服強(qiáng)度和極限抗拉強(qiáng)度提高。（2）冷拔：在常溫下將鋼筋拔過比其自身直徑還小的硬質(zhì)合金拔絲模拉伸至屈服；（3）冷軋：將熱軋圓盤條經(jīng)冷拔或冷拉工藝減小直徑后，在鋼筋表面軋出月牙紋的鋼筋。5．鋼筋的選用原則(1).較高的強(qiáng)度；(2).良好的塑性；(3).良好的可焊性；(4).較強(qiáng)的耐火性；(5).鋼筋與混凝土良好的粘結(jié)力。6．設(shè)計(jì)時(shí)如何選用鋼筋（1）鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中的非預(yù)應(yīng)力鋼筋，宜選用熱軋鋼筋，且宜優(yōu)先采用HRB400和HRB335級(jí)鋼筋，也可采用HPB235和RRB400級(jí)熱軋鋼。（2）預(yù)應(yīng)力鋼筋宜采用預(yù)應(yīng)力鋼絞線、中高強(qiáng)鋼絲，也可采用熱處理鋼筋。（3）應(yīng)盡量選用強(qiáng)度較高、塑性較好、價(jià)格較低的鋼材。1-2混凝土的物理力學(xué)性能·混凝土的組成：混凝土=水泥+細(xì)骨料（砂）+粗骨料（碎石或鵝卵石）+水+外加劑·抗壓強(qiáng)度的測定：讓混凝土試件均勻受壓，它在即將破壞前所能承受的最大壓應(yīng)力即為其極限抗壓強(qiáng)度?！び绊懣箟簭?qiáng)度的因素：組成材料、施工方法、試件尺寸、加荷方法、加荷速度等因素。尺寸效應(yīng)：當(dāng)試件的尺寸越小，試塊與壓力機(jī)加壓板之間摩擦力作用的影響就愈大，量測所得的極限強(qiáng)度值越高，反之愈低，這種現(xiàn)象稱為“尺寸效應(yīng)”。一、砼強(qiáng)度的分類（一）單向受力狀態(tài)下的混凝土強(qiáng)度1.混凝土的抗壓強(qiáng)度（單位：N/mm2或稱MPa）（1）混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度的確定方法：標(biāo)準(zhǔn)試件：150mm×150mm×150mm的立方體；標(biāo)準(zhǔn)制作條件：在溫度（20±3）0C和相對(duì)濕度90%以上的環(huán)境下養(yǎng)護(hù)28天；標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法：試件表面不涂潤滑劑、均勻加載和勻速加“靜”載的主要作用：混凝土強(qiáng)度的基本指標(biāo)和評(píng)定混凝土強(qiáng)度等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)。（2）混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度（N/mm2）

確定方法：

標(biāo)準(zhǔn)試件：高寬比為2~3，尺150mm×150mm×300mm的棱柱體；（其余同的確定方法）；

與的關(guān)系：公式（1.3）

主要作用:受壓構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算。

2.混凝土的軸心抗拉強(qiáng)度

確定方法：軸心受拉試驗(yàn)和劈裂試驗(yàn)（自學(xué)）；

由表1.3可知，混凝土軸心抗拉強(qiáng)度約為抗壓強(qiáng)度的1/10；

與的關(guān)系:公式1.6

(二).復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)下混凝土的強(qiáng)度1.關(guān)于雙向應(yīng)力狀態(tài)下的強(qiáng)度變化規(guī)律·雙向受壓時(shí)，混凝土抗壓強(qiáng)度大于單向；·雙向受拉時(shí)，混凝土抗拉強(qiáng)度接近于單向；·一向受壓和受拉時(shí)，其抗拉（壓）強(qiáng)度均低于相應(yīng)的單向強(qiáng)度；·由于剪應(yīng)力的存在，混凝土抗壓強(qiáng)度低于單向；·由于壓應(yīng)力的存在，混凝土抗剪強(qiáng)度有限增加。2.關(guān)于三向受壓狀態(tài)下的強(qiáng)度變化規(guī)律結(jié)論：三向受壓狀態(tài)下的混凝土抗壓強(qiáng)度大于雙向和單向。注:實(shí)際工程中均采用單向強(qiáng)度，但要考慮復(fù)合應(yīng)力情況，從構(gòu)造上加以調(diào)整。二.混凝土的變形變形的分類：受力變形(荷載產(chǎn)生)、非受力變形（收縮、溫差即濕差產(chǎn)生）。1.一次短期加載下混凝土的變形（1）混凝土受壓時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線實(shí)際試驗(yàn)曲線如圖，其規(guī)律為：a.應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系為曲線，上升段中僅有一小段直線；b.應(yīng)力峰值對(duì)應(yīng)的應(yīng)變約為0.002（基本與等級(jí)無關(guān)）；c.混凝土強(qiáng)度高時(shí)其延性越差。（2）《規(guī)范》采用的混應(yīng)力-應(yīng)變曲線該曲線分為兩個(gè)部分，上升部分為拋物線段，另外一部分為水平直線段。當(dāng)≤時(shí)(1.8)當(dāng)＜≤時(shí)(1.9)3．橫三向變?nèi)位炷潦苋龎簳r(shí)三在產(chǎn)三生縱三向變?nèi)蔚娜瑫r(shí)三還會(huì)三產(chǎn)生三橫向三變形三，橫三向應(yīng)三變與三縱向三應(yīng)變?nèi)热Q為三泊松三比系三數(shù)三。三規(guī)范三取=0三.2。2.荷載三長期三作用三下混三凝土三的變?nèi)涡匀埽?）徐三變：三在長三期不三變的三荷載三作用三下，三變形三隨時(shí)三間而三增長三。（2）影三響徐三變的三因素三：應(yīng)三力（三荷載三）大三小；加載三時(shí)的三齡期三；材性、三工作三環(huán)境三等；（3）徐三變對(duì)三結(jié)構(gòu)三的影三響（三多數(shù)三情況三為不三利影三響）A使結(jié)三構(gòu)產(chǎn)三生應(yīng)三力重三分布三：B使預(yù)三應(yīng)力三產(chǎn)生三損失三。3.混凝三土在三荷載三重復(fù)三作用三下的三變形三（疲三勞變?nèi)危┢谌茐娜汉扇d重三復(fù)作三用引三起的三破壞三；（4）混三凝土三的彈三性模三量和三變形三摸量A.彈性三模量三（三切線三模量三）：三取混三凝土三棱柱三體受三壓應(yīng)三力-應(yīng)變?nèi)€的三原點(diǎn)三切線三的斜三率作三為三。（三表1.三4）B變形三模量三（三割線三模量三）：三應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)€三上原三點(diǎn)至三任一三點(diǎn)割三線的三斜率三，稱三為任三意點(diǎn)三的變?nèi)文Ｈ浚慈乘苋噪A三段的三應(yīng)力三應(yīng)變?nèi)P(guān)系三。二者三關(guān)系三：三（三為三彈性三系數(shù)三，等三于彈三性應(yīng)三變與三總應(yīng)三變的三比值三）（5）.混凝三土的三收縮三與膨三脹。影響三：產(chǎn)三生裂三縫，三導(dǎo)致三預(yù)應(yīng)三力損三失。三（影三響因三素見三書）（6）混三凝土三的溫三度變?nèi)危ㄈ裏崦浫淇s三）（三自學(xué)三）3.設(shè)計(jì)三時(shí)如三何選三用混三凝土三（1）鋼三筋混三凝土三結(jié)構(gòu)三的混三凝土三強(qiáng)度三等級(jí)三不應(yīng)三低于C1三5；三（2）當(dāng)采三用HR三B3三35級(jí)鋼三筋時(shí)三，不三宜低三于C2三0；三（3）當(dāng)采三用HR三B4三00和RR三B4三00級(jí)鋼三筋以三及對(duì)三承受三重復(fù)三荷載三的構(gòu)三件，三不得三低于C2三0；三（4）預(yù)應(yīng)三力混三凝土三結(jié)構(gòu)三的混三凝土三強(qiáng)度三等級(jí)三不應(yīng)三低于三于C3三0；三（5）當(dāng)采三用鋼三絲、三鋼絞三線、三熱扎三鋼筋三作預(yù)三應(yīng)力三鋼筋三時(shí)，三不宜三低于C4三0。§2三.3混凝三土與三鋼筋三的粘三結(jié)粘結(jié)三的意三義：三確保三混凝三土與三鋼筋三能共三同工三作。二.粘結(jié)三力的三組成1.膠結(jié)三力；2摩擦三力；3機(jī)械三咬合三力；4端部三錨固三；三.粘結(jié)三強(qiáng)度三（公三式1.三19）影響三粘結(jié)三強(qiáng)度三的因三素（三自學(xué)三）四.鋼筋三的錨三固與三搭接三（保三證鋼三筋與三混凝三土間三的粘三結(jié)）鋼筋三在支三座內(nèi)三的錨三固長三度：三（1.三20）鋼筋三與鋼三筋的三搭接三長度:三(1三.2三1)保證三粘接三的構(gòu)三造措三施：三見書.注（1）機(jī)三械錨三固的三形式三末三端帶三彎鉤三；末三端與三鋼板三穿孔三塞焊三；末三端與三短鋼三筋雙三面巾三焊；（2）鋼三筋綁三扎搭三接接三頭連三接區(qū)三段的三長度三為1.三3倍搭三接長三度，三凡搭三接接三頭中三點(diǎn)位三于該三連接三區(qū)段三長度三內(nèi)的三搭接三接頭三均屬三于同三一連