第二章材料的物理力學(xué)性能

主要內(nèi)容：混凝土的物理力學(xué)性能鋼筋的物理力學(xué)性能鋼筋與混凝土的粘結(jié)第二章鋼筋和混凝土的材料性能2.1混凝土2.1混凝土一、混凝土的強(qiáng)度混凝土立方抗壓強(qiáng)度混凝土軸心抗壓強(qiáng)度混凝土抗拉強(qiáng)度150×150×150150×150×300100×100×500第二章鋼筋和混凝土的材料性能2.1混凝土（1）立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值：邊長(zhǎng)150mm立方體標(biāo)準(zhǔn)試件，在標(biāo)準(zhǔn)條件下（20±3℃，≥90%濕度）養(yǎng)護(hù)28天，用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法（加載速度0.15~0.3N/mm2/sec，兩端不涂潤(rùn)滑劑）測(cè)得的具有95%保證率的立方體抗壓強(qiáng)度。fcu,k=

fcu,m(1-1.645

)。

2.1混凝土一、混凝土的強(qiáng)度1、立方體抗壓強(qiáng)度f(wàn)cu，立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fcu,k（2）混凝土的強(qiáng)度等級(jí)：《規(guī)范》是根據(jù)混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值來(lái)劃分的。從C15~C80共劃分為14個(gè)強(qiáng)度等級(jí)（如C30表示fcu,k=30N/mm2），級(jí)差為5N/mm2。第二章鋼筋和混凝土的材料性能2.1混凝土2、軸心抗壓強(qiáng)度f(wàn)c

（1）軸心抗壓強(qiáng)度的概念：也稱棱柱體抗壓強(qiáng)度（用符號(hào)fc表示），是用高寬比為2~4的棱柱體試件測(cè)得的具有95%保證率的抗壓強(qiáng)度稱之為軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。

（2）棱柱體抗壓強(qiáng)度和立方體抗壓強(qiáng)度的換算關(guān)系結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度與試塊混凝土強(qiáng)度的比值脆性影響系數(shù)

棱柱體強(qiáng)度與立方體強(qiáng)度之比值第二章鋼筋和混凝土的材料性能▲劈裂試驗(yàn)

（由于軸心受拉試驗(yàn)對(duì)中困難，也常常采用立方體或圓柱體劈裂試驗(yàn)測(cè)定混凝土的抗拉強(qiáng)度）3、軸心抗拉強(qiáng)度f(wàn)t軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值

一次短期荷載下

受力變形長(zhǎng)期荷載下砼變形多次重復(fù)荷載下收縮變形

體積變形

膨脹變形溫度變形二、混凝土的變形第二章鋼筋和混凝土的材料性能2.1混凝土第二章鋼筋和混凝土的材料性能2.1混凝土1、一次短期荷載下的變形

（1）單軸單調(diào)受壓時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系

（常采用棱柱體試件來(lái)測(cè)定）02468102030s(MPa)e×10-3第二章鋼筋和混凝土的材料性能2.1混凝土BACEDA點(diǎn)以前，微裂縫沒(méi)有明顯發(fā)展，混凝土的變形主要彈性變形，應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系近似直線。A點(diǎn)應(yīng)力隨混凝土強(qiáng)度的提高而增加，對(duì)普通強(qiáng)度混凝土sA約為

(0.3~0.4)fc，對(duì)高強(qiáng)混凝土sA可達(dá)(0.5~0.7)fc。A點(diǎn)以后，由于微裂縫處的應(yīng)力集中，裂縫開(kāi)始有所延伸發(fā)展，產(chǎn)生部分塑性變形，應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)開(kāi)始加快，應(yīng)力-應(yīng)變曲線逐漸偏離直線。微裂縫的發(fā)展導(dǎo)致混凝土的橫向變形增加。但該階段微裂縫的發(fā)展是穩(wěn)定的。混凝土在結(jié)硬過(guò)程中，由于水泥石的收縮、骨料下沉以及溫度變化等原因，在骨料和水泥石的界面上形成很多微裂縫，成為混凝土中的薄弱部位?；炷恋淖罱K破壞就是由于這些微裂縫的發(fā)展造成的。達(dá)到B點(diǎn)，內(nèi)部一些微裂縫相互連通，裂縫發(fā)展已不穩(wěn)定，橫向變形突然增大，體積應(yīng)變開(kāi)始由壓縮轉(zhuǎn)為增加。在此應(yīng)力的長(zhǎng)期作用下，裂縫會(huì)持續(xù)發(fā)展最終導(dǎo)致破壞。取B點(diǎn)的應(yīng)力作為混凝土的長(zhǎng)期抗壓強(qiáng)度。普通強(qiáng)度混凝土sB約為0.8fc，高強(qiáng)強(qiáng)度混凝土sB可達(dá)0.95fc以上。達(dá)到C點(diǎn)fc，內(nèi)部微裂縫連通形成破壞面，應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)速度明顯加快，C點(diǎn)的縱向應(yīng)變值稱為峰值應(yīng)變

e0，約為0.002?？v向應(yīng)變發(fā)展達(dá)到D點(diǎn)，內(nèi)部裂縫在試件表面出現(xiàn)第一條可見(jiàn)平行于受力方向的縱向裂縫。隨應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)，試件上相繼出現(xiàn)多條不連續(xù)的縱向裂縫，橫向變形急劇發(fā)展，承載力明顯下降，混凝土骨料與砂漿的粘結(jié)不斷遭到破，裂縫連通形成斜向破壞面。E點(diǎn)的應(yīng)變e=(2~3)e0，應(yīng)力s=(0.4~0.6)fc。第二章鋼筋和混凝土的材料性能2.1混凝土（2）不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土的應(yīng)力-應(yīng)變曲線

強(qiáng)度越高，峰值應(yīng)變?cè)酱?，極限應(yīng)變?cè)酱?，下降段越陡峭——延性越差?qiáng)度越低，峰值應(yīng)變?cè)叫?，極限應(yīng)變?cè)叫?，下降段越平緩——延性越好第二章鋼筋和混凝土的材料性能?yīng)變與時(shí)間的關(guān)系曲線（t0

時(shí)刻加載，t時(shí)刻卸載）t0elashcrela,ela,,cr,eteeeeee瞬時(shí)恢復(fù)應(yīng)變彈性后效殘余應(yīng)變加載瞬時(shí)應(yīng)變

收縮應(yīng)變

徐變

▲特點(diǎn)：開(kāi)始快、以后慢；半年完成大部分、一年穩(wěn)定、三年終止（3）徐變與時(shí)間的關(guān)系第二章鋼筋和混凝土的材料性能2.1混凝土施加的初應(yīng)力水平加荷齡期養(yǎng)護(hù)和使用條件下的溫、濕度混凝土組成部分構(gòu)件尺寸（4）影響徐變的因素3、混凝土在重復(fù)荷載作用下的變形性能－疲勞

一次加載作用下的應(yīng)力應(yīng)變曲線3、混凝土在重復(fù)荷載作用下的變形性能－疲勞第二章鋼筋和混凝土的材料性能（2）重復(fù)荷載作用下的應(yīng)力-應(yīng)變曲線▲疲勞破壞的特征：裂縫小而變形大混凝土的體積變形收縮變形：混凝土在空氣中硬結(jié)體積減小的現(xiàn)象叫收縮。膨脹變形：混凝土在水中硬結(jié)體積增大的現(xiàn)象叫膨脹。溫度變形：熱脹冷縮。第二章鋼筋和混凝土的材料性能2.2鋼筋2.2鋼筋一、鋼筋的分類有明顯屈服點(diǎn)的鋼筋：如熱軋鋼筋無(wú)明顯屈服點(diǎn)的鋼筋：如鋼絲、鋼絞線、預(yù)應(yīng)力螺紋鋼筋第二章鋼筋和混凝土的材料性能2.2鋼筋a

——比例極限b——屈服上限屈服下限，即屈服強(qiáng)度

fyoa

——彈性階段

(延伸…）d

——極限抗拉強(qiáng)度bc

——屈服階段cd

——強(qiáng)化階段de——破壞階段e

——極限應(yīng)變

二、鋼筋的強(qiáng)度與變形1、

有明顯屈服點(diǎn)鋼筋的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系第二章鋼筋和混凝土的材料性能4、無(wú)明顯屈服點(diǎn)鋼筋的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系a點(diǎn)：比例極限，約為0.65fu；a點(diǎn)前：為線彈性關(guān)系;a點(diǎn)后：為非線性關(guān)系;

沒(méi)有明顯的屈服點(diǎn);強(qiáng)度設(shè)計(jì)指標(biāo)——條件屈服點(diǎn);即殘余應(yīng)變?yōu)?.2%所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力；《規(guī)范》取s0.2=0.85fu曲線的數(shù)學(xué)模型：見(jiàn)建工教材

P25的雙斜線模型選用鋼筋的原則1，有較高的強(qiáng)度和合適的屈強(qiáng)比2，足夠的塑性3，可焊性4，耐久性和耐火性5，與混凝土有良好的粘結(jié)能力第二章材料的力學(xué)性能2.3鋼筋與混凝土的粘結(jié)2.3鋼筋與混凝土的粘結(jié)一、粘結(jié)的概念二、粘結(jié)的作用通過(guò)粘結(jié)可實(shí)現(xiàn)鋼筋與混凝土之間的應(yīng)力傳遞，保證兩種材料結(jié)合在一起共同工作。三、粘結(jié)應(yīng)力的分類分為錨固粘結(jié)應(yīng)力和局部粘結(jié)應(yīng)力四、粘結(jié)強(qiáng)度1拔出試驗(yàn)第二章材料的力學(xué)性能五

影響粘結(jié)強(qiáng)度的主要因素

（1）混凝土強(qiáng)度：混凝土強(qiáng)度等級(jí)高、粘結(jié)強(qiáng)度大；且與抗拉強(qiáng)度f(wàn)t

成正比。（2）鋼筋的外形特征:變形鋼筋的粘結(jié)強(qiáng)度大于光面鋼筋的粘結(jié)強(qiáng)度。（3）

保護(hù)層厚度和鋼筋凈間距：相對(duì)保護(hù)層厚度c/d

越大，粘結(jié)強(qiáng)度越高。鋼筋凈距s與鋼筋直徑d的比值s/d

越大，粘結(jié)強(qiáng)度也越高。第二章材料的力學(xué)性能2.3鋼筋與混凝土的粘結(jié)第二章材料的力學(xué)性能2.3鋼筋與混凝土的粘結(jié)（4）

橫向配筋：限制了徑向裂縫的發(fā)展，使粘結(jié)強(qiáng)度得到提高。