鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的材料本課程解決三個(gè)問(wèn)題：1、混凝土為什么配鋼筋？2、鋼筋與混凝土能夠一起工作嗎？3、混凝土中怎樣配鋼筋？（課程重點(diǎn)）第2頁(yè),共45頁(yè)，2024年2月25日，星期天1、混凝土為什么配鋼筋？梁的受力圖ＶＶM第3頁(yè),共45頁(yè)，2024年2月25日，星期天habAsh0第4頁(yè),共45頁(yè)，2024年2月25日，星期天2、鋼筋與混凝土能夠一起工作嗎？答：二者之間存在粘結(jié)力，鋼筋與混凝土能夠一起工作。第5頁(yè),共45頁(yè)，2024年2月25日，星期天第1章混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能第6頁(yè),共45頁(yè)，2024年2月25日，星期天1.1鋼筋的品種和力學(xué)性能

1.1.1、鋼筋的品種（一）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第7頁(yè),共45頁(yè)，2024年2月25日，星期天（二）按表面形狀和直徑光圓鋼筋變形鋼筋按表面形狀：按直徑：鋼筋鋼絲見(jiàn)圖1-1第8頁(yè),共45頁(yè)，2024年2月25日，星期天（三）按加工鋼筋熱軋鋼筋：熱軋光面鋼筋HPB235，熱軋帶肋鋼筋HRB335，

HRB400，HRB500，余熱處理鋼筋RRB400冷拉鋼筋：由熱軋鋼筋在常溫下用機(jī)械拉伸而成余熱處理鋼筋：RRB400，鋼筋通過(guò)加熱、淬火、回火而成H：熱軋（HOTROLLED）

P:光面（PLAIN）B:鋼筋（BAR）

R:帶肋的（RIBBED）第9頁(yè),共45頁(yè)，2024年2月25日，星期天鋼絲光圓鋼絲：有3mm、4mm、5mm、6mm、6.25mm、7mm、8mm、

9mm、10mm、12mm螺旋肋鋼絲：以普通低碳鋼或普通低合金鋼熱軋的圓盤(pán)條為母材，經(jīng)冷軋減徑后，在其表面冷軋成兩面或三面有月牙肋的鋼絲。直徑有4mm、4.8mm、5mm、6mm、6.25mm、7mm、

8mm、9mm、10mm。刻痕鋼絲：在光圓鋼絲的表面上進(jìn)行機(jī)械刻痕處理。<5mm和>5mm鋼絞線由多根高強(qiáng)光圓或刻痕鋼絲捻制在一起經(jīng)過(guò)低溫回火處理清除內(nèi)應(yīng)力后制成分為2股、3股和7股對(duì)7股鋼絲捻制的鋼絞線還可經(jīng)拔模制成型號(hào)為（1*7）C的鋼絞線第10頁(yè),共45頁(yè)，2024年2月25日，星期天螺紋鋼筋有18mm、25mm、32mm、40mm、50mm等在目前稱(chēng)為混凝土用螺紋鋼筋，主要用作為預(yù)應(yīng)力錨桿鋼棒按表面形狀分為光圓鋼棒、螺旋槽鋼棒、螺旋肋鋼棒、帶肋鋼棒優(yōu)點(diǎn)：強(qiáng)度高、延性好、具有可焊性、鐓鍛性、可判卷主要用于預(yù)應(yīng)力砼離心管樁、電桿、鐵路軌枕、橋梁、碼頭基礎(chǔ)、地下工程、污水處理及其他預(yù)制構(gòu)件中鋼筋的應(yīng)用范圍非預(yù)應(yīng)力鋼筋：HRB235，HRB335，HRB400，RRB400預(yù)應(yīng)力鋼筋：鋼絲，，鋼絞線，熱處理鋼筋，螺紋鋼筋、鋼棒第11頁(yè),共45頁(yè)，2024年2月25日，星期天

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(wú)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）鋼筋的應(yīng)力-應(yīng)變曲線1.1.2、鋼筋的力學(xué)性能第12頁(yè),共45頁(yè)，2024年2月25日，星期天徐變應(yīng)力不變，隨時(shí)間的增長(zhǎng)應(yīng)變繼續(xù)增加松弛長(zhǎng)度不變，隨時(shí)間的增長(zhǎng)應(yīng)力降低對(duì)結(jié)構(gòu)，尤其是預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生不利的影響，需采取必要的措施（二）鋼筋的徐變和松弛第13頁(yè),共45頁(yè)，2024年2月25日，星期天重復(fù)荷載作用下，鋼筋的強(qiáng)度<靜載作用下的強(qiáng)度規(guī)定的應(yīng)力幅度內(nèi)，經(jīng)一定次數(shù)的重復(fù)荷載后，發(fā)生疲勞破壞的最大應(yīng)力值稱(chēng)為疲勞強(qiáng)度。對(duì)鋼筋用疲勞應(yīng)力幅來(lái)表示其疲勞強(qiáng)度。試驗(yàn)方法單根鋼筋的軸拉疲勞鋼筋埋入混凝土中重復(fù)受拉或受彎（三）鋼筋的疲勞第14頁(yè),共45頁(yè)，2024年2月25日，星期天（一）冷拉

BKZZ’K’殘余變形冷拉伸長(zhǎng)率無(wú)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，塑性下降第15頁(yè),共45頁(yè)，2024年2月25日，星期天（二）冷拔經(jīng)過(guò)冷拔后鋼筋沒(méi)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)度第16頁(yè),共45頁(yè)，2024年2月25日，星期天（三）熱處理對(duì)特定鋼號(hào)的鋼筋進(jìn)行淬火和回火處理強(qiáng)度提高，塑性降低不降低強(qiáng)度的前提下，消除由淬火產(chǎn)生的內(nèi)力，改善塑性和韌性第17頁(yè),共45頁(yè)，2024年2月25日，星期天（四）鋼筋的彈性模量在彈性階段的應(yīng)力與應(yīng)變的比值,用Es表示。常用鋼筋的彈性模量Es見(jiàn)本教材附錄2表5。第18頁(yè),共45頁(yè)，2024年2月25日，星期天（五）混凝土結(jié)構(gòu)對(duì)鋼筋的要求強(qiáng)度要求：屈服強(qiáng)度和極限強(qiáng)度，抗震設(shè)計(jì)時(shí)還要求有一定的屈強(qiáng)比塑性要求：伸長(zhǎng)率和冷彎要求可焊性與混凝土的粘結(jié)性（五）混凝土結(jié)構(gòu)對(duì)鋼筋的要求第19頁(yè),共45頁(yè)，2024年2月25日，星期天1.2混凝土的物理力學(xué)性能

1.2.1、混凝土的強(qiáng)度1.立方體抗壓強(qiáng)度f(wàn)cu承壓板試塊摩擦力不涂潤(rùn)滑劑涂潤(rùn)滑劑強(qiáng)度大于我國(guó)規(guī)范的方法：不涂潤(rùn)滑劑壓力試件裂縫發(fā)展擴(kuò)張整個(gè)體系解體，喪失承載力另影響強(qiáng)度的因素還有：齡期、加載速率、試塊尺寸等（一）單軸受力狀態(tài)下混凝土的抗壓強(qiáng)度第20頁(yè),共45頁(yè)，2024年2月25日，星期天標(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)度是區(qū)分混凝土強(qiáng)度等級(jí)的指標(biāo)，我國(guó)規(guī)范混凝土的強(qiáng)度等級(jí)有：C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50，C55，C60表示混凝土Concrete立方體抗壓強(qiáng)度1.立方體抗壓強(qiáng)度f(wàn)cu（一）單軸受力狀態(tài)下混凝土的抗壓強(qiáng)度第21頁(yè),共45頁(yè)，2024年2月25日，星期天2.棱柱體抗壓強(qiáng)度f(wàn)c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)試件的約束，立方體抗壓強(qiáng)度大于棱柱體抗壓強(qiáng)度，且有：fc=0.76fcu(試驗(yàn)結(jié)果)考慮到構(gòu)件和試件的區(qū)別，取fc=0.88*0.76fcu=0.67fcu對(duì)國(guó)外（美國(guó)、日本、歐洲混凝土協(xié)會(huì)等）采用的圓柱體試件（d=150,h=300），有fc’=（0.79~0.81）fcu圓柱體抗壓強(qiáng)度（一）單軸受力狀態(tài)下混凝土的抗壓強(qiáng)度第22頁(yè),共45頁(yè)，2024年2月25日，星期天1.直接受拉試驗(yàn)ft100100150150500試驗(yàn)結(jié)果：ft=0.26fcu2/3考慮到構(gòu)件和試件的區(qū)別，尺寸效應(yīng)，加荷速度等的影響，取ft=0.88*0.26fcu2/3=0.23fcu2/3（二）單軸受力狀態(tài)下混凝土的抗拉強(qiáng)度第23頁(yè),共45頁(yè)，2024年2月25日，星期天劈裂試驗(yàn)ftsddftsFFFF我國(guó)根據(jù)100mm立方體的劈裂與抗壓試驗(yàn)結(jié)果有：fts=0.19fcu3/4（二）單軸受力狀態(tài)下混凝土的抗拉強(qiáng)度第24頁(yè),共45頁(yè)，2024年2月25日，星期天1.雙軸應(yīng)力下的強(qiáng)度1.01.01.21.2-0.2-0.2

2/fc

1/fc拉壓

/fc

/fc0.20.1-0.1

0.00.61.0單軸抗拉強(qiáng)度單軸抗壓強(qiáng)度雙向正應(yīng)力下的強(qiáng)度曲線法向應(yīng)力和剪應(yīng)力下的強(qiáng)度曲線(二)復(fù)合受力狀態(tài)下混凝土的強(qiáng)度第25頁(yè),共45頁(yè)，2024年2月25日，星期天2.三向受壓時(shí)的混凝土強(qiáng)度

1=fcc’

1=fcc’

2=

3=fLfL----側(cè)向約束壓應(yīng)力（加液壓）圓柱體試驗(yàn)有側(cè)向約束時(shí)的抗壓強(qiáng)度無(wú)側(cè)向約束時(shí)圓柱體的單軸抗壓強(qiáng)度(二)復(fù)合受力狀態(tài)下混凝土的強(qiáng)度第26頁(yè),共45頁(yè)，2024年2月25日，星期天破壞重復(fù)荷載下的應(yīng)力-應(yīng)變曲線fcf

3

2

1

疲勞強(qiáng)度<fcfcf的確定原則：100×100×300或150×150×450的棱柱體試塊承受200萬(wàn)次（或以上）循環(huán)荷載時(shí)發(fā)生破壞的最大壓應(yīng)力值（三）混凝土的疲勞強(qiáng)度第27頁(yè),共45頁(yè)，2024年2月25日，星期天

(MPa)fco

0

(

10-3)abcd225201510546810混凝土強(qiáng)度提高加載速度減慢（一）單軸受壓時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系作用是：峰值應(yīng)力后，吸收試驗(yàn)機(jī)的變形能，測(cè)出下降段a:<(0.3～0.4)fc時(shí),骨架變形a~b：裂縫穩(wěn)定擴(kuò)展b:0.8fc，裂縫不穩(wěn)定擴(kuò)展，長(zhǎng)期強(qiáng)度c:

fc，最大承載力1.應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線第28頁(yè),共45頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.側(cè)向受約束時(shí)混凝土的變形特點(diǎn)

cu約束混凝土非約束混凝土

c

cfccfcEsecEc

c02

c0

sp

cco環(huán)箍斷裂（一）單軸受壓時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系第29頁(yè),共45頁(yè)，2024年2月25日，星期天

p

e

包羅線與一次性加載時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線相似（一）重復(fù)荷載下混凝土的變形性能第30頁(yè),共45頁(yè)，2024年2月25日，星期天（三）混凝土的彈性模量

c

c

c

c

e

p

0

1原點(diǎn)切線模量（彈性模量）：拉壓相同變形模量（割線模量、彈塑性模量）切線模量受壓時(shí)，為0.4~1.0；受拉破壞時(shí)，為1.01.彈性模量第31頁(yè),共45頁(yè)，2024年2月25日，星期天2.彈性模量的試驗(yàn)方法（150×150×300標(biāo)準(zhǔn)試件）

c/fc

c0.55~10次此線和原點(diǎn)切線基本平行，取其斜率作為Ec（三）混凝土的彈性模量第32頁(yè),共45頁(yè)，2024年2月25日，星期天（四）混凝土的泊松比和剪切模量混凝土的泊松比，在壓力較小時(shí)為0.15~0.18，接近破壞時(shí)可達(dá)0.5以上，一般可取0.2混凝土的剪切模量為第33頁(yè),共45頁(yè)，2024年2月25日，星期天（一）長(zhǎng)期荷載作用下混凝土的變形性能----徐變0.51.01.52.02.505101520253035(×10-3)(月)

c<0.5fc，線性徐變

c<0.8fc，非線性徐變

cr

e

e’

e’’

cr’P原因之一，膠凝體的粘性流動(dòng)原因之二，混凝土內(nèi)部微裂縫的不斷發(fā)展第34頁(yè),共45頁(yè)，2024年2月25日，星期天1.影響徐變的因素應(yīng)力：

c<0.5fc，徐變變形與應(yīng)力成正比----線性徐變

0.5fc<

c<0.8fc，非線性徐變

c>0.8fc，造成混凝土破壞，不穩(wěn)定加荷時(shí)混凝土的齡期，越早，徐變?cè)酱笏嘤昧吭蕉?，水灰比越大，徐變?cè)酱蠊橇显接?，徐變?cè)叫。ㄒ唬╅L(zhǎng)期荷載作用下混凝土的變形性能----徐變第35頁(yè),共45頁(yè)，2024年2月25日，星期天2.徐變對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的影響PAsPAs

s1

c1P

s2As

s2P拆去，鋼筋受壓混凝土受拉，可能會(huì)引起混凝土開(kāi)裂徐變：

s

，c

（一）長(zhǎng)期荷載作用下混凝土的變形性能----徐變第36頁(yè),共45頁(yè)，2024年2月25日，星期天（二）混凝土的收縮----結(jié)硬過(guò)程中混凝土體積縮小的性質(zhì)水泥品種：等級(jí)越高，收縮越大水泥用量：水泥用量越多，水灰比越大，收縮越大骨料：骨料越硬，收縮越小養(yǎng)護(hù)條件、制作方法、使用環(huán)境、體積與表面積的比值等1.影響因素第37頁(yè),共45頁(yè)，2024年2月25日，星期天2.收縮對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的影響As

sAs

s收縮：鋼筋受壓，混凝土受拉As（二）混凝土的收縮----結(jié)硬過(guò)程中混凝土體積縮小的性質(zhì)第38頁(yè),共45頁(yè)，2024年2月25日，星期天1.3鋼筋與混凝土的粘結(jié)

1.3.1、鋼筋與混凝土間的粘結(jié)力

鋼筋與砼間的粘結(jié)力是二者共同工作的基礎(chǔ)之一1、粘結(jié)力的分布由拔出試驗(yàn)來(lái)測(cè)定粘結(jié)力

lTd

max

u第39頁(yè),共45頁(yè)，2024年2月25日，星期天粘結(jié)應(yīng)力為：（1－11）——單位長(zhǎng)度上鋼筋應(yīng)力變化值?！摻罱孛婷娣e?！摻钪芙?。第40頁(yè),共45頁(yè)，2024年2月25日，星期天2、粘結(jié)力組成：①膠著力，較小。②摩擦力，光