1.1鋼筋的品種和力學性能1.1.1.鋼筋的品種

按化學成分區(qū)分低碳鋼：（含碳量<0.25%）強度低、塑性好中碳鋼：（0.25%≤含碳量≤0.6%）高碳鋼：（含碳量>0.6%）強度高、塑性差低合金鋼：碳素鋼基礎上加入少量合金元素而成，強度高、塑性好第1章混凝土結構材料的物理力學性能按外形區(qū)分光圓鋼筋帶肋（變形）鋼筋月牙肋等高肋熱軋鋼筋（普通鋼筋混凝土結構）：由低碳鋼、普通低合金鋼或細晶粒鋼在高溫下軋制而成。按其強度不同分為：HPB300、HRB335（HRBF335）、HRB400（HRBF400、RRB400）、HRB500（HRBF500）。預應力鋼筋（預應力鋼筋混凝土結構）：鋼絲、鋼絞線、預應力螺紋鋼筋1.1.2.鋼筋的力學性能

1.1.2.1軟鋼的力學性能

a為比例極限

cd為強化段b為屈服強度

fybc為屈服臺階d為抗拉強度軟鋼：有明顯屈服點的鋼筋，如熱軋鋼筋。HPB300鋼筋的應力-應變曲線

e對應橫坐標為伸長率屈服強度：是鋼筋強度的設計依據伸長率：鋼筋拉斷時應變，反映鋼筋塑性性能的指標。伸長率大的鋼筋，延性較好。

含碳量越高，屈服強度和抗拉強度越高，伸長率越小，流幅縮短。1.1.2.2硬鋼的力學性能

硬鋼：沒有明顯屈服點的預應力鋼絲、鋼絞線、螺紋鋼筋、鋼棒

協定流限：強度設計指標，指經加載及卸載后尚存有0.2%永久殘余變形時的應力，用σ0.2表示。σ0.2一般相當于抗拉強度的70%~90%。硬鋼強度高，但塑性差，脆性大。

σε比例極限1.1.2.3鋼筋的疲勞強度鋼筋的疲勞強度與應力特性有關，為重復荷載作用時鋼筋受到的最小應力與最大應力的比值。越小，越低。

1.1.2.4鋼筋的彈性模量鋼筋在彈性階段的應力應變的比值，稱為彈性模量

。1.1.3混凝土結構對鋼筋性能的要求鋼筋的強度鋼筋的塑性

鋼筋的可焊性

鋼筋與混凝土之間的粘結力

1.2混凝土的物理力學性能

1.2.1混凝土的強度1.2.1.1砼立方體抗壓強度fcu與強度等級砼結構主要利用其抗壓強度，因此抗壓強度是最主要和最基本的指標。標準立方體強度：標準立方體試件測得的抗壓強度，用fcu表示。砼強度等級：邊長150mm立方體，溫度為20±3℃、相對濕度不小于90%的條件下養(yǎng)護28天，用標準試驗方法測得的具有95%保證率的立方體抗壓強度標準值fcuk作為砼的強度等級，以符號C表示，單位為N/mm2。水利水電工程用砼分10個強度等級，即C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60，級差為5N/mm2。1.2.1.2軸心抗壓強度fc150mm×150mm×300mm的棱柱體試件測定，fc表示，較接近實際構件中砼的受壓情況。fc<fcu考慮到實際結構構件與試件制作及養(yǎng)護條件的差異、尺寸效應及加荷速度等因素的影響，規(guī)范偏安全地?。?.2.1.3軸心抗拉強度ft混凝土軸心抗拉強度遠低于立方體抗壓強度，僅相當于的1/9～1/18，當混凝土強度等級越高時，

的比值越低。國內外也常用劈裂法測定混凝土的抗拉強度。（1）雙向受壓時（Ⅰ區(qū)），一向抗壓強度隨另一向壓應力的增加而增加。（2）雙向受拉時（Ⅱ區(qū)），雙向受拉時的混凝土抗拉強度與單向受拉強度基本一樣。（3）一向受拉一向受壓時（Ⅲ區(qū)），混凝土的抗拉強度隨另一向的壓應力的增加而降低。

實際結構中，砼很少處于單向受力狀態(tài)。更多的是處于雙向或三向受力狀態(tài)。1.2.1.4復合應力狀態(tài)下的砼強度構件受剪或受扭時常遇到剪應力t和正應力s共同作用下的復合受力情況。砼的抗剪強度：隨拉應力增大而減小，隨壓應力增大而增大；當壓應力在0.6fc左右時，抗剪強度達到最大，壓應力繼續(xù)增大，內裂縫發(fā)展明顯，抗剪強度隨壓應力的增大而減小。1.2.2混凝土的變形

外荷載作用產生的受力變形,溫度和干濕變化引起的體積變形。1.2.2.1砼在一次短期加載時的應力—應變曲線應力-應變曲線中最大應力值fc與其相應的應變值

，以及破壞時的極限壓應變（E點）是曲線的三大特征。極限壓應變越大，表示混凝土的塑性變形能力越大，也就是延性（指構件最終破壞之前經受非彈性變形的能力）越好。隨著混凝土強度的提高，曲線上升段和峰值應變的變化不是很顯著，而下降段形狀有較大的差異。強度越高，下降段越陡，材料的延性越差應力不大，重復5～10次后，加載和卸載的應力—應變曲線合并接近一直線，同彈性體一樣工作。應力超過某一限值，經多次循環(huán)，應力應變關系成為直線后，重新變彎，試件很快破壞。該限值為砼的疲勞強度1.2.2.2混凝土在重復載荷下的應力-應變曲線1.2.2.3混凝土的彈性模量

目前規(guī)范采用的彈性模量是利用多次重復加載卸載后的應力應變關系趨于直線的性質來確定的。該公式被現行水工混凝土結構設計規(guī)范采用，按上式計算的值列于本教材附錄2表2?；炷恋淖冃文Ａ浚簩嶋H上常采用原點與某點連線（即割線）的斜率，即該點的應力與應變之比作為混凝土的變形模量，也稱為割線模量混凝土的剪切模量，目前還不易通過試驗得出，由彈性理論求得均勻受壓的εcu計算取為0.002。偏心受壓邊緣的εcu大多在0.0025～0.005范圍內，計算取為0.003。受拉極限應變εtu比受壓極限應變小得多，計算時一般取為0.0001。1.2.2.4砼的極限變形

混凝土在荷載長期持續(xù)作用下，應力不變，變形也會隨著時間而增長。這種現象，稱為混凝土的徐變。徐變與塑性變形不同。塑性變形主要是混凝土中結合面裂縫的擴展延伸引起的，只有當應力超過了材料的彈性極限后才發(fā)生，而且是不可恢復的。徐變不僅部分可恢復，而且在較小的應力時就能發(fā)生。1.2.2.5混凝土在長期荷載作用下的變形—徐變

產生徐變的原因：1.是因為混凝土受力后，水泥石中的凝膠體產生的粘性流動（顆粒間的相對滑動）要延續(xù)一個很長的時間，因此沿混凝土的受力方向會繼續(xù)發(fā)生隨時間而增長的變形。2.另一原因是混凝土內部的微裂縫在荷載長期作用下不斷發(fā)展和增加，從而導致變形的增加。在應力較小時，徐變以第一種原因為主；應力較大時，以第二種原因為主。試驗表明，徐變與下列因素有關：（1）水泥用量越多，水灰比越大，徐變越大。當水灰比在0.4~0.6范圍變化時，單位應力作用下的徐變與水灰比成正比；（2）增加混凝土骨料的含量，徐變減小。當骨料的含量由60%增大到75%時，徐變將減小50%；（3）養(yǎng)護條件好，水泥水化作用充分，徐變就??；（4）構件加載前混凝土的強度越高，徐變就越小?；炷猎诳諝庵薪Y硬時體積減小的現象稱為收縮?；炷恋氖湛s對鋼筋混凝土構件會產生十分有害的影響。試驗表明，混凝土的收縮與下列一些因素有關：（1）水泥用量越多，水灰比越大，收縮越大；（2）強度高的水泥制成的混凝土構件收縮大；（3）骨料的彈性模量大，收縮??；（4）在結硬過程中養(yǎng)護條件好，收縮??；（5）混凝土振搗密實，收縮小；(6)使用環(huán)境濕度大，收縮小1.2.2.6混凝土的收縮

鋼筋與砼間具有足夠的粘結。通過鋼筋與砼界面的粘結應力，可以實現鋼筋與砼之間的應力傳遞，從而使兩種材料可以結合在一起共同工作。粘結應力通常是指鋼筋與砼界面間的剪應力。

1.3鋼筋與砼的粘結1.3.1鋼筋與砼之間的粘結力

拔出試驗粘結應力

★光面鋼筋的粘結力由三部分組成：水泥凝膠體