混凝土結(jié)構(gòu)原理材料性能

1、煙臺(tái)大學(xué)土木工程學(xué)院,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理,第二章混凝土與鋼筋的基本性能,本章主要論述混凝土的力學(xué)性能（混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度、軸心抗壓強(qiáng)度、軸心抗拉強(qiáng)度；混凝土的變形和混凝土的選用）和鋼筋的力學(xué)性能。討論了鋼筋與混凝土之間的相互作用——粘結(jié)力。它們是學(xué)習(xí)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理和構(gòu)造要求的基礎(chǔ)。,本章提要,鋼 筋,混 凝 土,兩者間的粘結(jié),強(qiáng) 度,變 形,粘結(jié)破壞的過(guò)程和機(jī)理,2.1 混凝土材料,混凝土材料是由水泥、砂、石子和水按

2、一定比例組成，經(jīng)凝結(jié)和硬化形成的，是一種多相復(fù)合材料。,混凝土具有不同的尺度特征，分為微觀結(jié)構(gòu)、亞微觀結(jié)構(gòu)和宏觀結(jié)構(gòu)。,2.1.1 混凝土材料的組成、結(jié)構(gòu)及性能,微觀結(jié)構(gòu)（水泥石結(jié)構(gòu)）由水泥凝膠、晶體骨架，未水化完的水泥顆粒和凝膠孔組成，其物理力學(xué)性能取決于水泥的化學(xué)與礦物成分、粉磨細(xì)度、水膠比和凝結(jié)硬化條件等。,亞微觀結(jié)構(gòu)（混凝土中的水泥砂漿結(jié)構(gòu)）可看作以水泥石為基相、砂子為分散相的二組分混凝土體系，砂子和水泥石的結(jié)合面是薄弱面。砂漿

3、的配合比、砂的顆粒級(jí)配與礦物組成、砂粒形狀、顆粒表面特性及砂中雜質(zhì)的含量是影響物理力學(xué)性能的重要因素。,宏觀結(jié)構(gòu)（砂漿和粗骨料兩組分體系）可視為水泥作為基相，粗集料隨機(jī)分布在連續(xù)的水泥砂漿中。對(duì)于普通混凝土而言，粗集料的強(qiáng)度遠(yuǎn)比混凝土強(qiáng)度要高。因此，普通混凝土破壞后，其中的粗集料一般無(wú)破損跡象，裂縫和破碎都發(fā)生在粗集料表面和水泥砂漿內(nèi)部，這說(shuō)明砂漿與粗集料界面是普通混凝土內(nèi)的最薄弱環(huán)節(jié)。,2.1.2 混凝土的強(qiáng)度1.混凝土的立方抗壓強(qiáng)

4、度f(wàn)cu 及強(qiáng)度等級(jí)。（1）混凝土的立方抗壓強(qiáng)度確定方法：用邊長(zhǎng)為150mm的標(biāo)準(zhǔn)立方體試件，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下（溫度20±3℃，相對(duì)濕度不小于90%）養(yǎng)護(hù)28天后，按照標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法（試件的承壓面不涂潤(rùn)滑劑，加荷速度約每秒0.3～0.5N/mm2）測(cè)得的具有95%保證率的抗壓強(qiáng)度，作為混凝土的立方抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，用符號(hào)fcu,k表示。,混凝土立方抗壓強(qiáng)度,（點(diǎn)擊播放視頻）,（2）混凝土的強(qiáng)度等級(jí) 根據(jù)立方

5、體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fcu,k的大小，混凝土強(qiáng)度等級(jí)分C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80共14級(jí)。其中，C50~ C80屬高強(qiáng)混凝土。,與原《規(guī)范GBJ10-89》相比，混凝土強(qiáng)度等級(jí)范圍由C60提高到C80，C50以上為高強(qiáng)混凝土。,立方體抗壓強(qiáng)度的試驗(yàn),尺寸效應(yīng)及摩擦力的影響,立方體抗壓試驗(yàn)不能代表混凝土在實(shí)際構(gòu)件中的受力狀態(tài)，只是用來(lái)在同一標(biāo)準(zhǔn)條件下比較混凝土

6、強(qiáng)度水平和品質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)（制作、測(cè)試方便）,立方體抗壓強(qiáng)度的換算關(guān)系,抗壓強(qiáng)度試件應(yīng)符合下列規(guī)定：1 邊長(zhǎng)為150mm的立方體試件是標(biāo)準(zhǔn)試件。2 邊長(zhǎng)為l00mm的立方體試件是非標(biāo)準(zhǔn)試件。3 西方國(guó)家常采用φ150mm×300mm的圓柱體標(biāo)準(zhǔn)試件。,如果實(shí)驗(yàn)使用的為非標(biāo)準(zhǔn)試件，則計(jì)算結(jié)果應(yīng)乘換算系數(shù),2. 軸心抗壓強(qiáng)度,軸心抗壓強(qiáng)度采用棱柱體試件測(cè)定，用符號(hào)fc表示，它比較接近實(shí)際構(gòu)件中混凝土的受壓情況。棱柱體試件高寬

7、比一般為h/b=2~3，我國(guó)通常取150mm×150mm×300mm的棱柱體試件。,混凝土軸心抗壓強(qiáng)度,混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值按下式計(jì)算：,?影響因素：材料成分、養(yǎng)護(hù)、齡期、實(shí)驗(yàn)方法和試件尺寸 換算系數(shù)：小于等于C50時(shí)，取0.76； C80時(shí)，取0.82；其間按線性插值計(jì)算 考慮混凝土脆性的折減系數(shù)， 小于C40時(shí)，不折減取1.0； C80時(shí)，取0.8

8、7，其間按線性插值計(jì)算,（2-8）,,,,3. 軸心抗拉強(qiáng)度,,也是混凝土的基本力學(xué)性能，用符號(hào) ft 表示?；炷翗?gòu)件開裂、裂縫、變形，以及受剪、受扭、受沖切等的承載力均與抗拉強(qiáng)度有關(guān)。,混凝土的抗拉強(qiáng)度可采用尺寸為100×100×500mm的柱體試件進(jìn)行直接軸心受拉試驗(yàn)，但其準(zhǔn)確性較差。,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拉試驗(yàn)測(cè)定混凝土的抗拉強(qiáng)度。,混凝土的抗拉強(qiáng)度可采用尺寸為100

9、5;100×500mm的柱體試件進(jìn)行直接軸心受拉試驗(yàn)，但其準(zhǔn)確性較差。故國(guó)內(nèi)為多采用圓柱體或立方體的劈裂試驗(yàn)來(lái)間接測(cè)定。 混凝土軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值按下式計(jì)算：,(2-9),,2.3 混凝土的破壞機(jī)理,A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,到達(dá)B點(diǎn)

10、以后，混凝土產(chǎn)生部分塑性變形，應(yīng)力－應(yīng)變逐漸偏離直線。B點(diǎn)時(shí)的裂縫發(fā)展已不穩(wěn)定，試件的橫向變形突然增大，常取sB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0.8 fc ，高強(qiáng)混凝土sB可達(dá)0.95 fc,到達(dá)C點(diǎn)時(shí)，內(nèi)部微裂縫連通形成破壞面，試件承載力開始減小而進(jìn)入下降段。C點(diǎn)時(shí)的應(yīng)力稱為峰值應(yīng)力，即為混凝土棱柱體抗壓強(qiáng)度；相應(yīng)的縱向壓應(yīng)變稱為峰值應(yīng)變，約為0.002。繼續(xù)發(fā)展至D點(diǎn)時(shí)，破壞面初步形成。,E點(diǎn)以后，縱向裂縫形成一

11、個(gè)斜向的破壞面，此破壞面在正應(yīng)力和剪應(yīng)力的作用下形成破壞帶。此時(shí)試件的強(qiáng)度由破壞面上骨料間的摩阻力提供。隨著應(yīng)變進(jìn)一步發(fā)展，摩阻力不斷下降，試件的殘余強(qiáng)度約為0.1~0.4 fc,,由上述混凝土的破壞機(jī)理可知，微裂縫的發(fā)展導(dǎo)致橫向變形的增大。對(duì)橫向變形加以約束，就可以限制微裂縫的發(fā)展，從而可提高混凝土的抗壓強(qiáng)度。,約束混凝土可以提高混凝土的強(qiáng)度，但更值得注意的是可以提高混凝土的變形能力，這一點(diǎn)對(duì)于抗震結(jié)構(gòu)非常重要。,2.4 混凝土的變

12、形,混凝土的變形有兩類： 一類是受力變形,包括一次短期加荷時(shí)的變形、多次重復(fù)加荷時(shí)的變形和長(zhǎng)期荷載作用下的變形；另一類是體積變形，包括收縮、膨脹和溫度變形。,2.4 混凝土的變形,混凝土在一次短期加載時(shí)的變性性能 混凝土單軸受力時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系反映了混凝土受力全過(guò)程的重要力學(xué)特征，是分析混凝土構(gòu)件應(yīng)力、建立承載力和變形計(jì)算理論的必要依據(jù)，也是利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行非線性分析的基礎(chǔ)。

13、 混凝土單軸受壓應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線，常采用棱柱體試件來(lái)測(cè)定。,在普通試驗(yàn)機(jī)上采用等應(yīng)力速度加載，達(dá)到軸心抗壓強(qiáng)度f(wàn)c時(shí)，試驗(yàn)機(jī)中集聚的彈性應(yīng)變能大于試件所能吸收的應(yīng)變能，會(huì)導(dǎo)致試件產(chǎn)生突然脆性破壞，只能測(cè)得應(yīng)力-應(yīng)變曲線的上升段。 采用等應(yīng)變速度加載，或在試件旁附設(shè)高彈性元件與試件一同受壓，以吸收試驗(yàn)機(jī)內(nèi)集聚的應(yīng)變能，可以測(cè)得應(yīng)力-應(yīng)變曲線的下降段。,2.4.1 混凝土應(yīng)力－應(yīng)變關(guān)系,強(qiáng)度等級(jí)越高，線彈性段越長(zhǎng)，峰值應(yīng)

14、變也有所增大。但高強(qiáng)混凝土中，砂漿與骨料的粘結(jié)很強(qiáng)，密實(shí)性好，微裂縫很少，最后的破壞往往是骨料破壞，破壞時(shí)脆性越顯著，下降段越陡。,?數(shù)學(xué)模型 （我國(guó)規(guī)范）公式2-12,?普通混凝土：(C50以下) ?0 = 0.002，－對(duì)應(yīng)混凝土壓應(yīng)力剛達(dá)到 fc 時(shí)的混凝土壓應(yīng)變 ?cu = 0.002(均勻壓), 0.0033(不均勻壓、彎) －混凝土極限壓應(yīng)變 n=2； －與混凝土強(qiáng)度等級(jí)有關(guān)的系數(shù)?高強(qiáng)混凝土(C50以上)

15、,,混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值,,,=γ Ec,,彈性模量,,變形模量,2.4.2 混凝土的變形模量,,,,,,,,彈性模量的測(cè)定方法,2.4.3 混凝土受拉應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系 混凝土受拉的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系與受壓的非常相似，見(jiàn)圖2-11，,只是峰值應(yīng)力與峰值應(yīng)變非常小。,2.4.4 重復(fù)荷載下混凝土性能?一次重復(fù)加載下?加載：隨應(yīng)力增加應(yīng)變?cè)黾?卸載：不重復(fù)加載軌跡，有彈性后效和殘余變形 ?多次重復(fù)加載下?峰值小于疲勞強(qiáng)度：每循

16、環(huán)成環(huán)，面積逐漸減少，至直線；?峰值大于疲勞強(qiáng)度：開始與小應(yīng)力的相似； 成直線后，凸凹方向改變，斜率降低，裂縫和變形嚴(yán)重?混凝土疲勞破壞：因荷載重復(fù)作用而引起的破壞?混凝土疲勞強(qiáng)度：疲勞破壞需要重復(fù)荷載的最小應(yīng)力峰值,2.4.4 重復(fù)荷載下混凝土性能,用抗壓強(qiáng)度乘以疲勞強(qiáng)度修正系數(shù),混凝土的抗壓疲勞強(qiáng)度,修正系數(shù)與疲勞應(yīng)力有關(guān)，應(yīng)力比越大，修正系數(shù)越大，具體數(shù)值見(jiàn)《規(guī)范》的相應(yīng)規(guī)定或附錄3、4。,2.4.4 重復(fù)荷載下混凝土

17、性能,2.4.4 重復(fù)荷載下混凝土性能,,,,混凝土在空氣中硬化時(shí)體積會(huì)縮小，這種現(xiàn)象稱為混凝土的收縮， 收縮是混凝土在不受外力情況下體積變化產(chǎn)生的變形。,混凝土在長(zhǎng)期不變荷載的作用下，其變形隨時(shí)間而不斷增長(zhǎng)的現(xiàn)象稱為徐變。,2.4.5 混凝土的收縮和徐變,混凝土的收縮是隨時(shí)間而增長(zhǎng)的變形，早期收縮變形發(fā)展較快，兩周可完成全部收縮的25%，一個(gè)月可完成50%，以后變形發(fā)展逐漸減慢，整個(gè)收縮過(guò)程可延續(xù)兩年以上。通常，最終收縮應(yīng)變值約為(

18、2~5)×10-4 ，而混凝土開裂應(yīng)變?yōu)?0.5~2.7)×10-4，說(shuō)明收縮會(huì)導(dǎo)致開裂。,(1)混凝土的收縮 Shrinkage,混凝土收縮包括凝縮和干縮兩部分，凝縮是由于水泥結(jié)晶體比原材料的體積小；干縮是混凝土內(nèi)自由水分蒸發(fā)引起的。,混凝土的收縮受結(jié)構(gòu)周圍的溫度、濕度、構(gòu)件斷面形狀及尺寸、配合比、骨料性質(zhì)、水泥性質(zhì)、混凝土澆筑質(zhì)量及養(yǎng)護(hù)條件等許多因素有關(guān)： 水泥強(qiáng)度高,水泥用量多、水灰比越大，收縮越

19、大； 骨料彈性模量高、級(jí)配好，收縮就?。?干燥失水及高溫環(huán)境，收縮大； 小尺寸構(gòu)件收縮大，大尺寸構(gòu)件收縮小； 高強(qiáng)混凝土收縮大。影響收縮的因素多且復(fù)雜，要精確計(jì)算尚有一定的困難。在實(shí)際工程中，要采取一定措施減小收縮應(yīng)力的不利影響。,混凝土收縮的影響因素,當(dāng)這種自發(fā)的變形受到外部（支座）或內(nèi)部（鋼筋）的約束時(shí)，將使混凝土中產(chǎn)生拉應(yīng)力，甚至引起混凝土的開裂?；炷潦湛s會(huì)使預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力損失。,混凝土的收縮變形,養(yǎng)護(hù)條

20、件好，使用環(huán)境濕度大，收縮小,隨荷載作用時(shí)間的延續(xù)，變形不斷增長(zhǎng)，前4個(gè)月徐變?cè)鲩L(zhǎng)較快，6個(gè)月可達(dá)最終徐變的（70~80）%，以后增長(zhǎng)逐漸緩慢，2~3年后趨于穩(wěn)定。,瞬時(shí)恢復(fù),彈性后效,殘余應(yīng)變,收縮應(yīng)變,徐變應(yīng)變,瞬時(shí)應(yīng)變,徐變會(huì)使結(jié)構(gòu)（構(gòu)件）的（撓度）變形增大，引起預(yù)應(yīng)力損失，在長(zhǎng)期高應(yīng)力作用下，甚至?xí)?dǎo)致破壞。,(7)混凝土的徐變 Creep,與混凝土的收縮一樣，徐變也與時(shí)間有關(guān)。因此，在測(cè)定混凝土的徐變時(shí)，應(yīng)同批澆筑同樣尺寸

21、不受荷的試件，在同樣環(huán)境下同時(shí)量測(cè)混凝土的收縮變形，從徐變?cè)嚰淖冃沃锌鄢龑?duì)比的收縮試件的變形，才可得到徐變變形。,徐變有利于結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生內(nèi)（應(yīng)）力重分布，降低結(jié)構(gòu)的受力（如支座不均勻沉降），減小大體積混凝土內(nèi)的溫度應(yīng)力，受拉徐變可延緩收縮裂縫的出現(xiàn)。,徐變系數(shù) （Creep Coefficient ）,徐變與混凝土持續(xù)應(yīng)力大小有密切關(guān)系，應(yīng)力越大徐變也越大；(圖) 混凝土加載齡期越長(zhǎng)，徐變?cè)叫。?圖) 水泥含量越大，徐變?cè)酱螅?

22、骨料彈性模量高、級(jí)配好，徐變就??； 干燥失水及高溫環(huán)境，徐變大； 高強(qiáng)混凝土徐變小。,混凝土徐變的影響因素,產(chǎn)生徐變的主要原因是水泥凝膠體和內(nèi)部微裂縫的擴(kuò)展,線性徐變,2.5 復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下混凝土的力學(xué)性能,實(shí)際結(jié)構(gòu)中，混凝土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)。如剪力和扭矩作用下的構(gòu)件、彎剪扭和壓彎剪扭構(gòu)件、混凝土拱壩、核電站安全殼等。,雙軸應(yīng)力狀態(tài),雙向受壓強(qiáng)度大于單向受壓強(qiáng)度，最大受壓強(qiáng)度發(fā)生在兩個(gè)壓應(yīng)力之

23、比為0.3 ~0.6之間，約為(1.25~1.60 )fc。雙軸受壓狀態(tài)下混凝土的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系與單軸受壓曲線相似，但峰值應(yīng)變均超過(guò)單軸受壓時(shí)的峰值應(yīng)變。,構(gòu)件受剪或受扭時(shí)常遇到剪應(yīng)力t 和正應(yīng)力s 共同作用下的復(fù)合受力情況。,混凝土的抗剪強(qiáng)度：隨拉應(yīng)力增大而減小，隨壓應(yīng)力增大而增大 當(dāng)壓應(yīng)力在0.6fc左右時(shí)，抗剪強(qiáng)度達(dá)到最大， 壓應(yīng)力繼續(xù)增大，則由于內(nèi)裂縫發(fā)展明顯，抗剪強(qiáng)度將隨壓應(yīng)力的增大而減小。,三軸應(yīng)力狀態(tài)（ Triaxia

24、l Stress State）,三軸應(yīng)力狀態(tài)有多種組合，實(shí)際工程遇到較多的螺旋箍筋柱和鋼管混凝土柱中的混凝土為三向受壓狀態(tài)。三向受壓試驗(yàn)一般采用圓柱體在等側(cè)壓條件進(jìn)行。,按外形特征分為：光圓鋼筋和變形鋼筋。變形鋼筋分為螺紋鋼筋、“人”字紋鋼筋和月牙紋鋼筋,2.6 鋼筋的基本性能,普通鋼筋根據(jù)化學(xué)成分不同劃分：熱軋?zhí)妓劁摵推胀ǖ秃辖痄?熱扎碳素鋼：以鐵為主，加少量C、Mn等。按含C量又分為低碳鋼（C≤0.25%），中碳鋼（C=0.25

25、～0.6%），高碳鋼（C>0.6%）普通低合金鋼：在碳素鋼成分中加入少量的合金元素，如Si、Mn等。,熱軋鋼筋的規(guī)格,鋼筋代號(hào)前面的字母代表生產(chǎn)工藝和表面形狀，后面的數(shù)字代表屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，括號(hào)內(nèi)符號(hào)為簡(jiǎn)寫符號(hào),鋼筋屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值及極限應(yīng)變應(yīng)按規(guī)范表4.2.2-1 采用。,鋼筋的強(qiáng)度和變形,有明顯屈服點(diǎn)的鋼筋,無(wú)明顯屈服點(diǎn)的鋼筋,有明顯屈服點(diǎn)鋼筋的應(yīng)力－應(yīng)變關(guān)系,cd段為屈服臺(tái)階df段為強(qiáng)化段,a’,※ &#

26、160;  點(diǎn)以前，σ與ε成比例，即σ =    ε，     為彈性模量，    點(diǎn)應(yīng)力稱為比例極限；,※    點(diǎn)過(guò)后，σ與ε不再成比例，但仍為彈性變形；a點(diǎn)以后為非彈性，a點(diǎn)稱為彈性極限；,※ 降至c點(diǎn)后，σ不增加而ε急劇增加，σ-ε關(guān)系接近水平，直至d點(diǎn)，c點(diǎn)稱為屈服下限

27、，cd段稱為屈服臺(tái)階；,※ 達(dá)到b點(diǎn)時(shí)，ε出現(xiàn)塑性流動(dòng)現(xiàn)象，b點(diǎn)位置與加載速度、斷面形式、表面光潔度等因素有關(guān)，稱為屈服上限；,※ d點(diǎn)以后，σ隨ε的增加而繼續(xù)增加，至e點(diǎn)σ達(dá)最大值，e點(diǎn)對(duì)應(yīng)的σ稱為鋼筋的極限強(qiáng)度，de段稱為強(qiáng)化段；,※ e點(diǎn)以后，試件的薄弱位置將產(chǎn)生頸縮現(xiàn)象，變形迅速增加，斷面縮小，應(yīng)力降低，直至f點(diǎn)拉斷。,反映鋼筋力學(xué)性能的基本指標(biāo)：屈服強(qiáng)度和強(qiáng)屈比,屈服強(qiáng)度是鋼筋強(qiáng)度的設(shè)計(jì)依據(jù)，鋼筋屈服后將產(chǎn)生很大的塑性變形。

28、對(duì)于有明顯屈服點(diǎn)鋼筋，其屈服強(qiáng)度定義為屈服下限。強(qiáng)屈比為極限強(qiáng)度與屈服強(qiáng)度的比值，熱軋鋼筋通常在 1.4～1.6之間。,反映鋼筋塑性性能的基本指標(biāo)：延伸率和冷彎性能,鋼筋在拉斷時(shí)的應(yīng)變稱為延伸率，定義為：,為試件的標(biāo)距,鋼筋標(biāo)距通常取為5d或10d，標(biāo)距范圍包括了鋼筋的頸縮區(qū)域，而該區(qū)域的變形占試件變形的絕大部分且與試件標(biāo)距的長(zhǎng)短有關(guān)，所以導(dǎo)致不同標(biāo)距的試件測(cè)得的延伸率不同。,目前多采用總延伸率來(lái)反映鋼筋的變形能力,延伸率指標(biāo)存在

29、的缺陷 不同量測(cè)標(biāo)距長(zhǎng)度得到結(jié)果不一致； 僅考慮到頸縮斷口區(qū)域的殘余應(yīng)變。,總延伸率: 最大力作用下的總伸長(zhǎng)率，包括殘余應(yīng)變和彈性應(yīng)變，反映了鋼筋真實(shí)的變形能力,冷彎性能是反映鋼筋塑性變形能力的另一個(gè)指標(biāo),冷彎性能合格是鑒定鋼材在彎曲狀態(tài)下的塑性應(yīng)變能力和鋼材質(zhì)量的綜合指標(biāo)。,鋼筋的雙線性理想彈塑性本構(gòu)模型,無(wú)明顯屈服點(diǎn)鋼筋的應(yīng)力－應(yīng)變關(guān)系,條件屈服點(diǎn)為殘余變形為0.2％時(shí)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力,冷加工鋼筋是指在常溫下對(duì)強(qiáng)度較低的熱軋鋼筋盤

30、條采用某種工藝進(jìn)行加工得到的鋼筋。 常用的冷加工工藝有冷拉、冷拔、冷軋、冷扭。目前應(yīng)用于工程中的冷加工鋼筋有：冷拔鋼絲、冷軋帶肋鋼筋、冷軋扭鋼筋和螺旋肋鋼筋等。 鋼筋經(jīng)冷加工后設(shè)計(jì)強(qiáng)度提高70％左右，延性大幅度下降，均勻伸長(zhǎng)率普遍不足2％。對(duì)鋼筋進(jìn)行冷加工的目的是為了節(jié)省鋼筋，同時(shí)也填補(bǔ)了工程中對(duì)小直徑鋼筋的需求。,鋼筋的冷加工,冷拉和冷拔有什么異同點(diǎn)？,（1）工藝不同：所謂冷拉是指把有明顯屈服點(diǎn)的鋼筋（軟鋼鋼筋）

31、用拉伸設(shè)備拉到其應(yīng)力值超過(guò)其原來(lái)的屈服強(qiáng)度，使之進(jìn)入應(yīng)力～應(yīng)變曲線的強(qiáng)化階段后，卸掉全部拉力，使鋼筋的應(yīng)力重新恢復(fù)到零。在第一次加荷過(guò)程中，鋼筋隨著塑性變形的不斷增大，其內(nèi)部晶格發(fā)生變化并進(jìn)行重組，使得鋼筋對(duì)塑性變形的阻力增大，從而在第二次受拉時(shí)能夠獲得比原來(lái)更高的屈服強(qiáng)度。這種現(xiàn)象稱為鋼筋的“冷拉強(qiáng)化”。冷拔是用強(qiáng)力把光圓鋼筋拔過(guò)硬質(zhì)合金拔絲模上的比其本身直徑小的拔絲孔，使鋼筋的直徑變小，長(zhǎng)度增大。,冷拉和冷拔有什么異同點(diǎn)？,（2）冷

32、拉只能提高鋼筋的抗拉強(qiáng)度，不能提高抗壓強(qiáng)度。冷拔可以同時(shí)提高鋼筋的抗拉和抗壓強(qiáng)度。（3）經(jīng)過(guò)冷拉和冷拔的鋼筋，其塑性都顯著降低。,（1）結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度等級(jí)的要求 素混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C15；鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C20；采用強(qiáng)度級(jí)別400MPa 及以上的鋼筋時(shí)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C25。 承受重復(fù)荷載的鋼筋混凝土構(gòu)件，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C30。預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜

33、低于C40，且不應(yīng)低于C30。,2.7 混凝土結(jié)構(gòu)對(duì)混凝土和鋼材性能的要求,（2）對(duì)鋼材性能的要求,2.7 混凝土結(jié)構(gòu)對(duì)混凝土和鋼材性能的要求,強(qiáng)度－屈服強(qiáng)度,塑性－延伸率和冷彎性能,具有較好的可焊性,有較好的粘結(jié)力－帶肋鋼筋,1.3 鋼筋與混凝土的粘結(jié)力,當(dāng)混凝土構(gòu)件產(chǎn)生變形和裂縫時(shí)，鋼筋與混凝土的接觸面上就會(huì)產(chǎn)生剪應(yīng)力，又稱粘結(jié)應(yīng)力。鋼筋與混凝土的粘結(jié)力實(shí)質(zhì)是接觸面上的剪應(yīng)力。,?作用：保證力的相互傳遞，是共同工作的基本條件,鋼筋

34、與混凝土之間粘結(jié)應(yīng)力的分布式是不均勻的。在有粘結(jié)應(yīng)力的區(qū)域，粘結(jié)應(yīng)力開始大，經(jīng)過(guò)一段長(zhǎng)度會(huì)達(dá)到最大值，然后逐漸減小，直至為零。,?應(yīng)力變化大，粘結(jié)力大，變化小，粘結(jié)小?當(dāng)鋼筋應(yīng)力沒(méi)有變化時(shí)，粘結(jié)應(yīng)力等于零,根據(jù)鋼筋混凝土構(gòu)件受力性質(zhì)的不同，鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)應(yīng)力可分為裂縫間的局部粘結(jié)應(yīng)力和鋼筋端部的錨固粘結(jié)應(yīng)力兩種：,粘結(jié)應(yīng)力的拔出試驗(yàn)與粘結(jié)強(qiáng)度平均值,鋼筋錨固長(zhǎng)度 － 鋼筋達(dá)到屈服強(qiáng)度而不發(fā)生粘結(jié)錨固破壞的最短長(zhǎng)度。,鋼筋端部的

35、錨固,,拔出試驗(yàn)結(jié)果表明：粘結(jié)應(yīng)力是曲線分布的，最大粘結(jié)應(yīng)力在離端頭某一距離，并且隨著拔出力的變化而變化；當(dāng)錨固長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)時(shí)，靠近鋼筋尾部的粘結(jié)應(yīng)力很小，甚至等于零。因此，為了保證鋼筋在混凝土中的可靠錨固，鋼筋應(yīng)有足夠的錨固長(zhǎng)度，但是不必過(guò)長(zhǎng)。,裂縫間應(yīng)力的傳遞,,裂縫截面：拉力為零離開一段距離：混凝土有拉力 兩條裂縫中間：混凝土拉力最大，鋼筋的拉應(yīng)力最小。因此，在相鄰兩個(gè)裂縫的范圍內(nèi)，粘結(jié)力使得混凝土繼續(xù)參加工作，鋼筋和混凝土的應(yīng)

36、力變化以及裂縫的分布等受到粘結(jié)力的影響，鋼筋應(yīng)力的變化幅度反映了裂縫間混凝土參加工作的程度,粘結(jié)破壞的機(jī)理,膠結(jié)力,摩阻力,機(jī)械咬合力,產(chǎn)生粘結(jié)力的主要因素是：（1）混凝土顆粒與鋼筋表面產(chǎn)生的化學(xué)粘合力；（2）混凝土收縮將鋼筋緊緊握固而產(chǎn)生的摩阻力；（3）由于鋼筋表面凹凸不平與混凝土之間產(chǎn)生的機(jī)械咬合力。,粘結(jié)力的組成?化學(xué)吸附 ?摩擦 ?機(jī)械咬合 ?附加咬合等作用,?加彎鉤 ?彎折 ?焊角鋼 ?焊短鋼筋,粘

37、結(jié)力的主要影響因素,混凝土強(qiáng)度：混凝土強(qiáng)度越高，鋼筋與混凝土的粘結(jié)力也越高；保護(hù)層厚度：混凝土保護(hù)層較薄時(shí)，其粘結(jié)力降低，并在保護(hù)層最薄弱位置容易出現(xiàn)劈裂裂縫，促使粘結(jié)力提早破壞；,粘結(jié)力的主要影響因素,鋼筋表面形狀：帶肋鋼筋表面凹凸不平，與混凝土之間的機(jī)械咬合力較好，破壞時(shí)粘結(jié)強(qiáng)度大；光面鋼筋的粘結(jié)強(qiáng)度則較小，所以要在鋼筋端部做成彎鉤，可以增加其拔出力；。,粘結(jié)力的主要影響因素,橫向壓應(yīng)力：如支座處的反力作用在鋼筋錨固端，增大了