第二章-钢筋混凝土材料的力学性能

第二章钢筋混凝土材料的力学性能一、目的要求1．了解在工程中的表述方法2．熟悉钢筋的应力-应变曲线的含义二、重点难点1．掌握立方抗压强度和轴心抗压强度及轴心抗拉强度的关系2.掌握立方抗压强度和轴心抗压强度及轴心抗拉强度的关系三、主要内容2．1钢筋的形式和品种1.钢筋的化学成分（碳）：低碳钢和高碳钢2.热扎钢筋的表述方法HPB235、HRB335、HRB400、RRB4002．2钢筋的力学性能1.出示投影胶片讲解有明显物理流限钢筋的应力-应变曲线（1）a`比例极限a弹性极限b上屈服点c下屈服点b-c屈服或流动c-f流幅（2）设计强度的取法2.出示投影胶片讲解无明显物理流限钢筋的应力-应变曲线（1）设计强度的取法2．3钢筋的冷加工和热处理1．冷拉：可以提高抗拉强度2.冷拔：可以提高抗拉强度和抗压强度3．热处理：包括淬火和回火2．4对钢筋质量的要求1．强度：屈服强度、极限抗拉强度2．伸长率3．冷弯要求2．5钢筋的蠕变、松弛和疲劳1．蠕变：钢筋在高应力的作用下，随时间增长其应变增加的现象2．松弛：钢筋受力后，若保持长度不变，则其应变随时间增长而降低的现象3．疲劳：指钢筋在承受重复、周期动荷载作用下，经过一定次数后，从塑性破坏的性2．6混凝土的强度等级C15—C8015-80这些数字为单位立方体抗压强度标准值2．7混凝土的强度1．立方体抗压强度(fcu,k)立方体抗压标准值系指按照标准方法制作养护的边长为150的立方 体试件，在28龄期用标准试验方法测得的具有95%保证率的抗压强度。《规范》16页2．混凝土的轴心抗压强度（棱柱体强度）轴心抗压强度标准值与设计值分别按下列公式计算：fck=0.88αc1αc2fcu,kfc=fck/γc=fck/1.4棱住强度与立方强度之比值αc1对普通混凝土为0.76，对高强混凝土则大于0.76。对C50及以下取αc1=0.76，对C80取αc1=0.82，中间按线性规律变化。对C40以上混凝土考虑脆性折减系数αc2，对C40取αc2=1.0，对C80取αc2=0.87，中间线性规律变化。考虑到结构中混凝土强度与试件混凝土强度之间的差异，根据以往的经验，并结合试验资料分析，以及参考其它国家的有关规定，对试件混凝土强度修正系数取为0.88。《规范》240页3．轴心抗拉强度ftk=0.88X0.395f0.55cu,k(1-1.645δ)0.45Xαc2ft=ftk/γc=ftk/1.4fcu,kC15C20C25C30C35C40C45C50C55C60-C80δ0.210.180.160.140.130.120.120.110.110.104．复杂应力状态下的混凝土强度试验表明，混凝土两个方向受压时，两个方向的抗压强度都有所提高，最大可达到单向受压的1.2倍左右，混凝土三向受压时，各个方向上的抗压强度都有很大的提高，这些情况可以用“侧向约束”的概念来解释。2．8荷载作用下的混凝土的变形性能凝土的应力-应变曲线（观看投影）混凝土的应力-应变曲线通常用棱柱体试件进行测定，在试件的四个侧面安装应变仪测读纵向压应变的变化。OA段：应力较小，σ≤0.3fck，混凝土表现出理想的弹性性质，应力-应变关系呈直线变化，混凝土内部的初始微裂缝没有发展。AB段：σ=(0.3-0.8)fck，混凝土开始表现出越来越明显的非弹性性质，应力-应变关系偏离直线，应变增长的速度比应力增长速度快。在此阶段，混凝土内部微裂缝已有发展，但处于稳定状态。BC段：σ=(0.8-1.0)fck，应变增长速度进一步加快，应力-应变曲线的斜率急剧减小，混凝土内部裂缝进入非稳定发展阶段。C点：当应力达到C点即应力峰值σ0时，混凝土发挥出受压时最大的承载能力，既轴心抗压强度，此时，内部微裂缝已延伸扩展成若干通缝。相应与最大应力的应变ε0称为峰值应变，随混凝土强度等级的不同在之间变动。使用时对轴心受压通常取ε0=2X10-3；曲线OC段一般称为应力-应变曲线的“上升段”。C点以后：超过C点后，试件的承载力随应变增长逐渐减小，应力开始下降。试件表面出现一些不连续的纵向裂缝，以后应力下降加快，应力-应变曲线的坡度变陡，当应变约增大到4X10-3-6X10-3时，应力下降减缓，最后趋向与稳定的残余应力，C点以后的应力- 应变曲线称为“下降段”。下降段反应了混凝土内部沿裂缝截面的剪切滑移及骨料颗粒处裂缝不断延伸扩展，此时的承载力主要依靠滑移面上的摩擦咬合力。从混凝土应力-应变曲线可以看出：混凝土应力-应变曲线是一条曲线，这说明混凝土是一种弹塑性材料，只有当压力很小时，才可将其视为弹性材料。曲线分为上升段和下降段，说明混凝土在破坏过程中，承载力是一个从增加到减小的过程，当混凝土的压应力达到最大时，并不意味着立即破坏。因此，混凝土最大应变对应的不是最大应力，最大应力对应的也不是最大应变。混凝土应力-应变形状的影响因素混凝土的强度、组成材料的性质及配合比、试验方法及约束情况、加载速度、横向钢筋的约束作用2．混凝土在多次重复荷载下的应力-应变关系（看投影）看书四、备注