003第一章钢筋混凝土材料的物理力学性能

1.理解钢筋的品种、级别及选用要求；2.掌握有明显屈服点钢筋和无明显屈服点钢筋的应力-应变曲线的特点以及钢筋强度设计值取值的依据。3.理解钢筋与混凝土的粘结性能及保证可靠粘结和锚固的构造措施。第二讲教学目标：第一章钢筋混凝土材料的物理力学性能 重点钢筋的强度和变形难点钢筋的应力-应变曲线 按化学成分碳素钢（铁、碳、硅、锰、硫、磷等元素）低碳钢（含碳量<0.25%）中碳钢（含碳量0.25~0.6%）高碳钢（含碳量0.6~1.4%）普通低合金钢（另加硅、锰、钛、钒、铬等）锰系硅钒系硅钛系硅锰系硅铬系1钢筋的品种 钢筋热轧钢筋：热轧光面钢筋HPB235，热轧带肋钢筋HRB335、HRB400，余热处理钢筋RRB400冷拉钢筋：由热轧钢筋在常温下用机械拉伸而成热处理钢筋：将HRB400、RRB400钢筋通过加热、淬火、回火而成按加工热轧钢筋HotRolledSteelReinforcingBarHPB235级、HRB335级、HRB400级、RRB400级HPBHotrolledPlainBarHRBHotrolledRibbedBarBarRRBRemainedheattreatmentRibbed 按表面形状光圆钢筋变形钢筋钢筋的应用范围非预应力钢筋：HPB235，HRB335，HRB400，RRB400预应力钢筋：碳素钢丝，刻痕钢丝，钢绞线，热处理钢筋，冷拉钢筋钢丝碳素钢丝：高碳镇静钢通过多次冷拔、应力消除、矫正、回火处理而成刻痕钢丝：在钢丝表面刻痕，以增强其与混凝土间的粘结力钢绞线：若干根相同直径的钢丝成螺旋状铰绕在一起冷拔低碳钢丝：由低碳钢冷拔而成 se2.1钢筋2.1钢筋的应力-应变关系Stress-StrainRelation◆有明显屈服点的钢筋Rebarwithyieldpointa’为比例极限proportionallimits=Esea’a为弹性极限elasticlimitade为强化段strainhardeningstagebb为屈服上限upperyieldstrengthc为屈服下限，即屈服强度fyloweryieldstrengthcdcd为屈服台阶yieldplateauefue为极限抗拉强度fuultimatetensilestrengthfyf2钢筋的强度和变形 第二章钢筋和混凝土的材料性能2.1钢筋◆无明显屈服点的钢筋Rebarwithoutyieldpointa点：比例极限，约为0.65fua点前：应力-应变关系为线弹性a点后：应力-应变关系为非线性，有一定塑性变形，且没有明显的屈服点强度设计指标——条件屈服点(Equivalentyieldpoint)残余应变为0.2%所对应的应力《规范》取s0.2=0.85fu AB’BCDE0.2%0.2强度指标*明显流幅的钢筋：下屈服点对应的强度作为设计强度的依据，因为，钢筋屈服后会产生大的塑性变形，钢筋混凝土构件会产生不可恢复的变形和不可闭合的裂缝，以至不能使用*无明显流幅的钢筋：残余应变为0.2%时所对应的应力作为条件屈服强度,随着冶金系统采用国际标准及质量的提高，在相应的产品标准中明确规定屈服强度σ0.2不得小于极限抗拉强度σb的85%（0.85σb）。因此，实际应用中可取极限抗拉强度σb的85%作为条件屈服点 强度指标的确定强度随机变量强度标准值根据统计资料，运用数理统计方法确定的具有一定保证率（钢筋为97.73%）的统计特征值：强度标准值=强度平均值-2×均方差概率密度材料强度强度平均值强度标准值 AB’BCDE0.2%0.2变形指标*伸长率：钢筋拉断后的伸长与原长的比值*冷弯要求：将直径为d的钢筋绕直径为D的钢辊弯成一定的角度而不发生断裂 冷拉BKZZ’K’残余变形冷拉伸长率无时效经时效K点的选择：应力控制和应变控制温度的影响：温度达700ºC时恢复到冷拉前的状态，先焊后拉特性：只提高抗拉强度，不提高抗压强度，强度提高，塑性下降2.2钢筋的冷加工与热处理 冷拔经过冷拔后钢筋没有明显的屈服点和流幅冷拔既能提高抗拉强度又能提高抗压强度 热处理对特定钢号的钢筋进行淬火和回火处理强度提高，塑性降低(将金属工件加热到某一适当温度并保持一段时间，随即浸入淬冷介质中快速冷却的金属热处理工艺。)不降低强度的前提下，消除由淬火产生的内力，改善塑性和韧性(将经过淬火的工件重新加热到低于下临界温度的适当温度，保温一段时间后在空气或水、油等介质中冷却的金属热处理)。 徐变应力不变，随时间的增长应变继续增加松弛长度不变，随时间的增长应力降低对结构，尤其是预应力结构，产生不利的影响，需采取必要的措施2.3钢筋的徐变和松弛 重复荷载作用下，钢筋的强度<静载作用下的强度规定的应力幅度内，经一定次数的重复荷载后，发生疲劳破坏的最大应力值称为疲劳强度。对钢筋用疲劳应力幅来表示其疲劳强度。试验方法单根钢筋的轴拉疲劳钢筋埋入混凝土中重复受拉或受弯2.4钢筋的疲劳 强度要求：屈服强度和极限强度，抗震设计时还要求有一定的屈强比塑性要求：伸长率和冷弯要求可焊性与混凝土的粘结性2.5混凝土结构对钢筋的要求 3钢筋与混凝土之间的粘结与锚固一、粘结作用与粘结机理1.粘结作用PP裂缝出现后的粘结作用T两种粘结作用锚固粘结保证钢筋和混凝土共同工作缝间粘结改善钢筋混凝土的耗能性能 一、粘结作用与粘结机理2.粘结机理光圆钢筋粘附力摩擦力机械咬合力（钢筋表面不平、微锈时可显著提高咬合力）有滑移时粘附力即消失钢筋受力较大时粘结力主要由此二部分组成 一、粘结作用与粘结机理2.粘结机理变形钢筋粘附力摩擦力机械咬合力主要作用 一、粘结作用与粘结机理3.搭接机理 一、粘结作用与粘结机理3.粘结试验拔出试验搭接长度延伸长度半梁试验搭接长度试验延伸长度试验 一、粘结作用与粘结机理4.粘结破坏形态光圆钢筋钢筋拔出 一、粘结作用与粘结机理4.粘结破坏形态变形钢筋纵向分量径向分量构件纵向开裂 一、粘结作用与粘结机理4.粘结破坏形态变形钢筋纵向分量径向分量混凝土撕裂混凝土局部挤碎刮出式破坏 二、钢筋与混凝土间粘结强度lcTu一般用拔出试验测出钢筋与混凝土间的平均粘结强度钢筋周长埋置长度拔出拉力影响因素混凝土强度浇注位置（水平浇注、竖向浇注）钢筋的外形特征保护层厚度和钢筋的净距 三、锚固、搭接长度1.锚固长度的理论分析原则钢筋屈服时正好发生锚固破坏对象以直径为2c的混凝土试件内配直径为d的变形钢筋为例假定纵裂发生在刮出式破坏以前 三、锚固、搭接长度1.锚固长度的理论分析假定由于p引起的混凝土中的拉应力按线形分布dc′c′dptt当t=ft时，锚固破坏la 三、锚固、搭接长度1.锚固长度的理论分析当变形钢筋肋倾角为45º时dpttla 三、锚固、搭接长度1.锚固长度的理论分析2c当c′>2d时，la的数值比上式的数值要小 三、锚固、搭接长度2.实用锚固长度的计算公式la基本锚固长度（GB50010）：锚固钢筋的外形系数，对不同的情况还要作修正对上式作修正可得搭接长度 小结：1.钢筋的品种、级别及选用要求；2.有明显屈服点钢筋和无明显屈服点钢筋的应力-应变曲线的特点以及钢筋强度设计值取值的依据。3.钢筋与混凝土的粘结性能及保证可靠粘结和锚固的构造措施。 结束！谢谢大家！