第4章钢筋混凝土结构材料的力学性能要点解析.ppt

第4章 钢筋混凝土材料的力学性能 4.1 混凝土的力学性能 第4章 钢筋混凝土结构材料的力学性能 立方体抗压强度及标准值: 边长150mm立方体标准试件，在标准条件下（20±3℃，≥90%湿度）养护28天，用标准试验方法（加载速度0.15~0.3N/mm2/sec，两端不涂润滑剂）测得的的抗压强度，称为混凝土立方体抗压强度。 150mm 150mm 4.1.1　混凝土的强度 1、混凝土立方体抗压强度和强度等级 具有95%保证率的立方体抗压强度，称为混凝土立方体抗压强度标准值。 混凝土的强度等级： 混凝土的强度等级按立方体抗压强度标准值fcu,k确定。 《混凝土结构设计规范》（GB50010—2002，以下简称《规范》）按立方体抗压强度标准值的大小将混凝土分为14个强度等级，即C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80。其中C代表混凝土，C后面的数字表示混凝土立方体抗压强度标准值，单位为N／mm 2 。 第4章 钢筋混凝土结构材料的力学性能 例如：C30表示fcu,k=30N/mm2 2、混凝土轴心抗压强度 我国采用150mm×150mm×300mm的棱柱体作为标准试件，在标准条件下养护至28天龄期，按照标准试验方法测得的抗压强度为混凝土的轴心抗压强度。 根据大量实验资料表明，混凝土的轴心抗压强度平均值与立方体抗压强度平均值之间存在着一定量的关系： 第4章 钢筋混凝土结构材料的力学性能 3、混凝土轴心抗拉强度 采用抗拉试验方法，试件尺寸100mm×100mm×500mm两端埋有伸出150mm的变形钢筋，直径为16mm，钢筋位于试件的轴线上，试验机夹紧两端伸出的钢筋，对试件施加拉力，使试件截面均匀受拉，试件破坏时的平均拉应力即为混凝土的轴心抗拉强度。 与混凝土的轴心抗压强度一样，混凝土的轴心抗拉强度平均值与混凝土的立方体抗压强度平均值也存在着一定量的关系： 第4章 钢筋混凝土结构材料的力学性能 4、复合应力状态下的混凝土强度 混凝土所受的应力状态不同，其强度值是变化的。在双向压应力作用下，一向的抗压强度随另一向的抗压应力的增加而增加。混凝土双向受压强度比单向受压强度高的多，混凝土在三向受压的情况下可大大提高混凝土的轴心抗压强度，计算公式： fcc=fc+4δτ fc—无侧向压应力的混凝土轴心抗压强度； δτ —侧向压应力 第4章 钢筋混凝土结构材料的力学性能 4.1.2　混凝土的变形 混凝土的变形有两类：一类是由荷载作用引起的受力变形，包括一次短期荷载、重复荷载作用下的变形和长期荷载作用下的变形； 另一类是非荷载作用引起的体积变形，包括化学收缩，干湿变形和温度变形等。 第4章 钢筋混凝土结构材料的力学性能 1、混凝土在荷载作用下的变形 （1）混凝土在一次短期加荷下的应力-应变曲线 第4章 钢筋混凝土结构材料的力学性能 从应力-应变曲线的整体上可以看出，随着应力的增加，应变增长的速度快于应力的增长，说明混凝土在高应力状态，混凝土的变形主要以塑性变形为主。 （2）混凝土的弹性模量、变形模量和剪切模量 混凝土只有在应力（бc≤0.3fc）很小时才存在着弹性模量，如图所示。弹性模量通常取混凝土在一次短期加荷下的б-ω曲线原点的切线斜率作为混凝土的弹性模量，用Ec表示。 第4章 钢筋混凝土结构材料的力学性能 《规范》给出各种不同强度等级混凝土的弹性模量的计算公式为： 第4章 钢筋混凝土结构材料的力学性能 混凝土的剪切模量是指剪应力与剪应变的比值，用Gc表示， 《规范》规定： Gc=0.4Ec （3）混凝土在长期荷载作用下的变形 混凝土在长期荷载作用下，维持应力不变，应变随时间增长而继续增加的现象，称为混凝土的徐变。 混凝土的徐变将导致构件的刚度降低，对预应力混凝土构件引起预应力损失。混凝土在长期荷载作用下，徐变的发展先快后慢，通常在最初六个月内可完成最终徐变量的70—80%，十二个月内大约完成徐变总量的90%，其余部分则在后续几年内逐渐完成。 影响混凝土徐变的主要因素为：