混凝土第2章要点解析.ppt

混凝土的疲劳强度用疲劳试验测定。疲劳试验采用100mm×100mm×300mm或150mm×150mm×450mm的棱柱体，把能使棱柱体试件承受200万次或其以上循环荷载而发生破坏的压应力值称为混凝土的疲劳抗压强度。 混凝土的疲劳强度与重复作用时应力变化的幅度有关。在相同的重复次数下，疲劳强度随着疲劳应力比值的减小而增大。疲劳应力比值按下式计算： 2.2 钢筋的物理力学性能 2.2.1 钢筋的种类 混凝土结构中采用的钢筋有柔性钢筋和劲性钢筋两种。 1 柔性钢筋 图2-20 钢筋的外形 （a)光圆钢筋；(b)螺旋纹钢筋； (c)人字纹钢筋；(d)月牙纹钢筋 线形的普通钢筋统称为柔性钢筋，其外形有光圆和带肋两类。 2 劲性钢筋 劲性钢筋是指配置在混凝土中的各种型钢、钢轨或者用钢板焊成的钢骨架。劲性钢筋本身刚度很大，施工时模板及混凝土的重力可以由劲性钢筋本身来承担，因此能加速并简化支模工作。配置了劲性钢筋的混凝土结构具有较大的承载能力和变形能力，常用于高层建筑的框架梁、柱以及剪力墙和筒体结构中。 2.2.2 国产普通钢筋 《混凝土结构设计规范》规定，用于钢筋混凝土结构的国产普通钢筋为热轧钢筋。热轧钢筋是低碳钢、普通低合金钢在高温状态下轧制而成的软钢，其应力-应变曲线有明显的屈服点和流幅，断裂时有颈缩现象，伸长率比较大。 1强度等级和牌号 国产普通钢筋按其屈服强度标准值的高低，分为4个强度等级：300MPa、335MPa、400MPa和500MPa。 2 工程应用 《混凝土结构设计规范》提出了推广高强度、高性能钢筋HRB400和HRB500的要求。因此，本教材的例题中，对梁、柱的纵向受力钢筋将主要采用这两种钢筋，特别是HRB400。 箍筋宜采用HRB400、HRBF400、HRB335和HPB300。 光圆钢筋HPB300虽然也可用作纵向受力钢筋，因其强度较低，故主要用作箍筋。 当HRB500和HRBF500用作箍筋时，只能用于约束混凝土的间接钢筋，即螺旋箍筋或焊接环筋，见5.2.2节。 细晶粒系列HRBF钢筋、HRB500和热处理钢筋RRB400都不能用作承受疲劳作用的钢筋，这时宜采用HRB400钢筋。 工地上常把上述4个强度等级的钢筋俗称为Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级和Ⅳ级钢筋，但在施工图和正式文件中，都不应采用此俗称。 2.2.3 钢筋的强度与变形 图2-21 有明显流幅的钢筋的应力-应变曲线 有明显流幅的热轧钢筋屈服强度是按屈服下限确定的。 对有明显流幅的钢筋，在计算承载力时以屈服点作为钢筋强度限值。 对没有明显流幅或屈服点的预应力钢筋，一般取残余应变0.2%所对应的应力作为其条件屈服强度标准值。 图2-22 无明显流幅的钢筋的应力-应变曲线 2.2.4 钢筋本构关系 钢筋单调加载的应力-应变本构关系曲线有以下三种： 1 描述完全弹塑性的双直线模型 双直线模型适用于流幅较长的低强度钢材。 2 描述完全弹塑性加硬化的三折线模型 三折线模型适用于流幅较短的软钢，要求它可以描述屈服后立即发生应变硬化(应力强化)，并能正确地估计高出屈服应变后的应力。 3 描述弹塑性的双斜线模型 双斜线模型可以描述没有明显流幅的高强钢筋或钢丝的应力-应变曲线。 2.2.5 钢筋的疲劳 钢筋的疲劳是指钢筋在承受重复、周期性的动荷载作用下，经过一定次数后，突然脆性断裂的现象。吊车梁、桥面板、轨枕等承受重复荷载的钢筋混凝土构件在正常使用期间会由于疲劳发生破坏。 钢筋疲劳断裂的原因，一般认为是由于钢筋内部和外部的缺陷，在这些薄弱处容易引起应力集中。应力过高，钢材晶粒滑移，产生疲劳裂纹，应力重复作用次数增加，裂纹扩展，从而造成断裂。因此钢筋的疲劳强度低于其在静荷载作用下的极限强度。原状钢筋的疲劳强度最低。埋置在混凝土中的钢筋的疲劳断裂通常发生在纯弯段内裂缝截面附近，疲劳强度稍高。 钢筋的疲劳试验有两种方法：一种是直接进行单根原状钢筋轴拉试验；另一种是将钢筋埋入混凝土中使其重复受拉或受弯的试验。由于影响钢筋疲劳强度的因素很多，钢筋疲劳强度试验结果是很分散的。我国采用直接做单根钢筋轴拉试验的方法。 2.2.6 混凝土结构对钢筋性能的要求 2.3 混凝土与钢筋的粘结 2.3.1 粘结的意义 混凝土与钢筋的粘结是指钢筋与周围混凝土之间的相互作用，包括沿钢筋长度的粘结和钢筋端部的锚固两种情况。 图2-24 钢筋和混凝土之间粘结应力示意图 (a)锚固粘结应力；(b)裂缝间的局部粘结应力 2.3.2 粘结力的组成