混凝土结构设计原理-材料及性能.ppt

混凝土的收缩是一种随时间而增长的变形（图1-18）。 结硬初期收缩变形发展很快，两周可完成全部收缩的25%，一个月约可完成50%，三个月后增长缓慢，一般两年后趋于稳定，最终收缩变形值约为(2～6)×10-4。 * 图1-18 混凝土的收缩变形与时间关系 引起混凝土收缩的原因： 主要是硬化初期水泥石在水化凝固结硬过程中产生的体积变化，后期主要是混凝土内自由水分蒸发引起的干缩。 影响混凝土收缩的因素： （1）混凝土的组成和配合比。 （2）混凝土构件的养护条件、使用环境的温度与湿度等。 （3）混凝土构件的体表比。 * 收缩对结构的影响 自由收缩：一般不会引起拉应力，故不会开裂 约束收缩：产生收缩应力甚至开裂 来自内部的钢筋约束 来自支座的外部约束 收缩与徐变 * * 温度变形——受到约束时产生温度应力 水工中的大体积混凝土结构，变形受到约束时, 温度应力常可能超过外部荷载引起的应力。有时，仅温度应力就可能形成贯穿性裂缝，导致渗漏、钢筋锈蚀，结构整体性、承载力、耐久性降低。 * 1.3 钢筋 配筋混凝土结构中采用的钢筋有由热轧低碳钢、低合金钢所制成的普通钢筋和由高碳钢制成的预应力钢筋（例如，高强度碳素钢丝、钢绞线等）。 钢筋混凝土结构采用的普通钢筋为热轧钢筋。 * 图1-19 热轧钢筋的外形 a)光圆钢筋；b)螺纹钢筋； c)人字形钢筋；d)月牙形钢筋 Coil bars 盘条 * * * 热轧带肋钢筋截面包括纵肋和横肋，外周不是一个光滑连续的圆周，因此，热轧带肋钢筋直径采用公称直径。 公称直径是与钢筋的公称横截面积相等的圆的直径，即以公称直径的圆面积就是钢筋的截面面积。对于热轧光圆钢筋截面，其直径就是公称直径。 * 热轧钢筋的强度等级和牌号 钢筋的牌号是根据钢筋屈服强度标准值、制造成型方式及种类等规定加以分类的代号。热轧钢筋的牌号是由英文字母缩写和屈服强度标准值组成。 * 国产热轧钢筋牌号及力学能特征值 表1-1 细晶粒系列HRBF钢筋，HRB500钢筋和热处理钢筋RRB400都不能用作承受疲劳作用的钢筋，这时宜采用HRB400钢筋。 目前，《公路桥规》规定公路桥梁钢筋混凝土结构使用的热轧钢筋牌号为R235（HPB235）、HRB335、HRB400和KL400（RRB400）。 当钢筋混凝土构件处于受侵蚀物质等影响的环境中时，《公路桥规》建议可以采用环氧树脂涂层钢筋。 环氧树脂涂层钢筋是在工厂生产条件下，用热轧钢筋采用环氧树脂粉来以静电喷涂方法生产的钢筋。 * * * 1.3.3 热轧钢筋的强度与变形 热轧钢筋试件单向拉伸试验的典型应力——应变曲线见图1-20： * 图1-20 有明显流幅的钢筋应力——应变曲线 弹性阶段（0～a） 屈服阶段（a～f） 强化阶段（f～d） 破坏阶段（d～e） 屈服强度 极限抗拉强度 o ?(N/mm2) ? ?s ?b e d a b c ?s－屈服强度 ?b－极限抗拉强度 有明显屈服点的钢筋 －伸长率 * 有明显屈服点的钢筋四个检验指标： 屈服强度?s 极限抗拉强度?b 伸长率 冷弯性能 ——以屈服强度作为钢筋强度的取值依据 屈强比≤0.8 * （2）冷弯性能 工程上钢筋在工地现场进行冷加工，形成满足设计要求的各种形状的钢筋，基本型式是钢筋的弯钩和弯折（图1-21）。 * 为了使钢筋在加工、使用时不开裂、弯断或脆断，钢筋必须满足冷弯性能要求。 图1-21 钢筋的弯钩与弯折示意图 （尺寸单位：mm） a) 钢筋135°弯钩； b) 钢筋的弯折 钢筋冷弯性能试验 将钢筋标准试件放在冷弯试验机上，用有一定弯心直径D的冲头，在常温下对标准试件施加力使之弯曲达到规定弯角(180°或90°)。 检查钢筋标准试件表面，不出现裂纹，起层，鳞落或断裂现象，则认为钢筋冷弯性能合格。 冲头 冷弯试验后的钢筋试件 钢筋试件冷弯试验 钢冲头 钢筋标准试件 试验台座 * 1）强度：要求钢筋有足够的强度和适宜的强屈比(极限强度与屈服强度的比值)。例如，对抗震等级为一、二级的框架结构，其纵向受力钢筋的实际强屈比不应小于1.25。 2）塑性：要求钢筋应有足够的变形能力。 3）可焊性：要求钢筋焊接后不产生裂缝和过大的变形，焊接接头性能良好。 4）与混凝土的粘结力：要求钢筋与混凝土之间有足够的粘结力，以保证两者共同工作。 混凝土结构对钢筋性能的要求 * 1.4 钢筋与混凝土之间的粘结 在钢筋混凝土结构中，钢筋和混凝土这两种材料之所以能共