3材料的力学性能-混凝土.ppt

* 《规范》对小于C50级的混凝土取k=0.76，对C80取k=0.82，其间按线性插值。 弹性工作阶段：其混凝土的变形主要取决于骨料和水泥石的弹性变形，混凝土内部的初始策裂缝没有发展。 弹塑性工作阶段：由于水泥凝胶体的粘性流动和混凝土内部微裂缝的扩展，混凝土表现出越来越明显的塑性。应力_应变偏离直线，应变的增长速度比应力增长快。此阶段中混凝土内部微裂缝虽然有所发展，但处于稳定状态。 * 应力应变曲线的斜率急剧变小，混凝土内部微裂缝进入非稳定发展阶段 。C点时混凝土内部微裂缝已延伸扩展成若干通缝。 * C点后试件的承载力随应变增长逐渐减小，这种现象称为应变软化。当应力开始下降时，试件表面出现一些不连续的纵向裂缝，随后应力下降加快。 下降段的存在表明受压破坏后的混凝土仍保持一公平的承载能力，它主要是由滑移面上的摩擦咬合力和为裂缝所分割成的混凝土小柱体的残余强度所提供。 * 延性：代表混凝土的变形能力，是指 * 延性：代表混凝土的变形能力，是指 * 早在20世纪初，人们应第一次发现钢筋混凝土混凝土桥梁的挠度几年后仍继续增长。 * * 2.2.2 混凝土的变形性能 单调短期加载下的变形性能：轴心受压，受拉 重复荷载作用下的变形性能 混凝土的弹性模量、泊松比等 混凝土在荷载长期作用下的变形性能 * 试件及其裂缝分布 1、受压混凝土一次短期加载应力-应变关系 裂缝开展及分布 * 0 2 4 6 8 10 20 30 s (MPa) e × 10 -3 B A O-A段： 弹性工作阶段 A-B段： 弹塑性工作阶段，裂缝发展稳定 * 0 4 6 8 10 20 30 s (MPa) e × 10 -3 B A C B-C段： 塑性变形更为明显，裂缝处于不稳定状态，C点对应的峰值应变为 * 0 6 8 10 20 30 s (MPa) e × 10 -3 B A C E D C- F 段：下降段 应力随应变的增长而逐渐降低， D为反弯点，收敛点E的应变为极限压应变，F对应残余应力，EF对于无测向约束的混凝土已经失去意义。 F * 混凝土的延性：指混凝土的变形能力，指混凝土试件在承载能力没有显著下降情况下承受变形的能力。变形大表明混凝土耐受变形能力强，延性好，对于结构抗震有重要意义。 * 轴心受压时：其应力达到 时，混凝土就不能承受更大的荷载，故峰值应变为其构件承载能力计算的依据。一般取 不均匀受压时：受弯或偏心受压，最外层纤维达到最大压应力 时，相邻纤维对其卸载，直到最外层纤维达到 * 强度等级越高，线弹性段越长，峰值应变也有所增大。 高强混凝土中，砂浆与骨料的粘结很强，密实性好，微裂缝很少，最后的破坏往往是骨料破坏，破坏时脆性越显著，下降段越陡。 * ◆加载速度：越慢，峰值应力越小，对应的峰值应变越大，下降段越平缓 * ◆混凝土单轴受压应力-应变关系模型 * 受拉混凝土应力-应变曲线 三 应力-应变关系接近直线。 * 2 、重复荷载作用下的变形性能 * 多次重复荷载作用下的变形性能-疲劳破坏 * ◆加载应力小于f fc时，应力应变曲线形成滞回环，循环次数增加，滞回环面积减小，闭合为一条直线。 ◆加载应力大于f fc时，应力应变曲线形开始有滞回环，循环次数增加，应力应变反向弯曲，不能形成滞回环，曲线斜率不断降低，混凝土疲劳破坏。 混凝土的疲劳强度：将混凝土试件承受200万次重复荷载时发生破坏的压应力值。它小于混凝土轴心抗压强度，与混凝土等等级、重复加载次数以及最小与最大应力比值有关。 * 3、混凝土的弹性模量、泊松比、剪变模量 * 弹性模量测定方法 * 割线模量 λ ：弹性系数，随应力增大而减小。 * 泊松比 指在一次短期加载（受压）时试件的 横向变形与纵向应变之比。 规范取：0.2 剪变模量Gc * 纵向应变 e 1 、横向应变 e 2 及体积应变 D V/V 0 0.5 1 1.5 2 s e × 10 -3 A B C D -3 -2 -1 f c 纵向应变 横向应变 体积应变 * 定义：在荷载保持不变的情况下随时间而增长的变形 4、混凝土的徐变－荷载有关 月 6 4 24 徐变应变 弹性应变 它对构件的变形、承载能力及预应力钢筋中的应力都将产生影响。 徐变系数：徐变应变与瞬时弹性应变之比，一般2～4 * 不利： 徐变会发生内力重分布（混凝土应力减小，钢筋应力增大）； 使结构（构件）的（挠度）变形增大； 对于长细比较大的构件，使偏压构件的附加偏心距增大而导致构件承载力降低； 引起预应力损失，设计时不容忽略。 有利： 降低结构的受力（如支座不均匀沉降），受拉徐变可延缓收缩裂缝的