《结构设计原理》教案 第一章 钢筋砼结构的力学性能.doc

钢筋砼结构的力学性能 ? 1、本章没有计算内容，重点时弄懂概念，为以后的学习打下基础。?? 2、钢筋混凝土梁的承载能力比混凝土构件有很大提高，但开裂问题没解决。?? 3、掌握钢筋的力学性能。?? 4、掌握混凝土强度、变形性能，模量。?? 5、掌握混凝土在重复荷载作用下的变形性能。 图 1-1 混凝土梁 　 图1-2 钢丝根据加工方法和组成形式分碳素钢丝、刻痕钢丝、钢铰线和冷拔低碳钢丝四种。 按照钢材的化学成分，分碳素钢(carbon steel)和普通低合金钢(low alloy-steel)两大类。 二、钢筋的力学性能 1. 钢筋的应力应变关系 钢筋的拉伸应力-应变关系曲线可分为两大类，即有明显流幅的曲线（图1-3）和无明显流幅的曲线（图1-4）。 ??? 钢筋砼结构纵向钢筋一般为R235(Q235),HRB335,HRB400及KL400钢筋。R235为光圆钢筋强度,其牌号为Q235,相当于原标准级钢筋,公称直径d=8~20mm,以偶数2mm递增；HRB335、HRB400为钢筋牌号,其中尾部数字为强度等级,HRB335相当于原标准级钢筋；HRB400相当于原标准级钢筋,该钢筋公称直径d=6~50mm,其中d=22mm以下以2mm递减,d=22mm以上为25、28、32、36、40、50mm；KL400为余热处理钢筋的强度等级代号,钢筋级别相当于原标准的级钢筋,公称直径d=8~40mm,尺寸进级情况与HRB相同。 2．钢筋的强度指标 （1）屈服强度。 （2）极限强度。钢材的极限强度（包括抗拉强度(tensile strength)、抗压强度(compressive strength)和抗剪强度(shear resistance strength) 3．钢筋的塑性指标 （1）伸长率(ductility rate)。可以按照下式计算： （2）截面收缩率(percentage reduction of area)。 （3）冷弯性能。 如图。 ? 第三节 混凝土的力学性能 二、砼的变形性能 一、混凝土的强度 1、立方体抗压强度 立方体抗压强度是指边长为150mm的立方体试块，在20±３的温度和相对湿度在90％以上的潮湿空气中养护28d后，用标准的试验方法测得的抗压强度。 混凝土强度等级是按照边长为150mm的立方体抗压强度标准值确定的。混凝土立方体抗压强度标准值是按照上述立方体抗压强度试验方法得到的具有95%保证率的抗压强度值。《公桥规》按照混凝土立方体抗压强度标准值，把混凝土结构中混凝土的强度等级分为14级，以“C+立方体抗压强度标准值”表示，即C15、C20……C70、C80。公路桥涵钢筋混凝土构件的混凝土强度等级可采用C20～C80。 2、轴心抗压强度 混凝土的抗压强度不仅与试件的尺寸有关，也与它的形状有关。在实际工程结构中，受压构件不是立方体而是棱柱体，所以，采用棱柱体试件（高度大于边长的试件称为棱柱体）比采用立方体试件能更好地反映混凝土的实际抗压能力。用棱柱体试件测得的抗压强度称为棱柱体抗压强度，或者称为轴心抗压强度。 棱柱体试件是在与立方体试件相同的条件下制作的，试件表面不涂润滑剂，实测所得的棱柱体抗压强度比立方体抗压强度低。混凝土轴心抗压强度随着混凝土强度等级提高而增加，总的趋势是混凝土轴心抗压强度与混凝土强度等级成正比。 3、轴心抗拉强度 轴心受拉试件如图所示。 混凝土试件在轴心拉伸下的极限抗拉强度，在结构设计中是确定混凝土抗裂度的重要指标，有时还可以通过混凝土轴心抗拉强度间接地作为衡量混凝土其他力学性能的指标，例如混凝土与钢筋之间的粘结强度等。 测定方法： 我国交通部颁布的标准《公路工程水泥混凝土试验规程》规定：采用150mm立方体作为标准试件进行混凝土劈裂抗拉强度测定，按照规定的试验方法操作，则混凝土劈裂抗拉强度为： ? 二、砼的变形性能 1、在单调、短期荷载作用下的变形性能（见图） A、当σ≤0.3fcd时，σ－ε关系接近一根直线。 B、随着应力的增大，当σ≈0.5fcd时曲线明显的呈弯曲状上升，ε增量大于σ增量，材料出现明显的塑性。 C、当σ=σmax时，εo随混凝土强度的不同可在（1.5～2.5）×10-3间波动，构件破坏，σmax称砼的棱柱体抗压强度，下降段末端的相应应变即为混凝土的极限应变值εmax。 2、砼的变形模量 由砼的σ－ε呈曲线关系（如图），当混凝土的应力达到时，其相应的应变为，混凝土的总应变由弹性应变和塑性应变两部分组成，即 第四节 钢筋与混凝土的粘结 二、粘结力的组成 三、影响粘接能力的主要因素 一、钢筋与混凝土粘结的作用 1、粘结力的定义 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同工作的基本前