基本力学性能钢筋混凝土原理过镇海.ppt

第1章 基本力学性能 1.1 材料组成和材性特点 1.2 抗压强度 1.3 受压应力—应变全曲线 1.4 抗拉强度和变形 1.5 抗剪强度和变形 1.1.1 材料的组成和内部构造 1.1.2 材性的基本特点 1.1.3 受力破坏的一般机理 1.1.2 材性的基本特点 所以，从结构工程的观点出发，将一定尺度，（例如≥70mm或3～4倍粗骨料粒径）的混凝土体积作为单元，看成是连续的、匀质的和等向的材料，取其平均的强度、变形值和宏观的破坏形态等作为研究的标准，可以有相对稳定的力学性能。 并且用同样尺度的标准试件测定各项性能指标，经过总结、统计和分析后建立的破坏（强度）准则和本构关系，在实际工程中应用，一般情况下其具有足够的准确性。 1.1.3 受力破坏的一般机理 1.2.1 立方体抗压强度 1.2.2 棱柱体试件的受力破坏过程 1.2.3 主要抗压性能指标值 1.2.2 棱柱体试件的受力破坏过程 1.3.1 试验方法 1.3.2 全曲线方程(简) 1.3.1 试验方法 1.4.1 试验方法和抗拉性能指标 1.4.2 受拉破坏过程和特征 1.4.3 应力—应变全曲线方程 1.4.2 受拉破坏过程和特征 1.4.4 应力-应变全曲线方程 1.5.1 合理的试验方法 1.5.2 破坏特征和抗剪强度 1.5.3 剪切变形和剪切模量 1.5.1 合理的试验方法 1.矩形短梁直接剪切 分析前三类试件破坏剪面上的应力分布： 第1、2类试件剪切面上的剪应力分布不均匀，且存在的正应力值（σxσy）数倍于平均剪应力，与纯剪应力状态相差甚远，故给出较高的抗剪强度值； 第3类试件剪切面中间部分的剪应力分布均匀，正应力值约为平均剪应力的12%-25%，接近于纯剪应力状态。 所以，后三类试验方法的试件应力状态比较合理，给出的混凝土抗剪强度值也比较接近。 1.5.2 破坏特征和抗剪强度 ①随后，裂缝两端沿斜上、下方迅速延伸，穿过变截面区后，裂缝斜角变陡，当裂缝到达梁顶和梁底部时，已接近垂直方向。裂缝贯通试件全裁面后，将试件“剪切”成两段。 ②不同强度等级（≤C70）的混凝土试件，剪切破坏形态相同，通常只有一条斜裂缝。裂缝断口的界面清晰、整齐，两旁混凝土坚实，无破损症状．试件的破坏特征与斜向受拉（主拉应力方向）相同。 1.5.3 剪切变形和剪切模量 混凝土剪切破坏时的主拉应变和主压应变分别大于相同应力（σ=τp）下混凝土的单轴受拉应变和单轴受压应变。 其主要原因是纯剪应力状态等效于一轴受拉和一轴受压的二维应力状态，两向应力的相互横向变形效应（泊松比）增大了应变值。而且两向应力的共同作用使试件在垂直于主拉应力方向更早地出现微裂缝，发展更快，接近峰值应力时，两方向的塑性变形有较大发展。 因此，尽管混凝土的抗剪强度与抗拉强度值相近，但是混凝土的剪应变，特别是峰值剪应变远大于轴心受拉的相应应变，也大于相同应力下单轴受拉和受压应变之和。 混凝土抗拉强度和抗压强度的比值由下式计算： 因此，拉压强度比可以作为衡量混凝土力学性能的一个指标，当采取措施增强混凝土的抗压强度时，其抗拉强度提高的幅度较小，表明混凝土的性质更脆。 另一方面，若能有效地增强混凝土的抗拉强度，或防止过早发生纵向裂缝，就有利于提高混凝土的抗压强度。如采用纤维混凝土、约束混凝土等。 2.劈拉强度 劈裂试验简单易行，又采用相同的标准立方体试件，成为最普遍的测定手段。试验给出的混凝土劈拉强度与立方体抗压强度的关系如图，经验回归公式为： 注意：根据我国的试验结果和计算式的比较，混凝土的轴心抗拉强度稍高于劈拉强度：ft / ft,s=1.368 fcu-0.083=1.09-1.0(当 fcu=15 - 43 N/mm2)。 国外的同类试验却给出了相反的结论：ft =0.9ft,s 。 两者的差异可能出自试验方法的不同。我国采用立方体试件，加载垫条是钢制的，而国外采用圆柱体试件，垫条的材质较软（如胶木）。 3.峰值应变 本书作者建议的回归计算公式： 4.弹性模量 混凝土受拉弹性模量的标定值，取为应力σ=0.5ft时的割线模量。其值约与相同混凝土的受压弹性模量相等。 建议计算公式： 5.泊松比 根据实验中量测的试件横向应变计算混凝土的受拉泊松比，其割线值和切线值在应力上升段近似相等： 在应力的下降段，试件的纵向和横向应变取决于传感器的标距和它与裂缝的相对位置，变化很大，很难获得合理的泊松比试验值。 但是，当拉应力接近抗拉强度时，试件的纵向拉应力加快增长，而横向压缩变形使材料更紧密，増长速度减慢，故泊松比值逐渐减小。这与混凝土的