兰州理工大学混凝土结构设计原理课件第二章 力学性能.ppt

第二章 钢筋混凝土材料的物理力学性能  ? 热轧钢筋按其强度由低到高分为HPB235、HRB335、HRB400和RRB400 ?冷拉钢筋和冷拔钢筋是通过对某些等级的热轧钢筋进行冷加工而成，热处理钢筋是对某些特定型号的热轧钢筋进行处理得到的。 2.1.5砼结构对钢筋性能的要求 1.强度：强度是刚劲质量的重要目标。 屈服强度、抗拉强度、强屈比。 2.塑性： 伸长率 冷弯要求 3.可焊性 4.与砼的粘结力 （2） 混凝土在多次重复荷载下的应力－应变关系 ? 如果我们将混凝土棱柱体试块加荷使其压应力达到某个数值σ，然后卸荷至零，并把这一循环多次重复下去，就称为多次重复荷载。 收缩的性质 自由收缩 约束收缩 来自内部的钢筋约束 来自支座的外部约束 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 （2）混凝土温度变形 产生钢筋和混凝土粘结强度的主要原因： ? 混凝土收缩将钢筋紧紧握固而产生的摩擦力； ? 混凝土颗料的化学作用产生的混凝土与钢筋之间的胶合力； ? 钢筋表面凹凸不平与混凝土之间产生的局部粘结应力。 2.3 钢筋与混凝土间的粘结 粘结应力的类型： ? 由弯曲引起粘结应力； ? 两相邻裂缝间钢筋应力不均匀引起的局部粘结应力； ? 锚固粘结应力。 l T d ?max 以锚固粘结应力为例： ?u 锚固设计的基本原则是必须保证足够的锚固粘结强度以使钢筋强度得以充分利用，即 保证粘结力的措施： ? 保证锚固长度和搭接长度； ? 保证钢筋周围的混凝土有足够的厚度；(保护层厚度及钢筋净距) ? 光圆筋在端部做成弯钩。 * * 建筑中常用钢材 分为四类 热轧钢筋 冷拉钢筋 钢丝 热处理钢筋 2.1 钢筋 2.1.1 钢筋的品种与级别 光面钢筋 螺纹钢筋 月牙纹钢筋 人字纹钢筋 钢丝是由热轧钢筋经冷拔而成，根据原材料不同又分为冷拔低碳钢丝和碳素钢丝，钢丝可刻痕(刻痕钢丝)和铰成钢绞线，故钢丝有： 冷拉低碳钢丝 φb 碳素钢丝 φs 刻痕钢丝 φk 钢绞线 φj 热处理钢筋是对某些特定钢号的热轧钢筋进行热处理得到的。 钢筋的?－? 曲线 l P P A 2.1.2 钢筋的强度与变形 比例极限 屈服强度 极限强度 o ?(N/mm2) ? fy ft e d 流幅 a b c oa－弹性阶段 ?a－比例极限 ?b－屈服强度 cd－强化阶段 0.2% ? 0.2 ?(N/mm2) ? o ?d－极限强度 de －颈缩阶段 ? 0.2－条件屈服强度 由力学性能不同分成： 软钢：有明显屈服台阶的钢筋(热轧钢筋、冷拉钢筋) 硬钢：无明显屈服台阶的钢筋(钢丝、热处理钢筋) 钢筋力学性能指标： 对于有明显屈服台阶的软钢取屈服强度 fy 作为强度设计依据。 对于无明显屈服台阶的硬钢取条件屈服强度? 0.2作为强度设计依据。 屈服强度、极限强度、伸长率、冷弯性能。 取相应于残余应变? = 0.2%时的应力? 0.2作为名义屈服点。常取? 0.2=0.8 fsu。 伸长率： 冷弯性能： 弯心直径 冷弯角度 …1－1 ?0.2的定义： 冷加工的方法：冷拉、冷拔、冷轧。 冷加工的目的：改变钢材内部结构，提高 钢材强度，节约钢筋。 冷加工对钢材性能的影响。 ?热处理是对某些特定型号的热轧钢进行淬火和回火处理。 2.1.4 钢筋的冷加工的性能 o 冷拉控制应力 ?(N/mm2) ? 冷拉率 残余变形 o a b c c d d 冷拉无时效 冷拉经时效 (a) (b) d1 d2 P d2 d1 (a) 为冷拉，可采用冷拉控制应力和冷拉率控制。冷拉后可提高钢材的抗拉强度，但其屈服台阶变短。 (b) 为冷拔，可同时提高钢材的抗拉和抗压强度。塑性降低很多。 冷轧后，钢筋表面轧成带肋，强度与冷拔低碳 丝接近，塑性要好一些。 混凝土的组份： 骨料 水泥结晶体 水泥凝胶体 弹性变形的基础 塑性变形的基础 混凝土的强度及变形随时间、随环境的变化而变化。 水泥、石、砂、水按一定的配合比制成不同等级的砼。 2.2 混凝土 （1）. 立方体的抗压强度 fcu 影响立方体强度的因素：内因：如强度与水泥标号、骨料品种、配合比等 外因：试验方法（箍套）、温度、湿度、试件尺寸。 由于尺寸效应的影响：fcu(150) = 0.95 fcu(100) fcu(150) = 1.05 fcu(200) 2.2.1 混凝土的强度 1. 抗压强度 用标准制作方式制成的150mm×15