1、第二章第二章 钢筋和混凝土的力学性能钢筋和混凝土的力学性能一、钢筋的力学性能一、钢筋的力学性能1 1、钢筋分类、钢筋分类按化学成分按化学成分碳素钢（铁、碳、硅、碳素钢（铁、碳、硅、锰、硫、磷等元素）锰、硫、磷等元素）低碳钢（含碳量低碳钢（含碳量0.25%）中碳钢（含碳量中碳钢（含碳量0.250.6%）高碳钢（含碳量高碳钢（含碳量0.61.4%）普通低合金钢（另加普通低合金钢（另加硅、锰、钛、钒、铬硅、锰、钛、钒、铬等）等）按加工方法按加工方法钢筋钢筋热轧钢筋热轧钢筋冷拉钢筋冷拉钢筋热处理钢筋热处理钢筋钢丝钢丝碳素钢丝碳素钢丝刻痕钢丝刻痕钢丝钢绞线钢绞线冷拔低碳钢丝冷拔低碳钢丝按外形按外形光圆钢
2、筋光圆钢筋变形钢筋变形钢筋冷拔钢筋冷拔钢筋冷轧钢筋冷轧钢筋HPB235 屈服强度屈服强度钢筋：钢筋：barbar 表面形状：表面形状：plainplain 生产工艺：生产工艺：hot rolled HRB335RRB400热轧带肋屈服强度热轧带肋屈服强度335Mpa余热处理带肋屈服强度余热处理带肋屈服强度400Mpa400Mpa种类种类符号符号fyk热轧钢筋HPB 235(Q235)235HRB 335(20MnSi)335HRB 400(20MnSiV、20MnSiNb、20MnTi)400RRB 400(K20MnSi)R40020MnSiV2 2、钢筋的强度和变形、钢筋的强度和变形ABB
3、CDE有明显流幅的钢筋0.2%0.2无明显流幅的钢筋（软钢）（硬钢）标距上屈服点不稳定下屈服点出现颈缩BC段为屈服平台CD段为强化段拉断强度指标强度指标*明显流幅的钢筋：下屈服点对应的强度作为设明显流幅的钢筋：下屈服点对应的强度作为设计强度的依据，因为，钢筋屈服后会产生大的塑计强度的依据，因为，钢筋屈服后会产生大的塑性变形，钢筋混凝土构件会产生不可恢复的变形性变形，钢筋混凝土构件会产生不可恢复的变形和不可闭合的裂缝，以至不能使用和不可闭合的裂缝，以至不能使用 ABBCDE*无明显流幅的钢筋：残余应变为无明显流幅的钢筋：残余应变为0.2%时所对应时所对应的应力作为的应力作为条件屈服强度条件屈服强
4、度 0.2%0.2变形指标变形指标*伸长率：钢筋拉断后的伸长与原长的比值伸长率：钢筋拉断后的伸长与原长的比值*冷弯要求：将直径为冷弯要求：将直径为d的钢筋绕直径为的钢筋绕直径为D的钢辊的钢辊弯成一定的角度而不发生断裂弯成一定的角度而不发生断裂 3、混凝土结构对钢筋的要求、混凝土结构对钢筋的要求强度要求：屈服强度和极限强度，抗震设计时还要求有一定的强度要求：屈服强度和极限强度，抗震设计时还要求有一定的屈强比屈强比塑性要求：伸长率和冷弯要求塑性要求：伸长率和冷弯要求可焊性可焊性与混凝土的粘结性与混凝土的粘结性二、混凝土的力学性能二、混凝土的力学性能1 1、混凝土的强度、混凝土的强度立方体抗压强度立
5、方体抗压强度承压板试块摩擦力压力压力试件试件裂缝发裂缝发展展扩张扩张整个体系整个体系解体，丧失承载力解体，丧失承载力另影响强度的因素还另影响强度的因素还有：龄期、加载速率、有：龄期、加载速率、试块尺寸等试块尺寸等标准试块：标准试块：150150 150立方体抗压强度是区分混凝土强度等级的指标，我国规范混凝土的立方体抗压强度是区分混凝土强度等级的指标，我国规范混凝土的强度等级有：强度等级有：C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50，C55，C60，C65，C70，C75，C80表示混凝土Concrete立方体抗压强度标准值立方体抗压强度立方体抗压强度fcu非标准试块：非标准
6、试块：100100 100 换算系数换算系数 0.95 200200 200 换算系数换算系数 1.05轴心抗压强度轴心抗压强度（棱柱体抗压强度（棱柱体抗压强度f fc c）承压板试块标准试块：标准试块：150150 300非标准试块：非标准试块：100100 300 换算系数换算系数 0.95 200200 400 换算系数换算系数 1.05考虑到承压板对试件的约束，立方体抗压强度大于考虑到承压板对试件的约束，立方体抗压强度大于棱柱体抗压强度，且有：棱柱体抗压强度，且有：fc=0.76fcu(试验结果)考虑到构件和试件的区别，取考虑到构件和试件的区别，取fc=0.67fcu 对国外（美国、日
7、本、欧洲混凝土协会等）采用的圆柱体试件（对国外（美国、日本、欧洲混凝土协会等）采用的圆柱体试件（d=150,h=300），有），有fc=0.79fcu 圆柱体抗压强度轴心抗拉强度轴心抗拉强度劈裂试验劈裂试验ftsdlFfts2ddftsFFFF我国根据我国根据100mm立方体的立方体的劈裂与抗压试验结果有：劈裂与抗压试验结果有：fts=0.19fcu 3/4三向受压时的混凝土强度三向受压时的混凝土强度1=fcc1=fcc-侧向约束压应力rcccff4有侧向约束时的抗压强度无侧向约束时圆柱体的单轴抗压强度r2 2、混凝土的变形、混凝土的变形混凝土的变形混凝土的变形受力变形受力变形：一次短期加荷时
8、的变形、多次重复加荷时：一次短期加荷时的变形、多次重复加荷时的变形、长期荷载作用下的变形的变形、长期荷载作用下的变形体积变形体积变形：收缩、膨胀、温度变形：收缩、膨胀、温度变形混凝土受压应力混凝土受压应力-应变曲线应变曲线NoImageNoImage混凝土的泊松比和剪切模量混凝土的泊松比和剪切模量混凝土的泊松比，在压力较小时为混凝土的泊松比，在压力较小时为0.150.18，接近破坏时可达，接近破坏时可达0.5以上，一般可取以上，一般可取0.2混凝土的剪切模量为混凝土的剪切模量为)1(2cccEG长期荷载作用下混凝土的变形性能长期荷载作用下混凝土的变形性能-徐变徐变0.51.01.52.02.5
9、05101520253035(10-3)(月)P原因之一，胶凝体原因之一，胶凝体的粘性流动的粘性流动原因之二，混凝土原因之二，混凝土内部微裂缝的不断发内部微裂缝的不断发展展c0.5fc，线性徐变c0.8fc，非线性徐变eecrcre影响徐变的因素影响徐变的因素持续应力：应力大、徐变大持续应力：应力大、徐变大 c0.5fc，徐变变形与应力成正比-线性徐变 0.5fcc0.8fc，造成混凝土破坏，不稳定加荷时混凝土的龄期，越早，徐变越大加荷时混凝土的龄期，越早，徐变越大水泥用量越多，水灰比越大，徐变越大水泥用量越多，水灰比越大，徐变越大骨料越硬，徐变越小骨料越硬，徐变越小混凝土的密实性好，徐变小混
10、凝土的密实性好，徐变小构件养护时的温度高、湿度高，徐变小；使用时相反构件养护时的温度高、湿度高，徐变小；使用时相反构件单位体积的表面积小，徐变小构件单位体积的表面积小，徐变小混凝土的收缩混凝土的收缩-结硬过程中混凝土体积缩小的性质结硬过程中混凝土体积缩小的性质水泥品种：等级越高，收缩越大水泥品种：等级越高，收缩越大水泥用量：水泥用量越多，水灰比越大，收缩越大水泥用量：水泥用量越多，水灰比越大，收缩越大骨料：骨料越硬，收缩越小骨料：骨料越硬，收缩越小养护条件、制作方法、使用环境、体积与表面积的比值等养护条件、制作方法、使用环境、体积与表面积的比值等混凝的温度变形混凝的温度变形-混凝土的热胀冷缩变形混凝土的热胀冷缩变形温度变形对大体积混凝土结构不利温度变形对大体积混凝土结构不利三、钢筋与混凝土间的粘结作用三、钢筋与混凝土间的粘结作用粘结作用由胶合作用、摩擦作用和咬合作用组成。光面钢筋摩擦作用变形钢筋咬合作用影响钢筋与混凝土粘结强度的因素影响钢筋与混凝土粘结强度的因素钢筋表面形状钢筋表面形状混凝土强度混凝土强度侧向压应力侧向压应力混凝土保护层厚度及钢筋净距混凝土保护层厚度及钢筋净距横向钢筋横向钢筋钢筋在混凝土中的位置钢筋在混凝土中的位置粘结强度粘结强度：钢筋与混凝土的粘结面上所能承受的平均剪应力的最大值：钢筋与混凝土的粘结面上所能承受的平均剪应力的最大值
