02钢筋和混凝土材料的力学性能.ppt
《02钢筋和混凝土材料的力学性能.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《02钢筋和混凝土材料的力学性能.ppt(73页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、2019/2/19,第二章 钢筋混凝土材料的力学性能,2019/2/19,为了合理地进行混凝土结构设计,需要深入地了解混凝土和钢筋的受力性能。对混凝土和钢筋力学性能、相互作用和共同工作的了解,是掌握混凝土结构构件性能并对其进行分析与设计的基础。,概 述,2019/2/19,本章重点,熟悉土木工程用钢筋的品种、级别、性能及其选用原则;,熟悉混凝土在各种受力状态下的强度与变形性能及其选用原则;,了解钢筋与混凝土的粘结性能。,2019/2/19,1.定义:,在混凝土结构中采用的棒状、丝状钢材。,一、钢筋的物理力学性能,2019/2/19,一、钢筋的物理力学性能,按化学成分,碳素钢(铁、碳、硅、锰、硫
2、、磷等元素),低碳钢(含碳量0.25%),中碳钢(含碳量0.250.6%),高碳钢(含碳量0.61.4%),普通低合金钢(另加硅、锰、钛、钒、铬等),锰系 硅钒系 硅钛系 硅锰系 硅铬系,2. 钢筋的成分、级别和品种,含碳量越高,强度越高,但塑性和可焊性减低,2019/2/19,钢筋,热轧钢筋:由低碳钢和普通低合金钢在高温状态下轧制而成,冷加工钢筋:由热轧钢筋在常温下用机械加工而成,热处理钢筋:将HRB400、RRB400钢筋通过加热、淬火、回火而成,按加工方法,钢丝,碳素钢丝:钢筋通过多次冷拔、应力消除、矫正、回火处理而成,刻痕钢丝:在钢丝表面刻痕,以增强其与混凝土间的粘结力,钢绞线:几根相
3、同直径的钢丝成螺旋状铰绕在一起,一、钢筋的物理力学性能,2019/2/19,冷加工钢筋,热轧钢筋 低合金钢筋,冷拉、冷拔、冷轧、冷轧扭,冷加工钢筋,提高强度 塑性降低,2019/2/19,光圆钢丝,钢丝、钢绞线,4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm,2股、3股、7股,1570MPa1770MPa,2019/2/19,一、钢筋的物理力学性能,按表面形状,光圆钢筋,变形钢筋,无明显屈服点钢筋(“硬钢”),按力学性能,有明显屈服点钢筋(“软钢”),按使用用途,普通钢筋,预应力钢筋,螺旋纹,人字纹,月牙纹,2019/2/19,2019/2/19,一、钢筋的物理力学性能,表1-1 常用热轧钢筋
4、的种类、代表符号和直径范围,注:第一个字母H(hot rolled)表示热轧,R(Remained heat treated)表示为余热处理;第二个字母P(Plain)表示光圆,R(ribbed)表示带肋;第三个字母B(Bar)代表钢筋;数字表示标准强度。,2019/2/19,钢厂提供的钢筋直径为6 mm,6.5 mm,8 mm,8.2 mm,10 mm,12 mm,14 mm,16 mm,18 mm,20 mm,22 mm,25 mm,28 mm,32 mm,36 mm,40 mm和 50 mm。其中,d=8.2 mm的钢筋仅适用于有纵肋的热处理钢筋。设计时,应在表1-1的直径范围和上述提供
5、的直径内选择钢筋。当采用直径大于40 mm的钢筋时,应有可靠的工程经验。,一、钢筋的物理力学性能,2019/2/19,一、钢筋的物理力学性能,上屈服点不稳定,下屈服点,出现颈缩,拉断,BC段为屈服平台 CD段为强化段,有明显流幅的钢筋,无明显流幅的钢筋,钢筋受压和受拉时的应力-应变曲线几乎相同,2. 钢筋的应力-应变曲线,2019/2/19,强度指标,* 有明显流幅的钢筋:在建立钢筋混凝土构件截面承载力计算理论时,以下屈服点对应的强度作为设计时钢筋强度的取值( fy )。,一、钢筋的物理力学性能,两点简化: A. 钢筋应力不大于屈服点时应力-应变关系-直服从胡克定律,处于理想弹性阶段;,B.不
6、利用应力强化阶段,假设钢筋混凝土构件截面达到破坏时,钢筋拉应力保持为屈服点应力。钢筋的极限强度作为一种安全储备。,2019/2/19,强度指标,* 无明显流幅的钢筋:残余应变为0.2%时所对应的应力作为其强度限值,称为条件屈服强度 ,混凝土规范取0.20.85 b, b为极限抗拉强度。,一、钢筋的物理力学性能,2019/2/19,一、钢筋的物理力学性能,强度指标的确定,强度,随机变量,根据统计资料,运用数理统计方法确定的具有95以上保证率(钢筋为97.73% )的统计特征值: 强度标准值(fyk)=强度平均值-2均方差,钢筋强度用标准值和设计值表示。,钢筋强度的设计值fy等于钢筋强度标准值除以
7、材料分项系数s,即,2019/2/19,钢筋变形指标,2019/2/19,一、钢筋的物理力学性能,变形指标,* 伸长率:钢筋拉断后的伸长与原长的比值,* 冷弯性能:将直径为d的钢筋绕直径为D的钢辊弯成一定的角度而不发生断裂及起层现象,为防止在弯折加工时断裂和使用过程中脆断,钢筋还应具有一定的塑性变形能力。,伸长率越大,塑性越好。伸长率用表示,用钢筋试样拉断后断口两侧的残留应变(用百分率表示)作伸长率,即,弯芯的直径越小,弯转角越大,塑性越好,2019/2/19,钢筋的力学性能指标,fy,fu,-屈服强度,-极限抗拉强度,fy / fu,-屈强比,一、钢筋的物理力学性能,2019/2/19,一、
8、钢筋的物理力学性能,冷拉,无时效,经时效,K点的选择:应力控制和应变控制,温度的影响:温度达700C时恢复到冷拉前的状态,先焊后拉,特性:只提高抗拉强度,不提高抗压强度,强度提高,塑性下降,冷加工钢筋的力学性能指标,2019/2/19,一、钢筋的物理力学性能,冷拔,经过冷拔后钢筋强度提高,塑性降低,没有明显的屈服点和流幅,冷拔既能提高抗拉强度又能提高抗压强度,2019/2/19,一、钢筋的物理力学性能,2019/2/19,徐变,应力不变,随时间的增长应变继续增加,松弛,长度不变,随时间的增长应力降低,对结构,尤其是预应力结构,产生不利的影响,一、钢筋的物理力学性能,3.钢筋的徐变与松弛,201
9、9/2/19,强度要求:保证经济性。屈服强度和极限强度,抗震设计时还要 求有一定的屈强比,塑性要求:保证结构延性,给人以破坏的预兆。伸长率和冷弯要求,可焊性:钢筋焊接后不产生裂纹及过大的变形,保证焊接后的接头性能良好。,与混凝土的粘结性:保证钢筋和混凝土共同工作。,4. 混凝土结构对钢筋的要求,一、钢筋的物理力学性能,2019/2/19,一、钢筋的物理力学性能,普通钢筋宜优先采用HRB400级和HRB335级钢筋,以节省钢筋用量。也可以采用HPB235级和RRB400级热轧钢筋以及强度级别较低的冷拔、冷轧和冷轧扭钢筋。,预应力钢筋宜采用预应力钢绞线、中高强钢丝,也可以采用热处理钢筋。还可以采用
10、冷拉钢筋和强度级别较高的冷拔低碳钢丝和冷轧扭钢筋。,5. 钢筋的选用原则,2019/2/19,混凝土的组成特点,混凝土水泥水砂石,水化过程长,性能需较长时间才能稳定,二、混凝土的物理力学性能,2019/2/19,重点:混凝土的强度,立方体抗压强度 轴心抗压强度 轴心抗拉强度 复合应力状态下的强度,二、混凝土的物理力学性能,2019/2/19,二、混凝土的物理力学性能,立方体抗压强度 fcu,1) 单轴受力状态下混凝土的抗压强度,1. 混凝土的强度,温度:203 湿度:90,2019/2/19,二、混凝土的物理力学性能,fcu,k与平均值f和标准差f的关系为,混凝土的强度等级 :具有95保证率的
11、抗压强度标准值 (以N/mm2计),混凝土强度等级的选用:,采用HRB335、HRB400/RRB400级钢筋时,不得低于C20;,承受重复荷载构件的混凝土,不得低于C20;,预应力混凝土结构,不应低于C30;,采用高强钢丝作预应力钢筋时,不宜低于C40。,2019/2/19,二、混凝土的物理力学性能,立方体抗压强度的影响因素,1) 单轴受力状态下混凝土的抗压强度,1. 混凝土的强度,温度:203 湿度:90,2019/2/19,影响一:润滑剂,不涂润滑剂,涂润滑剂,试块受压、纵向压缩,横向扩张,试块表面与垫板间的摩擦力约束了横向扩张,限制了微裂缝的开展,从而提高试件抗压强度。,套箍效应,二、
12、混凝土的物理力学性能,立方体抗压强度的影响因素,2019/2/19,影响二:尺寸,尺寸效应,标准试块 150150 150,1.05 : 1 : 0.95,二、混凝土的物理力学性能,2019/2/19,影响三:加载速度,加载速度快,内部微裂纹来不及扩展,,实测强度提高,二、混凝土的物理力学性能,2019/2/19,棱柱体抗压强度fc,标准试块:150150 300mm,二、混凝土的物理力学性能,抗压强度与试件形状有关,实际构件往往是棱柱体,棱柱体抗压强度比立方体试件能更好地反映混凝土的实际抗压能力。 中部横向变形不受端部摩擦力的约束,代表了混凝土处于单向全截面均匀受压的应力状态。,试验量测到f
13、c值比fcu值小,并且棱柱体试件高宽比(即h/b)越大,它的强度越小。,真实反映混凝土的实际工作状态。,摆脱端部摩擦力的影响; 试件不致失稳。,2019/2/19,fc 与 fcu 的关系:,立方体抗压强度,脆性折减系数: C40以下: C80:,考虑实际构件的工作条件与试件所处条件的差异引入的修正系数,二、混凝土的物理力学性能,2019/2/19,混凝土轴心抗拉强度ft,2)单轴受力状态下混凝土的抗拉强度,二、混凝土的物理力学性能,由于混凝土构件内部的不均匀性,加之安装试件偏差的原因,通过直接受拉试验测量抗拉强度是很困难的,试验数据离散性很大。,误差大 难实现,2019/2/19,劈裂试验f
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 02 钢筋 混凝土 材料 力学性能
链接地址:https://www.31doc.com/p-2125410.html