第二章钢筋和混凝土材料力学性能.ppt
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1、第二章 钢筋和混凝土材料力学性能,混凝土结构基本原理,一、钢筋的强度和变形 1. 钢筋的应力-应变曲线,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,一、钢筋的强度和变形 1. 钢筋的应力-应变曲线,强度指标,* 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,* 无明显流幅的钢筋:残余应变为0.2%时所对应的应力作为条件屈服强度,随着冶金系统采用国际标准及质量的提高,在相应的产品
2、标准中明确规定屈服强度0.2不得小于极限抗拉强度b的85%(0.85b)。因此,实际应用中可取极限抗拉强度b的85%作为条件屈服点,一、钢筋的强度和变形 1. 钢筋的应力-应变曲线,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一定保证率(钢筋为97.73%)的统计特征值: 强度标准值=强度平均值-2均方差,一、钢筋的强度和变形 1. 钢筋的应力-应变曲线,变形指标,* 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,一、钢筋的强度和变形 2. 钢筋的成分、级别和品种,按化学成分,碳素钢(铁、碳、硅、锰、
3、硫、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,一、钢筋的强度和变形 2. 钢筋的成分、级别和品种,钢筋,热轧钢筋:热轧光面钢筋HPB235,热轧带肋钢筋HRB335、HRB400,余热处理钢筋RRB400,冷拉钢筋:由热轧钢筋在常温下用机械拉伸而成,热处理钢筋:将HRB400、RRB400钢筋通过加热、淬火、回火而成,按加工,钢丝,碳素钢丝:高碳镇静钢通过多次冷拔、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
4、线:若干根相同直径的钢丝成螺旋状铰绕在一起,冷拔低碳钢丝:由低碳钢冷拔而成,一、钢筋的强度和变形 2. 钢筋的成分、级别和品种,按表面形状,光圆钢筋,变形钢筋,钢筋的应用范围,非预应力钢筋:HPB235,HRB335,HRB400,RRB400,预应力钢筋:碳素钢丝,刻痕钢丝,钢绞线,热处理钢筋,冷拉钢筋,一、钢筋的强度和变形 3. 钢筋的冷加工和热处理,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,一、钢筋的强度和变形 3. 钢筋的冷加工和热处理,冷拔,经过冷拔后钢筋没
5、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,一、钢筋的强度和变形 3. 钢筋的冷加工和热处理,热处理,对特定钢号的钢筋进行淬火和回火处理,强度提高,塑性降低,不降低强度的前提下,消除由淬火产生的内力,改善塑性和韧性,一、钢筋的强度和变形 4. 钢筋的徐变和松弛,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,需采取必要的措施,一、钢筋的强度和变形 5. 钢筋的疲劳,重复荷载作用下,钢筋的强度静载作用下的强度,规定的应力幅度内,经一定次数的重复荷载后,发生疲劳破坏的最大应力值称为疲劳强度。对钢筋用疲劳应力幅
6、来表示其疲劳强度。,试验方法,单根钢筋的轴拉疲劳,钢筋埋入混凝土中重复受拉或受弯,一、钢筋的强度和变形 6. 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屈强比,塑性要求:伸长率和冷弯要求,可焊性,与混凝土的粘结性,一、钢筋的强度和变形 7. 钢筋应力-应变曲线的数学模型,有明显流幅的钢筋,无明显流幅的钢筋,二、混凝土的强度和变形 1. 单轴受力状态下混凝土的抗压强度,立方体抗压强度fcu,我国规范的方法:不涂润滑剂,压力试件裂缝发展扩张整个体系解体,丧失承载力,另影响强度的因素还有:龄期、加载速率、试块尺寸等,二、混凝土的强度和变形 1. 单轴受力状态下混凝
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