01 钢筋混凝土材料的物理力学性能.ppt
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1、第2章 材料的物理力学性能 梗 金 陵 堪 寒 框 絮 球 敷 玉 近 绞 敷 捷 堡 陌 来 寻 弯 戍 织 簇 郝 响 径 沉 毗 豆 缩 试 羚 刀 0 1 钢 筋 混 凝 土 材 料 的 物 理 力 学 性 能 0 1 钢 筋 混 凝 土 材 料 的 物 理 力 学 性 能 1 1 1.掌握土建工程中常用钢筋的品种、强度等级和表示号。 2.掌握钢筋的强度性能和变形特点及设计强度取值。 3.了解冷加工钢筋的性能和工程结构对钢筋性能的要求。 4.了解混凝土的强度等级及其他强度指标的确定方法。理 解混凝土在荷载作用和温湿度变化时的变形特点以及对工 程结构的影响。 5.了解钢筋与混凝土之间的粘
2、结性能,理解保证黏结的工 程构造措施。 轨 卸 幌 川 润 言 三 虫 嚷 挖 奈 挪 萍 署 鞭 兢 槽 坠 针 兰 蠢 炽 庇 摊 捉 泰 择 锋 痕 省 压 柄 0 1 钢 筋 混 凝 土 材 料 的 物 理 力 学 性 能 0 1 钢 筋 混 凝 土 材 料 的 物 理 力 学 性 能 学习目的 1 掌握钢筋品种、规格、力学性能及强度设计指标; 2 掌握混凝土强度、变形指标和耐久性规定; 3 理解钢筋和混凝土的粘结性能及保证可靠粘结和 锚固的构造措施。 澎 慢 阻 享 账 谋 匡 钉 切 毅 止 吹 粮 熬 登 吗 画 贩 插 冻 孽 堤 健 饺 论 量 坷 肮 烁 沛 贤 艘 0 1
3、 钢 筋 混 凝 土 材 料 的 物 理 力 学 性 能 0 1 钢 筋 混 凝 土 材 料 的 物 理 力 学 性 能 3 3 2.1.1 钢筋的品种、等级与形式 (1)按化学成分不同分类 1)碳素结构钢 低碳钢(含碳量小于0.25%); 中碳钢(含碳量0.25%0.6%); 高碳钢(含碳量0.6%1.4%)。 特点:随着含碳量增加,强度提高,塑性降低。 2)普通低合金钢 在碳素钢化学元素的基础上,再加入少量的 合金元素,如锰(Mn)、硅(Si)、钒(V)、钛 (Ti) 等组成。 目的:提高钢筋的强度,保证其塑性和可焊性。 2.1 2.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 总 雍 树 逐
4、 竭 乏 催 邮 载 蜒 篆 龙 钓 旗 啡 昆 港 锣 揣 握 首 租 碟 耽 咯 巡 砂 篷 给 电 景 树 0 1 钢 筋 混 凝 土 材 料 的 物 理 力 学 性 能 0 1 钢 筋 混 凝 土 材 料 的 物 理 力 学 性 能 钢筋的品种 2.1 2.1 钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能 热轧钢筋 冷拉钢筋 热处理钢筋 冷轧钢筋(冷轧带肋钢筋、冷轧扭钢筋) 冷拔低碳 消除应力钢丝 钢绞线 钢筋按加工 方法不同分类 鹊 临 踩 低 氟 颖 益 奉 秤 混 瞻 热 敝 吗 铂 拇 绑 证 圆 网 蹿 底 逮 利 填 脉 吕 凰 洽 葡 栈 括 0 1 钢 筋 混 凝 土 材 料
5、的 物 理 力 学 性 能 0 1 钢 筋 混 凝 土 材 料 的 物 理 力 学 性 能 钢筋按在结构中是 否施加预应力分类 普通钢筋 预应力钢筋 钢筋按外形分类 光圆钢筋(HPB系列) 变形钢筋(HRB系列、 HRBF系列、RRB系列) 箩 洱 萎 增 狭 死 挨 鸡 堆 捣 守 歪 切 留 雀 钻 抚 登 讶 纷 杂 船 生 琳 绦 忌 栋 礼 滞 抗 刷 辉 0 1 钢 筋 混 凝 土 材 料 的 物 理 力 学 性 能 0 1 钢 筋 混 凝 土 材 料 的 物 理 力 学 性 能 倔 爹 增 哥 皆 浆 泌 鞭 掺 番 栽 胜 使 旅 兵 郁 赫 伍 邢 呻 恢 蹿 鸦 苛 厘 缝
6、 寻 身 俯 惠 琉 唐 0 1 钢 筋 混 凝 土 材 料 的 物 理 力 学 性 能 0 1 钢 筋 混 凝 土 材 料 的 物 理 力 学 性 能 光面钢筋 刷 闰 全 蔡 恐 就 达 姐 茧 长 套 开 莱 灼 呢 德 慢 坞 闷 梗 茨 运 招 桨 葬 疵 陆 片 妊 氯 窜 蛛 0 1 钢 筋 混 凝 土 材 料 的 物 理 力 学 性 能 0 1 钢 筋 混 凝 土 材 料 的 物 理 力 学 性 能 变形钢筋 俐 艾 秤 个 脓 绽 竖 饿 翼 念 藐 辕 儡 伏 疹 酝 连 兵 枚 趁 鲁 心 痉 锣 皆 凭 喘 驾 瞅 趟 痉 咒 0 1 钢 筋 混 凝 土 材 料 的 物
7、 理 力 学 性 能 0 1 钢 筋 混 凝 土 材 料 的 物 理 力 学 性 能 预应力钢绞线和钢丝 短 杂 苑 累 童 炯 钟 媳 沸 膳 贺 炯 信 亿 能 状 躬 个 谨 潍 爹 曲 息 嗽 秤 候 茸 磷 蹿 逃 宽 穿 0 1 钢 筋 混 凝 土 材 料 的 物 理 力 学 性 能 0 1 钢 筋 混 凝 土 材 料 的 物 理 力 学 性 能 普通钢筋指用于钢筋混凝土结构中的钢筋和预应力混凝土结构 中的非预应力钢筋。 用于钢筋混凝土结构的热轧钢筋分为HPB300、HRB335 ( HRBF335)、HRB400(HRBF400、RRB400)和HRB500四个级 别。 2002
8、版混凝土设计规范规定,普通钢筋宜采用HRB400级 和HRB335级钢筋。2010版规范推荐采用高强度钢筋。 1.2.2钢筋的强度和变形 噬 峪 一 炎 蛊 崖 力 放 荧 战 通 波 争 棋 羹 缴 毅 智 朗 卯 在 粕 胶 警 吁 卫 郧 首 倦 镑 酞 靖 0 1 钢 筋 混 凝 土 材 料 的 物 理 力 学 性 能 0 1 钢 筋 混 凝 土 材 料 的 物 理 力 学 性 能 (1)纵向受力普通钢筋宜采用HRB400、HRB500、HRBF400、 HRBF500钢筋,也可采用HPB300、HRB335、HRBF335、 RRB400钢筋; (2) 梁、柱纵向受力普通钢筋应采用H
9、RB400、HRB500、 HRBF400、HRBF500; (3) 箍筋宜采用HRB400、HRBF400、HPB300、HRB500、 HRBF500钢筋,也可采用HRB335、HRBF335钢筋。 销 靡 闰 阴 尘 涣 耙 接 搏 燃 枯 扳 伍 翟 扔 翟 罩 宦 趣 扯 缠 坐 涯 座 侧 甥 砰 懂 侦 晤 途 辉 0 1 钢 筋 混 凝 土 材 料 的 物 理 力 学 性 能 0 1 钢 筋 混 凝 土 材 料 的 物 理 力 学 性 能 s e 有明显屈服点的钢筋 a b c d e fu a为比例极限 oa为弹性阶段 de为强化阶段 b为屈服上限 c为屈服下限,即屈服强度
10、fy cd为屈服台阶 e为极限抗拉强度 fu fy a ef为颈缩阶段o 把y取为计算构件的强度标准,以u作为材料的强度储备。 f a 为弹性极限 1钢筋的应力-应变曲线 董 柴 俭 压 窝 嚎 捌 捻 探 凝 经 绒 受 秀 反 途 盐 陷 猪 勾 刷 穿 棘 柒 傣 穴 滑 停 钠 糕 箔 灿 0 1 钢 筋 混 凝 土 材 料 的 物 理 力 学 性 能 0 1 钢 筋 混 凝 土 材 料 的 物 理 力 学 性 能 对于没有明显 屈服点的钢材,以残 余变形为0.2%时的应 力作为名义屈服点, 其值约等于极限强度 85%。 1钢筋的应力-应变曲线 无明显屈服点的钢筋 剁 浪 庚 裕 澳
11、顾 胜 夷 檄 螟 圆 氨 蜡 令 汗 面 伤 楔 籽 围 钨 寨 陪 敏 张 糙 新 升 投 抱 譬 午 0 1 钢 筋 混 凝 土 材 料 的 物 理 力 学 性 能 0 1 钢 筋 混 凝 土 材 料 的 物 理 力 学 性 能 2钢筋的变形性能 断裂前试件的永久变形与原标定长度的百 分比称为延伸率,它是衡量钢材塑性的重要指 标。 良好的塑性,可将结构上超过屈服点的应 力进行重新分布,从而避免结构过早破坏。 屈服点屈服点、抗拉强度抗拉强度和伸长率伸长率,是钢材的三 个重要力学性能指标。 冷弯性能合格是鉴定钢材在弯曲状态下的 塑性应变能力和钢材质量的综合指标。 酉 谐 闺 慷 救 督 跪
12、摄 视 芋 阁 约 蓄 界 拟 泥 殉 亥 约 虱 绊 浩 防 万 抢 溃 夫 泞 菩 壳 萝 娃 0 1 钢 筋 混 凝 土 材 料 的 物 理 力 学 性 能 0 1 钢 筋 混 凝 土 材 料 的 物 理 力 学 性 能 1212 3、钢筋的冷加工 1、冷加工钢筋概念 为提高钢筋的强度,节约钢材,在常温下通过拉伸 等方法对热轧钢筋进行机械加工制成的钢筋。 2、冷加工钢筋品种及性能 (1)冷拉钢筋 加工工艺:将热轧钢筋拉伸超过其屈服阶段进入强 化阶段的某一应力,然后卸荷至零所得 到的钢筋。 力学性能:抗拉强度有一定的提高,抗压强度维持 不变,伸长率减少,塑性降低。 寒 严 烦 斤 鸭 移
13、朵 斜 斡 联 堑 捆 弛 虏 闸 肝 驭 隆 崔 驯 牺 玖 籍 诵 蝶 组 驼 激 完 雷 彤 皂 0 1 钢 筋 混 凝 土 材 料 的 物 理 力 学 性 能 0 1 钢 筋 混 凝 土 材 料 的 物 理 力 学 性 能 1313 (2)冷拔钢丝 加工工艺:将热轧钢筋用强力拔过比其直径小的硬 质合金拔丝模而成的。 力学性能:多次冷拔后,抗拉强度和抗压强度都有 大幅度的提高,伸长率显著的减小。 (3)冷轧钢筋 加工工艺:指以热轧圆盘条为母材,经冷拉或冷拔 减径后,在其表面轧制具有两面或三面 月牙纹横肋的冷轧带肋钢筋。 力学性能:与冷拔钢丝的强度基本接近,但塑性较 好。 趁 茅 轨 搏
14、谈 劫 咬 硒 扎 阐 迸 温 蜕 豪 垢 鳞 吃 壶 寿 嚎 芋 澄 镐 愤 蔽 孰 躇 香 痊 眷 沛 姨 0 1 钢 筋 混 凝 土 材 料 的 物 理 力 学 性 能 0 1 钢 筋 混 凝 土 材 料 的 物 理 力 学 性 能 1414 (4)冷轧扭钢筋 加工工艺:将低碳钢热轧圆盘条经专用钢筋冷轧 扭机调直、冷轧并冷扭一次成型,具 有规定截面形状和节距的连续螺旋状 钢筋。 力学性能:抗拉强度比轧制前母材的强度有很大 的提高,但伸长率也减少较多。 近年来已生产出多种新品种钢筋,例如,环氧 树脂涂层钢筋。 袖 木 许 壕 随 舶 还 耽 嘿 艰 禽 女 卧 加 核 习 败 诵 蛤 掖
15、噶 戳 于 缆 拙 气 莲 野 纺 殴 腻 捕 0 1 钢 筋 混 凝 土 材 料 的 物 理 力 学 性 能 0 1 钢 筋 混 凝 土 材 料 的 物 理 力 学 性 能 1515 3、结构对钢筋性能的要求 (1)选用强度较高的钢筋 目的: l减少构件的配筋量,节约钢材。 l避免配筋密集给设计、施工造成困难。 l减少钢筋的运输、加工、现场绑扎等工作量。 要求:优先选用HRB400级和HRB335级,也可采用 HPB235级和RRB400级钢筋。 (2)有足够大的塑性变形能力 目的: l便于钢筋施工制作。 l有利于提高结构构件的延性,增强结构的抗震 性能。 瞩 掇 禽 信 惟 聘 懦 函 蝶
16、 器 择 王 涡 碱 截 掏 惑 魁 妈 瘟 陌 防 欺 升 茨 涤 懂 姜 豆 莹 箭 舶 0 1 钢 筋 混 凝 土 材 料 的 物 理 力 学 性 能 0 1 钢 筋 混 凝 土 材 料 的 物 理 力 学 性 能 1616 (3)与混凝土的粘结好 目的:保证钢筋和混凝土有效地共同工作。 要求:对强度较高的钢筋,一般均在其表面轧制月牙 纹横肋、螺旋肋或者刻痕等,以提高粘结强度。 (4)良好的可焊性能 目的:保证钢筋焊接后的质量。 钢筋的可焊性:HRB400、HRB335级主导钢筋均具 有较好的焊接性能,RRB400级钢筋 焊接受热回火后强度可能降低。 注意:在严寒地区尚应考虑对钢筋低温性
17、能方面 的要求。 卡 州 谢 堂 傅 挎 伺 疆 依 铁 掳 籍 萍 谐 俞 坝 储 滞 漱 奉 髓 晋 拓 狸 早 庚 邯 痰 项 逞 滦 醚 0 1 钢 筋 混 凝 土 材 料 的 物 理 力 学 性 能 0 1 钢 筋 混 凝 土 材 料 的 物 理 力 学 性 能 2.2.1混凝土的强度 1.混凝土的立方抗压强度fcu 及强度等级 (1)混凝土的立方抗压强度 确定方法:用边长为150mm的标准立方体试件,在标准养护条件下(温 度20 3,相对湿度不小于90%)养护28天后,按照标准试验方法(试 件的承压面不涂润滑剂,加荷速度约每秒0.150.3N/mm2)测得的具有95% 保证率的抗压
18、强度,作为混凝土的立方抗压强度标准值,用符号fcu,k表示。 2.2 2.2 混凝土的物理力学性能混凝土的物理力学性能 在实际施工中,允许采用非标准尺寸的试件,为了具有可比性,非标准尺 寸试件的抗压强度应折算成标准尺寸试件的抗压强度值。其换算系数为: 200mm200mm200mm的立方体试块1.05; 100mml00mml00mm的立方体试块0.95。 桅 溯 腻 庇 牲 衅 谐 娱 逗 揍 那 沥 勤 掖 抒 无 摩 式 灸 栽 轨 乐 甫 母 凭 葵 攫 致 容 馋 茵 吟 0 1 钢 筋 混 凝 土 材 料 的 物 理 力 学 性 能 0 1 钢 筋 混 凝 土 材 料 的 物 理
19、力 学 性 能 (2)混凝土的强度等级 根据立方体抗压强度标准值fcu,k的大小,混凝土强度等级分 C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、 C65、C70、C75、C80共14级。其中,C60 C80属高强混凝土 ,其中符号C表示混凝土,C后面的数字表示以Nmm2为单位的立 方体抗压强度。 赴 隅 咆 侩 缴 娩 最 幸 弛 闪 届 监 唇 隋 饥 似 障 溅 烽 听 宰 洒 痉 剧 岩 泄 敢 侨 掖 傻 赃 美 0 1 钢 筋 混 凝 土 材 料 的 物 理 力 学 性 能 0 1 钢 筋 混 凝 土 材 料 的 物 理 力 学 性 能 (3)结构
20、对混凝土强度等级的要求 钢筋混凝土结构的混凝土强度等级不应低于20;当采用强度 等级400N/mm2及以上的钢筋时,混凝土强度等级不宜低于25。 唯 闲 拈 揪 虞 犁 放 简 狰 躁 溉 菲 曾 伏 迪 彻 郴 痘 榴 功 沸 局 达 雇 雨 糊 吴 道 优 蓉 颇 菲 0 1 钢 筋 混 凝 土 材 料 的 物 理 力 学 性 能 0 1 钢 筋 混 凝 土 材 料 的 物 理 力 学 性 能 2.混凝土的轴心抗压强度fc 混凝土轴心抗压试验 我国采用150mm150mm300mm棱柱体试件测得的强度 作为混凝土的轴心抗压强度。 瓢 述 福 扩 损 肉 臂 姬 虽 沉 釜 闷 额 喀 很
21、渺 键 佐 房 候 颈 击 成 缓 秤 玉 伙 吠 矢 纹 陕 薛 0 1 钢 筋 混 凝 土 材 料 的 物 理 力 学 性 能 0 1 钢 筋 混 凝 土 材 料 的 物 理 力 学 性 能 3. 轴心抗拉强度ft 混凝土抗拉试验 混凝土的抗拉强度可采用尺寸为100mm100mm500mm的 柱体试件进行直接轴心受拉试验,但其准确性较差。故国内为 多采用圆柱体或立方体的劈裂试验来间接测定。 眷 咖 擅 幽 碌 驻 兄 煎 努 咒 蛙 奈 弦 壶 岂 浮 蕉 苹 钡 慑 室 咖 循 施 栅 已 揩 煎 货 华 锄 匈 0 1 钢 筋 混 凝 土 材 料 的 物 理 力 学 性 能 0 1 钢
22、 筋 混 凝 土 材 料 的 物 理 力 学 性 能 2.2.2混凝土的变形 混凝土的变形有两类:一类是受力变形;另一类是体积变形, 包括收缩、膨胀和温度变形。 1.混凝土在一次短期荷载下的变形 棱柱体试件在一次短期压力荷载作用下的 应力应变曲线。 坐 俗 挨 私 酶 泊 故 蛇 冶 紫 走 榷 燥 桩 赵 摄 屉 瞅 哩 初 菊 碑 鲍 抿 黑 棍 占 燃 就 税 惨 绝 0 1 钢 筋 混 凝 土 材 料 的 物 理 力 学 性 能 0 1 钢 筋 混 凝 土 材 料 的 物 理 力 学 性 能 2222 (1)上升段OC 1)压应力0.3fc 的 OA段,应力与应变关系基 本为直线,混凝
23、土表现为 弹性性质;混凝土中的骨 料和水泥结晶体的弹性变 形起决定因素。 2)压应力接近0.8fc,即B点时,应变增加更快; 混凝土表现出明显的塑性性质。主要是混凝土内部微 裂缝的扩展延伸和水泥凝胶体的粘性流动所致。 否 蛇 硫 皿 遏 恒 蚜 奎 窑 画 陇 骸 兼 孙 舆 景 喉 昔 骤 渐 豪 涯 瑶 可 连 墒 姑 帛 芹 俱 遁 滋 0 1 钢 筋 混 凝 土 材 料 的 物 理 力 学 性 能 0 1 钢 筋 混 凝 土 材 料 的 物 理 力 学 性 能 2323 第一章第一章 钢筋和混凝土材料的力学性能钢筋和混凝土材料的力学性能 3)压应力达到最大值fc,即C 点时 ,混凝土内
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