16圬工结构的基本概念与材料.ppt
第十六章,圬工结构的基本概念与材料 Basic Concept and Material of Masonry Structure,圬工结构的概念及污工结构的特点。 圬工材料的种类。 砌体受压破坏特征和应力状态以及影响因素。 砌体的抗拉、抗弯、抗剪的破坏形式。,本章的主要内容：,§16.1 圬工结构的基本概念与材料与特点,一、圬工结构的基本概念 1、圬工结构,以砖、石材作为建筑材料，通过将其与砂浆或小石子混凝土砌筑而成的砌体所建成的结构,用砂浆砌筑混凝土预制块、整体浇筑的混凝土或片石混凝土等构成的结构,砖石结构,混凝土结构,圬工结构,2、受力特点 抗压强度高而抗拉和抗剪强度低 3、应用 圬工拱桥的拱圈、桥的重力式墩台及扩大基础、涵洞及重力式挡土墙等 4、圬工结构的优缺点 优点： 原材料分布广，易于就地取材，价格低廉； 有较强的耐久性、耐火性及稳定性，维护费用低； 施工简便，不需特殊设备，易于掌握； 具有较强的抗冲击性能及较大的超载性能。,缺点： 自重大，材料用量多； 施工周期长，机械化程度低； 抗拉、抗弯强度很低，抗震能力差。,二、材料种类 1、石材 概念：是无明显风化的天然岩石经过人工开采加工 后的建筑用材。 优点：强度高、抗冻与抗气性能好。 应用：广泛用于建造桥梁基础、墩台、挡土墙等。,类型： 片石：是由爆破或楔劈法开采的不规则石块。 块石：一般是按岩石层理放炮或楔劈而成的石材。 细料石：是由岩层或大块石材开劈并经修凿而成。 半细料石：同细料石，但表面凹陷深度不大于15mm。 粗料石：同细料石，但表面凹陷深度不大于20mm。 强度等级：MU30、MU40、MU50、MU60、MU80 、MU100、MU120,2、混凝土 强度等级：C15、C20、C25、 C30、C35和C40。 类型： 混凝土预制块 特点： 节省石料的开采加工工作，加快施工进度； 由于混凝土预制块形状和尺寸统一，故砌体表面整齐美观。,整体浇筑的混凝土 特点： 收缩变形较大，易产生收缩裂缝或温度收缩裂缝； 浇注时耗费木材较多，工期长，质量较难控制。 小石子混凝土。 特点： 节省水泥和砂，在一定条件下是水泥砂浆的代用品。,3、砂浆 定义：砂浆是由一定比例的胶结料、细骨料及水配制而成的砌筑材料。 作用： 将块材粘结成整体； 铺砌时抹平块材不平的表面，使块材在受压时能比较均匀地受力。 砂浆填满了块材间隙，提高密实度，保温性与抗冻性。,类型： 无塑性掺料的（纯）水泥砂浆 有塑性掺料的混合砂浆 石灰（石膏、粘土）砂浆 强度等级：M5、M7.5、M10、M15和M20等。 基本要求：强度、可塑性和保水性。,三、砌体种类 1、种类 片石砌体 块石砌体 粗料石砌体 半细料石砌体 细料石砌体 混凝土预制块砌体 2、砌筑要求 遵循施工技术规范中砌体的砌筑规则； 砌体中各工作层的竖向灰缝上下错缝，内外搭砌。,四、砌体的强度与变形 1、砌体的抗压强度 受压破坏特征： 从荷载作用开始受压到破坏大致分为下列三个阶段： 第I阶段为整体工作阶段：从砌体开始加载到个别单块块材内第一批裂缝出现的阶段。作用荷载大致为砌体极限荷载的50%70%。此时，如外荷载作用不增加，裂缝也不再发展。,第II阶段为带裂缝工作阶段：砌体随荷载再继续增大，单块块材内裂缝不断发展，并逐渐连接起来形成连续的裂缝。此时外荷载不增加，而已有裂缝会缓慢继续发展。 第III阶段为破坏阶段：当荷载再稍微增加，裂缝急剧发展，并连成几条贯通的裂缝，将砌体分成若干压柱，各压柱受力极不均匀，最后，柱被压碎或丧失稳定导致砌体的破坏。,受压时的应力状态 特征：是单块材料先开裂，在受压破坏时，砌体的抗压强度低 于所使用的块材的抗压强度。 原因：砌体即使承受轴向均匀压力，砌体中的块材实际上不是 均匀受压，而是处于复杂应力状态。,影响砌体抗压强度的主要因素 块材的强度：主要因素 块材形状和尺寸： 块材形状规则，砌体抗压强度高 砌体强度随块材厚度的增大而增加 砂浆的物理力学性能：砂浆的强度等级、砂浆的可塑性和流动性、砂浆的弹性模量 砌缝厚度：水平砌缝越厚，砌体强度越低，（1012）mm为宜。 砌筑质量,2、砌体的抗拉、抗弯、抗剪强度 轴向受拉的破坏形式 沿砌体齿缝截面发生破坏，破坏面呈齿状 沿竖向砌缝和块材破坏 沿通缝截面发生破坏 弯曲抗拉的破坏形式 通缝截面发生破坏 齿缝截面发生破坏 抗剪 通缝截面受剪破坏 沿砌体齿缝截面发生破坏，破坏面呈齿状,4、砌体的其他性能 弹性模量 弹性模量取值：受压应力上限为抗压强度平均值的4050时，此时的割线模量简称为弹性模量。 设计中取值：简单方法，取应力为0.43倍的砌体抗压强度的割线模量。 按不同等级的砂浆，以砌体弹性模量与砌体抗压强度成正比的关系确定。,线膨胀系数、收缩变形与摩擦系数 线膨胀系数取值见教材表16-3。 收缩变形：一般通过砌体收缩试验确定干缩变形的大小，如对混凝土预制块砌体，其28天的干缩变形约为0.2mm/m。 摩擦系数：砌体摩擦系数的大小，取决于接触砌体摩擦面的材料种类和干湿情况等。砌体的摩擦系数可参照教材表16-4选用。,
