钢筋混凝土材料的力学性能.doc

钢筋混凝土材料的力学性能 钢筋混凝土结构（包括预应力钢筋混凝土结构）钢筋 答：《规范》规定钢筋混凝土结构（包括预应力钢筋混凝土结构）钢筋： （1）热轧钢筋：是低碳钢、普通低合金钢在高温状态下轧制而成（2）：。（）热处理钢筋：是将热轧钢筋在通过加热、淬火和回火等调质工艺处理的钢筋。热处理后钢筋强度能得到较大幅度的提高，而塑性降低并不多。预应力混凝土结构钢丝有下列类： （1）钢丝：用高碳镇定钢轧制成圆盘后经过多道冷拔并进行应力消除矫直回火处理而成。 （2）刻痕钢丝：在光面钢丝的表面上进行机械刻痕处理，以增加与混凝土的粘结能力。（）钢线：是由多根高强钢丝捻制在一起并经低温回火处理清除内应力后制成。可分为2股、3股、7股3种。热轧钢筋为软钢，其应力应变曲线有明显的屈服点和流幅，断裂时有颈缩现象，伸长率比较大冷轧带肋钢筋、热处理钢筋、钢丝均为硬钢它们的应力应变曲线没有明显的屈服点，伸长率小，质地硬脆。各级热轧钢筋和钢丝的应力应变曲线可以看出：随着钢材强度的提高其塑性性能降低，钢筋有较好的塑性，但强度较低，碳素钢丝虽强度很高，但塑性较差。钢筋混凝土结构及预应力混凝土结构的钢筋《规范》规定《规范》规定钢筋混凝土结构及预应力混凝土结构的钢筋，应按下列规定选用：普通钢筋，即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，宜采用HRB400级和HRB335级钢筋，也可采HPB235级钢筋和RRB400级钢筋预应力钢筋宜采用预应力钢铰线、钢丝，也可采用热处理钢筋。HRB400和HRB335级钢筋是指国家标准《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》GB1499中的HRB400和HRB335级钢筋；HPB235级钢筋是指《钢筋混凝土用热轧光面钢筋》GB13013中的Q235级钢筋；RRB400级钢筋是指国家标准《钢筋混凝土用余热处理钢筋》GB13014中的KL400级钢筋；预应力钢丝系指国家标准《预应力混凝土用钢丝》GB/T5223中的三面刻痕钢丝、螺旋肋钢丝以及光面并经消除应力的高强度圆形钢丝。钢筋强度标准值钢筋强度标准值应具有不小于95%的保证率。对于热轧钢筋的强度标准值是根据屈服强度确定，用fyk表示。因为构件中的钢筋应力达到屈服点后，将产生很大的塑性变形，使钢筋混凝土构件出现很大变形和不可闭合的裂缝，以至不能使用。对预应力钢绞线、钢丝和热处理钢筋等没有明显屈服点的钢筋强度是根据国家标准极限抗拉强度(b确定的，采用0.85(b的点作为条件屈服点。钢筋的塑性通常用两个指标来衡量钢筋的塑性通常用伸长率和冷弯性能两个指标来衡量。钢筋拉断后的伸长值与原长的比称为伸长率伸长率越大塑性越好；冷弯是将直径为d的钢筋绕直径为D的弯芯弯曲到规定的角度而无裂纹及起层现象，则表示合格。弯芯的直径D越小，弯转角越大，说明钢筋的塑性越好。应力-应变曲线数学模型常用的其数学表达式应力-应变曲线数学模型常用的双直线（完全弹塑性模型） 将钢筋的应力应变曲线简化为两根直线，该模型不计屈服强度的上限和由于应变硬化阶段增加的应力如图。图中OB段为完全弹性阶段，B点为用于设计的屈服下限，相应的应力及应变为fy和(y，弹性模量为Es，即为OB段的斜率；BC为完全塑性阶段，C点为应力强化的起点，对应的应变为(y，h。过C点后，认为钢筋变形过大不能正常使用。此模型适用于流幅较长的低强度钢筋。其数学表达式为：s((y时，(s=Es(s，(Es=fy/(y) 当(y( (s((s,h时，(s= fy Es—为钢筋弹性模量，见教材附表10。 （2）三折线（完全弹塑性加硬化模型）对于屈服后立即发生应变硬化（应力强化）的钢材，上述双直线的应力应变模型对钢材弹性阶段以后的钢筋应力估计太低，要正确地估计高出屈服台阶应变以后的应力，可以采用三折线模型，将钢筋的应力应变关系分为弹性阶段、塑性阶段和硬化阶段如图b。在最后阶段钢筋受拉应力达到极限值fs，u，相应的应变为(s，u，这时认为钢筋破坏，模型应用于流幅较短的软钢，其数学表达式如下：s((y时，(s=Es(s，(Es=fy/(y) 当(y( (s((s,h时，(s= fy 当(s,h( (s((s,u时，fs= fy +((s((s,h)tg( 可取tg (=Es=0.01Es。 （3）双斜线（弹塑性模型） 对于没有明显流幅的高强钢筋或钢丝的应力应变曲线的模型可采用双斜线，表示钢筋的弹性阶段和硬化阶段，如图c。图中B点为条件屈服点，C点应力达到极限值fs，u，s，u 当(s((y时，(s=Es(s (Es=fy/(y) 当(s,h( (s((s,u时，fs= fy+（(s((s,h）tg ( 取tg (=Es=(fs,u(fy)/((s,u((y) 7．何谓钢筋的疲劳？何谓疲劳强度？钢