钢筋和混凝土材料的力学性能课件.ppt

第一章 钢筋和混凝土的材料性能 1.2 混凝土 第一章 钢筋和混凝土的材料性能 1.2 混凝土 强度等级越高，线弹性段越长，峰值应变也有所增大。但高强混凝土中，砂浆与骨料的粘结很强，密实性好，微裂缝很少，最后的破坏往往是骨料破坏，破坏时脆性越显著，下降段越陡。 不同强度混凝土的应力 - 应变关系曲线 第一章 钢筋和混凝土的材料性能 1.2 混凝土 反映混凝土全部受压力学性能，可采用混凝土应力-应变全曲线的形式。 若采用无量纲坐标x=e/e0，y=s/fc，则混凝土应力-应变全曲线的几何特征必须满足 ① x =0 ， y =0 ， 0 d d E E x y c = ② 0 ≤ x ≤ 1 ， 0 d d 2 2 ￡ x y ③ x =1 ， 0 d d = x y ， y =1 ④ 拐点 D ， 2 2 d d x y x d =0 ， x d ≥ 1 ⑤ 曲率最大点 E ， 3 3 d d x y x e =0 ， x e x d ⑥ 当 x →∞时， y → 0 ， 0 d d = x y ⑦ x ≥ 0 ， 0 ≤ y ≤ 1 第一章 钢筋和混凝土的材料性能 1.2 混凝土 ◆根据以上条件，过镇海提出的应力-应变全曲线表达式 a=Ec/E0， Ec为初始弹性模量； E0为峰值点时的割线模量， 为满足条件①和②，一般应有1.5≤a≤3；ac 为下降段参数 1.2 混凝土 第一章 钢筋和混凝土的材料性能 ◆Hognestad建议的应力-应变曲线 第一章 钢筋和混凝土的材料性能 ◆《规范》应力-应变关系 上升段： 下降段： 1.2 混凝土 第一章 钢筋和混凝土的材料性能 2、混凝土的弹性模量 Elastic Modulus 原点切线模量 Elastic Modulus 割线模量 Secant Modulus 切线模量 Tangent Modulus 弹性系数n (coefficient of elasticity) 随应力增大而减小 n =1~0.5 1.2 混凝土 第一章 钢筋和混凝土的材料性能 ◆弹性模量测定方法 1.2 混凝土 3、箍筋约束混凝土受压的应力-应变关系 第一章 钢筋和混凝土的材料性能 1.2 混凝土 ◎螺旋箍筋约束对强度和变形能力均有很大提高 ◎矩形箍筋约束对强度的提高不是很显著，但对变形能力有显著改善 第一章 钢筋和混凝土的材料性能 1.2 混凝土 ⑴ 箍筋与内部混凝土的体积比； ⑵ 箍筋的屈服强度； ⑶ 箍筋间距与核心截面直径或边长的比值； ⑷ 箍筋直径与肢距的比值； ⑸ 混凝土强度，对高强混凝土的约束效果差一些。 ◆影响因素 第一章 钢筋和混凝土的材料性能 R.Park建议的矩形封闭箍筋约束混凝土的应力-应变曲线 1.2 混凝土 第一章 钢筋和混凝土的材料性能 1.2 混凝土 4、混凝土受拉应力-应变关系 第一章 钢筋和混凝土的材料性能 1.2 混凝土 四、混凝土的收缩和徐变Shrinkage and Creep 1、混凝土的收缩 Shrinkage 混凝土在空气中硬化时体积会缩小，这种现象称为混凝土的收缩。 收缩是混凝土在不受外力情况下体积变化产生的变形。 当这种自发的变形受到外部（支座）或内部（钢筋）的约束时，将使混凝土中产生拉应力，甚至引起混凝土的开裂。混凝土收缩会使预应力混凝土构件产生预应力损失。 某些对跨度比较敏感的超静定结构（如拱结构），收缩也会引起不利的内力。 墙板干燥收缩裂缝与边框架的变形 第一章 钢筋和混凝土的材料性能 1.2 混凝土 混凝土的收缩是随时间而增长的变形，早期收缩变形发展较快，两周可完成全部收缩的25%，一个月可完成50%，以后变形发展逐渐减慢，整个收缩过程可延续两年以上。 一般情况下，最终收缩应变值约为(2~5)×10-4 混凝土开裂应变为(0.5~2.7)×10-4 第一章 钢筋和混凝土的材料性能 1.2 混凝土 收缩产生的原因 凝缩：砼中水泥和水起化学作用引起的体积变化（早期 完成） 干缩：砼中自由水蒸发引起的体积变化砼的收缩是砼产 生初始内部裂缝的主要原因。 第一章 钢筋和混凝土的材料性能 1.2 混凝土 ◆ 影响因素 混凝土的收缩受结构周围的温度、湿度、构件断面形状及尺寸、配合比、骨料性质、水泥性质、混凝土浇筑质量及养护条件等许多因素有关。