子项目 1~2 混凝土结构材料的物理力学性能

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1、钢筋及混凝土的物理力学性能钢筋及混凝土的物理力学性能道路桥梁工程技术专业道路桥梁工程技术专业能力目标能力目标钢筋混凝土材料能够掌握钢筋力学性能目标能够掌握混凝土力学性能目标2了解混凝土结构的发展目标3 混凝土是由是由等其它材料，按等其它材料，按的具有一定强的具有一定强度的人工石材。因此，也被工程人员称为度的人工石材。因此，也被工程人员称为“砼”。胶凝材料包括水泥、石灰、水、粉煤灰和矿粉等。胶凝材料包括水泥、石灰、水、粉煤灰和矿粉等。 混凝土结构混凝土结构素混凝土结构素混凝土结构Plain concrete structure Reinforced concrete structurePrest

2、ressed concrete structure混凝土分类混凝土分类返回钢筋混凝土结构： 由配置由配置受力的普通钢筋受力的普通钢筋、或或的混凝土制成的结构。的混凝土制成的结构。预应力混凝土结构： 由配置受力的由配置受力的通过通过张拉张拉或其他方法建立或其他方法建立预应力预应力的混凝的混凝土制成的结构。土制成的结构。素混凝土结构： 由由或或的混凝的混凝土制成的结构。土制成的结构。返回现将素混凝土梁和配置钢筋的梁进行分析：a) 素砼梁 由由砼抗拉强度控制控制； 破坏形态：破坏形态：b) 钢筋砼梁钢筋砼梁 由由钢筋受拉、砼受压而破坏； 破坏形态：破坏形态：由此得出钢筋和混凝土结合的有效性： 大大提

3、高结构的承载力 结构的受力性能得到改善混凝土结构特点混凝土结构特点优点：优点：（1）就地取材。（2）合理用材、降低造价。（3）耐久性好。（4）耐火性好。（5）可模性好。（6）整体性好。缺点：缺点：（1）自重大。 （2）抗裂性差。 （3）施工周期长、施工工序复杂、费工、费模板、施工受季节气候影响、结构的隔热隔声性能较差以及修复加固困难等缺点 钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构不是钢筋和混凝土之间的钢筋和混凝土之间的任意组合。其组合的原则：发挥钢筋抗拉、抗压强度高的特点；发挥混凝土抗压强度高，而避免抗拉强度低的弱点。钢筋与混凝土合理的组合原则钢筋与混凝土合理的组合原则返回1. 1. 混凝土浇注后，随着凝

4、结，能与钢筋牢固地混凝土浇注后，随着凝结，能与钢筋牢固地粘结在一起，传递应力。2. 2. 二者具有二者具有相近的线膨胀系数，不会由于温度变化，不会由于温度变化产生较大的温度应力和相对变形而破坏粘结力。产生较大的温度应力和相对变形而破坏粘结力。钢筋 st = 1.2 105混凝土 ct = 1.0 1.5 1053. 3. 呈呈碱性的的混凝土可以可以保护钢筋，使钢筋混凝土结钢筋，使钢筋混凝土结构具有较好的构具有较好的耐久性。返回钢筋与混凝土能长期工作的条件钢筋与混凝土能长期工作的条件梁（受弯、受剪、受扭） beam直杆柱（轴心受压、偏心受压） column杆件拱（受压、受弯） arch曲杆曲梁（

5、受弯、受剪、受扭） curved beam基本构件板（受弯构件） plate平板墙（受压、受弯） wall板曲板 拱、薄壳 dome工程结构基本构件工程结构基本构件返回 Fe C Si、Mn S、P 合金元素钢钢 筋筋1）钢钢 筋筋 的的 成成 分分 2 2）钢筋的品种）钢筋的品种 碳素钢碳素钢 (C%)(C%) 普通低合金钢普通低合金钢0.25% -0.6%(0.61.4% ) -0.6%(0.61.4% ) -高碳钢高碳钢软钢 有明显屈服台阶 变形性能好 eg：热轧钢筋 硬钢 无明显屈服台阶 eg：高强钢丝、 钢绞线、 热处理钢筋、 冷加工钢筋 光面钢筋光面钢筋 egeg：HPB300HP

6、B300级级变形钢筋（螺纹变形钢筋（螺纹 人字形人字形 月牙纹）；月牙纹）； 钢绞线（7股）预应力螺纹钢筋（精轧螺纹钢筋）光面钢筋螺旋肋钢丝月牙纹钢筋 1 热轧钢筋-低碳钢、普通低合金钢或 细晶粒钢在高温状态下轧制而成 HPB300级（ ）、 HRB335级（ ）、HRBF335级（ ）、 HRB400级（ ）、 HRBF400级（ ）、RRB400级（ ） HRB500级（ ）和HRBF500级（ ）2 中强度预应力钢丝：抗拉强度为8001270MPa，外 形有光面（ ）和螺旋肋（ ）两种 3 消除应力钢丝：抗拉强度为14701860MPa，外形也有光面（ ）和螺旋肋（ ）两种 4 钢绞线（

7、 ）：是由多根高强钢丝扭结而成，常用的有17（7股）和13（3股）等，抗拉强度为15701960MPa5 预应力螺纹钢筋（ ）：16钢筋的应力钢筋的应力- -应变关系应变关系 热轧低碳钢、普通热轧低合金钢热轧低碳钢、普通热轧低合金钢s se ea 为比例极限为比例极限proportional limit s =Eseaa 为弹性极限为弹性极限elastic limitad-e 强化段强化段strain hardening stagebb 为屈服上限为屈服上限upper yield strengthc 为屈服下限，即屈服强度为屈服下限，即屈服强度 fy lower yield strengthc

8、dc-d 为屈服台阶为屈服台阶yield plateauefue 为极限抗拉强度为极限抗拉强度 fu ultimate tensile strengthfyf17极限强度：材料能承受的最大应力反映安全储极限强度：材料能承受的最大应力反映安全储备备屈强比：屈服强度屈强比：屈服强度/ /极限强度极限强度= =0.60.7 钢材的强度指标钢材的强度指标屈服强度：设计时钢材屈服强度：设计时钢材允许达到允许达到的最大应力的最大应力 有明显流幅的钢材：取屈服点的应力；：取屈服点的应力； 无有明显流幅的钢材：取条件屈服强度：取条件屈服强度（残余应变为（残余应变为0.2%对应的应力）对应的应力）0.2%ses

9、0.218混凝土结构对钢筋性能的要求混凝土结构对钢筋性能的要求强度要求：屈服强度和极限强度，抗震设计时还要求有一定的屈强比；足够的塑性：避免发生脆性破坏；可焊性：要求钢筋具备良好的焊接性能；耐久性和耐火性：必要的混凝土保护层厚度以满足对构件耐火极限的要求； 与混凝土具有良好的粘结；寒冷地区，防止钢筋低温冷脆导致破坏。混凝土混凝土 (concrete)(concrete)Key wordsKey words：混凝土的强度：混凝土的强度(Strength of Concrete)(Strength of Concrete)、混凝土的、混凝土的变形变形(Deformation of Concrete

10、)(Deformation of Concrete) 混凝土是一种不均匀、不密实的混合体，且其内部结混凝土是一种不均匀、不密实的混合体，且其内部结构复杂。混凝土的强度也就受到许多因素的影响，诸如水构复杂。混凝土的强度也就受到许多因素的影响，诸如水泥的品质和用量、骨料的性质、混凝土的配合比、水灰比、泥的品质和用量、骨料的性质、混凝土的配合比、水灰比、制作的方法、养护环境的温湿度、龄期、试件的形状和尺制作的方法、养护环境的温湿度、龄期、试件的形状和尺寸、试验的方法等等，因此，在建立混凝土的强度时需要寸、试验的方法等等，因此，在建立混凝土的强度时需要规定一个规定一个统一的标准作为依据统一的标准作为依

11、据 。 根据实际工程中，混凝土构件的受力形式，给出混凝根据实际工程中，混凝土构件的受力形式，给出混凝土的抗压、抗拉和复合应力下混凝土的强度。土的抗压、抗拉和复合应力下混凝土的强度。混凝土立方体抗压强度混凝土立方体抗压强度 混凝土的混凝土的立方体抗压强度是是按规定的标准试件按规定的标准试件和和标准试标准试验方法验方法得到的混凝土强度基本代表值。得到的混凝土强度基本代表值。 国标国标普通混凝土力学性能试验方法普通混凝土力学性能试验方法(GB/T 50081-2002)(GB/T 50081-2002)规规定以边长为定以边长为的立方体为标准试件，在温度为的立方体为标准试件，在温度为，的标准养护室中养