钢筋和混凝土的力学性能.

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钢筋与混凝土的力学性能

钢筋与混凝土的力学性能
(4) 变形钢筋的粘结强度比光面钢筋的大;但 若在光面钢筋末端做弯钩,则拔出力大大提高。
图3.12 钢筋拔出试验中粘结应力分布图
3.3.3 保证钢筋和混凝土之间粘结力的措施
3.3.3.1 纵向受拉钢筋的基本锚固长度
规范根据拔出试验给出受拉钢筋的基本锚固长度

la
fy d ft
其中,锚固钢筋的外形系数按表3.1取值。
普通钢筋、预应力钢筋的强度标准值见附表2、 附表3。
2. 在进行钢筋混凝土结构构件承载力设计计算时,
钢筋强度设计值等于钢筋强度标准值除以钢筋 材料分项系数γs,按不同钢筋种类,分别取 γs=1.10~1.20
钢筋的强度设计值见附表4、附表5。
3.1.2 钢筋的种类
我国《混凝土结构设计规范》中推荐的钢筋由 碳素结构钢和普通低合金钢制成。我国常用的钢筋 品种有以下几类(见图3.6):
3.2.2 混凝土的变形
混凝土变形有两类:一类是荷载作用下的受力 变形,包括一次短期加荷时的变形、多次重复加荷 时的变形和长期荷载作用下的变形;另一类是体积 变形,包括收缩、膨胀和温度变形。
3.2.2.1 混凝土的弹性模量
1. 混凝土在一次短期加荷时的应力-应变关系可
通过对混凝土棱柱体的受压或受拉试验测定。 混凝土受压时典型的应力-应变曲线如图3.7所
3 钢筋与混凝土的力学性能
本章提要
本章主要论述了混凝土的力学性能(混凝土的 立方体抗压强度、轴心抗压强度、轴心抗拉强度; 混凝土的变形和混凝土的选用)和钢筋的力学性能。 重点讨论了钢筋与混凝土之间的相互作用——粘结 力。它们是学习混凝土结构设计原理和构造要求的 基础。
本章内容
3.1 钢筋 3.2 混凝土 3.3 钢筋与混凝土的相互作用

钢筋和混凝土的力学性能

钢筋和混凝土的力学性能

规范规定轴心抗拉强度标准值ftk与立方体抗压强度标准值fcu,k 的关系为:
ftk 0.880.395 fcu,k0.55(11.645 )0.45 c2
c2
高强混凝土的脆性折减系数,C40以下取1.00,C80取0.87,中
间线性插值。
0.88 考虑实际构件与试件混凝土之间的差异等,引入的修正系数。
中高强钢丝和钢绞线强度较高,均无明显的屈服点和屈服台阶,主要用于预应 力混凝土结构。
热处理钢筋,将强度大致相当于Ⅳ级热轧钢筋的某些特定品种热轧钢筋通过加热 、淬火和回火等调质工艺处理,使强度得到较大幅度的提高,但无明显的屈服点和 屈服台阶。主要用于预应力混凝土结构。
硬钢的应力应变曲线
N/mm2
1600σ σ0.2
150×150×150
C
200×200×200
A、B、C三个试块,材料、养护条件等均相同,三者强度的大小关系?
A>B> C,为什么?
试验方法方面 试件形状、尺寸、加载速度等 (3)润滑剂
涂润滑剂
涂润滑剂
A
B
150×150×150
150×150×150
A、B两个试块,材料、养护条件等均相同,二者强度的大小关系?(A>B)
储备,fy/σb=0.6~0.7。
不同级别热轧钢 筋的应力应变曲线
热轧钢筋级别越高,强度越 高,屈服平台越 ,塑短性越 。差
塑性性能
伸长率
l
l’
l'l 100%
l
伸长率越高,塑性性能越好。
冷弯性能
把钢筋在常温下围绕直径为D的辊轴弯转α角而要求不发生裂纹。
冷弯直径越小,角度 越大,塑性越好。
(3)钢筋的冷拉和冷拔

钢筋和混凝土的力学性能

钢筋和混凝土的力学性能

Remained heat
treatment
屈服强度 fyk(标准值=钢材废品限值,保证率95%)
HPB235级: fyk = 235 N/mm2
HRB335级: fyk = 335 N/mm2
HRB400级、RRB400级: .fyk = 400 N/mm2
2.1 钢 筋
第二章 钢筋和混凝土的力学性能
HPB235级(Ⅰ级) 为热轧光面钢筋(Plain Bar),符号 ,多 作为现浇楼板的受力钢筋和箍筋。
HRB335级(Ⅱ级)和 HRB400级(Ⅲ级)为热轧带肋钢筋 (Ribbed Bar),符号 。钢筋强度较高,多作为钢筋混凝土构 件的受力钢筋,尺寸较大的构件,也有用Ⅱ级钢筋作箍筋的。 为增强与混凝土的粘结(Bond),外形制作成月牙肋或等高肋 的变形钢筋(Deformed Bar)。
消除应力钢丝、螺旋肋钢丝、刻痕钢丝
钢绞线
.
Es 2.1×105
2.0×105
2.05×105 1.95×105
2.1 钢筋
第二章 钢筋和混凝土的力学性能
◆无明显屈服点的钢筋(Steel bar without yield point)
fu
s0.2
a
0.2%
a点:比例极限,约为0.65fu a点前:应力-应变关系为线弹性 a点后:应力-应变关系为非线性, 有一定塑性变形,且没有明显的屈 服点 强度设计指标——条件屈服点 残余应变为0.2%所对应的应力
有物理屈服点的钢筋,如热轧钢筋、冷拉钢筋;
无物理屈服点的钢筋,如钢丝、钢绞线及热处理钢筋。
. 2.1 钢筋
第二章 钢筋和混凝土的力学性能
二、钢筋的形式
▪ 普通钢筋(柔性钢筋)

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.

1 钢筋和混凝土材料的力学性能一、选择题1.《规范》所列混凝土材料的的各种力学指标中最接近于混凝土实际构件受压特性的指标是()A.立方体抗压强度标准值B.立方体抗压强度设计值C.轴心抗压强度标准值D.轴心抗压强度设计值2.混凝土在持续不变的压力长期作用下,随时间延续而增长的变形称为()A.应力松弛B.收缩变形C.干缩D.徐变3.混凝土的弹性模量Ec常用反复加载的方法确定,反复加载的最大荷载常取混凝土试件极限荷载的()A.30%B.50%C.75%D.95%4.钢筋混凝土常用的钢筋属于()A.明显屈服点和流幅的热轧钢筋B.无明显屈服点和流幅的热轧钢筋C.消除残余应力的钢筋D.提高了屈服点的冷加工钢筋5.混凝土处于三向应力作用下,当()A.横向受拉,纵向受压,可提高抗压强度B.横向受拉,纵向受拉,可提高抗压强度C.三向受压会降低抗压强度D.三向受压会提高抗压强度6.高碳钢筋采用条件屈服强度,以0.2表示,即:()A.取极限强度的20%B.取应变的0.002时的应力C.取应变为0.2时的应力D.取残余应变为0.002时的应力7.如图,在P为给定值荷载长期作用下,()A.由于混凝土的徐变,1-1截面钢筋产生压应力的增量B.当配筋率一定时,徐变系数越大,经徐变后2-2截面混凝土的压力应力就越大C.当徐变系数一定时,配筋率越小,经徐变后1-1截面的钢筋拉应力就越小D.经徐变后,突然撒去P,2-2截面混凝土中将产生拉应力8.钢筋混凝土结构对钢筋性能的要求不包括()A.强度B.塑性C.与混凝土的粘结力D.耐久性9.当截面上同时作用有剪应力和正应力时()A.剪应力降低了混凝土的抗拉的强度,但提高了其抗压强度B.剪应力提高了混凝土的抗拉强度和抗压强度C.不太高的压应力可提高混凝土的抗剪强度D.不太高的拉应力可提高混凝土的抗剪强度10.如下图所示,对称配筋混凝土构件,其支座问距1固定不变,由于混凝土的收缩()A.因为1不变,混凝土与钢筋均不产生应力B.构件中混凝土产生拉应力,钢筋产生压应力C.混凝土中应力等于零,钢筋产生拉应力D.混凝土中产生拉应力,钢筋无应力二、判断题1.高强度钢筋的极限拉伸应变比低强度钢筋大2.钢筋经冷拉时效后可以提高其屈服强度,塑性隆低3.水灰比越大,混凝土的徐变和收缩也越大4.一般情况下,梁上部钢筋的粘结强度高于其下部钢筋5.混凝土双向受压时强度低于单向受压时强度6.混凝土受拉时的弹性模量与受压时相同7.用直接拉伸试验和劈裂试验所得到的混凝土抗拉强度相同8.混凝土收缩、徐变与时间有关,且互相影响三、填空题1.混凝土在长期不变荷载作用下将产生变形,混凝土随水蒸发将产生变形。

钢筋混凝土材料力学性能

钢筋混凝土材料力学性能

砼结构对钢筋质量要求 适当强度:屈服和极限强度,屈服强度是计算主要依据; 可焊性好:要求钢筋焊接后不产生裂纹及过大变形;
足够塑性:以伸长率和冷弯性能为主要指标,即要求钢筋断裂前有足够变形,在钢筋混凝土结构 中,能给出构件将要破坏的预告信号,同时保证钢筋冷弯要求。一般而言强度高的钢筋塑性和可 焊性就差些;
1 混凝土立方体抗压强度的定义和强度等级 砼立方体强度的定义:立方体试件的强度比较稳定,我国把立方体强度值作为混 凝土强度的基本指标,并把立方体抗压强度作为评定混凝土强度等级的标准。我国《规 范》规定:,用ƒ表示,单位2。
换句话:混凝土强度等级应按立方体强度标准值确定。
立方体抗压强度标准值(ƒ) 两重含义: 1、采用边长为150㎜的立方体试块,在标准条件(温度为17~23℃,湿度在90%以上) 下养护28d,按照标准的试验方法加压到破坏测得的立方体抗压强度。
1 钢筋强度指标 (1)软钢:屈服强度、极限强度
当某截面钢筋应力达到屈服强度后,试件将在荷载基本不增加情况下产生持续塑性变形,构件 可能在钢筋尚未进入强化阶段之前就已破坏或产生过大的变形与裂缝。因此,钢筋的屈服强度是钢 筋关键性强度指标;此外,钢筋的屈强比(屈服强度与极限强度之比)表示结构可靠性潜力。在抗 震结构中,考虑受拉钢筋可能进入强化阶段,要求其屈强比≤0.8,因而钢筋极限强度是检验钢筋质 量的另一强度指标。
近年来,我国强度高,性能好的预应力钢筋已可充分供应,冷加工钢筋不再列入规范。

1.1.2 钢筋品种、级别和分类
推广具有较好延性、可焊性、机械连接性能及施工适应性的系列普通热轧带肋钢筋。列入采 用控温轧制工艺生产的系列细晶粒带肋钢筋。
系列余热处理钢筋由轧制钢筋经高温淬水,余热处理后提高强度。而其它性能则相应降低, 一般可用于对变形性能及加工性能要求不高的构件中,如基础、大体积混凝土、楼板、墙体及 次要的中小结构构件中。

钢筋和混凝土两种物理力学性能不同的材料能够共同工作的原因[资料]

钢筋和混凝土两种物理力学性能不同的材料能够共同工作的原因[资料]

1 钢筋和混凝土两种物理力学性能不同的材料能够共同工作的原因P1 :a 混凝土石化后,钢筋和混凝土之间存在粘结力,使两者之间能传递力和变形.粘结力是使这两种不同性质的材料能够共同工作的基础。

b 钢筋和混凝土两种材料的线膨胀系数接近,钢筋为1.2X10-5K-1,混凝土为(1.0~1.5)X10-5K-1,所以当温度变化时,钢筋和混凝土的粘结力不会因两者之间过大的相对变形而破坏.2 预应力混凝土结构采用的钢筋种类P163:目前国内常用的预应力钢材有:高强光面钢丝,刻痕钢丝,高强钢绞线和热处理钢筋,以及强度等级较高的冷拉钢筋等.对于中小构件中的预应力钢筋,也可采用冷拔中强钢丝和冷拔低碳钢丝3 热轧钢筋和冷拉钢筋属于有明显屈服点的钢筋;钢丝和热处理钢筋属于无明显屈服点的钢筋.4 钢筋的蠕变、松驰和疲劳的概念钢筋在高应力作用下,随时间的增长,其应变继续增加的现象为蠕变。

钢筋受力后,若保持长度不变,则其应力随时间的增长而降低的现象称为松驰。

钢筋的疲劳破坏是指钢筋在承受重复、周期动荷载作用下,经过一定次数后,从塑性破坏的性质转变成脆性突然断裂的现象。

5 荷载作用下,混凝土的应力-应变曲线特征(分成3个阶段和各阶段特点)P15 OA段:σ≤0.3f0c混凝土表现出理想的弹性性质,应力应变关系呈直线变化,混凝土内部的初始微裂缝没混凝土开始表现出越来越明显的非弹性性质,应力应变关有发展 AB段:σ=(0.3-0.8) f0c系偏离直线,应变增长速度比应力增长速度快。

混凝土内部的微裂纹已有所发展,但处于稳定状态。

BC段:σ=(0.8-1.0) f0,应变增长速度进一步加快,应力-应变曲线的斜率急剧减小,混凝土c内部微裂缝进入非稳定发展的阶段。

6 混凝土的徐变概念,影响徐变的因素、如何影响混凝土在荷载长期作用下产生随时间增长的变形称为徐变。

混凝土的组成成分和配合比直接影响徐变的大小。

骨料的弹性模量愈大,骨料体积在混凝土中所占的比重愈高,则由凝胶体流变后转给骨料压力所引起的变形愈小,徐变亦愈小。

第一章钢筋和混凝土的力学性能

第一章钢筋和混凝土的力学性能

填空题1、 钢筋混凝土及预应力混凝土中所用的钢筋可分为两类: 有明显屈服点的钢筋和无明显屈服点的钢筋,通常分别称它们为软钢和 硬钢。

2、钢筋按其外形可分为 光面钢筋和变形钢筋两大类。

3、 对没有明显屈服点的钢筋,通常取相应于残余应变为 0.2%时 的应力为名义屈服点,称为条件屈服强度。

4、 我国目前常用的钢筋用碳素结构钢及普通低合金钢制造。

碳素 结构钢可分为 低碳钢、中碳钢和高碳钢。

随着含碳量的增加,钢 筋的强度提高、塑性降低。

在低碳钢中加入少量锰、硅、钛、铬 等合金元素,使之成为合金钢。

5、 钢筋混凝土结构对钢筋性能的要求主要在以下方面: 强度、塑 9、 用边长为100mm 和200mm 混凝土立方体试件所得到的抗压强 度值要分别乘以0.95和1.05才能换算为标准立方体抗压强度。

10、 当混凝土双向受压时其强度 增大,当一拉一压时其强度 减小 性、焊接性、耐火性和粘结性能C6、 对钢筋混凝土轴心受压构件,增大,混凝土的压应力 减小。

7、 对钢筋混凝土轴心受压构件,增大,混凝土的压应力 减小。

8 对钢筋混凝土轴心受拉构件,由于混凝土收缩,钢筋的压应力 由于混凝土徐变,钢筋的压应力 由于混凝土收缩,钢筋的拉应力11、有明显屈服点的钢筋的典型拉伸应力--应变曲线大致可分为弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、颈缩阶段四个阶段二、判断题1、混凝土立方体试块的尺寸越大,强度越高。

(X)2、混凝土在三向压力作用下的强度可以提高。

(“)3、钢筋受压时的屈服强度与受拉时基本相同。

(“)4、钢筋经冷拉后,强度和塑性均可提高。

(X)5、冷拉钢筋不宜用作受压钢筋。

(“)6、C20 表示f C u=20N/mm2。

(X)7、混凝土抗拉强度随着混凝土强度等级提高而增大。

(“)8 混凝土受拉时的弹性模量与受压时相同。

(“)9、混凝土强度等级愈高,胶结力也愈大。

(“)10、混凝土收缩、徐变与时间有关,且互相影响。

(“)11、规范中混凝土各种强度指标的基本代表值是轴心抗压强度标准值。

第二章钢筋和混凝土的力学性能

第二章钢筋和混凝土的力学性能

第二章钢筋和混凝土的力学性能主要内容:2.1 钢筋的力学性能2.2 混凝土的力学性能2.3 钢筋与混凝土之间的粘结作用重难点:钢筋的种类及力学指标;混凝土的力学指标及力学性能;钢筋与混凝土共同工作的原理2.1 钢筋的力学性能一、钢筋的品种 (Reinforcement types)表面形状:光圆钢筋、带肋钢筋化学成份:碳素钢(低碳钢)普通低合金钢供货方式:直条式(d≥10mm)——6、9、12m盘圆式生产工艺和强度:热轧钢筋、中高强钢丝、钢绞线、冷加工钢筋。

普通混凝土结构中采用较多的是热轧钢筋。

力学性能不同:软钢——有明显屈服台阶的钢筋(热轧钢筋、冷拉钢筋)硬钢——无明显屈服台阶的钢筋(钢丝、热处理钢筋)1、热轧钢筋(Hot Rolled Steel Reinforcing Bar)HPB300级、HRB335级、HRB400级、HRB500级屈服强度 fyk(标准值)HPB300: fyk = 300 N/mm2HRB400: fyk = 400 N/mm2HPB300钢筋(Ⅰ级)多为光面钢筋,多作为现浇楼板的受力钢筋和各种构件中的箍筋。

HRB335 (Ⅱ级) 、HRB400(RRB400)(Ⅲ级) 强度较高,为表面带肋的钢筋,多作为钢筋混凝土构件的受力钢筋。

2、钢丝 (Wire):中强钢丝的强度为800~1200MPa,高强钢丝、钢绞线的强度为 1470 ~1860MPa;钢丝的直径3~9mm;外形有光面、刻痕和螺旋肋三种,另有二股、三股和七股钢绞线,外接圆直径9.5~15.2 mm。

中高强钢丝和钢绞线均用于预应力混凝土结构。

3、冷加工钢筋 Cold working rebar:是由热轧钢筋和盘条经冷拉、冷拔、冷轧、冷扭加工后而成。

冷加工的目的是为了提高钢筋的强度,节约钢材。

但经冷加工后,钢筋的延伸率降低。

近年来,冷加工钢筋的品种很多,应根据专门规程使用。

4、热处理钢筋 Heat treatment :是将Ⅳ级钢筋通过加热、淬火和回火等调质工艺处理,使强度得到较大幅度的提高,而延伸率降低不多。

钢筋和混凝土的物理力学性能

钢筋和混凝土的物理力学性能

相同。
a
3
轴心抗压强度fc
fc<fcu
棱柱体抗压强度平均值与立方体抗压强度平均值之间存在线性 关系,比值大概在0.7~0.92之间。
规范规定:轴心抗压强度标准值fck与立方体抗压强度标准值fcu,k 之间的关系如下式:
fck0.88c1 f c2 c,uk
c1
棱柱体强度与立方体强度之比,C50以下取0.76,C80取0.82,中 间按线性插值。
➢加载速度较快时,fc有所提高,曲线比较陡。
➢加载速度缓慢时,fc略有降低,曲线(尤其是下降段)平缓, ε0和εcu
增大。
a
14
(4)砼的弹性模量和变形模量
σ
匀质弹性材料
α 0
σ
混凝土
0
E tg
ε
E ?
ε
σ
变形量Ec’
混凝土应力应变曲线上任一点对应 的应力和应变之比,也称“割线模量”
0'
0.88 考虑实际构件与试件混凝土之间的差异等,引入的修正系数。
混凝土强度变异系数。
a
6
二、复合应力状态下的混凝土强度
在钢筋混凝土结构中,混凝土一 般处于复合应力状态。
双向应力状态:
σ1
σ2
σ2
σ1
当双向受压时,一向的抗压强度随另一向应力的增加而增加。
当一向受拉、一向受压时,混凝土的抗压强度随另一向拉应力的增 加而降低。
Ec'
c c
tg0'
随着应力增加而减小
ε
a
15
弹性模量Ec
混凝土应力与相应的弹性应 变之比,也称“原点切线模量”
Ec
c ce
若无边长为150mm的立方体试件,也可用边长为100mm或200mm的 试件代替,但测得的强度应乘以相应的换算系数:

钢筋和混凝土的材料力学性能

钢筋和混凝土的材料力学性能
养护不好,混凝土构件表面或水泥地面会出现收缩裂缝。
影响混凝土收缩的因素:
(1) 水泥强度等级:强度等级越高,混凝土收缩越大;
(2) 水泥的用量:水泥越多,收缩越大; (3) 水灰比:水灰比越大,收缩也越大; (3) 骨料:级配越好、弹性模量越大,收缩越小; (4) 养护条件:养护温度、湿度越高,收缩越小;
罕遇地震下“裂而不倒”, 钢筋应力可考虑进入强化段, 要
求极限抗拉强度 fu ≥1.25 fy 。
(3)塑性指标
1)伸长率:钢筋拉断后的伸长值与原长的比率。伸长 率越大,塑性越好。伸长率最小值可参照国家标准。 2) 冷弯性能: 将直径为d 的钢筋绕直径为D的弯芯,弯 曲到规定的角度后无裂纹、断裂及起层现象,则表示合格。 弯芯直径D越小,弯转角越大,说明钢筋的塑性越好。 相应的弯芯直径及弯转角可参照相应的国家标准。
的依据;
BC段 (σ=0.8fc~fc ):裂缝快速发展的不稳定状态直至 峰点C,峰值应力σmax通常作为混凝土棱柱体的抗压强度fc, 相应的应变称为峰值应变ε0,通常取ε0=0.002。
2)下降段(CE):
在峰值应力以后,裂缝迅速发展,试件应力下降, 应力一应变曲线向下弯曲,直到凹向发生改变,曲线出
图3.7 混凝土变形模量的表示方法
(1) 混凝土的弹性模量(即原点模量)
在原点(图中的O点)作一切线,其斜率为混凝土的原 点模量,称为弹性模量Ec。 Ec=tg α0 混凝土的弹性模量Ec取值见表3.2
(2) 混凝土的变形模量
连接O点至曲线任一点割线的斜率,称为割线模量或变 形模量。包含弹性变形和塑性变形两部分,也称为弹塑性
《规范》规定: 钢筋混凝土不应低于C15;当采用HRB335级钢 筋时,混凝土不宜低于C20;当采用HRB400和RRB400级钢筋以 及承受重复荷载的构件,混凝土强度等级不得低于C20。 预应力混凝土不应低于C30;当采用钢绞线、钢丝、热处理 钢筋作预应力钢筋时,混凝土强度等级不宜低于C40。

钢筋和混凝土的力学性能

钢筋和混凝土的力学性能

1 、钢筋的应力应变曲线钢筋的强度与变形钢筋的力学性能有强度、变形(包括弹性和塑性变形)等。

图1—1 有明显流幅的钢筋应力应变曲线图1—2 没明显流幅的钢筋的应力应变曲线-3对于有明显流幅的钢筋(俗称软钢),一般取屈服强度作为钢筋设计强度的依据。

因为屈服之后,钢筋的塑性变形将急剧增加,钢筋混凝土构件将出现很大的变形和过宽的裂缝,以致不能正常使用。

对于没有明显流幅的钢筋一般取为0.85 (硬钢)钢材的极限强度是材料能承受的最大应力。

通常以屈强比(屈服强度/极限强度)来反映钢筋的强度储备,屈强比越小,强度储备就越大,钢筋的利用程度越低。

反映钢筋塑性性能的基本指标是伸长率和冷弯性能。

伸长率是钢筋试件拉断后的伸长值与原长的比值,即(1-1)冷弯性能:要求钢筋绕一规定直径辊进行弯曲,在达到规定的冷弯角度时,钢筋不出现裂缝或断裂。

对于有明显流幅的钢筋,其主要指标为屈服强度、抗拉强度、伸长率和冷弯性能四项;对于没有明显流幅的钢筋,其主要指标为抗拉强度、伸长率和冷弯性能三项。

我国用于混凝土结构的钢筋主要有:HPB235级、HRB335级、HRB400级和RRB400级热轧钢筋。

纵向受力钢筋宜采用HRB400级和HRB335级钢筋。

混凝土混凝土强度是混凝土受力性能的一个基本指标。

在工程中常用的混凝土强度有立方体抗压强度标准值、轴心抗压强度和轴心抗拉强度等。

1 、立方体抗压强度标准值我国《混凝土结构设计规范》规定,混凝土强度等级应按立方体抗压强度标准值确定。

立方体抗压强度标准值( )系指按照标准方法制作养护的边长为150 的立方体试块,在28天龄期,用标准试验方法测得的具有95%保证率的抗压强度。

按照砼立方体抗压强度标准值的大小我国《混凝土结构设计规范》将混凝土的强度划分为十四个强度等级,如C80即表示其立方体抗压强度标准值是80N/mm2。

混凝土的立方体抗压强度也和试块的尺寸有关,立方体尺寸越小,测得的混凝土抗压强度越高,这种现象称为“尺寸效应”,因此采用200 和l00 的立方体试块时,所得强度数值要分别乘以强度换算系数1.05和0.95加以校正。

第四章第一节 钢筋与混凝土的力学性能

第四章第一节 钢筋与混凝土的力学性能
轴心抗压强度试验平均值fcm以及立方抗压强度标准值fcu,k的
区别:
f ck f cm (1 1.645 ) f c f ck / c f 0.88 f 1 2 cu,k ck
式中:γc——混凝土的材料分项系数,建筑工程取1.4,公 路桥涵取1.45。钢筋取1.1(1.2);砌体取1.6(1.8)。
e ×10-3
0
2
4
6
8
2.1 单轴受压应力-应变关系
由上述混凝土的破坏机理可知,微裂缝的发展导致横向变
形的 增大。对横向变形加以约束,就可以限制微裂缝的发展, 从而 可提高混凝土的抗压强度。 局部受压强度fcl 比轴心抗
压强度 fc 大很多,也是因为局
部受压面积以 外的混凝土对局 部受压区 域内部混凝土微裂缝 产生 了较强的约束。
e ×10-3
0
2 4 6 8
2.1 单轴受压应力-应变关系 (MPa) 达到C点fc,内部微裂
30
C
B
20
D
A
10
E
缝连通形成破坏面,应变 增长速度明显加快,C点 的纵向应变值称为峰值应 变 e 0,约为0.002。纵向应 变发展达到D点,内部裂 缝在试件表面出现第一条 可见平行于受力方向的纵 向裂缝。
第四章第一节 钢筋与混凝土的力学性能
一.钢筋混凝土的一般概念 二.混凝土 三.钢筋
四.钢筋与混凝土的粘结
一.钢筋混凝土的一般概念
◆混凝土(Concrete):
◎抗压强度高,而抗拉强度却很低
High compressive strength, but lower tensile strength
◎一般抗拉强度只有抗压强度的1/8~1/20 ◎破坏时具有明显的脆性性质( Brittle)

钢筋和混凝土的力学性能判断题判断题参考答案问答题问答题参考答案

钢筋和混凝土的力学性能判断题判断题参考答案问答题问答题参考答案

钢筋和混凝土的力学性能判断题1.混凝土立方体试块的尺寸越大,强度越高。

()2.混凝土在三向压力作用下的强度可以提高。

()3.钢筋受压时的屈服强度与受拉时基本相同。

()4.钢筋经冷拉后,强度和塑性均可提高。

()5.冷拉钢筋不宜用作受压钢筋。

()6.C20表示f cu=20N/mm。

()7.混凝土受压破坏是由于内部微裂缝扩展的结果。

()8.混凝土抗拉强度随着混凝土强度等级提高而增大。

()9.混凝土在剪应力和法向应力双向作用下,抗剪强度随拉应力的增大而增大。

()10.混凝土受拉时的弹性模量与受压时相同。

()11.线性徐变是指压应力较小时,徐变与应力成正比,而非线性徐变是指混凝土应力较大时,徐变增长与应力不成正比。

()12.混凝土强度等级愈高,胶结力也愈大()13.混凝土收缩、徐变与时间有关,且互相影响。

()判断题参考答案1.错;2.对;3.对;4.错;5.对;6.错;7.对;8.对;9.错;10.对;11.对12.对;13.对;问答题1.软钢和硬钢的区别是什么?应力一应变曲线有什么不同?设计时分别采用什么值作为依据?2.我国用于钢筋混凝土结构的钢筋有几种?我国热轧钢筋的强度分为几个等级?3.钢筋冷加工的目的是什么?冷加工方法有哪几种?简述冷拉方法?4.什么是钢筋的均匀伸长率?均匀伸长率反映了钢筋的什么性质?5.什么是钢筋的包兴格效应?6.在钢筋混凝土结构中,宜采用哪些钢筋?7.试述钢筋混凝土结构对钢筋的性能有哪些要求。

8.简述混凝土的组成结构。

并叙述混凝土的结构组成对混凝土破坏强度的影响。

9.简述混凝土立方体抗压强度。

10.简述混凝土轴心抗压强度。

11.混凝土的强度等级是如何确定的。

12.简述混凝土三轴受压强度的概念。

13.简述混凝土在单轴短期加载下的应力应变关系。

14.什么是混凝土的弹性模量、割线模量和切线模量?15.什么叫混凝土徐变?混凝土徐变对结构有什么影响?16.钢筋与混凝土之间的粘结力是如何组成的?17.最小锚固长度是如何确定的?18.简述绑扎搭接连接的机理。

钢筋和混凝土的力学性能复习题

钢筋和混凝土的力学性能复习题

钢筋和混凝土的力学性能一、选择题1、钢筋与混凝土能共同工作的主要原因是 ()。

A 、防火、防锈;B 、混凝土对钢筋的握裹及保护;C 、混凝土与钢筋有足够的粘结力,两者线膨胀系数接近;D 、钢筋抗拉而混凝土抗压。

2、下列不属于钢筋混凝土结构的优点的是( )。

A 、耐久性B 、耐火性C 、整体性D 、自重小3、混凝土轴心抗压强度试验标准试件尺寸是( )。

A 、150×150×150;B 、150×150×300;C 、200×200×400;D 、150×150×400;4、混凝土的弹性模量是指( )。

A 、原点弹性模量B 、切线模量C 、割线模量D 、变形模量5、混凝土强度等级是由( )确定的。

A 、k cu f ,B 、ck fC 、cm fD 、tk f6、我国规范采用( )作为混凝土各种力学指标的代表值。

A 、立方体抗压强度B 、轴心抗压强度C 、轴心抗拉强度D 、劈拉强度7、如果混凝土的强度等级为C50,则以下说法正确的是( )。

A 、抗压强度设计值f c =50MP aB 、抗压强度标准值f ck =50MP aC 、立方体抗压强度标准值f cu ,k =50MP aD 、抗拉强度标准值f tk =50MP a8、混凝土若处于三向应力作用下,当( )。

A 、横向受拉,纵向受压,可提高抗压强度B 、横向受压,纵向受拉,可提高抗压强度C 、三向受压会降低抗压强度D 、三向受压能提高抗压强度9、减少混凝土徐变可采用的措施有( )。

A 、增加水泥用量B 、蒸汽养护混凝土;C、提早混凝土的加荷龄期;D、增加水用量。

10、以下关于混凝土收缩,正确的说法是:()(1)收缩随时间而增长(2)水泥用量愈小,水灰比愈大,收缩愈大(3)骨料弹性模量大级配好,收缩愈小(4)环境湿度愈小,收缩也愈小(5)混凝土收缩会导致应力重分布A、(1)、(3)、(5)B、(1)、(4)C、(1)~(5)D、(1)、(5)11、混凝土的收缩变形是指()。

钢筋混凝土的力学性能

钢筋混凝土的力学性能

钢筋混凝土的力学性能钢筋混凝土是一种常见且广泛应用的建筑材料,其独特的力学性能使得它成为了许多结构工程的首选材料之一。

本文将介绍钢筋混凝土的力学性能,包括抗压强度、抗拉强度、抗剪强度和抗弯强度。

1. 抗压强度钢筋混凝土的抗压强度是指材料能够承受的最大压缩力。

通常用单位面积上的最大抗压应力表示,单位为兆帕(MPa)。

混凝土的抗压强度主要取决于混凝土的配合比、水胶比和混凝土的龄期等因素。

一般来说,混凝土的强度随着时间的增加而增强,而在龄期较低时,则容易出现早期抗压强度低的情况。

钢筋的加入可以提高钢筋混凝土的抗压强度,因为钢筋具有较高的强度。

2. 抗拉强度钢筋混凝土的抗拉强度是指材料能够承受的最大拉伸力。

由于混凝土的抗拉强度相对较低,因此在设计结构时通常使用钢筋来抵抗拉伸力。

钢筋的引入可以显著提高钢筋混凝土的抗拉强度,钢筋在拉力作用下具有较高的强度和延性。

在实际施工过程中,为了保证混凝土结构的安全性,常常采用预应力或者加固措施来增强混凝土的抗拉强度。

3. 抗剪强度钢筋混凝土的抗剪强度是指材料能够承受的最大剪切力。

在施加剪切力时,混凝土结构容易出现剪切破坏。

为了增强钢筋混凝土的抗剪强度,常常在梁的预制过程中设置横向钢筋。

横向钢筋的加入可以增加混凝土的抗剪承载能力,并且提高了结构的抗剪强度。

4. 抗弯强度钢筋混凝土的抗弯强度是指材料可以承受的最大弯曲力矩。

在现实工程中,许多结构承受着弯曲荷载或者弯矩。

为了保证结构的稳定性和安全性,钢筋混凝土中的钢筋起到了关键的作用。

钢筋的加入可以提高混凝土的抗弯强度,从而使钢筋混凝土结构能够承受更大的弯曲力矩。

综上所述,钢筋混凝土的力学性能可以通过抗压强度、抗拉强度、抗剪强度和抗弯强度来衡量。

钢筋混凝土是一种具有良好力学性能的结构材料,广泛应用于建筑工程和基础设施建设中。

在实际应用中,合理优化钢筋混凝土的组合比例和配筋方案,可以进一步提高其力学性能,满足工程的设计要求。

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《混凝土结构设计原理》习题集第1章 钢筋和混凝土的力学性能一、判断题1~5错;对;对;错;对; 6~13错;对;对;错;对;对;对;对;二、单选题1~5 DABCC 6~10 BDA AC 11~14 BCAA三 、填空题1、答案:长期 时间2、答案:摩擦力 机械咬合作用3、答案:横向变形的约束条件 加荷速度4、答案:越低 较差5、答案:抗压 变形四、简答题1.答:有物理屈服点的钢筋,称为软钢,如热轧钢筋和冷拉钢筋;无物理屈服点的钢筋,称为硬钢,如钢丝、钢绞线及热处理钢筋。

软钢的应力应变曲线如图2-1所示,曲线可分为四个阶段:弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和破坏阶段。

有明显流幅的钢筋有两个强度指标:一是屈服强度,这是钢筋混凝土构件设计时钢筋强度取值的依据,因为钢筋屈服后产生了较大的塑性变形,这将使构件变形和裂缝宽度大大增加以致无法使用,所以在设计中采用屈服强度y f 作为钢筋的强度极限。

另一个强度指标是钢筋极限强度u f ,一般用作钢筋的实际破坏强度。

图2-1 软钢应力应变曲线硬钢拉伸时的典型应力应变曲线如图2-2。

钢筋应力达到比例极限点之前,应力应变按直线变化,钢筋具有明显的弹性性质,超过比例极限点以后,钢筋表现出越来越明显的塑性性质,但应力应变均持续增长,应力应变曲线上没有明显的屈服点。

到达极限抗拉强度b 点后,同样由于钢筋的颈缩现象出现下降段,至钢筋被拉断。

设计中极限抗拉强度不能作为钢筋强度取值的依据,一般取残余应变为0.2%所对应的应力σ0.2作为无明显流幅钢筋的强度限值,通常称为条件屈服强度。

对于高强钢丝,条件屈服强度相当于极限抗拉强度0.85倍。

对于热处理钢筋,则为0.9倍。

为了简化运算,《混凝土结构设计规范》统一取σ0.2=0.85σb ,其中σb 为无明显流幅钢筋的极限抗拉强度。

图2-2硬钢拉伸试验的应力应变曲线2.答:目前我国用于钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构的钢筋主要品种有钢筋、钢丝和钢绞线。

根据轧制和加工工艺,钢筋可分为热轧钢筋、热处理钢筋和冷加工钢筋。

热轧钢筋分为热轧光面钢筋HPB235、热轧带肋钢筋HRB335、HRB400、余热处理钢筋RRB400(K 20MnSi ,符号,Ⅲ级)。

热轧钢筋主要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普通钢筋。

3.答:钢筋混凝土结构及预应力混凝土结构的钢筋,应按下列规定采用:(1)普通钢筋宜采用HRB400级和HRB335级钢筋,也可采用HPB235级和RRB400级钢筋;(2)预应力钢筋宜采用预应力钢绞线、钢丝,也可采用热处理钢筋。

4.答:混凝土标准立方体的抗压强度,我国《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T50081-2002)规定:边长为150mm 的标准立方体试件在标准条件(温度20±3℃,相对温度≥90%)下养护28天后,以标准试验方法(中心加载,加载速度为0.3~1.0N/mm 2/s),试件上、下表面不涂润滑剂,连续加载直至试件破坏,测得混凝土抗压强度为混凝土标准立方体的抗压强度f ck ,单位N/mm 2。

AF f ckf ck ——混凝土立方体试件抗压强度;F ——试件破坏荷载;A ——试件承压面积。

5. 答: 我国《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T50081-2002)采用150mm×150mm×300mm 棱柱体作为混凝土轴心抗压强度试验的标准试件,混凝土试件轴心抗压强度AF f cpf cp ——混凝土轴心抗压强度;F ——试件破坏荷载;A ——试件承压面积。

6. 答: 混凝土强度等级应按立方体抗压强度标准值确定,混凝土立方体抗压强度标准值f cu ,k ,我国《混凝土结构设计规范》规定,立方体抗压强度标准值系指按上述标准方法测得的具有95%保证率的立方体抗压强度,根据立方体抗压强度标准值划分为C15、C20、 C25、C30、C35、C40、C45、C50、 C55、 C60、C65、 C70、 C75、 C80十四个等级。

7. 答:三轴受压试验是侧向等压σ2=σ3=σr 的三轴受压,即所谓常规三轴。

试验时先通过液体静压力对混凝土圆柱体施加径向等压应力,然后对试件施加纵向压应力直到破坏。

在这种受力状态下,试件由于侧压限制,其内部裂缝的产生和发展受到阻碍,因此当侧向压力增大时,破坏时的轴向抗压强度相应地增大。

根据试验结果分析,三轴受力时混凝土纵向抗压强度为f cc ′= f c ′+βσr式中:f cc ′——混凝土三轴受压时沿圆柱体纵轴的轴心抗压强度;f c ′ ——混凝土的单轴圆柱体轴心抗压强度;β ——系数,一般普通混凝土取4;σr ——侧向压应力。

8. 答:一般用标准棱柱体或圆柱体试件测定混凝土受压时的应力应变曲线。

轴心受压混凝土典型的应力应变曲线如图,各个特征阶段的特点如下。

混凝土轴心受压时的应力应变曲线1)应力σ≤0.3 f c sh当荷载较小时,即σ≤0.3 f c sh,曲线近似是直线(图2-3中OA段),A点相当于混凝土的弹性极限。

此阶段中混凝土的变形主要取决于骨料和水泥石的弹性变形。

2)应力0.3 f c sh <σ≤0.8 f c sh随着荷载的增加,当应力约为(0.3~0.8)f c sh,曲线明显偏离直线,应变增长比应力快,混凝土表现出越来越明显的弹塑性。

3)应力0.8 f c sh <σ≤1.0 f c sh随着荷载进一步增加,当应力约为(0.8~1.0)f c sh,曲线进一步弯曲,应变增长速度进一步加快,表明混凝土的应力增量不大,而塑性变形却相当大。

此阶段中混凝土内部微裂缝虽有所发展,但处于稳定状态,故b点称为临界应力点,相应的应力相当于混凝土的条件屈服强度。

曲线上的峰值应力C点,极限强度f c sh,相应的峰值应变为ε0。

4)超过峰值应力后超过C点以后,曲线进入下降段,试件的承载力随应变增长逐渐减小,这种现象为应变软化。

9.答:在不变的应力长期持续作用下,混凝土的变形随时间而缓慢增长的现象称为混凝土的徐变。

徐变对钢筋混凝土结构的影响既有有利方面又有不利方面。

有利影响,在某种情况下,徐变有利于防止结构物裂缝形成;有利于结构或构件的内力重分布,减少应力集中现象及减少温度应力等。

不利影响,由于混凝土的徐变使构件变形增大;在预应力混凝土构件中,徐变会导致预应力损失;徐变使受弯和偏心受压构件的受压区变形加大,故而使受弯构件挠度增加,使偏压构件的附加偏心距增大而导致构件承载力的降低。

10.答:试验表明,钢筋和混凝土之间的粘结力或者抗滑移力,由四部分组成:(1)化学胶结力:混凝土中的水泥凝胶体在钢筋表面产生的化学粘着力或吸附力,来源于浇注时水泥浆体向钢筋表面氧化层的渗透和养护过程中水泥晶体的生长和硬化,取决于水泥的性质和钢筋表面的粗糙程度。

当钢筋受力后变形,发生局部滑移后,粘着力就丧失了。

(2)摩擦力:混凝土收缩后,将钢筋紧紧地握裹住而产生的力,当钢筋和混凝土产生相对滑移时,在钢筋和混凝土界面上将产生摩擦力。

它取决于混凝土发生收缩、荷载和反力等对钢筋的径向压应力、钢筋和混凝土之间的粗糙程度等。

钢筋和混凝土之间的挤压力越大、接触面越粗糙,则摩擦力越大。

(3)机械咬合力:钢筋表面凹凸不平与混凝土产生的机械咬合作用而产生的力,即混凝土对钢筋表面斜向压力的纵向分力,取决于混凝土的抗剪强度。

变形钢筋的横肋会产生这种咬合力,它的咬合作用往往很大,是变形钢筋粘结力的主要来源,是锚固作用的主要成份。

(4)钢筋端部的锚固力:一般是用在钢筋端部弯钩、弯折,在锚固区焊接钢筋、短角钢等机械作用来维持锚固力。

各种粘结力中,化学胶结力较小;光面钢筋以摩擦力为主;变形钢筋以机械咬合力为主。

11.答:钢筋冷加工目的是为了提高钢筋的强度,以节约钢材。

除冷拉钢筋仍具有明显的屈服点外,其余冷加工钢筋无屈服点或屈服台阶,冷加工钢筋的设计强度提高,而延性大幅度下降。

冷加工方法有冷拨、冷拉、冷轧、冷扭。

冷拉钢筋由热轧钢筋在常温下经机械拉伸而成,冷拉应力值应超过钢筋的屈服强度。

钢筋经冷拉后,屈服强度提高,但塑性降低,这种现象称为冷拉强化。

冷拉后,经过一段时间钢筋的屈服点比原来的屈服点有所提高,这种现象称为时效硬化。

时效硬化和温度有很大关系,温度过高(450℃以上)强度反而有所降低而塑性性能却有所增加,温度超过700℃,钢材会恢复到冷拉前的力学性能,不会发生时效硬化。

为了避免冷拉钢筋在焊接时高温软化,要先焊好后再进行冷拉。

钢筋经过冷拉和时效硬化以后,能提高屈服强度、节约钢材,但冷拉后钢筋的塑性(伸长率)有所降低。

为了保证钢筋在强度提高的同时又具有一定的塑性,冷拉时应同时控制应力和控制应变。

12.答:均匀伸长率δgt 为非颈缩断口区域标距的残余应变与恢复的弹性应变组成。

sb gt E l l l 000'σδ+-= 0l ——不包含颈缩区拉伸前的测量标距;'l ——拉伸断裂后不包含颈缩区的测量标距;0b σ——实测钢筋拉断强度;s E ——钢筋弹性模量。

均匀伸长率δgt 比延伸率更真实反映了钢筋在拉断前的平均(非局部区域)伸长率,客观反映钢筋的变形能力,是比较科学的指标。

13.答:钢筋混凝土结构或构件在反复荷载作用下,钢筋的力学性能与单向受拉或受压时的力学性能不同。

1887年德国人包兴格对钢材进行拉压试验时发现的,所以将这种当受拉(或受压)超过弹性极限而产生塑性变形后,其反向受压(或受拉)的弹性极限将显著降低的软化现象,称为包兴格效应。

14.答:(1)对钢筋强度方面的要求普通钢筋是钢筋混凝土结构中和预应力混凝土结构中的非预应力钢筋,主要是HPB235、HRB335、HRB400、RRB400等热轧钢筋。

(2)强屈比的要求所以设计中应选择适当的屈强比,对于抗震结构,钢筋应力在地震作用下可考虑进入强化段,为了保证结构在强震下“裂而不倒”,对钢筋的极限抗拉强度与屈服强度的比值有一定的要求,一般不应小于1.25。

(3)延性在工程设计中,要求钢筋混凝土结构承载能力极限状态为具有明显预兆,避免脆性破坏,抗震结构则要求具有足够的延性,钢筋的应力应变曲线上屈服点至极限应变点之间的应变值反映了钢筋延性的大小。

(4)粘结性粘结性是指钢筋与混凝土的粘结性能。

粘结力是钢筋与混凝土得以共同工作的基础,其中钢筋凹凸不平的表面与混凝土间的机械咬合力是粘结力的主要部分,所以变形钢筋与混凝土的粘结性能最好,设计中宜优先选用变形钢筋。

(5)耐久性混凝土结构耐久性是指,在外部环境下材料性、构件、结构随时间的退化,主要包括钢筋锈蚀、冻融循环、碱—骨料反应、化学作用等的机理及物理、化学和生化过程。

混凝土结构耐久性的降低可引起承载力的降低,影响结构安全。

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