钢筋混凝土原理

1.2.1 立方体抗压强度fcu
1.2.2 棱柱体抗压强度 fc
（1） 破坏过程(P15图1-7) （三阶段、特征点） （2） 性能指标值（强度、峰值应变、弹性模量）
1.2.3 应力应变全曲线方程和本构关系
（规范附录C、 P22式1-6、图1-14）
1.3
抗拉强度和变形
1.3.1 试验方法和抗拉性能指标
4.3.1 破坏准则类型
（1） 古典强度理论（P108表4-5） （2） 基于试验资料的统一表达式（P110表4-7） （3） 我国规范采用过-王准则（P111式4-12 、13）
4.3.2 多轴强度计算
（1）二轴强度 a 模式规范采用Kupfer准则（P112式4-15） b 我国规范采用四折线强度包络线（P114表 4-8、P115图4-22） （2）三轴强度 a 三轴受压（C/C/C）时，抗压强度f3由应力 比按图4-22插值确定，其最高不宜超过5 fc b 三轴拉/压（ T/T/C，T/C/C ）时，多轴 强度可不计第二主应力的影响，按二轴拉/ 压强度取值 c 三轴受拉（T/T/T）时，抗拉强度f1取0.9 ft
4.4
本构模型
4.4.1 线弹性类本构模型
（1） 成熟，最基本、简单（P116图4-23） （2） 弹性力学观点，在特定条件下适用混凝土 结构 （3） 有各向异性、正交异性、各向同性三种 本构模型
4.4.2 非线（性）弹性类本构模型
（1） （P119图4-24）不能适用于卸载、加卸 载循环、非比例加载等情况 （2） 有代表性的本构模型见P120表4-9 （3） 规范采用过-徐的正交异性模型（P124）
（1）水泥砂浆沿粗骨料的界面和砂浆内部形成微 裂缝 （2）受到荷载后微裂缝逐渐延伸和扩展，形成宏 观裂缝 （3）砂浆的损伤不断积累，切断和骨料的联系， 混凝土的整体性遭受破坏而逐渐丧失承载力
1.2
（1） （ 2） （ 3） （ 4）
抗压强度和变形
试验方法 破坏形态 尺寸效应 和混凝土强度等级、其他强度的关系
2.6.6 徐变的定量分析
（1） 有效模量法、老化理论、弹性徐变理论、 弹性老化理论、继效流动理论等 （2） 我国规范给出综合经验值或应力松弛系数 （3） 模式规范CEB-FIP MC90公式 （ P63式2-31~33）
4
4.1
（ 1）
多轴强度和本构关系
强度和变形的一般规律
（参见P87~96图4-3~4-11） 多轴受压（C/C，C/C/C）强度显著大于 单轴抗压强度 多轴受拉（T/T，T/T/T）强度接近单轴 抗拉强度 多轴拉/压（T/C，T/T/C，T/C/C ）强度 小于单轴拉/压强度 二轴受压应力应变曲线同单轴受压 三轴受压应力应变曲线峰部平缓而丰满 多轴拉/压应力应变曲线同单轴受拉
2.2.2
应力应变关系
（1） 两类计算方法：增量方程法和拟合参数法 （2） 结论：应力应变关系与偏心距或应变梯度无关， 但应考虑偏心距对峰值应力和峰值应变的影响 （3） 简化计算：式2-5
2.3
偏心受拉和弯曲受拉
2.3.1 主要试验结果
（1） 破坏形态与轴心受拉相同，偏心距影响不大 （2） 极限抗拉强度随偏心距增大而降低；受拉塑 性变形的发展有限，随截面高度增大，塑性 影响系数减小 （3） 最大拉应变随偏心距增大，回归为式2-10 （4） 截面应变符合平截面假定，中和轴位置取决 于偏心距
1.1.2 材性的基本特点
（1）多种原因引起复杂的微观内应力、变形和 裂缝状态 （2）变形由骨料的弹性变形、水泥凝胶体的粘性 流动（塑性变形）、裂缝的形成和扩展组成
（3）不同的应力状态和途径对力学性能产生影响 （4）时间对强度和变形的影响 （5）养护和使用环境条件对混凝土碳化、钢筋 锈蚀的影响
1.1.3 受力破坏的一般机理
应力-应变关系
5.1.2 硬钢
（1） 名义屈服强度规范取0.85f b （2） 本构模型（P136图5-8、式5-3、5-4）
5.2
反复荷载时的变形
5.2.1 应力应变曲线
（1） 包兴格效应现象及原因 （2） 曲线三部分：骨架线、卸载线、软化线
5.2.2 软化线的模型
加藤模型（P138图5-11） Park模型（P139图5-12）
收缩
是微裂缝和宏观裂缝发展的主要原因 加大预应力损失 降低构件抗裂性,增大构件变形 引起结构内力重分布
2.5.1 收缩对结构的不利影响
2.5.2 收缩变形的主要影响因素
水泥品种和用量等
2.5.3 收缩变形的定量分析
模式规范CEB-FIP MC90 （P57式2-17~2-20、 P5图2-18）
2.6
0.1.3 计算理论方面
（1）有限元分析: a 砼在不同比例的三向应力作用下的破坏 准则 b 砼在复杂应力状态下的本构关系 c 钢筋与砼的粘结滑移以及相互作用 d 钢筋在屈服后的本构关系
e 划分单元时的裂缝处理
f 长期荷载的时效问题 （2）构件计算:
a 剪扭构件变形计算的建立 b 裂缝计算理论的完善和拓展 c 复合应力或反复荷载下计算理论的简化 （3）可靠度分析: a 随机性、模糊性、信息不完善性 b 可靠度设计在工程中的应用 c 体系可靠度分析方法 d “神经元网络理论”用于混凝土碳化、腐蚀
矩形短梁双剪面剪切、Z形试件单剪面剪切、 缺口梁四点受力、薄壁圆筒受扭、 二轴拉压、等高梁四点受力
1.4.1 试验方法
1.4.2 破坏特征和抗剪强度
（1） 破坏形态和裂缝特征类似受拉 （2） 抗剪强度随fcu 单调增长（P37图1-31）
1.4.3 剪切变形和剪切模量
剪切模量按弹性力学求得
2
2.1
5.3
徐变和松弛
影响松弛的因素：钢种、应力持续时间、 温度、应力水平
6
6.1
钢筋与混凝土的粘结
粘结力的分类与作用
（1） 钢筋端部的锚固粘结—通过la内的粘结应力
积累，建立必需的拉力 （2） 裂缝间的粘结—通过裂缝二侧的粘结应力 使钢筋应力向混凝土传递，其大小对构件 刚度和裂缝宽度有影响
6.2
粘结力的影响因素
Baidu Nhomakorabea 第一篇 混凝土的力学性能
1 基本力学性能
（1） 均匀单轴受压和单轴受拉-----a 是最基本的应力状态 b 是确定混凝土强度等级的唯一依据 c 是决定其他重要性能特征和指标(如弹性 模量、峰值应变、破坏特征、延性指数、 多轴强度和变形等)的最主要因素 （2）主要讨论在不同受力和环境时的强度和变形
0.2
混凝土强度、保护层厚度、钢筋埋长及间距、 钢筋直径及外形、箍筋等
6.3
（ 1） （ 2） （ 3） （ 4）
粘结应力-滑移本构模型
6.3.1 应用场合
非线性有限元分析时建立粘结单元 计算钢筋的锚固长度和搭接长度 确定构件开裂后的受拉刚化效应 计算抗震构件和节点处的钢筋滑移变形量 6.3.2 特征值计算（试验回归分析） （1） 劈裂应力（P160式6-6） （2） 极限粘结强度（P161式6-7）
本课程的特点
（1）以数学、力学、材料等学科领域为基础
（2）以工程实践为研究目的和对象 （3）以试验手段和方法为依据 （4）讨论宏观的力学反应和实际的力学性能指标 （5）研究受力性能的规律和机理分析 （6）反映国内外最新研究成果
1.1
材料组成和材性特点
1.1.1 材料的组成和内部构造
（1）水泥、粗骨料（石子）、细骨料（砂）、 水、添加剂 （2）凝胶体、硬化 （3）混凝土级配（与强度等级与使用环境有关）
0.1.4 防倒塌方面
《房屋建筑防倒塌设计规程（征求意见稿）》
a 结构倒塌过程模拟分析 b 结构防倒塌性能试验研究 c 结构倒塌机理分析 d 结构防倒塌设计方法 e 结构防连续倒塌鲁棒性分析
0.1.5 耐久性方面
（1）新建结构的耐久性设计---a 环境类别的划分(五类七等级) b 不同使用环境下的材料要求(最大水胶比、 最低混凝土等级、最大氯离子含量、最大 碱含量等) c 耐久性可靠指标计算 d 混凝土碳化深度计算 e 钢筋的锈蚀度计算 f 构造规定
（ 2）
（ 3） （ 4） （ 5） （ 6）
4.2
（ 1） （ 2） （ 3） （ 4） （ 5）
典型破坏形态及其界分
拉断（多轴受拉或拉/压） 柱状压坏（多轴受压或拉/压） 片状劈裂（多轴受拉或拉/压） 斜剪破坏（三轴受压） 挤压流动（三轴受压） 五种破坏形态的应力范围见P103表4-4
4.3
破坏准则
徐变
2.6.1 徐变机理
（1） 水泥凝胶体的塑性流动 （2） 骨料界面和砂浆内部微裂缝的发展 （3） 内部水分的蒸发 2.6.2 徐变和松弛的关系（P59图2-21) 变化规律和影响因素相同，并可相互转换
2.6.3 徐变和松弛对结构的影响
（ 1） （2） （ 3） （ 4） （5 ） （6 ） 降低混凝土的长期抗压强度 增大构件挠度 引起预应力损失 降低构件的抗裂度 产生内力重分布 减小温度应力和收缩裂缝
《混凝土结构耐久性设计规范》GB/T50476
（2）既有结构的耐久性评估鉴定---a 剩余寿命计算 b 加固后的耐久性评估 目前“分级评定法”
0.1.6 测试技术方面
（1）应力应变量测 a 电阻片、位移计、应变仪 b 光纤法、光弹贴片法 （2）混凝土非破损试验（回弹、钻芯、超声、CT） （3）动态测试（多通道快速记录仪、记录分析 一体机等）
（1） 试验方法（直接拉伸、劈裂、抗折） （2） 主要性能指标（轴拉强度、劈拉强度、 峰值应变、弹性模量、泊松比）
1.3.2 受拉破坏过程和特征(P29图1-22)
峰值应变小、下降段陡峭、脆性明显
1.3.3 应力应变全曲线方程和本构关系
（规范附录C、 P32式1-20、图1-27 ）
1.4
抗剪强度和变形
钢筋混凝土原理
0
0.1
0.1.1 材料方面
绪
论
钢筋混凝土结构的发展
（1）钢筋----高强、低松弛、防腐（涂层）、 碳纤维（筋）、植筋、并筋 （2）砼------高强砼、轻质砼、纤维砼、 高性能砼、添加剂、泵送砼、 免振（碾压）砼、喷射砼、 耐热（酸）砼等
0.1.2 结构方面
（1）钢—砼组合结构、钢管砼、钢骨砼 （2）现代预应力混凝土结构： 先张法、后张法、无粘结、体外预应力索
主要因素的影响
重复加卸载(等应变增量)
2.1.1 研究目的
（1） 探讨混凝土结构抗震、延性、恢复力等性能 （2） 其他受力状态下的非线性分析
2.1.2 重要结论
（1） 包络线、抗压强度、峰值应变、裂缝出现和 开展、以及破坏形态与单调加载的全曲线基 本一致 （2） 卸载时存在恢复变形滞后现象，再加载起点 应变不同，再加载曲线形状有所变化
2.6.4 徐变度（单位徐变）和徐变系数
（1） 单位应力下的徐变值---徐变度 （2） 徐变和起始应变的比值---徐变系数 （3） 两者关系（P60式2-27）
2.6.5 徐变的主要影响因素
应力水平（线性徐变、非线性徐变、 不收敛徐变）、加载时龄期、原材料及 配合比、制作和养护条件、使用环境、 构件尺寸等
2.3.2 应力应变关系
（P51式2-11、12、 P53式2-13）
2.4
龄期
（1） 抗压强度随龄期单调增长，但逐渐收敛 计算公式（P53式2-14、 P54式2-15) （2） 弹性模量随龄期增长,但规律和抗压强度 不同（P54图2-16、 2-17)
2.5
（ 1） （ 2） （ 3） （ 4）
（1） 随荷载偏心距增大，极限承载力降低，截 面存在应变梯度，最大压应变变化不明显 （2） 无论偏心距大小，截面平均应变始终符合 平截面假定
（3） 偏心距变化，裂缝出现和开展形式不同，但终 都导致试件上、下部产生相对转动和滑移而破 坏。随偏心距增大,压碎区逐渐减小 （4） 偏心距一定时，随荷载增大，截面应力产生非 线性重分布，中和轴移向荷载一侧
（3） 共同点以后再加载曲线斜率减小，纵向裂 缝扩张，损伤积累加大，共同点轨迹线与 包络线相似，应力比值为0.86—0.93 （4） 经多次加卸载后形成稳定滞回环，稳定点 轨迹线即混凝土低周疲劳的极限包络线与 包络线相似，应力比值为0.7—0.8
2.2
偏心受压(等偏心距试验)
2.2.1 主要试验结果
第二篇 钢筋和混凝土的 组合作用
5
5.1
5.1.1 软钢
（1）拉伸曲线（P133图5-4）注意: 强化段在抗震 和检验时重要，应控制强屈比在1.5以上 （2）主要力学指标有：屈服强度、极限强度、弹性 模量、极限延伸率 （3）本构模型有理想弹塑性、弹性-强化、弹-塑性 强化（P135图5-6）
钢筋的力学性能