混凝土汇总

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
3.一般裂缝理论
建立在上述两种理论的基础上,既考虑混凝 土保护层中应变梯度的影响,又考虑钢筋可能的 粘结滑动。
第五章 钢筋混凝土结构构件的延性
一、结构构件的延性及表达方式 (一)延性的概念
——结构构件破坏之前,所具有的非弹性 变形能力。
(二)延性设计的目的
1.在地震力作用下,从截面屈服至承载力 有限下降,有一较长的变形过程耗散地震能;
到M-Φ-N关系: 大偏压时,轴力增大,截面抵抗弯矩增加,但
延性下降; 小偏压时,轴力增大,截面抵抗弯矩减小,延
性下降。
二、斜截面抗剪承载力 (一)无腹筋简支梁的抗剪承载力 1. 斜截面破坏的类型与破坏机理
斜裂缝:
次生裂缝:
斜截面剪切破坏: 斜拉破坏、剪压破坏、斜压破坏。
弯剪破坏和斜弯破坏: 宏观破坏形态同剪切破坏,但实际承载力由
4. 非稳定裂缝扩展阶段:荷载超过临界应力,出 现大量砂浆裂缝、并急剧发展,与向砂浆内延 伸的粘结裂缝连接贯通,出现不稳定裂缝,荷 载不变,裂缝自行扩展。
★ 复杂应力下混凝土的强度 (一)双轴荷载作用
(二)三轴受力情况 1. 三轴受压:强度较大增长 2. 三轴不等号受力:降低抗压强度 3.三轴受拉 :小等于单轴抗拉强度
(三)截面同时受剪压或剪拉 空心薄壁圆柱体,施加扭矩和拉、压力:
★ 混凝土的局部承压工作机理
(一)局部承压特点 ①构件表面受压面积小于构件横截面积; ②局部承压面积部分的混凝土抗压强度,比全截
面受压时混凝土抗压强度高; ③在局部承压区的中部有横向拉应力,可使混凝
土发生纵向裂缝而导致纵向劈裂破坏。
★ 钢筋徐变与松弛
徐变:在高应力下,钢筋应变随时间增长。 是塑性变形。
松弛:钢筋受力后,长度保持不变,应力随 时间增长而降低。应力解除后,松弛可恢复。
★ 钢筋的应力腐蚀
应力腐蚀:钢筋在电化学腐蚀和应力复合作 用下导致断裂。
条件:一定的材质条件,一定的腐蚀介质, 产生应力的原因。
★ 钢筋疲劳断裂
——钢筋在外力循环作用下,由于内部缺陷 导致疲劳断裂。
疲劳断裂过程:反复荷载作用下,钢筋内部 质量薄弱处产生应力集中——个别点首先出现塑 性变形,久之形成微裂纹——裂纹增加、连接、 发展,形成裂缝——截面削弱,应力集中急速加 剧,超过晶体结合力。
★包兴格效应
钢筋经拉伸(或压缩)超过弹性变形后,其 反向加载下的弹性极限显著下降,荷载超过弹性 极限越多,反向受力时的弹性极限降低越多。此 现象即“包兴格效应”。
钢筋混凝土结构理论
主要参考文献
1.王传志,滕智明. 钢筋混凝土结构理论. 北京:中 国建筑工程出版社,1985 2.R Park , T Pauley. Reinforced Concrete Structures. 1975
第一章 钢筋的物理力学性能
★ 单向拉伸应力—应变曲线 ★ 加载速度对钢筋强度的影响 ★ 钢筋的冷加工 ★ 钢筋的低温性能 ★ 钢筋徐变与松弛 ★ 钢筋的应力腐蚀 ★ 钢筋疲劳断裂 ★ 包兴格效应
挤压区混凝土处于三向受压状态,提高了芯块 混凝土的抗压强度。当周围混凝土环向拉应力达到 抗拉极限强度时,试件即告破坏。
剪切理论:
在局部荷载作用下,构件端部的受力特征可 以比拟为一个带多根拉杆的拱结构。
紧靠承压板下面的混凝土,亦即位于拉杆部 位的混凝土,承受横向拉力。
多根拉杆拱结构模型
当局部承压荷载达到开裂荷载时,部分拉杆 由于局部承压区中横向拉应力大于混凝土极限抗 拉强度而断裂,从而产生了局部纵向裂缝,但此 时尚未形成破坏机构。
纵筋屈服强度决定,不属于真正的剪切破坏。
2.抗剪承载力的计算 1)影响抗剪强度的主要因素: a.剪跨比:对剪切破坏形态起决定作用。 b.混凝土强度:
斜压破坏,取决于抗压强度; 斜拉破坏,取决于抗拉强度; 剪压破坏:随剪跨比加大,抗拉作用渐重要。
c.纵筋配置: 直接作用:销栓作用,剪跨比较小时作用大,
已知εc、k,可求任意点应变,由材料应力— 应变关系,可得该点应力,则由基本公式即可求 解N、M。
(三)截面的Np - Mp关系 求解基本方程,可得到不同N值的N – M曲线,
其包络线即截面强度的Np – Mp关系曲线。
(四)截面的弯矩—曲率—轴力(M-Φ-N)关系 由基本方程,求压弯构件抗弯强度及曲率,得
随着荷载继续增加,更多的拉杆被拉断,裂 缝进一步增多和延伸,内力进一步重分配。
当达到破坏荷载时,承压板下的混凝土在剪 压作用下形成楔形体,产生剪切滑移面,楔形体 的劈裂最终导致拱机构破坏。
★ 混凝土的强度准则
——建立混凝土空间坐标破坏曲面的 规律,概括复杂应力状态下混凝土的强度 破坏条件。
★ 混凝土在重复荷载作用下的变形性能
2)塑性收缩裂缝:混凝土在养护过程中,表 面干燥速度大于泌水速度时发生,分布形状无规 则;
2.温度、收缩裂缝
1)温度裂缝:从浇筑至使用阶段都可能出现 。
共时温差、历时温差。 2)结硬后混凝土收缩产生的裂缝:一般在浇 注后1-2年出现。
3.荷载、不均匀沉降等产生的裂缝
荷载、不均匀沉降等产生的拉应力大于混凝 土抗拉强度时发生,裂缝宽度几乎与钢筋应力成 正比。
1. 原始微裂缝阶段:加载前,由于水泥浆硬化干 缩、水分蒸发等原因,在混凝土内部形成主要 分布于较大粗骨料与砂浆界面上的原始微裂缝 (粘结裂缝)。
2. 稳定裂缝产生阶段:单轴压应力不超过比例极 限,原始裂缝扩展并产生新的粘结裂缝,但裂 缝处于相对独立的发展阶段,应力—应变关系 基本为弹性。
3. 稳定裂缝扩展阶段:继续加载,但不超过临界 应力,粘结裂缝向砂浆内延伸,并在砂浆内产 生新裂缝,应力—应变关系明显非线性;若停 止加载,裂缝扩展停止。
★ 单向拉伸应力—应变曲线
★ 钢筋的冷加工
冷拉:在常温下将钢筋拉过屈服强度、至强化阶段的 某一应力水平。
冷拔:将钢筋拉过比其直径小的硬质合金模,使受侧 压力,截面积减小,长度增加。
★ 钢筋的低温性能
钢筋的冷脆性:随着温度降低,钢筋强度提 高,塑性、韧性降低,脆性增加。
金属晶体结构不同,冷脆倾向不同,体心立 方结构对温度变化更敏感。
(二)破坏形态
①先开裂后破坏
破坏特征:当试件截面积与局部承压面积比较 接近时,在约为50%-90%破坏荷载时,试件某一侧面 首先出现纵向裂缝。随着荷载增加,裂缝逐渐延伸, 其它侧面也相继出现类似裂缝。最后承压面下的混 凝土被冲切出一个楔形体,试件被劈成数块而发生 劈裂破坏。
②一开裂即破坏
破坏特征:当试件截面积与局部承压面积相 比较大时,试件一开裂就破坏,破坏很突然,裂 缝从顶面向下发展,裂缝宽度上大下小,局部承 压面积外围混凝土被劈成数块,而局部承压面下 的混凝土被冲剪成一个楔形体。
配箍筋梁抗剪承载力经验公式: Vcs/bh0=αcfc+αsρfy+αsv fyvAsv/bs
第四章 钢筋混凝土构件的裂缝与变形
★ 钢筋混凝土构件的裂缝
(一)裂缝种类及成因
1.塑性混凝土裂缝
1)塑性沉降裂缝:固体颗粒下沉、水上移过 程中,由于钢筋阻碍下沉而产生的裂缝,沿钢筋 分布,深度至钢筋表面;
2.塑性铰有足够的转动能力,以使结构能 形成足够多的塑性铰,形成机动体系,完成内 力重分布;
3.作为偶然事件发生时结构的安全储备;
4.结构构件破坏之前有明显预兆。
(三)延性的表达方式
以“力—变形关系”综合反映延性。 (1)单调荷载:力—变形曲线 (2)反复交变荷载:滞回环及其骨架曲线 1.延性系数
结构可靠性:结构在设计使用年限内,在 正常的设计、施工、使用和维修条件下,完成 预定功能的能力。以结构可靠度来度量。
结构可靠度即结构安全可靠的概率。
2.功能函数与极限状态方程
剪跨比较大时,可能沿纵筋发生粘结破坏或混凝 土撕裂;
间接作用:对压区高度的影响。 d.尺寸效应(截面高度):截面高度大时,无腹 筋梁抗剪强度降低。
e.加载方式:
2)无腹筋梁抗剪承载力经验公式:
Vc/bh0=αcfc+αsρfy
(二)配腹筋简支梁的抗剪承载力
1.剪切破坏类型与破坏机理 2.抗剪承载力控制区
★ 混凝土的收缩
收缩是混凝土在不受力情况下,因体 积变化而产生的变形,与荷载无关。
混凝土收缩的种类:
1)化学减缩 2)塑性收缩 3)温度收缩 4)干燥收缩 5)自生收缩 6)碳化收缩
第三章 钢筋混凝土构件的承载力
★ 压弯构件正截面承载力计算 ★ 压弯构件斜截面抗剪承载力
一、压弯构件正截面承载力计算(一般理论) (一)基本假定
延性比:曲率延性比、转角延性比、位移延 性比
“屈服”: A.截面屈服:控制截面上的主筋达到屈服应变 B.构件屈服:
a)以力—变形曲线上出现明显拐点作为标志, 拐点即屈服点;
b)采用能量法确定构件屈服点。
C.结构屈服: a)以力—变形曲线上的拐点为屈服点; b)屈服位移取第一次屈服发生时的位移; c)假设结构为理想弹性体系; d)假设结构为理想弹塑性体系,其能量吸收与
★ 混凝土在反复循环荷载作用下的变形性能
★ 混凝土的徐变
结构或材料承受的荷载或应力不变, 而应变或变形随时间增长的现象称为徐变。 是荷载长期作用下混凝土的变形性能。
徐变由基本徐变和干缩徐变两部分组 成。
徐变机理:
1)粘性流动理论 2)粘弹性理论 3)渗出理论 4)塑性流动理论 5)微裂缝理论 6)内力平衡理论
实际吸能相等时,理想体系所对应的屈服变形; e)双直线法,要求:1)双直线所围面积与实
际相等,2)双直线与实际曲线偏离值最小。
“破坏”或“极限”(以受弯破坏为例): A.控制截面受压边缘混凝土达到极限压应变; B.抗弯能力开始下降; C.荷载下降至极限荷载的80%-90%; D.抗弯能力下降、不低于屈服弯矩的那一点。
第二章 混凝土的物理力学性能
★ 混凝土的破坏机理 ★ 单轴荷载下混凝土的强度与变形 ★ 复杂应力下混凝土的强度 ★ 混凝土在重复荷载作用下的变形性能 ★ 混凝土在反复循环荷载作用下的变形性能 ★ 混凝土的强度准则 ★ 高性能混凝土
★ 混凝土的破坏机理
混凝土单轴受压应力—应变全曲线
Leabharlann Baidu
混凝土受压过程中裂缝的形成与发展:
2. 曲率延性比的计算
由平衡条件、变形协调条件,得到φu、φy 的表达式(以εcu、Es、fy等表达), βΦ=φu/φy即为曲率延性比。
(二)转角、位移延性比
由构件曲率分布规律,积分求构件转 角、位移,得到转角、位移延性比。
第六章 结构设计方法与可靠度
一、 结构可靠度理论的基本概念 1.结构可靠性与可靠度
2.能量表示 (1)单调荷载:力—变形曲线下面积 (2)反复交变荷载:滞回环所围面积
二、单调荷载下构件延性的计算
(一)曲率延性比
1. 简化计算假定: a)截面应变符合平截面假定; b)不计剪切影响; c)已知混凝土受压应力—应变关系,假定受拉 钢筋刚达屈服时,压区混凝土应力为线性分布; d)不计混凝土抗拉作用; e)受拉钢筋应力—应变关系考虑强化段; f)受压钢筋在截面达到强度极限状态时已屈服 并保持常值。
(二)计算理论的发展
1.粘结—滑动理论
以钢筋与混凝土间粘结滑动为控制裂缝的机 理,认为裂缝间距取决于钢筋与混凝土间粘结应 力的分布,影响裂缝间距的主要变量为钢筋直径 与截面配筋率的比值。
2.无滑动理论
假定钢筋与混凝土充分粘结,则钢筋表面 裂宽为零,距离钢筋表面最远的混凝土表面裂宽 最大,影响裂宽的主要因素是混凝土保护层厚度。
③局部砼下陷
破坏特征:当试件的截面积与局部承压面积 相比很大时,在试件整体破坏前,局部承压面下 的混凝土先局部下陷,沿局部承压面四周的混凝 土出现剪切破坏,但此时外围混凝土尚未劈裂, 荷载还可以继续增加,直至外围混凝土被劈成数 块而最终破坏。
(三)破坏机理
套箍理论:
局部承压区的混凝土可看作是承受侧压力作用 的混凝土芯块。当局部荷载作用增大时,受挤压的 混凝土向外膨胀,而周围混凝土起着套箍作用而阻 止其横向膨胀。
1.符合平截面假定,不考虑钢筋与混凝土的相对 滑移;
2.已知钢筋与混凝土的应力—应变关系; 3.不考虑混凝土收缩、徐变等时随变形的影响。
(二)基本公式的建立
基本公式ΣN=0、ΣMAs=0:
——基本公式ΣN=0、ΣMAs=0,理论上可求 解中心受压、偏心受压、中心受拉、偏心受拉及 受弯构件的正截面承载力:
相关文档
最新文档