钢筋混凝土结构.ppt

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三、影响粘结强度的因素
1．混凝土强度
粘结强度与混凝土抗拉强度大约成正比关系
2．构件中钢筋的位置
混凝土浇筑后有下沉及泌水现象。处于水平位置的钢筋，其下的混 凝土由于水分、气泡的逸出及混凝土的下沉，并不与钢筋紧密接触，削 弱了二者之间的粘结作用，比竖向位置的钢筋的粘结强度要低。
（3）混凝土的组成成分和配合比
水泥用量越多，徐变越大；水灰比越大，徐变越大；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，则徐变 愈小。
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（4）养护及使用条件下的温度与湿度
养护时温度高，湿度大，则水泥水化作用充分，徐变减小；受 荷后所处环境的温度越高，湿度越低，则徐变越大
1.成份
• 碳素钢：以铁为主，加少量C、Mn等。按含C量又分为低碳钢 （C≤0.22%），中碳钢（C=0.25～0.6%），高碳钢（C>0.6%）.
• 普通低合金钢：在碳素钢成分中加入少量的合金元素，如Si、Mn 等。
2.等级
《公路桥规》对热轧钢筋按照强度分为五个等级，即I、II、III、 IV及5号钢。
（5）构件尺寸、体表比（图1-17）
尺寸越大，体表比越大，徐变越小
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4 )徐变对钢筋混凝土结构的影响：
i. 产生应力重分布 ii. 结构变形增大。 iii. 在高应力状态，导致构件破坏。
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3.混凝土的收缩
1)混凝土的收缩：
混凝土在空气中结硬时其体积会缩小的现象。
材较多
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§第二节 混凝土
一：混凝土强度 1.立方体抗压强度R（混凝土标号）
形状：边长为150mm的立方体 1） 试件： 温度： 20℃±3℃
相对湿度：90%以 养护时间：28天. 2）影响因素: —— 实验方法（套箍作用）(图1-3) . —— 试件尺寸 （尺寸越小,摩阻力影响越 大,强度越高）
1 )徐变：混凝土在荷载长期作用下产生随时间而增长的变形。 2 )徐变曲线
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3)影响徐变的因素：
（1）混凝土长期荷载作用下的应力
应力≤0.5R0a时，线性徐变； 0.5R0a≤≤0.8R0a，时，非线性徐变 >0.8R0a，非稳定徐变。
（2）加载时混凝土的龄期
加载时混凝土的龄期越短，则徐变变形越大
2 )混凝土收缩的特点：
结硬初期收缩变形发展很快，两周可完成全部收缩的25%， 一个月完成50%，三个月后增长缓慢，两年后趋于稳定。最终 收缩值约为（2～6）×10-4（图1-18）。
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3)影响因素：
1. —水泥的用量：水泥越多，收缩越大；水灰比越大，收缩也
越大。
2. —骨料性质：骨料的级配好，密度大，弹性模量高，收缩小。 3. —养护条件：结硬过程中，温、湿度越大，收缩越小。 4. —混凝土制作方法：混凝土越密实，收缩越小。 5. —使用环境：环境温、湿度大时，收缩小。 6. —构件体表比：体表比大时，收缩小。
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2.柱：试验表明，钢筋混凝土柱与素混凝土柱相比，不
仅承载力大为提高，而且受力性能也得到改善（下图）
素混凝土和钢筋混凝土轴心受压构件的受力性能比较
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4
二、钢筋与混凝土能共同工作的原因
1. 混凝土与钢筋之间有良好的粘结力。 2. 钢筋和混凝土的温度线膨胀系数较为
0 cc

f
0 c

4 2
凝土强度提高的原因是由于侧向约束了混凝土受
压后横向变形，限制了混凝土内部裂缝的产生和发展，
从而提高了混凝土在受压方向上的抗压强度
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三向受压状态下混凝土强度
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二.混凝土的变形
1 单调短期加载作用下
1)混凝土应力应变曲线 （如图）
3.品种
按外形特征分为：光圆钢筋和变形钢筋。变形钢筋分为螺旋钢 筋、“人”字形钢筋和月牙形钢筋(图1-21。)
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三 钢筋混凝土结构对钢筋性能要求 强度高。 塑性好。 可焊性好。 与混凝土间粘结力好。
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§第四节 钢筋与混凝土之间的粘结
4） 混凝土收缩对结构的影响：应力裂缝。
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§第三节 钢筋
一、钢筋的强度与变形
-关系曲线分两大类 1.有明显流幅的-曲线
（图1-19）（软钢）
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2.无明显流幅的-曲线（图1-20）（硬钢）
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二、钢筋的成份、级别、品种
钢筋混 凝土梁
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Pc即为梁的破坏荷载。P< Pc时，中性轴以上受压， 以下受拉；P=Pc时，出现竖向裂缝并迅速发展，梁突 然断裂。发生脆性破坏。
在受拉区内配置适量的钢筋后，梁的破坏为：受拉钢 筋应力达到屈服强度→受压区混凝土被压坏→梁破坏。
以上分析说明：与素混凝土梁相比，钢筋混凝土梁的 承载能力和变形能力都有很大提高，并且钢筋与混凝 土两种材料强度都能得到较充分的利用。
接近（钢筋为1.2×10-5，混凝土为 1.0×10-5～1.5×10-5）。 3. 钢筋被混凝土包裹，免遭锈蚀。
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三、钢筋混凝土优缺点
优点
• 耐久性好 • 耐火性好 • 整体性好 • 可模性好 • 取材容易
缺点
• 自重大 • 抗裂性较差 • 施工受季节环境影响
较大 • 现浇结构模板耗用木
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4.复合应力状态下的强度
1)双向应力
两个垂直平面 上作用有法向 应力,第三个 平面上应力为 零.
强度变化特点
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3) 三向应力
混凝土三向受压时，各个方向上的抗压强度都有 很大的提高（下图）。轴心抗压强度与侧压应力2的 关系有如下线性经验式 混凝土圆柱
体抗压强度
.
f
3．钢筋的布置 4．混凝土保护层厚度
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第一篇 钢筋混凝土结构
第一章 钢筋混凝土结构的基本概念 及材料的物理力学性能
§第一节 钢筋混凝土结构的基本概念
钢筋混凝土是由两种力学性能不同的材料—钢 筋和混凝土结合成整体，共同发挥作用的一种建 筑材料。
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一：素混凝土构件和钢筋混凝土构件受力 和破坏形态比较：
1.梁：
素混凝 土梁
Eh

tg

c c

e c
c e


Eh
c 0.5Ra0 时， 0.8 ~ 0.9;
c 0.9Ra0 时， 0.4 ~ 0.8
。
根据试验统计分析Eh的经验公式为 :
Eh

2.2
105 33 /
R
(MPa)
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2.混凝土在长期荷载作用下的变形—徐变
应力。
dl F
F dl
4.钢筋锚固长度
确定锚固长度的原则：使钢筋拉到屈服时，钢筋和
混凝土之间的粘结力未破坏。


d
l

d 2
4

s
l s d 4
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二 粘结机理分析
1．光圆钢筋与混凝土的粘结 粘结力组成： ①混凝土中水泥胶体与钢筋表面的化学胶结力； ②钢筋与混凝土之间的摩擦力； ③钢筋表面粗糙不平产生的机械咬合力。 光圆钢筋拔出试验的破坏形态是剪切破坏，破坏面是二者之间
的接触面。
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2．变形钢筋与混凝土的粘结
主要是变形钢筋表面凸出的肋与混凝土之间的机械 咬合作用，如图1-25。变形钢筋的肋对混凝土的挤压 如同一个楔，会产生很大的机械咬合力，从而提高了 强变形钢筋的粘结力。
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光圆钢筋和变形钢筋的粘结机理的主要区别： 光圆钢筋粘结力主要自来胶结力和摩阻力 变形钢筋的粘结力主要来自机械咬合作用。
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（1） 上升段 OA 线性段—虎克定理 AB 塑性，裂纹稳定发展阶段 BC 塑性，裂纹非稳定发展阶段
（2） 下降段 （3） 收敛段
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2)影响混凝土应变曲线的主要因素
1. —混凝土的强度。
2.
上升段影响较小，下降段影响较大。强度越高，延
性越差。延性是材料承受变形的能力）
劈裂试验
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2)采用劈裂试验测抗拉强度的原因
采用两端预埋钢筋的混凝土棱柱体测试轴心抗拉 强度时（如下图），保持试件轴心受拉是很重要的， 也是不容易完全做到的。混凝土内部结构不均匀，钢 筋的预埋和试件的安装都难以对中，而偏心又对抗拉 强度测试有很大的干扰。
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2 轴心抗压强度 Ra0(棱柱体强度)
1)试件: 150mm×150mm×300mm,制作方法 同立方体试件. 2)影响因素:
试件高度h与边长b之比,比值越大,轴心 抗压强度越小.(图1-4) 3)R0a与R的近似关系 R0a=0.7R
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3. 抗拉强度 1)测试方法:采用圆柱体或立方体的劈裂 试件来测定.(如下图）
3. —应变速率。
4.
应变速率小，峰值应力R0a降低，0增大。
5. —测试技术和实验条件
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3）混凝土的弹性模量，变形模量 （如图）
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原点弹性模量：Eh 切线模量： Eh


c e
da
tg
/ d
0
弹性特 征系数
变形模量：
式中：
一 粘结力
1.粘结力：构件中的钢筋受到拉或压后，混凝土与钢 筋之间存在水泥胶结力、摩擦力、机械咬合力，这些 力统称为粘结力。
2.粘结应力：钢筋与混凝土由于受变形差（相对滑移） 沿钢筋与混凝土接触面上产生的剪应力。
d d g
4 dx
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3.平均粘结应力
钢筋被拔出或者混凝土被劈裂时的最大平均粘结