《混凝土结构基本原理》详解PPT课件

下表面受到垫板向内的摩擦力，阻碍试件横向变
形，就如在试件上下端设置了一个“套箍”。破坏 时
试件中部外围混凝土的横向变形受约束小，首先发
生剥落。
影响机理：“套箍作用”→约束横向变形→限制裂缝开展
→
强度提高。
思考：如果试件的尺寸变小（或变大），这种“套箍作用”
对混凝土强度的影响变化？
如果将试件的高度加大, 这种“套箍作用”对强度
3. 轴心抗压强度
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a) 轴心抗压强度（棱柱体抗压强度）fc (compression)
标准试件：150mm× 150mm ×300mm的棱柱体 标准养护条件 标准试验方法 在上述条件下测得的抗压强度为 fc
b) 轴心抗压强度标准值 fck c) 轴心抗压强度的工程意义
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① 混凝土的抗压强度
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1. 立方体抗压强度和强度等级
a) 立方体抗压强度 fcu (cube) （单位：N/mm2、MPa） ● 标准试件： 边长为150mm的立方体 ● 标准养护条件：温度20±3℃、相对湿度90％、养护28天 ● 标准试验方法：标准加载速率、试件表面不涂油在上述条 件下测得的抗压强度为 fcu。
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第 2 章 混凝土结构材料的物理力学性能
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本章主要介绍：
1. 混凝土的基本力学性能； 2. 钢筋的基本力学性能； 3. 钢筋与混凝土的共同工作性能。
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§2.1 混凝土的物理力学性能
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5. 圆柱体试件的轴心抗压强度 f 'c
采用国家
美国、日本、欧洲混凝土协会（CEB）
试件
直径6in×高12in（直径152mm×高305mm）的圆柱体
f 'ck与 fcu,k 的换算关系
fck fcu,k
式中：a—C60以下0.79，C60取0.833，C70取0.857， C80取0.875
抗压强和抗压强度均分别低于单轴抗拉、压时的强 度。
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双向受拉应力状态下 相互影响不大，强度与单轴向抗拉强度接近。
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Kupfer曲线
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双向受压应力状态下 相互约束了横向变形→受压强度比单向受压最 多可提高约30%。
拉－压应力状态下 拉应力加大了另一向的受压横向变形→抗拉抗 压强度均分别低于单轴向拉、压时的强度。
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2.1.2 单轴向应力状态下的混凝土强度
强度：结构材料所能承受的极限应力。
影响混凝土强度的因素
内因：水泥强度、骨料特性、级配、水灰比、成型方 法、龄期、试件尺寸、形状 等……； 外因：养护环境、试验方法、受力状态、加载速率 等……
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b) 混凝土强度等级 CXX
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● 按立方体抗压强度标准值fcu, k 划分混凝土的强度等级，《混凝土结 构设计规范》GB50010-2010规定有：C15、C20、C25、C30、C35、 C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80，共14个等 级。CXX中的XX即为fcu, k ，单位为N/mm2。
随混凝土强度等级的提高，ft /fcu的比值下降。
ftk与 fcu, k的关系
ftk 0 .8 0 8 .3f9 c 0 k u .( 1 5 5 , 1 5 .64 )0 .4 5 52
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2.1.3 复合应力状态下混凝土的强度
① 平面应力状态
2. 影响立方抗压强度的因素
a) 压力机垫板的摩擦
现象：压力机垫板与混凝土试块的弹性模量和横向变形系数不同 而产生“套箍作用”
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“套箍作用”对混凝土立方体抗压强度的影响
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原因：试件受压产生纵向压缩、横向膨胀，受压试件的上
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1. 平面主应力状态
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双向受压应力状态下 相互约束了横向变形，受压强度比单向受压最
可提高近30%。
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拉－压应力状态下 拉应力加大了另一向的受压横向变形，抗拉和
fc k0.8812fc uk,
式中：a1 —棱柱体与立方体抗压强度之比（C50及以下取
0.76，C80取0.82，其间线性内插）
a2 —高强混凝土的脆性折减系数（C40及以下取
1.0，C80取0.87，其间线性内插）
0.88—考虑实际构件与试件间差异（制作、养护、
运输和受力条件等）引入的修正系数
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② 混凝土轴心抗拉强度 ft（tension） a) 试验方法
直拉试验、劈裂试验
直拉与劈裂试验方法结果的比较
劈拉强度略大于直拉强度；来自劈拉强度与试件尺寸有关；直拉强度受试件对中、局部粘 结情况等因素影响较大，不易控制。
b) 试验结论
混凝土轴心抗拉强度约为立方体抗压强度的1/20 ～1/8，
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b) 加载速度
加载速度越快，测得强度越高（变形发展不充分）。
c) 龄期与环境条件
龄期越长、环境越潮湿，强度越高（混凝土强度随时间的 增长有“先快后慢”的规律）。
混凝土立方体强度随龄期的变化 1——在潮湿环境下；2——在干燥环境下
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高宽比对试件的强度有影响 标准棱柱体试件基本消除了压力机垫板和附加偏心影响 多数实际受压构件的几何尺寸关系倾向于棱柱体
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4. 轴心抗压强度与立方体抗压强度的关系
a) 试验结果
试验值
f
0 c
和
f
0 cu
的统计平均值大致呈线性关系
b) 规范公式（基于强度标准值）