钢筋和混凝土的力学性能课件.ppt
《钢筋和混凝土的力学性能课件.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《钢筋和混凝土的力学性能课件.ppt(68页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、第2章 钢筋和混凝土的物理力学性能,2.1 混凝土的物理力学性能,2.3 钢筋和混凝土的粘结,2.2 钢筋的物理力学性能,1,t课件,2.2 钢筋的力学性能,一、钢筋的化学成分,铁Fe、碳C和其他合金元素等。,制作钢筋的钢材按照化学成分分可以分为:,碳素钢,低合金钢,低碳钢(含碳量0.25%),中碳钢(含碳量0.25%0.6%),高碳钢(含碳量0.6%),含碳量越高,强度越高,塑性、可焊性越低,在碳素钢的基础上,冶炼时加入少量合金元素(如硅、锰等)而成。,强度高、塑性好,2,t课件,二、钢筋的表面形状,光面钢筋,变形钢筋,表面光滑,表面肋纹,螺旋纹,人字纹,月牙纹,光面圆钢筋,螺旋纹钢筋,人字
2、纹钢筋,月牙纹钢筋,提高与混凝土的粘结锚固能力,3,t课件,三、常用钢筋的品种,热轧钢筋、钢丝、钢绞线、热处理钢筋等。,热轧钢筋,钢丝,钢绞线,用低碳钢、普通低合金钢在高温下轧制而成。,直径较小,有冷拉钢丝、消除应力钢丝等,外形有光面、刻痕和螺旋肋三种,一般用于预应力砼结构。,由多根高强钢丝在绞丝机上绞合,再经过低温回火制成。通常有二股、三股和七股钢绞线,用于预应力砼结构,4,t课件,热轧钢筋,热轧钢筋是用低碳钢、普通低合金钢等在高温下轧制而成。根据力学指标(强度)的高低,可以分为4级:,(1)级别,5,t课件,热轧钢筋是用低碳钢、普通低合金钢等在高温下轧制而成。根据力学指标(强度)的高低,可
3、以分为4级:,(1)级别,一般用于楼板的受力钢筋和梁、柱的箍筋,一般用于钢筋混凝土梁、柱的受力钢筋,应用受到一定限制,用于预应力钢筋砼结构,光面低碳钢筋,强度低、塑性好,低合金钢,强度较高,强度高、保留一定的塑性,6,t课件,新规范:,7,t课件,钢筋的品种,钢筋直径常见范围:d=6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 25, 28, 32, 36, 40,8,t课件,施工现场堆放钢筋及加工区,9,t课件,施工现场堆放钢筋及加工区,10,t课件,施工现场堆放钢筋及加工区,11,t课件,(2)力学性能,单向拉伸应力应变曲线,A:比例极限,B:屈服上限,BC:屈服台阶,
4、D:极限抗拉强度b,设计时取屈服强度fy还是极限抗拉强度b作为设计的依据?为什么?,屈服阶段,强化阶段,破坏阶段,B:屈服强度fy,fy,b,弹性阶段,颈缩,12,t课件,设计时取屈服强度fy作为钢筋强度设计值的依据,钢筋达到屈服强度后,塑性变形急剧增加,构件出现很大的变形和过宽的裂缝,以致构件不能正常使用。但因为钢筋屈服完成后,还有一强化阶段,还能继续承受更大的荷载,此时构件并未破坏。,极限抗拉强度类似于钢筋的“强度储备”。因此,钢筋的极限抗拉强度值不能与屈服强度太接近,应与屈服强度有足够大的差值。,屈 强 比fy/b:反映钢筋的强度储备,fy/b=0.60.7。,13,t课件,不同级别热轧
5、钢筋的应力应变曲线,热轧钢筋级别越高,强度越 ,屈服平台越 ,塑性越 。,高,差,短,14,t课件,塑性性能,伸长率,冷弯性能,伸长率越高,塑性性能越好。,冷弯直径越小,角度越大,塑性越好。,l,l,把钢筋在常温下围绕直径为D的辊轴弯转角而要求不发生裂纹。,15,t课件,冷拉,k,k,软钢,常温下张拉,应力超过屈服强度k,立即重新张拉,o,d,e,卸载o,okde,放置相当一段时间后重新张拉,okde,高温下短时间后重新张拉,okde,冷拉可提高钢筋的屈服强度,但塑性降低,时效硬化,1、冷拉仅能提高钢筋的抗拉屈服强度,不能提高其抗压屈服强度。,2、人工加热时温度不可过高,否则将失去冷拉效果。,
6、(3)钢筋的冷拉和冷拔,16,t课件,冷拔,在拔丝机上用强力将钢筋拉过硬质合金钢模上比钢筋直径稍小的拔丝孔,迫使钢筋截面缩小,长度增大。,在拉拔过程中,钢筋同时受到纵向拉力及横向压力的作用后,强度比原来有很大提高,但塑性降低很多。,冷拔可同时提高钢筋的抗拉和抗压强度。,17,t课件,中高强钢丝、钢绞线、热处理钢筋,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。,0.2%,0.2,没有
7、明显屈服点的钢筋,有明显屈服点的钢筋,硬钢,软钢,对于硬钢,通常以卸载后残余应变为0.2%时对应的应力值0.2作为屈服极限,称为“条件屈服极限”,并取0.2=0.85b。,硬钢的应力应变曲线,1600,N/mm2,6%,18,t课件,钢筋的弹性模量(105N/mm2),注:必要时钢铰线可采用实测的弹性模量,19,t课件,四、钢筋的连接,接头的承载能力、变形性能不能比被连接的钢筋差,接头的存在不应对钢筋与混凝土的共同工作产生不利影响,还应便于施工等。,常用的连接方式:绑扎搭接、焊接和机械连接,搭接一定的长度并用细钢丝捆绑成型,通过和混凝土的粘结力来传递内力,因此对绑扎搭接的长度有一定的要求构造简
8、单、施工方便、应用广泛,绑扎搭接,20,t课件,焊接工艺、方法很多:闪光对焊、电弧焊等优点:性能良好、传力直接、节省钢材、成本低缺点:影响焊接质量的因素多,焊接质量难以控制,焊接,21,t课件,机械连接,上钢筋,下钢筋,套筒(内有凹螺纹),连接形式有锥螺纹套筒连接、挤压套筒连接等,锥螺纹连接示意图,22,t课件,挤压套筒连接示意图,23,t课件,质量稳定可靠、操作简单、施工速度快、适用范围广,24,t课件,五、钢筋砼结构对钢筋性能的要求,1、强度高及一定的屈强比 屈强比:反映钢筋的强度储备。2、塑性好(伸长率大、冷弯性能好)3、具有良好的可焊性4、与混凝土的粘结锚固性能良好5、耐火性好、抗疲劳
9、性能、质量的稳定性等,六、钢筋的选用原则(规范条文),25,t课件,2.1 混凝土的力学性能,混凝土是由水泥、 砂、石子和水等搅拌而成的人造石材,不是匀质弹性材料。,一、混凝土的强度,在钢筋混凝土结构中,混凝土主要用于抗压。,1、影响混凝土强度的因素,影响混凝土强度的因素很多,可以总结为以下几点:,材料方面,水泥用量、水泥强度、水灰比、骨料品种、配合比等,浇筑、养护方面,捣制方法、养护温度、湿度等,试验方法方面,试件形状、尺寸、加载速度等,26,t课件,混凝土强度等级 ( Strength Grade ) 是用抗压强度 (Compressive Strength)来划分的 抗压强度是混凝土力学
10、性能中最基本的指标,混凝土立方抗压强度,混凝土轴心抗压强度,混凝土抗拉强度,混凝土强度,一、混凝土的强度,27,t课件,试验方法方面,试件形状、尺寸、加载速度等,(1)试件形状,150150150,150150450,450450450承压面150150,A,B,C,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?,CAB,为什么?,28,t课件,试验方法方面,试件形状、尺寸、加载速度等,(1)试件形状,压力,试件产生横向变形,加载板与试件间产生摩擦阻力,对试块的横向变形产生约束,且约束的大小随着离接触面的垂直距离的增大而减小。,产生摩擦阻力,产生摩擦阻力,产生摩擦阻力,产生摩
11、擦阻力,对试件中部的约束CAB,所以,抗压强度CAB。,加强对混凝土横向变形的约束,可以提高其抗压强度。,29,t课件,试验方法方面,试件形状、尺寸、加载速度等,(2)试块尺寸,A,B,C,100100100,150150150,200200200,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?,AB C,为什么?,30,t课件,试验方法方面,试件形状、尺寸、加载速度等,(3)润滑剂,A,150150150,B,150150150,涂润滑剂,涂润滑剂,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?,(AB),破坏机理,31,t课件,试验方法方面,试件形状、尺寸、
12、加载速度等,(4)加载速度,(5)加载龄期,加载速度越快,测得的强度越高。,加载龄期越长,测得的强度越高。,影响混凝土强度的因素,尤其是试验方法对强度的影响因素众多,因此,如何区分不同级别的混凝土?规范规定:混凝土的强度等级用“立方体抗压强度”来划分。,立方体抗压强度fcu,k,用标准试块按照标准方法测得的强度,采用边长为150mm的立方体试件,在温度203,湿度90%以上的潮湿空气中养护28天,依据标准试验方法对试件进行加压,测得的具有95%保证率的抗压强度为混凝土的立方体抗压强度标准值fcu,k,作为划分混凝土强度等级的依据。,2、,32,t课件,混凝土结构设计规范根据混凝土立方体抗压强度
13、将混凝土划分为14个强度等级:C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80,C15,C,CONCRETE,15,立方体抗压强度标准值为15N/mm2。,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:,100mm,200mm,0.95,1.05,立方体抗压强度fcu,k,轴心抗压强度fc,采用边长为150mm150mm300mm的棱柱体试件作为混凝土轴心抗压强度的标准试件,制作养护方法与立方体试件的方法相同。,3、,33,t课件,轴心抗压强度fc,fcfcu,棱柱
14、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0.70.92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:,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。,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。,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。,34,t课件,轴心抗拉强度ft,轴心抗拉强度ft远远小于轴心抗压强度fc,一般只有5%10%,且强度等级越高,这个比值越小。,测定方法:,轴心受拉试验,压,拉,P,P,P,P,P,劈裂试验,4、,d:立
15、方体边长或圆柱体直径,l:立方体边长或圆柱体长度,P,35,t课件,根据试验结果统计分析,取混凝土轴心抗拉强度试验平均值ft与立方体抗压强度试验平均值fcu的关系为:,轴心抗拉强度ft,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:,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。,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,取值见混凝土试验规程。,36,t课件,复合应力状态下的混凝土强度,5、,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:,1,1,2,2,当双向受压时,一向的抗压强
16、度随另一向应力的增加而增加。,当双向受拉时,一向的抗拉强度基本上与另一向拉应力大小无关。,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。,37,t课件,双向应力状态:,2,2,混凝土的抗压强度由于剪应力的存在而降低。,混凝土的抗剪强度随着拉应力的增大而减小。,混凝土的抗剪强度随着压应力的增大先增大后减小。,注:剪应力会影响梁、柱中受压区混凝土的抗压强度。,38,t课件,三向受压状态:,三向受压时,混凝土一向抗压强度随另二向压应力的增加而增加,且混凝土的极限压应变也大大增加。,工程中,可通过设置密排螺旋筋或箍筋来约束混凝土,改善钢筋混凝土构件的受力性能。钢管混凝土中的钢管也
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 钢筋 混凝土 力学性能 课件
![提示](https://www.31ppt.com/images/bang_tan.gif)
链接地址:https://www.31ppt.com/p-1799136.html