绪论Introduction兰州大学ppt课件.ppt

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1、混凝土结构设计原理兰州大学网络教育学院王亚军2010-11-11钢筋混凝土结构是由钢筋和混凝土这两种性能迥然不同的材料组成的。为了正确合理的进行钢筋混凝土结构设计，需要深入了解钢筋混凝土结构材料的力学性能。第2章钢筋和混凝土材料的力学性能2.1混凝土的物理力学性能2.2钢筋的物理力学性能2.3混凝土与钢筋的粘结第2章钢筋和混凝土材料的力学性能2.1混凝土的物理力学性能2.1.1混凝土的组成结构骨料水泥结晶体水泥凝胶体弹性变形的基础塑性变形的基础混凝土的强度及变形随时间、随环境的变化而变化。水泥、石、砂、水按一定的配合比制成不同等级

2、的混凝土。2.1混凝土的物理力学性能2.1.2单轴向应力状态下的混凝土强度1.立方体的抗压强度（fcu,k）影响立方体强度的因素：试件尺寸、温度、湿度、试验方法。用标准制作方式制成的150×150mm的立方体试块，在标准养护条件下，用标准试验方法测得具有95％保证率的抗压强度。此强度又称为混凝土强度等级。常用等级：C15,C20,C25,C30,C35,C40,C45,C50,C55,C60,C65,C70,C75,C80。其中C50级以上属高强混凝土。立方体试件受压示意图涂润滑剂不涂润滑剂尺寸效应换算关系由于尺寸效应的影响：fc

3、u(150)=0.95fcu(100)fcu(150)=1.05fcu(200)真实反映以受压为主的混凝土结构构件的抗压强度。选取与立方体相同截面（边长150mm正方形），h/b=3~4的柱体试件，端部摩擦对中部的横向变形影响甚微，处于单向受压状态。因此，柱体抗压强度=轴心抗压强度其标准值与立方体抗压强度之间的关系：2.轴心抗压强度（fck）3.轴心抗拉强度（ftk）混凝土的抗拉强度比抗压强度小得多，为抗压强度的1/17~1/8。抗拉强度标准值计算经验公式：直接测试方法间接测试方法(弯折，劈裂)2.1混凝土的物理力学性能2.1.3

4、混凝土的复合强度1.混凝土的双向受力强度对混凝土方形薄板试件的双向受力试验结果可得下图。第一象限为双向受拉情况，可见均低于单向抗拉强度。第三象限为双向受压情况，最大受压强度发生在等于2或0.5时，第二象限为一向受拉，一向受压情况，这种情况下，混凝土强度均低于单向受力（压或拉）的强度。双向受力状态下混凝土破坏包络图2.1混凝土的物理力学性能2.1.3混凝土的复合强度2.混凝土的压（拉）剪复合受力强度构件受剪或受扭时常遇到剪应力t和正应力s共同作用下的复合受力情况。混凝土的压（拉）剪复合受力强度混凝土的抗剪强度：随拉应力增大而减小随压

5、应力增大而增大当压应力在0.6fc左右时，抗剪强度达到最大，压应力继续增大，则由于内裂缝发展明显，抗剪强度将随压应力的增大而减小。2.1混凝土的物理力学性能2.1.3混凝土的复合强度3.混凝土的三轴应力状态三轴应力状态有多种组合，实际工程遇到较多的螺旋箍筋柱和钢管混凝土柱中的混凝土为三向受压状态。三向受压试验一般采用圆柱体在等侧压条件进行。混凝土三轴应力关系2.1混凝土的物理力学性能2.1.4混凝土的变形混凝土的应力应变关系是混凝土力学性能的一个重要方面，它是钢筋混凝土构件应力分析、建立强度和变形计算理论所必不可少的依据。通常用h

6、/b=3~4的柱体试件来测定。2.1混凝土的物理力学性能2.1.4混凝土的变形1.采用等应变加载可得到应力应变曲线的上升段和下降段两部分。2.1混凝土的物理力学性能2.1.4混凝土的变形2.采用等应力加载只能得到应力应变曲线的上升段。混凝土应力应变曲线2.1混凝土的物理力学性能2.1.4混凝土的变形3.弹性模量计算钢筋混凝土构件的截面应力、变形、预应力混凝土构件的预压应力，以及由于温度改变支座沉降产生的内力时，需要利用混凝土的一个材料常数，即为弹性模量。弹性模量测定方法混凝土应力应变曲线2.1混凝土的物理力学性能2.1.4混凝土的

7、变形4.变形模量应力应变曲线上任意一点与原点的连线（割线）的斜率称为混凝土的变形模量。混凝土应力应变曲线2.1混凝土的物理力学性能2.1.4混凝土的变形5.混凝土的受拉变形当采用等应变速度加载时，混凝土的受拉应力应变曲线原点切线斜率与受压时的基本一致，因此，混凝土受拉与受压可以用相同的弹性模量。混凝土的受拉应力应变曲线εaσbεaσb统一的表达式：常用的混凝土应力应变曲线模型2.1混凝土的物理力学性能2.1.5混凝土的徐变和收缩1.混凝土的徐变混凝土在受到荷载作用后，在荷载(应力)不变的情况下，变形(应变)随时间而不断增长的现象。

8、混凝土的徐变曲线混凝土的级配、水灰比、初始加载龄期、初应力大小，养护使用条件等。徐变性质：线性徐变初应力c0.5fc徐变与初应力呈正比非线性徐变c>0.5fc当c>0.8fc，徐变发展最终导致破坏作为混凝土的长期抗压强度。徐变的影响因素：0