第2章混凝土结构材料的物理力学性能.

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1、第第2 2章章 混凝土结构材料混凝土结构材料 的物理力学性能的物理力学性能混凝土的物理力学性能混凝土的物理力学性能钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能钢筋与混凝土的粘结钢筋与混凝土的粘结钢筋的锚固和连接钢筋的锚固和连接钢筋的级别、强度和变形性能钢筋的级别、强度和变形性能混凝土的强度和变形性能混凝土的强度和变形性能粘结破坏机理粘结破坏机理立方体抗压强度立方体抗压强度 fcu,k 用边长为用边长为150mm的的标准标准立方体试块在立方体试块在标准标准条件下养护条件下养护28d后，以后，以标准标准试验方法测得的破坏时的试验方法测得的破坏时的平均平均压应力为混凝土的压应力为混凝土的立方体抗压强度立方体

2、抗压强度。 影响因素影响因素： 按上述规定所测得的具有按上述规定所测得的具有95%保证率保证率的抗压强度称为混凝土的的抗压强度称为混凝土的立方体立方体抗压强度标准值抗压强度标准值 。 cu,kf 尺寸效应：尺寸越大，内部缺陷较多，尺寸效应：尺寸越大，内部缺陷较多， 强度较低。强度较低。 加载速度：加载速度越快，强度越低。（标准加载速度加载速度：加载速度越快，强度越低。（标准加载速度 0.150.3N/mm2/s） 端部约束：涂润滑油端部约束：涂润滑油 ，强度降低。（，强度降低。（两端不涂润滑剂）2.1 混凝土的物理力学性能1.1.单轴向应力状态下的混凝土强度单轴向应力状态下的混凝土强度 混凝土

3、混凝土强度等级强度等级 按立方体抗压强度标准值确定，按按立方体抗压强度标准值确定，按 的大小划分为的大小划分为14级。级。C15、 C20、 C25、 C30 C80。 cu,kf 混凝土混凝土强度等级强度等级的选用的选用 采用采用HRB335、 HRB400、 RRB400级钢筋时，级钢筋时， 不得不得低于低于C20； 预应力混凝土结构，预应力混凝土结构， 不应不应低于低于C30； 采用高强钢丝作预应力钢筋时，采用高强钢丝作预应力钢筋时，不宜不宜低于低于C40。 承受重复荷载构件的混凝土，承受重复荷载构件的混凝土， 不得不得低于低于C20；立方体抗压强度表示混凝土Concrete立方体抗压强

4、度fcu,k承压板试块摩擦力不涂润滑剂涂润滑剂强度大于我国规范的方法：不涂润滑剂压力压力试件试件裂缝裂缝发展发展扩张扩张整个体整个体系解体，丧失承载力系解体，丧失承载力另影响强度的因素另影响强度的因素还有：龄期、加载速还有：龄期、加载速率、试块尺寸等率、试块尺寸等2.1 轴心抗压强度轴心抗压强度fck （棱柱体抗压强度）（棱柱体抗压强度） 棱柱体棱柱体高度高度的取值：的取值： 摆脱端部摩擦力的影响；摆脱端部摩擦力的影响； 试件不致失稳。试件不致失稳。 试验目的：采用棱柱体试件，反映混凝土的实际工作状态。试验目的：采用棱柱体试件，反映混凝土的实际工作状态。 试件尺寸：我国取试件尺寸：我国取 mm

5、为标准试件。为标准试件。150 150 3002.1承压板试块考虑到承压板对试件的约束，立方体抗压强度大考虑到承压板对试件的约束，立方体抗压强度大于棱柱体抗压强度；并考虑到构件和试件的区别于棱柱体抗压强度；并考虑到构件和试件的区别且有：取且有：取kcuccckff,2188. 0直接受拉试验ftk100100150150500试验结果：试验结果：0.88的意义与的意义与 的取值同前的取值同前245. 055. 0,)645. 11 (395. 088. 0ckcutkff2c2.1 轴心抗拉强度轴心抗拉强度 ftk 劈裂试验ftsddftsFFFF我国根据我国根据100mm立方体的立方体的劈裂

6、与抗压试验结果有：劈裂与抗压试验结果有：fts=0.19fcu 3/4dlFft202.2.复合应力状态下混凝土的强度复合应力状态下混凝土的强度2.1 双轴应力状态双轴应力状态 双向受拉，接近单轴抗拉双向受拉，接近单轴抗拉强度；强度； 双向受压，混凝土的侧向双向受压，混凝土的侧向变形受到约束，强度变形受到约束，强度提高提高 ； 一拉一压，一拉一压，加速了混凝土加速了混凝土内部微裂缝的发展内部微裂缝的发展 ，抗拉、，抗拉、抗压强度均抗压强度均降低降低。 剪压或剪拉复合应力状态剪压或剪拉复合应力状态 混凝土的剪压复合强度混凝土的剪压复合强度 2.1混凝土的抗剪强度：随拉应力增大而减小混凝土的抗剪强

7、度：随拉应力增大而减小 随压应力增大而增大随压应力增大而增大当压应力在当压应力在0.6fc左右时，抗剪强度达到最大，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力的增大而减小。1=fcc1=fcc2= 3= fLfL-侧向约束压应力（加液压）圆柱体试验Lcccfff）（0 . 75 . 4有侧向约束时的抗压强度无侧向约束时圆柱体的单轴抗压强度2.1 三轴应力状态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

8、中的混凝土为三向受压状态。三向受压试验一般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。采用圆柱体在等侧压条件进行。 混凝土单轴受力时的应力混凝土单轴受力时的应力-应变关系反映了混凝土受力全过应变关系反映了混凝土受力全过程的重要力学特征程的重要力学特征,是分析混凝土构件应力、建立承载力和变形是分析混凝土构件应力、建立承载力和变形计算理论的必要依据，也是利用计算机进行非线性分析的基础。计算理论的必要依据，也是利用计算机进行非线性分析的基础。 混凝土单轴受压应力混凝土单轴受压应力-应变关系曲线，常采用棱柱体试件来应变关系曲线，常采用棱柱体试件来测定。测定。 在普

9、通试验机上采用在普通试验机上采用等应力速度等应力速度加载，达到轴心抗压加载，达到轴心抗压强度强度fc时，试验机中集聚的弹性应变能大于试件所能吸收的应时，试验机中集聚的弹性应变能大于试件所能吸收的应变能，会导致试件产生突然脆性破坏，只能测得应力变能，会导致试件产生突然脆性破坏，只能测得应力-应变曲应变曲线的线的上升段上升段。 采用采用等应变速度等应变速度加载，或在试件旁附设高弹性元件与试件一加载，或在试件旁附设高弹性元件与试件一同受压，以吸收试验机内集聚的应变能，可以测得应力同受压，以吸收试验机内集聚的应变能，可以测得应力-应变应变曲线的曲线的下降段下降段。2.13. 3. 混凝土的变形混凝土的

10、变形 一次短期加载下混凝土的变形性能一次短期加载下混凝土的变形性能2.1 混凝土受压时的应力混凝土受压时的应力-应变关系应变关系作用是：峰值应力后，吸收试验机的变形能，测出下降段2.102468102030(MPa)e 10ABCDE不同强度混凝土的应力-应变关系曲线强度等级越高，线弹性段强度等级越高，线弹性段越长，峰值应变也有所增越长，峰值应变也有所增大。但高强混凝土中，砂大。但高强混凝土中，砂浆与骨料的粘结很强，密浆与骨料的粘结很强，密实性好，微裂缝很少，最实性好，微裂缝很少，最后的破坏往往是骨料破坏，后的破坏往往是骨料破坏，破坏时脆性越显著，下降破坏时脆性越显著，下降段越陡。段越陡。2.

11、1 混凝土单轴受压时的应力混凝土单轴受压时的应力-应变关系的数学模型应变关系的数学模型eu=0.0038e0=0.002ocfcec0.15fc2011eecccf0015. 01eeeeucccfeu=0.0035e0=0.002ocfcec2011eecccf美国Hognestad模型德国Rsch模型2.1规范规范应力应力-应变关系应变关系上升段：)1 (1 0ncccfee0ee下降段：ccfueee055010)50(0033. 010)50(5 . 0002. 0)50(6012cuucucufffnee规范混凝土应力-应变曲线参数fcuC50C60C70C80n21.831.671