高等钢筋混凝土结构理论

《高等钢筋混凝土结构理论》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、长江大学城市建设学院研究生课程高等钢筋混凝土结构理论ReinforcedConcreteTheoryandAnalyse高等钢筋混凝土结构理论—第二专题第二讲（内容提要）第二专题:钢筋和混凝土的组合作用第1章钢筋的力学性能第2章钢筋与混凝土的粘结第3章纵向配筋的截面受力特性第4章横向配筋的截面受力特性第5章变形差的力学反应高等钢筋混凝土结构理论—第二专题第二专题：钢筋和混凝土的组合作用钢筋和混凝土的材料本质和力学性能存在巨大差别。钢筋混凝土作为一种组合材料，其力学性能当然不同于二者中的任一种，也不是二者性

2、能的简单叠加;但是又显然取决于二者各自的性能，以及二者的相互配合关系，例如体积比、强度比、弹性模量比、配筋的形式和构造等。从另一方面,如果掌握了组合材料的性能规律，就可以主动地设计和构造二者的组合方式，以提高效益或满足多种工程的需求。本专题介绍钢筋混凝土组合材料的基本特点和主要受力性能，作为研究钢筋混凝土构件性能的基础。各章内容包括:钢筋的力学性能，钢筋埋设在混凝土内的相互粘结作用，两种配筋形式(纵向和横向配筋)的截面受力特性，因各种因素引起钢筋和混凝土变形差后的截面分析等。第1章钢筋的力学性能1.1混凝土

3、结构中的钢材钢材放置在混凝土结构中的主要作用是承受拉力，以弥补混凝土抗拉强度的低下和延性的不足。大部分结构中使用细长的杆状钢筋，甚至直径更细、强度更高的钢丝。有些结构，为了减小截面，减轻结构白重，增强承载力和刚度，方便构造和快捷施工等目的，也使用不同形状的型钢。其它抗拉强度高的材料，也可在混凝土结构中取代钢筋。所以，广义“钢筋混凝土”中的“筋’应该包括不同性质和多种形式的高抗拉材料。现今，实际工程中常用的“筋”可分作几类。(1)钢筋(常用直径6～40mm)(2)高强钢丝(常用直径3～5mm)(3)型钢(4)

4、钢丝网水泥(5)其它替代材料高等钢筋混凝土结构理论—第二专题图1-1钢筋表面的形状图1-2型钢一混凝土组合截面（a)型钢一混凝土(b)钢管混凝土(c)组合桥梁（d)压型钢板高等钢筋混凝土结构理论—第二专题1.2应力-应变关系钢筋的应力一应变关系，一般采用原钢筋、表面不经切削加工的试件进行拉伸试验加以测定。根据应力-应变曲线上有无明显的屈服台阶，将钢材分成两大类，分别称为软钢和硬钢。一般认为，钢筋的受压应力-应变曲线与受拉曲线相同，至少在屈服前和屈服台阶相同。故钢材的抗压(屈服)强度和弹性模量都采用受拉试验测

5、得的相同值。1.2.1软钢1.2.2硬钢图1-3软钢拉伸曲线图1-4硬钢本构模型颈缩段强化段弹性高等钢筋混凝土结构理论—第二专题1.3反复荷载作用下的变形图1-5重复加卸载的钢筋应力一应变曲线图1-6拉压反复加载的钢筋应力一应变曲线图1-7Kent-Park软化段模型高等钢筋混凝土结构理论—第二专题1.4冷加工强化性能1.4.1冷拉和时效图1-8钢筋冷拉和时效后的应力一应变关系1.4.2冷拔图1-9冷拔低碳钢丝的应力一应变由线高等钢筋混凝土结构理论—第二专题1.5徐变和松弛1.5.1徐变和松弛产生的原因高强

6、钢筋和冷加工钢筋在应力水平较高时就发生塑性变形。这类钢材在非弹性变形范围内、在应力的长期作用下，即使在常温状态也将发生徐变或松弛。如前所述，徐变和松弛同是材科塑性变形状态的反映但表现形式不同，在数值上可以互相换算。钢材的徐变是金属晶粒在高应力作用下随时间发生的塑性变形和滑移。在工程中，钢材的徐变使结构(如大跨度悬索结构)的变形增大，应力松弛使混凝土结构中的预应力筋产生预应力损失，降低结构抗裂性，后者更常见。1.5.2影响钢材松弛的因素(1)钢材的品种(2)应力持续时间(3)应力水平(4)温度高等钢筋混凝土结

7、构理论—第二专题1.5.3徐变和松弛产生的原因钢材的松弛试验一般使用很长的试件(数米至数十米)水平放置，一端固定在台座上，另一端在施加拉力后固定住，保持试件的长度不变。为了保证试验的准确性，一般在温湿度变化较小的地下室进行试验。试验开始时，试件的控制应力为，以后试件的应力随时间而减小，量测得应力松弛值。一般取应力持续1000h的松弛值()作为标准。图2-10是4种钢筋的应为松弛试验结果。图1-10不同钢种的应力松弛曲线(a)冷拉16Mn钢筋(b)冷拔低碳钢丝(c)高双碳素钢丝(d)钢绞丝高等钢筋混凝土结构理

8、论—第二专题第2章钢筋与混凝土的粘结2.1粘结力的作用和组成2.1.1粘结力的产生图2－1钢筋的粘结和锚固状态（a)无枯结，无锚具(b)无粘结，端部设锚具(c沿全长和端部粘结可靠(d)平衡条件高等钢筋混凝土结构理论—第二专题2.1.2粘结应力状态图2－2两类粘结应力状态(a)筋端锚固粘结(b)缝间粘结(1)钢筋端部的锚固粘结(2)裂缝间粘结高等钢筋混凝土结构理论—第二专题2.1.3粘结力的组成（1）组成①混凝土中