混凝土结构设计原理ch2混凝土

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1、混凝土是由水泥、水、骨料按一定比例配合，经过硬化后形成的人工石。其为多相复合材料，其质量的好坏与材料、施工配合比、施工工艺、龄期、环境等诸多因素有关。1.2混凝土1.2.1混凝土的组成结构强度等级用符号C表示，如：C30表示fcu,k=30N/mm2（30MPa)《规范》根据强度范围，从C15~C80共划分为14个强度等级，级差为5N/mm2。C50以上为高强混凝土。1.2.2混凝土的强度性能混凝土结构中，主要利用它的抗压强度。因此抗压强度是混凝土力学性能中最主要和最基本的指标。混凝土的强度等级用立方体抗压强度来划分。用边长150mm立方体标准试件

2、，在标准条件下（20±3℃，≥90%湿度）养护28天，用标准试验方法（加载速度0.3~0.5N/(mm2·sec)，两端不涂润滑剂）测得的具有95%保证率的立方体抗压强度。150150150⒈混凝土的抗压强度⑴混凝土强度等级（立方体抗压强度fcu,k）☆不同的试验方法对fcu,k有较大的影响。☆承压板与试件间不涂油，由于摩擦力形成“箍”的作用，试验强度偏高。☆承压板与试件间涂油，“箍”的作用减小，试验强度偏低。⑵试验方法和非标试件的强度折算不涂油涂油非标准试件的强度折算：μ=0.95μ=1.05边长=150边长=100边长=200μ=1.0美国、

3、日本、加拿大等国家，采用圆柱体（直径150mm，高300mm）标准试件测定的抗压强度来划分强度等级，符号记为fc'。圆柱体强度与我国标准立方体抗压强度的换算关系为，立方体和圆柱体抗压试验都不能代表混凝土在实际构件中的受力状态，只是用来在同一标准条件下比较混凝土强度水平和品质的标准（制作、测试方便）。轴心抗压强度采用棱柱体试件测定，用符号“fc”表示。⑶轴心抗压强度fc（棱柱体强度）◎实际工程中混凝土的制作、养护差；◎混凝土的长期强度比短期强度低；150150300实际混凝土强度与试块混凝土强度的修正系数脆性折减系数棱柱体强度与立方体强度之比值实际混

4、凝土强度与试块混凝土强度的修正系数脆性折减系数棱柱体强度与立方体强度之比值混凝土强度等级≤C40C45C50C55C60C65C70C75C80c10.760.760.760.770.780.790.800.810.82c21.000.9840.9680.9510.9350.9190.9030.8870.87c1和c2值混凝土抗拉强度用符号ft表示。构件开裂、裂缝、变形，以及受剪、受扭、受冲切等的承载力均与抗拉强度有关。2.轴心抗拉强度ft50015015010016轴心受拉试验轴心抗拉强度与立方体抗压强度的折算系数试验离散性的影响系数混凝

5、土的轴心抗拉强度远小于抗压强度。一般为（1/8～1/20）fcu，且与fcu不成线性关系。fcu越大，ft/fcu值越小，两者关系见图及公式。0102030405060708090100123456ftfcu轴心受拉强度与立方体强度间的换算关系劈拉试验PaP拉压压由于轴心受拉试验对中困难，也常常采用立方体或圆柱体劈拉试验测定混凝土的劈裂抗拉强度fc

6、基本处于单向均匀受压，故抗压强度低于立方体试件。所以，当混凝土的横向变形受到约束，其抗压强度可以得到提高。原因与混凝土的破坏机理有关。试验证实了混凝土在受力前就存在初始微裂缝，都出现在较大粗骨料的界面．开始受力后直到极限荷载，混凝土内的微裂缝逐渐增多和扩展，可以分作3个阶段：σmaxσ=0.85σmaxσ=0.65σmax粘结裂缝σ=0用X光观测的混凝土单轴受压的裂缝过程混凝土内部的破坏过程σmaxσ=0.85σmaxσ=0.65σmax粘结裂缝σ=0用X光观测的混凝土单轴受压的裂缝过程混凝土内部的破坏过程1.微裂缝相对称定期（σ/σmax<0.3

7、～0.5）这时混凝土的压应力较小，虽然有些微裂缝的尖端因应力集中而沿界面略有发展，也有些微裂缝和间隙因受压而有些闭合，对混凝土的宏观变形性能无明显变化。即使荷载的多次重复作用或者持续较长时间，微裂缝也不致有大发展，残余变形很小。σmaxσ=0.85σmaxσ=0.65σmax粘结裂缝σ=0用X光观测的混凝土单轴受压的裂缝过程混凝土内部的破坏过程2.稳定裂缝发展期（σ/σmax<0.75～0.9）混凝土应力增大后，原有的粗骨料界面裂缝逐渐延伸和增宽，又出现新的粘结裂缝。一些界面裂缝伸展逐渐地进入水泥砂浆，或砂浆中原有缝隙处的应力集力将砂浆拉断。这一阶

8、段，混凝土内微裂缝发展较多，变形增长较大。但是，当荷载不再增大，微裂缝的发展亦将停滞，裂缝形态保持基本稳定。故荷载长期作用