高等混凝土答案

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1、高等钢筋混凝土理论第一章钢筋的物理力学性能1.钢筋单向拉伸应力—应变曲线的金相学解释。OA弹性变形：金属内部原子间距改变。取决于晶体阵上原子间的相互作用力。塑性变形：沿某些结晶面，施加的剪应力超过晶体临界切应力，金属晶体沿结晶面发生滑移。实际，晶体临界切应力远小于理论值，原因：晶体中缺陷——位错：金属晶体中原子排列并非十分整齐，塑性变形时，滑移面不是整排原子一起移动，而是位错移动造成晶面间相对滑动。B屈服上限：钢中杂质原子或离子处于位错中心，起“钉扎”作用，增加位错运动阻力，宏观形成“上限”。B’屈服下限：

2、位错运动后，杂质原子滞后，位错脱锚，发生低应力下滑动。CD强化阶段：晶面滑移时，晶粒变形、位错繁殖。位错密度大量增加，发生交割，加大运动阻力，出现强化现象。D点为钢筋的极限强度。2.钢筋经冷拉和冷拔后物理力学性能有何改变？（1）冷拉：在常温下将钢筋拉过屈服强度、至强化阶段的某一应力水平。（下图左）冷拉后，钢材产生形变强化，抗拉屈服强度提高，延伸率下降，冷拉后的性能与以下因素有关：1）屈服强度提高程度与钢筋强度有关；2）屈服点随时效时间增加，钢种级别越高，变化越小；3）钢筋强度高时，达控制冷拉应力，所需冷拉率

3、小，冷拉率大将影响冷拉后的延伸率；4）冷拉后由静力法测得的弹性模量下降，经人工时效几乎恢复原值。（2）冷拔：将钢筋拉过比其直径小的硬质合金模，使受侧压力，截面积减小，长度增加。（上图右）221、随冷拔拉力和横向挤压力的增加，钢筋强度提高，延伸率急剧下降。2、截面压缩率小于20-30%，主要是位错密度增加提高钢筋强度；大于50%，不仅晶粒滑移，而且滑移面转动，产生各向异性，二者使抗拉、压强度提高。3、除原材料强度外，冷拔后截面总压缩率大，强度高，延伸率降低；总压缩率相同时，冷拔次数对钢丝强度影响不大，但延伸率

4、随冷拔次数增加而减小。1.钢筋的徐变与松弛及其影响因素。徐变：在高应力下，钢筋应变随时间增长。属于塑性变形。松弛：钢筋受力后，长度保持不变，应力随时间增长而降低。应力解除后，松弛可恢复。影响因素：1、钢筋的松弛发展较混凝土快得多，而且随时间增长松弛率逐渐减小，如用时间为对数坐标时，基本为一直线关系。2、松弛损失与钢筋初张拉应力大小有关，张拉控制应力值低时，应力松弛损失值小。3、松弛是随温度增加而增加的。4、钢种有关：一般冷拉热轧钢筋<冷拔钢丝<钢绞线。为了减少钢材的松弛损失，可采用的措施有：超张拉或选用低松

5、弛高强钢筋、钢丝和钢绞线（经过应力消除或专门“稳定”处理得到低松弛的高强钢丝和钢绞线）。2.钢筋的应力腐蚀。应力腐蚀：钢筋在电化学腐蚀和应力复合作用下导致断裂。首先是拉应力造成的应变破坏了材料表面的纯化膜，新鲜表面与介质接触发生电化学腐蚀，形成腐蚀坑，产生了裂纹源。在裂纹源处出现三向拉应力集中地区，介质中电化学反应形成的有害元素（如氢）可吸附在材料表面，扩散到三向应力区，造成裂纹尖端部位材料性能的脆化，引起裂纹扩展，最后导致断裂条件：有一定腐蚀介质，荷载，一定的材质条件。影响因素：1、钢筋强度：强度越高，应

6、力腐蚀的敏感性越强。2、预应力值越大，应力腐蚀的敏感性越强。3、钢筋外形和钢种4、钢筋的组织状态。3.钢筋的疲劳断裂。1）定义：钢筋在外力循环作用下，由于内部缺陷导致疲劳断裂。2）如何发生：1、疲劳断裂过程：反复荷载作用下，钢筋内部质量薄弱处产生应力集中——22个别点首先出现塑性变形，久之形成微裂纹——2、裂纹增加、连接、发展，形成裂缝——3、截面削弱，应力集中急速加剧，超过晶体结合力，发生断裂。3）影响因素：影响钢筋疲劳的原因——应力幅度、最小应力值大小、钢筋外表面几何尺寸、钢筋直径、钢筋强度、其他一些因

7、素。（分数多要展开如下）1）应力幅值：应力幅值为一次循环应力中最大应力与最小应力之差。钢筋压应力的循环一般不会发生疲劳破坏，而在拉应力循环或拉压应力循环才会发生疲劳破坏；其他影响因素均不变，在有限疲劳寿命区域应力值幅度与循环次数成斜线关系，在长寿命区域应力值幅度的影响很小，形成logN的平等线。2）最小应力值大小：增加了最小应力值，在有限寿命疲劳区域和长寿命区都降低了钢筋的疲劳强度。但当最小应力值为压应力时，可增加疲劳强度。3）钢筋外表面几何尺寸：变形钢筋能增强钢筋与混凝土之间的粘结力，但在循环荷载作用下，

8、在鼓出的肋与钢筋表面接交处产生应力集中现象，这是产生钢筋疲劳裂缝的一个很重要原因。4）钢筋直径：随着钢筋直径的增大，降低了钢筋的疲劳强度。5）钢筋强度：在有限疲劳寿命区，随着钢筋强度等级的增加，增加了钢筋的疲劳强度。6）其他一些影响因素：焊接质量如焊缝表面粗糙度，气泡，焊接烧伤等都会形成应力集中，因而降低了钢筋的疲劳强度；含炭量愈高的钢筋，由于降低了延性，焊接对钢筋的敏感性也愈高；钢筋弯起处将发生应力集中现象。1