第一章 砼的基本概念及材料的物理力学性能(2).ppt

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1、混凝土结构设计原理第一章钢筋混凝土结构的基本概念及材料物理力学性能§1.2混凝土1.2.1混凝土的组成结构普通砼是由水泥、石、砂、水按一定的配合比拌制，经过凝固硬化后做成的人工石材。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砼的强度及变形随时间、随环境的变化而变化。1.2.2单向受力状态下混凝土的强度单向受力状态下混凝土的强度指标，是进行钢筋混凝土结构构件强度分析、建立强度理论公式的重要依据。混凝土强度值的大小与采用的水泥标号、水灰比、骨料的性质、制作方法、养护条件及试验时试件的大小和形状、试验方法或加载时间长短等有很大的关系。混凝土的抗压

2、强度1.立方体的抗压强度fcu影响立方体强度的因素：试件尺寸、温度、湿度、试验方法。由于尺寸效应的影响：fcu(150)=0.95fcu(100)fcu(150)=1.05fcu(200)用标准制作方式制成的150×150mm的立方体试块，在28天龄期，用标准试验方法测得具有95％保证率的抗压强度。常用等级：C7.5,C10,C15,C20,C25,C30,C35,C40,C45,C55,C60.混凝土强度等级：2.轴心抗压强度（棱柱体强度）fc真实反映以受压为主的混凝土结构构件的抗压强度。为消除端部约束的影响用立方体强度反映：考虑实际情况(施工状况、

3、养护条件等)…1－23.混凝土的受压破坏机理混凝土的宏观破坏是裂缝累积的过程，是内部结构局部损伤到连续想遭受破坏（裂缝贯通）而导致整个体系解体而丧失承载力的过程，决非组成相（粗骨料、砂浆）自身强度的耗尽。混凝土的抗拉强度比抗压强度小得多，为抗压强度。混凝土的轴心抗拉强度ft混凝土的抗拉强度和抗压强度一样，都是混凝土的基本强度指标。直接测试方法间接测试方法(弯折，劈裂)…1－3考虑施工因素，取…1－4测定混凝土抗拉强度的方法1.2.3复合应力状态下混凝土强度在混凝土结构中，混凝土很少处于理想的单向应力状态，而往往处于复合应力状态，如双向应力状态或三向应力

4、状态。由于混凝土的特点，在复合应力状态下的强度，目前，仍只是借助有限的试验资料，推荐一些近似方法作为计算的依据。双向正应力作用(如图)1,2(压－压)强度增加1,2(拉－压)强度降低1,2(拉－拉)强度基本不变0正应力和剪应力作用（如图）抗剪强度一般随拉应力的增加而减小，随压应力的增加而增大，但当压应力大于（0.5~0.7）fc时，抗剪强度反而随压应力的增加而减小。0.61.00-0.10.2σ/fcτ/fc三轴受压：(如图)工程应用：约束混凝土钢管砼密配螺旋箍筋…1－52003=50N/mm235N/mm213310N/mm215

5、01005005101520251—2(N/mm2)1(‰)1.2.4混凝土的变形混凝土的变形可分为两类：（1）荷载作用下的受力变形，如单调短期加载的变形、荷载长期作用下的变形以及多次重复加载的变形。（2）与受力无关，称为体积变形，如混凝土收缩以及温度变化引起的变形。1.单调、短期加载时的变形性能(如图)CBDEfc00•••Acu••完整的混凝土轴心受压应力应变曲线由上升段OC、下降段CD和收敛段DE三个阶段组成。混凝土受压时的应力应变关系曲线A:0.3fc:0.3fc～0.8fc裂缝稳定阶段:0.8fc～1.0fc上升段OC段由

6、以下三个阶段组成：（1）OA–––弹性阶段（2）AB–––弹塑性阶段（3）BC–––裂缝不稳定阶段曲线下降坡度较陡，应力逐渐减少，应变仍然增加，混凝土表面裂缝逐渐贯通。应力下降的速率减慢，趋向于稳定的残余应力。表面纵向裂缝把混凝土棱柱体分成若干个小柱。荷载由裂缝处的摩擦咬合力及小柱体的残余强度所承受。下降段CD段：收敛段DE段：特征点：0–––对应于峰值点应变《规范》0=0.002cu–––混凝土极限压应变《规范》cu=0.0033fc–––轴心抗压强度影响混凝土轴心受压应力应变曲线的主要因素：（2）应变速率（3）测试技术和试验条件（1）混凝土

7、强度混凝土的变形模量混凝土的变形模量有如下三种表示方法：（1）原点弹性模量（2）割线模量（变形模量）（3）切线模量图1-8kcc0cecp0h原点弹性模量：…1－7…1－6割线模量：…1－9切线模量：–––弹性系数0～1.0…1－10剪切模量：c=ce+cp…1－8G=0.4Ec2.混凝土在荷载长期作用下的变形–––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。161284369121518212427•Acecr徐变ce弹性变形ch收缩ceaeerBCD(10

8、–4)t(月)0徐变：图1-9混凝土徐变的主要原因是在荷载长期作用下，混凝土凝胶体中的水分逐渐