混凝土结构设计原理(钢筋和混凝土材料的基本性能).pptVIP

复杂受力状态下混凝土的强度 双轴应力状态 双等拉 双等压 -1.26 0 0.2 0.4 -0.6 -0.4 -0.2 -1.2 -1.0 -0.8 -1.4 0 0.2 0.4 -0.6 -0.4 -0.2 -1.2 -1.0 -0.8 -1.4 Kupfer的强度包络图 双向受拉的破坏强度接近于单轴抗拉强度。 双向受压的破坏强度高于单轴抗压强度。 一拉一压的破坏强度低于相应的单轴受力强度。 双轴受压的强度最大值不是发生在双轴等压的情况下,而是发生在σ1/σ2≈0.5时。 2.2.1混凝土的强度 复杂受力状态下混凝土的强度 三轴受压状态 侧向等压（常规三轴）的情况 通过液体静压力对圆柱体试件施压 当侧向压力较低时,对于普通混凝土 2.2.1混凝土的强度 复杂受力状态下混凝土的强度 剪压或剪拉复合应力状态 试验结果 试验结论 随着拉应力的增加，混凝土抗剪强度降低； 随着压应力的增加，抗剪强度先增大、后减小； 2.2.1混凝土的强度 2.2.2 混凝土的变形性能 混凝土的变形 ★受力变形 一次短期加载下的变形(重点)： 主要用于各种承载力计算 荷载长期作用下的变形（徐变）： 主要用于变形和裂缝宽度计算；预应力损失计算等 重复荷载作用下的变形（疲劳性能）： 主要用于确定弹性模量；疲劳验算等 ★体积变形 收缩变形：收缩裂缝；预应力损失 温度变形：温度应力→裂缝 防止温度、收缩裂缝的构造措施 2.2.2混凝土的变形性能 1. 单调短期加载下的变形性能 轴心受压的应力-应变关系 4 8 2 s ≈0.3fc a ≈0.8fc b fc c 6 d a点前内部裂缝没有发展，应力应变近似直线。 b点称为临界应力点,内部裂缝有发展,但处于稳定状态 c点的应变称为峰值应变, 约为0.002,内部裂缝延伸到表面 d点为极限压应变,对普通混凝土取0.0033。 2.2.2 混凝土的变形性能 应力-应变曲线特点 oa段：即应力比≤0.3时，应力-应变 关系接近于直线，故a点相当于混凝 土的弹性极限。 ab段 ：当应力比约为（0.3～0.8）时， 应力-应变关系偏离直线，应变的增 长速度比应力增长快，故b点称为临 界应力点。 bc段 ：当应力比约为（0.8～1.0）时，应变增长速度进一步加快，应力-应变曲线的斜率急剧减小，混凝土内部微裂缝进入非稳定发展阶段。当应力到达c点时，混凝土发挥出受压时的最大承载能力，即轴心抗压强度（极限强度），相应的应变值称为峰值应变。 cd 段：下降段，由滑移面上的摩擦咬合力和混凝土柱体的残余强度提供 2.2.2 混凝土的变形性能 应力-应变曲线上三个特征点 峰值应力 ：材料的最大承载力 峰值应变 ：与峰值应力相应的应变 极限压应变 ：试件破坏时的最大应变值 混凝土材料的延性 混凝土试件在强度没有显著降低情 况下承受变形的能力 混凝土强度越高， 越大； 越小； 材料的脆性越明显 问题：混凝土应力-应变曲线如何表达？→数学表达式 2.2.2 混凝土的变形性能 混凝土在复合应力下的应力-应变关系 三轴受压：随侧向压应力增加，纵向强度和变形能力均提高。侧向压力约束了混凝土横向变形，限制了横向膨胀和内部微裂缝的扩展。（约束混凝土） 2.2.2 混凝土的变形性能 螺旋箍筋圆柱体约束混凝土 在接近混凝土单轴抗压强度之前， 横向钢筋几乎不受力，混凝土基本不 受约束。 轴向压力大于单轴抗压强度时， 轴向强度和变形能力均提高，横向钢 筋越密，提高幅值越大。 螺旋筋能使核心混凝土在侧向受 到均匀连续的约束力，其效果较普通 箍筋好，因而强度和延性的提高更为 显著。 普通箍筋约束混凝土柱 2.2.2 混凝土的变形性能 2. 混凝土在重复荷载作用下的变形性能 ★一次加载、卸载下的应力-应变曲线 总应变 = 弹性应变 + 弹性后效 + 残余应变 加载、卸载形成环状，称为“滞回环” 卸载曲线在A点的切线与加载曲线在原点的切线平行 2.2.2 混凝土的变形性能 多次重复荷载作用下的应力-应变曲线 当加载、卸载的最大压应力值不超过某个限值时，每次加载、卸载过程都将形成塑性变形。经多次重复后，塑性变形将不再增长，混凝土加、卸载的应力-应变曲线呈直线变化，且此直线大致与第一次加载时的原点切线平行。 当应力值超过 一特定值之后，出 现直线后就产生反 向弯曲。应变越来 越大，就会发生破 坏，即疲劳破坏。 该特定值就是混凝 土的疲劳强度。 2.2.2 混凝土的变形性能 混凝