第一章-工程结构-材料力学性能课件.pptVIP

材料的力学性能 钢筋的种类 常用热轧钢筋的分类 常用热轧钢筋的分类 热轧钢筋的成分 热轧钢筋的性能特点 钢筋的强度和变形 不同钢筋应力－应变关系的比较 钢筋的冷加工 混凝土结构对钢筋的要求 混凝土材料 混凝土的强度 立方体抗压强度的试验 立方体抗压强度的换算关系 轴心抗压强度 棱柱体抗压强度的试验方法 立方抗压与轴心抗压强度的关系 轴心抗拉强度 轴心抗拉与立方抗压强度的关系 混凝土强度标准值 混凝土的变形 混凝土的破坏机理 美国Hognestad建议的应力-应变曲线 《规范》提出的混凝土应力-应变曲线表达式 《规范》中混凝土应力－应变曲线参数的确定 箍筋约束混凝土受压的应力-应变关系Confinement with Transverse Reinforcement 不同强度混凝土应力－应变关系的比较 混凝土的弹性模量（Elastic Modulus） 弹性模量的测定方法 复杂应力状态下混凝土的力学性能 双轴应力状态（Biaxial Stress State） 三轴应力状态（ Triaxial Stress State） 混凝土的收缩和徐变Shrinkage and Creep 混凝土收缩的影响因素 混凝土的徐变 混凝土徐变的影响因素 钢筋与混凝土的粘结力 粘结力的主要影响因素 拉 压 压 劈拉试验 a P P 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抗拉强度。 《规范》规定材料强度的标准值 fk 应具有不小于95%的保证率 立方体强度标准值即为混凝土强度等级fcu。《规范》在确定混凝土轴心抗压强度和轴心抗拉强度标准值时，假定它们的变异系数与立方体强度的变异系数相同，利用与立方体强度平均值的换算关系，便可按上式计算得到。 同时，《规范》考虑到试件与实际结构的差异以及高强混凝土的脆性特征，对轴心抗压强度和轴心抗拉强度，还采用了以下两个折减系数： ⑴ 结构中混凝土强度与混凝土试件强度的比值，取0.88； ⑵ 脆性折减系数，对C40取1.0，对C80取0.87，中间按线性规律变化 [例] fcu=30MPa, d =0.12, fcu,m=fcu/(1-1.645d) fc,m=0.76fcu,m fc,k=fc,m(1-1.645d)×0.88×1.0 =0.76fcu×0.88 ×1.0 =20.06MPa 单轴（单调）受压应力-应变关系Stress- strain Relationship 混凝土单轴受力时的应力-应变关系反映了混凝土受力全过程的重要力学特征，是分析混凝土构件应力、建立承载力和变形计算理论的必要依据，也是利用计算机进行非线性分析的基础。 混凝土单轴受压应力-应变关系曲线，常采用棱柱体试件来测定。 在普通试验机上采用等应力速度加载，达到轴心抗压强度fc时，试验机中集聚的弹性应变能大于试件所能吸收的应变能，会导致试件产生突然脆性破坏，只能测得应力-应变曲线的上升段。 采用等应变速度加载，或在试件旁附设高弹性元件与试件一同受压，以吸收试验机内集聚的应变能，可以测得应力-应变曲线的下降段。 A点以前，微裂缝没有明显发展，混凝土的变形主要弹性变形，应力－应变关系近似直线。A点应力随混凝土强度的提高而增加，对普通强度混凝土sA约为 (0.3~0.4)fc ，对高强混凝土sA可达(0.5~0.7)fc 到达B点以后，混凝土产生部分塑性变形，应力－应变逐渐偏离直线。B点时的裂缝发展已不稳定，试件的横向变形突然增大，常取sB作为混凝土的长期抗压强度 ；普通强度混凝土sB约为0.8 fc ，高强混凝土sB可达0.95 fc 到达C点时，内部微裂缝连通形成破坏面，试件承载力开始减小而进入下降段。B点时的应力称为峰值应力，即为混凝土棱柱体抗压强度；相应的纵向压应变称为峰值应变，约为0.002。继续发展至D点时，破坏面初步形成。 由上述混凝土的破坏机理可知，微裂缝的发展导致横向变形的增大。对横向变形加以约束，就可以限制微裂缝的发展，从而可提高混凝土的抗压强度。 约束混凝土可以提高混凝土的强度，但更值得注意的是可以提高混凝土的变形能力，这一点对于抗震结构非常重要。 若采用无量纲坐标x=e/e0，y=s/fc，则混凝土应力-应变全曲线的几何特征必须满足: ◆ 清华大学过镇海提出的应力-应变全曲线表达式 a=Ec/E0， Ec为初始弹性模量； E0为峰值点时的割线模量， 为满足条件①和②，一般应有1.5≤a≤3；ac 为下降段参数 混凝土应力-应变关系的数学描述 上升段： 下降段： 注意：该曲线仅适用于正截面承载力计算 (a) 螺旋箍筋 压应变 箍筋 d =4.76mm ， s =38.1mm ， 箍筋 d =