第二章 钢筋和混凝土材料的物理力学(钢筋).pptVIP

2.2.1 钢筋的种类和级别 1、按化学成份分： （1）热轧钢筋：低碳钢、普通低合金钢在高温状态下轧制而成。 热轧钢筋：软钢，其强度较低、塑性较好。 （3）冷加工钢筋 常温下采用某种工艺对热轧钢筋进行加工得到的钢筋。分为冷拉、冷拔、冷轧、冷轧扭四种工艺。目的是为了提高钢筋的强度以节约钢材。冷加工后，钢筋的延伸率降低。近年来，冷加工钢筋的品种很多，根据专门规程使用。 冷拉只能提高抗拉强度；冷拔可同时提高抗拉和抗压强度。 （4）钢丝和钢绞线 钢丝分为碳素钢丝、消除应力钢丝和刻痕钢丝三种。钢丝直径4～9mm，外形有光面、刻痕和螺旋肋三种。钢绞线外接圆直径8.6～15.2mm。中强钢丝的强度为800～1200MPa，高强钢丝、钢绞线的强度为 1470～1860MPa。 消除应力钢丝：钢筋拉拔后，较直，经中温回火消除应力并稳定化处理的钢丝。螺旋肋钢丝是以普通低碳钢或低合金钢热轧的圆盘条为母材，经冷轧减径后在其表面冷轧成两面或三面有月牙纹的钢筋。光面钢丝和螺旋肋钢丝按直径可分为φ4、φ5、φ6、φ7、φ8、φ9六个级别。 刻痕钢丝：光面钢丝的表面上进行刻痕处理，以增加和混凝土的粘结能力，分φⅠ5和φⅠ7两种。 钢绞线：多根高强钢丝捻制在一起经过低温回火处理清除内应力后而制成，分为3股和7股。 中高强钢丝和钢绞线以及热处理钢筋都可用在预应力混凝土结构中。 2.2.2 钢筋的强度和变形 ※有明显屈服点钢筋的强度和变形 如：热轧低碳钢和普通热轧低合金钢所制成的钢筋 ※无明显屈服点钢筋的强度和变形 如：热处理钢筋和钢丝、钢绞线 冷拉 冷拉强化（或冷作硬化） 时效硬化 实际计算分析中，一般采用双线性的理想弹塑性关系 反映钢筋变形的基本指标 延伸率：是反映钢筋塑性性能的指标，指钢筋拉断时（f点）对应的应变，按下式确定:?? ●冷弯性能 为了使钢筋在弯折加工时不致断裂和在使用过程中不致脆断，进行冷弯试验，保证满足规定的指标。冷弯是将直径为d的钢筋绕直径为D的刚锟，弯成一定的角度而无裂纹、鳞落且不发生断裂现象。图中α叫冷弯角度。 2.2.5 混凝土结构对钢筋性能的要求 强度高：构件的承载力越高，钢材的用量越少 塑性好：结构在破坏前有明显的预兆 钢筋加工成型也越容易 具有良好的可焊性：在一定的工艺条件下钢筋焊接后不产生裂纹及过大的变形，保证焊接后的接头性能良好 和混凝土之间具有良好的粘结性能：保证钢筋和混凝土共同工作 反映钢筋性能的基本指标? 屈服强度fy（yield strength） 钢筋强度的设计依据，钢筋屈服后将发生很大的塑性变形，卸载时这部分变形不可恢复，使钢筋混凝土构件产生很大的变形和不可闭合的裂缝。屈服上限与加载速度有关，不稳定，取屈服下限作为屈服强度。 极限强度fu 钢筋受拉伸时达到的最大应力值。是衡量钢筋性能的指标，不是钢筋强度的设计依据。 屈强比：钢筋极限强度与屈服强度的比值，反映钢筋的强度储备。 fy/fu=0.6~0.7。 ? 有明显屈服点钢筋的应力-应变（σ-ε）关系曲线 a’点以前，σ与ε成比例，即σ =Esε， Es 为弹性模量，a’点应力称为比例极限（proportional limit） a’点过后，σ与ε不再成比例，但仍为弹性变形； a点以后为非弹性， a点称为弹性极限（elastic limit） ? 达到b点时，ε出现塑性流动现象，b点位置与加载速度、断面形式、表面光洁度等因素有关，称为屈服上限（upper yield strength） 降至c点后，σ不增加而ε急剧增加，σ-ε关系接近水平，直至d点，c点称为屈服下限（lower yield strength） ，cd段称为屈服台阶（yield plateau） d点以后，σ随ε的增加而继续增加，至e点σ达最大值，e点对应的σ称为钢筋的极限强度（ ultimate tensile strength），de段称为强化阶段 （strain hardening stage） e点以后，试件的薄弱位置将产生颈缩现象，变形迅速增加，断面缩小，应力降低，ef段称为颈缩阶段（strain weakening stage） ，直至f点拉断 s e 一、钢筋的应力-应变关系 ◆ 有明显屈服点的钢筋 a’ a b c d e fu fy f a’为比例极限 s =Ese a为弹性极限 de为强化段 b为屈服上限 c为屈服下限，即屈服强度 fy cd为屈服台阶 e为极限抗拉强度 fu 无明显屈服点钢筋的应力-应变（σ-ε）关系曲线 整个应力-应变关