鋼筋混凝土材料的主要力學(xué)性能(編輯修改稿)
2025-06-01 22:47 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 土的疲勞強(qiáng)度用疲勞試驗(yàn)測(cè)定。 疲勞試驗(yàn)采用 100mm 100mm 300mm或 150mm 150mm 450mm的棱柱體，把能使棱柱體試件承受 200萬(wàn)次或其以上 循環(huán)荷載而發(fā)生破壞的壓應(yīng)力值稱為 混凝土的疲勞抗壓強(qiáng)度 。 ?一次重復(fù)加載下 ?加載：隨應(yīng)力增加應(yīng)變?cè)黾? ?卸載：不重復(fù)加載軌跡，有彈性后效和殘余變形 ?多次重復(fù)加載下 ?峰值小于疲勞強(qiáng)度：每循環(huán)成環(huán)，面積逐漸減少，至直線； ?峰值大于疲勞強(qiáng)度：開(kāi)始與小應(yīng)力的相似； 成直線后 ， 凸凹方向改變 ， 斜率降低 ， 裂縫和變形嚴(yán)重 ?混凝土疲勞破壞 ：因荷載重復(fù)作用而引起的破壞 ?混凝土疲勞強(qiáng)度 ：疲勞破壞需要重復(fù)荷載的最小應(yīng)力峰值 疲勞抗壓強(qiáng)度與應(yīng)力變化幅度有關(guān)： 式中： ， 表示截面同一纖維上的混 凝土最小應(yīng)力和最大應(yīng)力。 fcfcfcm a x,m i n,??? ?fc min,? fc max,?－－ 體積變形 混凝土在空氣中結(jié)硬時(shí)體積減小的現(xiàn)象 —— 收縮 混凝土在水中結(jié)硬時(shí)體積增大的現(xiàn)象 —— 膨脹 膨脹值遠(yuǎn)小于收縮值，一般不考慮。 ? 收縮與時(shí)間有關(guān)，半年完成 80～ 90％。 ? 當(dāng)這種自發(fā)的變形受到外部（支座）或內(nèi)部（鋼筋）的約束時(shí)， 將使混凝土中產(chǎn)生拉應(yīng)力，甚至引起混凝土的開(kāi)裂。混凝土收縮會(huì)使預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力損失。 ? 混凝土收縮在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中會(huì)產(chǎn)生不利影響 ——開(kāi)裂 ◆ 影響因素 混凝土的收縮受結(jié)構(gòu)周圍的溫度、濕度、構(gòu)件斷面形狀及尺寸、配合比、骨料性質(zhì)、水泥性質(zhì)、混凝土澆筑質(zhì)量及養(yǎng)護(hù)條件等許多因素有關(guān)。 歸納為：內(nèi)在因素、環(huán)境因素 減小混凝土收縮的措施： 同徐變 4）設(shè)置適當(dāng)抗收縮鋼筋 （構(gòu)造鋼筋 —見(jiàn)相關(guān)構(gòu)造要求） （ 溫度變化 ，也會(huì)引起混凝土開(kāi)裂，一般影響不大，在重要結(jié)構(gòu)、高層結(jié)構(gòu)、特種結(jié)構(gòu)中考慮 ——設(shè)置伸縮縫） 第二節(jié) 鋼筋的主要力學(xué)性能 一、鋼筋的品種和級(jí)別 （一）鋼筋的品種（分類） 按化學(xué)成分分類： 低碳鋼 碳素鋼 中碳鋼 隨含碳量增加，鋼筋強(qiáng)度提高， 高碳鋼 塑性性能降低。 普通低合金鋼：除碳素鋼已有的成分外，再加入少量的 硅、錳、鈦、釩等合金元素。 強(qiáng)度顯著提高，塑性性能也好。 按外形分類 光面鋼筋 ——表面光滑， 與混凝土粘結(jié)力差。 變形鋼筋 ——表面帶肋，螺旋紋、人字紋、 月牙紋， 與混凝土粘結(jié)力高。 熱軋鋼筋 （用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)） 按生產(chǎn)工藝分類 預(yù)應(yīng)力鋼絲和鋼絞線、熱處理鋼筋 （用于預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)） 冷加工鋼筋 （用于預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)） 三種鋼筋的生產(chǎn)工藝不同，見(jiàn) P22 （二）鋼筋的級(jí)別 熱軋鋼筋 ：由普通（低碳）碳素鋼、低合金鋼軋制而成 ——軟鋼 性能：隨著鋼筋級(jí)別的增加，強(qiáng)度提高，塑性降低。 （ 三）鋼筋的冷加工 （ 對(duì)鋼筋進(jìn)行冷加工，可以提高強(qiáng)度） 對(duì)熱軋鋼筋進(jìn)行張拉，張拉應(yīng)力超過(guò)原屈服點(diǎn)，然后放松，再?gòu)埨?，屈服?qiáng)度提高了，但塑性降低。（伸長(zhǎng)率降低） 將 光面鋼筋通過(guò)強(qiáng)力拔過(guò)直徑小的鎢合金拔絲?？祝苄宰冃魏?——3， 4mm鋼絲。 ? 冷拉 ：提高抗拉強(qiáng)度（不宜作受壓鋼筋） ? 冷拔 ：同時(shí)提高抗拉、抗壓強(qiáng)度 , ? 冷拉有屈服明顯的屈服臺(tái)階，冷拔則沒(méi)有。 8~6 ??D —公稱直徑 A — 3 股鋼絞線量測(cè)尺寸鋼絞線圖 21 常用鋼筋形式刻痕鋼絲螺旋肋鋼絲（四）影響鋼材性能的一般因素 (1)化學(xué)成分 ?碳：提高強(qiáng)度；但塑性 ， 可焊性 、 耐銹蝕性等劣化 。 ?錳：提高強(qiáng)度 ， 改善脆性 ,但對(duì)可焊性和耐銹力不利 。 ?硅：提高強(qiáng)度 ， 但含量過(guò)高 ， 對(duì)塑性可焊性耐銹力不利 。 ?硫：高溫時(shí)變脆 ， 降低塑性韌性抗疲勞能力和耐銹能力 。 ?磷：提高強(qiáng)度和耐銹力 ， 低溫變脆 ， 降低塑性可焊性等 。 (2)鋼材缺陷 ?偏析 :鋼中化學(xué)成分的不一致性和不均勻性 ?裂紋 ：先天的裂紋 ， 或是微觀的或是宏觀的 ?分層 ：在厚度方向分成多層 ， 各層相互連接 ， 并不脫離 ?夾雜物 ：尤其是硫化物和氧化物等 (3)鋼材的硬化 ?時(shí)效硬化： ?現(xiàn)象：時(shí)間增加 ， 強(qiáng)度提高 ， 塑性下降 。 ?特點(diǎn)：過(guò)程很長(zhǎng) ， 反復(fù)荷載和高溫下易產(chǎn)生 。 ?冷作硬化： 常溫下產(chǎn)生 塑性變形后屈服點(diǎn)提高 ， 塑性降低 。 ?應(yīng)變時(shí)效：產(chǎn)生塑性變形后 ， 特別是在高溫下 ， 使已經(jīng)產(chǎn)生冷作硬化的鋼材又發(fā)生時(shí)效硬化 。 (4)溫度 ?在正常溫度下：基本不隨溫度變化 ?在高溫度下：溫度升高，強(qiáng)度、彈性模量均有下降趨勢(shì) ?藍(lán)脆現(xiàn)象： 250℃ 左右 ， 抗拉強(qiáng)度反而提高 ， 塑性和韌性下降 。 ?在低溫時(shí)：溫度降低 ， 強(qiáng)度略提高 ， 塑性等下降 ， 有脆性傾向 。 ?冷脆現(xiàn)象：當(dāng)溫度降低至某一溫度以下時(shí)， 材料變脆。 （ 五 ） 結(jié)構(gòu)對(duì)鋼材的要求 (1)結(jié)構(gòu)對(duì)鋼材的要求 ?具有較高的屈服強(qiáng)度和極限強(qiáng)度； ?具有良好的塑性和韌性 ?具有良好的工藝加工性能； ?良好的耐銹蝕能力 ?與混凝土良好的粘結(jié)力 (2)鋼材的選擇： ? 結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的類型及重要性； ? 作用的性質(zhì) （ 靜力和動(dòng)力作用 ） ； ? 連接方式 （ 焊接 、 鉚接或螺栓連接 ） ； ? 工作環(huán)境 （ 溫度和腐蝕等 ） 。 二、鋼筋的強(qiáng)度和變形（ 通過(guò)拉伸試驗(yàn)獲
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