混凝土结构设计原理1-6章PPT推荐.ppt
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钢筋混凝土结构是一门综合性的应用学科,需要满足安全、适用、经济以及施工方便等方面的要求。
本课程是实践性很强的一门课,学习时除阅读教材外,还应了解有关规范,完成有关习题和课程设计。
第2章钢筋混凝土材料的物理力学性能2.1钢筋2.1.1钢筋的品种与级别图2.1月牙纹钢筋2.1.2钢筋的强度与变形图2.2有明显流幅钢筋的-曲线图2.3无明显流幅钢筋的-曲线2.1.3钢筋应力-应变关系的数学模型
(1)双直线(理想弹塑性模型)图2.4钢筋应力-应变关系曲线(-曲线)的数学模型(a)双直线(b)三折线(c)双斜线
(2)三折线(3)又斜线2.1.4钢筋的冷加工性能
(1)冷拉需要注意的是:
对钢筋进行冷拉只能提高它的抗拉屈服强度,不能提高它的抗压屈服强度。
图2.5钢筋冷拉后的拉伸-曲线
(2)冷拔2.1.5混凝土结构对钢筋性能的要求
(1)强度
(2)塑性图2.6冷拔低碳钢丝受拉的-曲线图2.7混凝土立方体的破坏情况(a)不涂润滑剂(b)涂润滑剂(3)可焊性(4)与混凝土的粘接力2.2混凝土2.2.1混凝土的强度
(1)混凝土的抗压强度1)立方体抗压强度fcu,k2)轴心抗压强度设计值fc图2.8混凝土强度随龄期增长曲线实线在潮湿环境下虚线在干燥环境下图2.9混凝土棱柱体抗压试验图2.10混凝土的轴心抗压强度fc值与fcu值的关系3)混凝土受压破坏机理图2.11X光观测裂缝发展示意图(a)荷载前(b)破坏荷载的65%(c)破坏荷载的85%(临界荷载时)(d)破坏荷载图2.12混凝土的应力应变曲线与微裂缝的发展过程以上破坏机理的分析,说明了混凝土受压破坏是由于混凝土内裂缝的扩展所致。
如果对混凝土的横向变形加以约束,限制裂缝的开展,可以提高混凝土的纵向抗压强度。
图2.131、2、3、平均体积应变与应力关系
(2)混凝土的抗拉强度ft图2.14(a)轴心受拉试件(b)劈裂受拉试件图2.15混凝体轴心抗拉强度ft与fcu的关系图2.16混凝土双向受力强度(3)混凝土在复合应力作用下的强度1)混凝土的双向受力强度2)混凝土在法向应力和剪应力的作用下的复合强度图2.17混凝土在法向应力和剪应力共同作用的复合强度图2.18受液压作用的圆柱体试件图2.191与3的试验关系3)混凝土的三向受压强度图2.20配螺旋筋柱体试件的应力-应变曲线2.2.2混凝土的变形
(1)混凝土的受力变形1)受压混凝土一次短期加荷的-曲线图2.21受压混凝土棱柱体-曲线图2.22不同强度等级的受压混凝土棱柱体-曲线2)受压混凝土的-曲线模型3)混凝土的弹性模量、变形模量图2.23Rsch建议模型-曲线图2.24混凝土弹性模量Ec的测定方法4)受拉混凝土的变形5)混凝土的徐变
(2)混凝土的体积变形1)混凝土的收缩和膨胀图2.25不同强度混凝土拉伸-曲线2)混凝土的温度变形图2.26混凝土的徐变图2.27初应力对徐变的影响图2.28加荷时间与徐变极限及强度破坏极限的关系图2.29混凝土的收缩曲线2.3钢筋混凝土的粘接2.3.1粘接力的定义图2.30钢筋混凝土轴心受拉构件裂缝出现前的应力分布图2.31钢筋混凝土梁中s、c和的分布图2.32钢筋在支座中的锚固长度(a)梁(b)屋架(c)柱2.3.2粘接力的组成
(1)粘接力组成钢筋和混凝土的粘接力主要有下面四种构成。
化学胶结力。
摩擦力。
机械咬合力。
图2.33钢筋的拔出试验图2.34光面钢筋的-s曲线图2.35变形钢筋的-s曲线钢筋端部的锚固力。
(2)光面钢筋的粘接性能图2.36变形钢筋外围混凝土的内裂缝(3)变形钢筋的粘接性能(4)影响粘接强度的因素2.3.3保证可靠粘接的构造措施2.4高强混凝土物理力学性能简介2.4.1单轴抗压性能1)高强混凝土应力应变曲线的特点是:
在应力达到峰值(抗压强度)的75%90以前,应力应变关系为一直线,即为弹性工作。
线性段的范围随强度的提高而增大;
而在低强混凝土中,线性段的上限仅及峰值应力的40%50;
与峰值应力相应的应变值0随混凝土强度的提高有增大趋势,可达250010-6甚至更多,而普通混凝土中一般仅有(15002000)10-6;
在峰值应力的65以前,几乎不发生微裂;
甚至在90的峰值应力下,多数的微裂缝还只是孤立的粘接面裂缝。
2)从材料的内部结构分析,低强度混凝土开始受力后大约在峰值应力的30时已出现微裂,微裂缝首先从水泥浆与骨料之间的界面开始并沿着界面发展,随后在水泥浆中也出现微裂,这些裂缝在混凝土内部形成愈来愈多的间断并逐渐连通,最后导致材料的宏观破坏,破坏面通过水泥浆及其与骨料的粘接面,粗糙而凹凸不平。
2.4.2极限应变与泊桑比2.4.3持久荷载下的性能与徐变第3章受弯构件正截面承载力的计算3.1概述
(1)承载能力极限状态计算,即截面强度计算
(2)正常使用极限状态验算3.2梁板结构的一般构造
(1)梁板截面的形式与尺寸
(2)混凝土强度等级的选择(3)钢筋的强度等级及常用直径图3.1板的截面形式图3.2梁常用的截面形式图3.3板与梁一起浇灌的截面形式图3.4混凝土保护层和截面有效高度图3.5箍筋的形式和肢数图3.6侧面构造钢筋图3.7梁的构造当b150mm时,(b为梁宽)用单肢;
当150mmb350mm时,用双肢;
当b350mm或在一层用的纵向钢筋多于5根,或受压钢筋多于3根时,用四肢(由两个双肢箍筋组成,也称复合箍筋)。
(4)混凝土最小保护层厚度c1)混凝土保护层2)截面的有效高度h0(5)纵向钢筋在梁截面上的布置注:
基础的保护层厚度不小于40mm;
当无垫层时不小于70mm;
处于一类环境且由工厂生产的预制构件,当混凝土强度等级不低于C20时,其保护层厚度可按表中规定减少5mm,但预制构件中的预应力钢筋的保护层厚度不应小于15mm;
处于二类环境且由工厂生产的预制构件,当表面另作水泥砂浆抹面层且有质量保证措施时,保护层厚度可按表中一类环境数值取用;
表中环境类别的划分见本书附15的有关规定;
预制钢筋混凝土受弯构件钢筋端头的保护层厚度宜为10mm;
预制肋形板主肋钢筋的保护层厚度应按梁的数值采用;
板、墙、壳中分布钢筋的保护层厚度不应小于10mm;
梁、柱中箍筋和构造钢筋的保护层厚度不应小于15mm;
处于二类环境中的悬臂板,其上表面应另作水泥砂浆保护层或采取其他保护措施;
有防火要求的建筑物,其保护层厚度尚应符合国家现行有关防火规范的规定。
3.3梁正截面受弯承载力的试验研究3.3.1概述正截面简支梁内的主要钢筋3.3.2适筋梁正截面受弯破坏的3个阶段
(1)适筋梁的试验
(2)适筋梁破坏的三个阶段图3.8矩形截面受弯构件承载力试验图3.9矩形截面适筋梁受弯构件破坏的3个阶段图3.10矩形截面适筋梁受弯构件破坏3个阶段的应力应变分布(a)(b)a(c)(d)a(e)(f)a总结上述试验梁从加荷到破坏的整个过程,应注意以下几个特点:
1)由图3.9可知,在第阶段梁的挠度增长速度较慢:
第阶段由于梁带裂缝工作挠度增长速度较前加快;
第阶段由于钢筋屈服,故挠度急剧增加。
2)由图3.10(a)可见,随着弯矩的增加,中性轴不断上移,受压区高度xc逐渐缩小,混凝土边缘纤维压应变随之加大。
受拉钢筋的拉应变也随着弯矩的增长而加大。
但应变图基本上仍是上下两个三角形,即平均应变符合平截面假定。
受压区应力图形在第阶段为三角形分布;
第阶段为微曲的曲线形状;
第阶段呈更为丰满的曲线分布。
3)由图3.9(f)M/Mu-s关系曲线可以看出:
在第阶段钢筋应变s增长速度较慢;
当MMcr时,开裂前、后的钢筋应力发生突变;
第阶段s较第阶段增长速度为快;
当MMy时,钢筋应力到达屈服强度fy,以后应力即不再增加直到破坏。
3.3.3纵向受拉钢筋配筋率对正截面受弯破坏形态和受弯性能的影响
(1)适筋梁(图3.12(a)、图3.13)
(2)超筋梁(图3.12(b)、图3.13)图3.11正截面适筋梁图
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