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高等钢筋混凝土结构理论基本力学性能精品PPT课件

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第一章 钢筋和混凝土材料的力学性能优秀课件

第一章 钢筋和混凝土材料的力学性能优秀课件

标距
上屈服点不稳定 出现颈缩
B’ A
B
D
E
C BC段为屈服平台
拉断
0.2
CD段为强化段
下屈服点
0.2%
有明显流幅的钢筋
无明显流幅的钢筋
钢筋受压和受拉时的应力-应变曲线几乎相同
强度指标
* 明显流幅的钢筋：下屈服点对应的强度（屈服强度） 作为设计强度的依据，因为，钢筋屈服后会产生大 的塑性变形，钢筋混凝土构件会产生不可恢复的变 形和不可闭合的裂缝，以至不能使用
•加荷时混凝土的龄期，越早，徐变越大
•水泥用量越多，水灰比越大，徐变越大
•骨料越硬，徐变越小
6）混凝土的收缩----结硬过程中混凝土体积缩小的现象
•影响因素
•水泥品种：等级越高，收缩越大 •水泥用量：水泥用量越多，水灰比越大，收缩越大 •骨料：骨料越硬，收缩越小
•养护条件、制作方法、使用环境、体积与表面积的比值等
2= 3= fL fL----侧向约束压应 力（加液压）
fcc'fc'4.12
1=fcc’
有侧向约束 时的抗压强 度
无侧向约束 时圆柱体的 单轴抗压强 度
5）混凝土的疲劳强度
3 fcf 2 疲劳强度<fc 1
重复荷载下的应力-应变曲线
破坏
•fcf的确定原则： 100×100 ×300或
150×150 ×450 的棱柱
承压板
试 块
标准试块：150×150 ×300 非标准试块：100×100 ×300 换算系数 0.95
200×200 ×400 换算系数 1.05
•考虑到承压板对试件的约束，立方体抗压强度大
于棱柱体抗压强度，且有：fc=0.76fcu (试验结果)

高等钢筋混凝土结构-2.混凝土的力学性能精选ppt

高等钢筋混凝土结构-2.混凝土的力学性能精选ppt

整理
7
1.1.2材性的基本特点
混凝土的材料组成和构造决定其4个基本受力特点: 1．复杂的微观内应力、变形和裂缝状态
将一块混凝土按比例放大，可以看作是由粗骨料 和硬化水泥砂浆等两种主要材料构成的不规则的三维实
体结构，且具有非匀质、非线性和不连续的性质。
混凝土在承受荷载（应力）之前，就已经存在复杂 的微观应力、应变和裂缝，受力后更有剧烈的变化。
缝，穿过粗骨料界面和砂浆内部。 在应力的下降过程中，变形仍继续增长，卸载后大部分变形不
能恢复。
整理
14
后两部分变形成分，不与混凝土的应力成比例变化，且卸载后大部分不 能恢复，一般统称为塑性变形。
不同原材料和组成的混凝土，在不同的应力水平下，这三部分变形所占 比例有很大变化。 ①当混凝土应力较低时，骨料弹性变形占主要部分，总变形很小； ②随应力的增大，水泥凝胶体的粘性流动变形逐渐加速增长； ③接近混凝土极限强度时，裂缝的变形才明显显露，但其数量级大，很快 就超过其它变形成分。
整理
9
当混凝土承受外力作用时，即使作用应力完全均匀，混凝土内也将产生不 均匀的空间微观应力场。
在应力的长期作用下，水泥砂浆和粗骨料的徐变差使混凝土内部发生应 力重分布，粗骨料将承受更大的压应力。
整理
10
混凝土内部有不可避免 的初始气孔和缝隙，其尖 端附近因收缩、温度变化 或应力作用都会形成局部 应力集中区，其应力分布 更复杂，应力值更高。
粗骨料和水泥浆体的物理力学性能指标的典型值
整理
5
施工和环境因素引起混凝土的非匀质性和不等向性：例如浇注和振捣过 程中，比重和颗粒较大的骨料沉入构件的底部，而比重小的骨料和流动性大 的水泥砂浆、气泡等上浮，靠近构件模板侧面和表面的混凝土表层内，水泥 砂浆和气孔含量比内部的多；体积较大的结构，内部和表层的失水速率和含 水量不等，内外温度差形成的微裂缝状况也有差别；建造大型结构时，常需 留出水平的或其它形状的施工缝……。

高等钢筋混凝土结构01钢筋的物理力学性能PPT课件

高等钢筋混凝土结构01钢筋的物理力学性能PPT课件
3、塑性材料（除三轴拉伸外），宜采用形状改变比能理 论（第四强度理论）和最大剪应力理论（第三强度理论）。
4、三轴压缩状态下，无论是塑性和脆性材料，均采用形状 改变比能理论。
由强度理论可从 σ 推知 τ
如纯剪时，由第四强度理论得：τσ30.57σ7
12
补充2：金属的塑性变形与位错滑移理论
❖ 金属在承受塑性加工时， 产生塑性变形，宏观 上改变了材料的形状和尺寸；
非完全弹性体，亦使杂质易于扩散； ❖ 3、面缺陷------晶界面上原子排列紊乱。
16
位错滑移机制
滑移是晶体内部位错在切应力作用下运动的结果。滑移并非 是晶体两部分沿滑移面作整体的相对滑动, 而是通过位错的 运动来实现的。 在切应力作用下,一个多余半原子面从晶体 一侧到另一侧运动, 即位错自左向右移动时, 晶体产生滑 移。
3.强度准则： s1(s2s3)[s]
7
三、最大切应力理论（第三强度理论）
准则：无论在什么样的应力状态下，材料发生屈
服的主要原因是单元体内的最大切应力tmax 达到某一 极限值ty。 1.屈服原因：最大切应力tmax（与应力状态无关）；
2.屈服条件： s1 s3 sy
3.强度准则： s1s3[s]
D2 t
O2
O
D1
拉伸 s
O1
11
各种强度理论的适用范围
1、不论是脆性或塑性材料，在三轴拉伸应力状态下，均
会发生脆性断裂，宜采用最大拉应力理论（第一强度理论）。
2、脆性材料：在二轴拉伸应力状态下，应采用最大拉应力 理论；在复杂应力状态的最大、最小拉应力分别为拉、压时，
由于材料的许用拉、压应力不等，宜采用摩尔强度理论。
高等钢筋混凝土结构

钢筋混凝土结构混凝土材料的力学性能PPT课件

钢筋混凝土结构混凝土材料的力学性能PPT课件
试 验 录 像
§2.1 混凝土材料的力学性能 《钢筋混凝土结
3.轴心抗拉强度 ft，s
P
压
d
拉
f ts
2P
dl
fts
2P
d2
压
P
劈拉试验
fts
0.23
f 2/3
cu
§2.1 混凝土材料的力学性能 《钢筋混凝土结
4.双轴应力状态 Biaxial Stress State
§2.1 混凝土材料的力学性能 《钢筋混凝土结
b.特点
混凝土的收缩是随时间而增长的变形，早期收缩变形 发展较快，两周可完成全部收缩的25%，一个月可完成50%， 以后变形发展逐渐减慢，整个收缩过程可延续两年以上。
§2.1 混凝土材料的力学性能 《钢筋混凝土结
esh
50% 25% 14d 28d
(2~5)×10-4
t
§2.1 混凝土材料的力学性能 《钢筋混凝土结 5.温度变形
a、压－压作用
一向的强度随另一向 压应力的增加而增加。
最大受压强度发生在两 个压应力之比为0.5或2时， 约为1.27fc。
§2.1 混凝土材料的力学性能 《钢筋混凝土结
4.双轴应力状态 Biaxial Stress State
b、拉－压作用 任意应力比情况下均
不超过其相应单轴强度。 并且抗压强度或抗拉强度 均随另一方向拉应力或压 应力的增加而减小。
切线模量
§2.1 混凝土材料的力学性能 《钢筋混凝土结
3.混凝土的徐变 Creep
a.定义
混凝土在荷载的长期作用下，其变形随时间不断增长的现象称为徐变
b.特点
早期发展较快，然后趋于稳定
§2.1 混凝土材料的力学性能 《钢筋混凝土结

钢筋和混凝土的力学性能 ppt课件

钢筋和混凝土的力学性能 ppt课件
第2章 钢筋和混凝土 的物理力学性能
2.2 钢筋的物理力学性能 2.1 混凝土的物理力学性能 2.3 钢筋和混凝土的粘结
ppt课件
1
§2.2 钢筋的力学性能
一、钢筋的化学成分
铁Fe、碳C和其他合金元素等。
制作钢筋的钢材按照化学成分分可以分为：
碳素钢
低碳钢（含碳量<0.25%） 中碳钢（含碳量0.25%~0.6%） 高碳钢（含碳量>0.6%）
颈缩
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12
设计时取屈服强度fy作为钢筋强度设计值的依据
钢筋达到屈服强度后，塑性变形
急剧增加，构件出现很大的变形和过
宽的裂缝，以致构件不能正常使用。
但因为钢筋屈服完成后，还有一强化
阶段，还能继续承受更大的荷载，此
σb
时构件并未破坏。
fy
极限抗拉强度类似于钢筋的“强
度储备”。因此，钢筋的极限抗拉强

混凝土强度变异系数,取值见《混凝土试验规程》。
ppt课件
36
5、 复合应力状态下的混凝土强度
相同。
ppt课件
33
轴心抗压强度fc
fc<fcu
棱柱体抗压强度平均值与立方体抗压强度平均值之间存在线性 关系，比值大概在0.7~0.92之间。
规范规定：轴心抗压强度标准值fck与立方体抗压强度标准值fcu,k 之间的关系如下式：
fck 0.88c1c2 fcu,k
c1
棱柱体强度与立方体强度之比，C50以下取0.76，C80取0.82, 中间按线性插值。
ppt课件
32
立方体抗压强度fcu,k
《混凝土结构设计规范》根据混凝土立方体抗压强度将混凝土划分为14个强度等级： C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80

钢筋混凝土结构--混凝土材料的力学性能20页PPT

钢筋混凝土结构--混凝土材料的力学性能20页PPT
学性
能
21、没有人陪你走一辈子，所以你要 适应孤 独，没 有人会 帮你一 辈子， 所以你 要奋斗 一生。 22、当眼泪流尽的时候，留下的应该 是坚强 。 23、要改变命运，首先改变自己。
24、勇气很有理由被当作人类德性之 首，因 为这种 德性保 证了所 有其余 的德性 。--温 斯顿． 丘吉尔 。 25、梯子的梯阶从来不是用来搁脚的 ，它只 是让人 们的脚 放上一 段时间 ，以便 让别一 只脚能 够再往 上登。
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭

钢筋混凝土结构的基本概念及其的力学性能PPT公开课(75页)


§1.1 钢筋混凝土结构的基本概念
一、钢筋混凝土结构的定义 钢筋混凝土结构：由配置受力的普通钢筋或钢筋骨架 的混凝土制 成的结构。 钢筋混凝土的产生：将钢筋和混凝土结合在一起共同 工作，混凝土承受压力，钢筋承受 拉力，将可以充分发挥各自的优势。
混凝土：非均匀材料：抗压强度高，抗拉强度很低 为抗压强度的（1/8~1/18）。 钢筋：抗拉和抗压强度都很高，主要承受拉力
强度要高(重点) 耐久性要好 经济上要节省
评定混凝土 品质的主要指标
一、混凝土的强度
三个强度指标：f c u f c f t
影响因素：材料的性质、混凝土配合比、养护环 境、施工方法、 试件的形状与尺寸，试验方法，加 载条件和试件的受力性质。
1. 混凝土的立方体抗压强度 f c u ----基本强度指标
C55~C80混凝土， 考虑C40以上混凝土具有脆性，还需取折减系数C40~C80为，中间按直线插入。
分析一些常见的板梁开裂现象
进级。C50以下为普通强度混凝土， ·屈强比小则结构的可靠性高，但太小钢材利用率太低。
钢筋和混凝土共同工作的机理和钢筋锚固的概念。
C50及以上为高强
例如，美国、日本和欧洲混凝土协会、(CEB)采用直径6英寸(152mm)、高12英寸(305mm)的圆柱体标准试件的抗压强度作为轴心抗压强
度混凝土 度的指标，记作 。
a）图中，素砼梁极限荷载 P=8kN，由砼抗拉强度控制，破坏形态：脆性破坏
Basic Concept, Physical and Mechanical Properties of Materials for Reinforced Concrete Structure
一般取极限强度的85%。
第一章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料
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地下工程
高等钢筋混凝土结构理论 Advance Reinforced Concrete Structures 2013
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桥梁和交通工程
高等钢筋混凝土结构理论 Advance Reinforced Concrete Structures 2013
高速公路互通 北 京 五 环
高等钢筋混凝土结构理论 Advance Reinforced Concrete Structures 2013
特种结构工程
高等钢筋混凝土结构理论 Advance Reinforced Concrete Structures 2013
高等钢筋混凝土结构理论 Advance Reinforced Concrete Structures 2013
钢筋混凝土工程需要解决的问题
➢形成人类活动需要的、功能良好和舒适美观的空 间和通道 ➢能够抵御自然灾害或人为作用力。
• 建筑工程 • 桥梁和交通工程 • 水利和海港工程 • 地下工程 • 特种结构
高等钢筋混凝土结构理论 Advance Reinforced Concrete Structures 2013
建筑工程
哈利法塔 高度达828米，楼 层为162层，美国 芝加哥公司设计， 韩国三星公司负 责实施
HSB旋转中心 Байду номын сангаас于瑞典马尔默， 2005年建成。54 层，高190m，是 欧洲第二高的住 宅大厦。
0.2本课程特点
0.2.1 本科课程与本课程的区别 本科学习：
钢筋和混凝土的材性→各基本构件的性能、计算方法 →设计和构造要求 课程基本遵循结构设计规范的体系和方法
目标是使学生能进行和完成常规的结构设计
研究生阶段：
研究和分析钢筋混凝土结构的性能及其一般规律，强 调以试验结果为依据，着重介绍其受力变形和破坏的 全过程、各种因素的影响、机理分析、重要技术指标 的确定、计算原则和方法等。
南京长江二桥
建成于2001年，世界上 排名第三的斜拉桥，主 跨628m
日本明石海峡大桥
世界上主跨最长的悬索 桥大桥全长3910m，主 跨1991m，塔高280m
高等钢筋混凝土结构理论 Advance Reinforced Concrete Structures 2013
1964年，日本建成了世界第一条高速铁路——新干线，时 速210m。1994年，我国第一条时速160m的准高速铁路—— 广深高速铁路建成通车。2008年我国第一条高速铁路京津 城际高速铁路开通，时速350m。
目标是初步具备解决工程中出现的各种问题的能力。
高等钢筋混凝土结构理论 Advance Reinforced Concrete Structures 2013
0.2.2 本课程采用的分析方法
1、一般情况，采用线弹性理论来分析钢筋混凝土结构的应力或
内力，而以极限状态的设计方法确定构件的承载能力。这种钢筋 混凝土构件的设计方法往往是基于大量实验数据基础上的经验公 式，虽然这些经验公式能够反映钢筋混凝土构件的非弹性性能， 对常规设计来说也是行之有效且简便易行的，但是在使用上有局 限性，也缺乏系统的理论性。
镇
四川大地震
高等钢筋混凝土结构理论 Advance Reinforced Concrete Structures 2013
钢筋混凝土工程需要解决的问题
➢充分发挥材料作用。
➢通过有效的技术途径和组织手段，利用各个时期 社会能提供的物质条件和设备条件，把社会所需要 的工程建设成功。
高等钢筋混凝土结构理论 Advance Reinforced Concrete Structures 2013
高等钢筋混凝土结构理论 Advance Reinforced Concrete Structures 2013
上海环球金融中 心，492m，101
层
上海金茂大厦， 421m，88层
高等钢筋混凝土结构理论 Advance Reinforced Concrete Structures 2013
台北101 大楼，高 508m
高等钢筋混凝土结构理论 Advance Reinforced Concrete Structures 2013
高等钢筋混凝土 结构理论
主讲：
高等钢筋混凝土结构理论 Advance Reinforced Concrete Structures 2013
0、绪论
0.1钢筋混凝土结构的发展和特点 广泛应用钢筋混凝土结构的工程领域：
2、钢筋混凝土有限元分析方法 采用钢筋混凝土有限元分析方法能够给出结构内力和变形发展
的全过程；能够描述裂缝的形成和开展，以及结构的破坏过程及 其形态；能够对结构的极限承载能力和可靠度作出评估；能够揭 示出结构的薄弱部位和环节，以利于优化结构设计。同时，它能 广泛地适用于各种结构类型和不同受力条件和环境。
高等钢筋混凝土结构理论 Advance Reinforced Concrete Structures 2013
由于钢筋混凝土非线性分析对计算机性能的要求比线性分析 要高，计算模型也远比线性模型复杂，计算时间长，费用高。 此外对操作人员的力学知识、计算机知识和结构知识的要求也 更多。因此，虽然现在个人计算机和商用有限元软件已经得到 了很大发展，但是相对于量大面广的钢筋混凝土结构，进行非 线性分析的还是少数。目前非线性有限元分析常用于下列几种 情况：
高等钢筋混凝土结构理论 Advance Reinforced Concrete Structures 2013
高等钢筋混凝土结构理论 Advance Reinforced Concrete Structures 2013
水利和海港工程
高等钢筋混凝土结构理论 Advance Reinforced Concrete Structures 2013
前者如地震、风灾、水灾； 后者如工程振动、人为破坏等；
高等钢筋混凝土结构理论 Advance Reinforced Concrete Structures 2013
高等钢筋混凝土结构理论 Advance Reinforced Concrete Structures 2013
映 秀
房屋倒塌
桥梁断裂