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钢筋混凝土原理


(3) 共同点以后再加载曲线斜率减小,纵向裂 缝扩张,损伤积累加大,共同点轨迹线与 包络线相似,应力比值为0.86—0.93 (4) 经多次加卸载后形成稳定滞回环,稳定点 轨迹线即混凝土低周疲劳的极限包络线与 包络线相似,应力比值为0.7—0.8
2.2
偏心受压(等偏心距试验)
2.2.1 主要试验结果
第二篇 钢筋和混凝土的 组合作用
5
5.1
5.1.1 软钢
(1)拉伸曲线(P133图5-4)注意: 强化段在抗震 和检验时重要,应控制强屈比在1.5以上 (2)主要力学指标有:屈服强度、极限强度、弹性 模量、极限延伸率 (3)本构模型有理想弹塑性、弹性-强化、弹-塑性 强化(P135图5-6)
钢筋的力学性能
5.3
徐变和松弛
影响松弛的因素:钢种、应力持续时间、 温度、应力水平
6
6.1
钢筋与混凝土的粘结
粘结力的分类与作用
(1) 钢筋端部的锚固粘结—通过la内的粘结应力
积累,建立必需的拉力 (2) 裂缝间的粘结—通过裂缝二侧的粘结应力 使钢筋应力向混凝土传递,其大小对构件 刚度和裂缝宽度有影响
6.2
粘结力的影响因素
( 2)
( 3) ( 4) ( 5) ( 6)
4.2
( 1) ( 2) ( 3) ( 4) ( 5)
典型破坏形态及其界分
拉断(多轴受拉或拉/压) 柱状压坏(多轴受压或拉/压) 片状劈裂(多轴受拉或拉/压) 斜剪破坏(三轴受压) 挤压流动(三轴受压) 五种破坏形态的应力范围见P103表4-4
4.3
破坏准则
2.6.6 徐变的定量分析
(1) 有效模量法、老化理论、弹性徐变理论、 弹性老化理论、继效流动理论等 (2) 我国规范给出综合经验值或应力松弛系数 (3) 模式规范CEB-FIP MC90公式 ( P63式2-31~33)
4
4.1
( 1)
多轴强度和本构关系
强度和变形的一般规律
(参见P87~96图4-3~4-11) 多轴受压(C/C,C/C/C)强度显著大于 单轴抗压强度 多轴受拉(T/T,T/T/T)强度接近单轴 抗拉强度 多轴拉/压(T/C,T/T/C,T/C/C )强度 小于单轴拉/压强度 二轴受压应力应变曲线同单轴受压 三轴受压应力应变曲线峰部平缓而丰满 多轴拉/压应力应变曲线同单轴受拉
(1)水泥砂浆沿粗骨料的界面和砂浆内部形成微 裂缝 (2)受到荷载后微裂缝逐渐延伸和扩展,形成宏 观裂缝 (3)砂浆的损伤不断积累,切断和骨料的联系, 混凝土的整体性遭受破坏而逐渐丧失承载力
1.2
(1) ( 2) ( 3) ( 4)
抗压强度和变形
试验方法 破坏形态 尺寸效应 和混凝土强度等级、其他强度的关系
应力-应变关系
5.1.2 硬钢
(1) 名义屈服强度规范取0.85f b (2) 本构模型(P136图5-8、式5-3、5-4)
5.2
反复荷载时的变形
5.2.1 应力应变曲线
(1) 包兴格效应现象及原因 (2) 曲线三部分:骨架线、卸载线、软化线
5.2.2 软化线的模型
加藤模型(P138图5-11) Park模型(P139图5-12)
(1) 试验方法(直接拉伸、劈裂、抗折) (2) 主要性能指标(轴拉强度、劈拉强度、 峰值应变、弹性模量、泊松比)
1.3.2 受拉破坏过程和特征(P29图1-22)
峰值应变小、下降段陡峭、脆性明显
1.3.3 应力应变全曲线方程和本构关系
(规范附录C、 P32式1-20、图1-27 )
1.4
抗剪强度和变形
钢筋混凝土原理
0
0.1
0.1.1 材料方面


钢筋混凝土结构的发展
(1)钢筋----高强、低松弛、防腐(涂层)、 碳纤维(筋)、植筋、并筋 (2)砼------高强砼、轻质砼、纤维砼、 高性能砼、添加剂、泵送砼、 免振(碾压)砼、喷射砼、 耐热(酸)砼等
0.1.2 结构方面
(1)钢—砼组合结构、钢管砼、钢骨砼 (2)现代预应力混凝土结构: 先张法、后张法、无粘结、体外预应力索
0.1.3 计算理论方面
(1)有限元分析: a 砼在不同比例的三向应力作用下的破坏 准则 b 砼在复杂应力状态下的本构关系 c 钢筋与砼的粘结滑移以及相互作用 d 钢筋在屈服后的本构关系
e 划分单元时的裂缝处理
f 长期荷载的时效问题 (2)构件计算:
a 剪扭构件变形计算的建立 b 裂缝计算理论的完善和拓展 c 复合应力或反复荷载下计算理论的简化 (3)可靠度分析: a 随机性、模糊性、信息不完善性 b 可靠度设计在工程中的应用 c 体系可靠度分析方法 d “神经元网络理论”用于混凝土碳化、腐蚀
收缩
是微裂缝和宏观裂缝发展的主要原因 加大预应力损失 降低构件抗裂性,增大构件变形 引起结构内力重分布
2.5.1 收缩对结构的不利影响
2.5.2 收缩变形的主要影响因素
水泥品种和用量等
2.5.3 收缩变形的定量分析
模式规范CEB-FIP MC90 (P57式2-17~2-20、 P5图2-18)
2.6
4.4
本构模型
4.4.1 线弹性类本构模型
(1) 成熟,最基本、简单(P116图4-23) (2) 弹性力学观点,在特定条件下适用混凝土 结构 (3) 有各向异性、正交异性、各向同性三种 本构模型
4.4.2 非线(性)弹性类本构模型
(1) (P119图4-24)不能适用于卸载、加卸 载循环、非比例加载等情况 (2) 有代表性的本构模型见P120表4-9 (3) 规范采用过-徐的正交异性模型(P124)
4.3.1 破坏准则类型
(1) 古典强度理论(P108表4-5) (2) 基于试验资料的统一表达式(P110表4-7) (3) 我国规范采用过-王准则(P111式4-12 、13)
4.3.2 多轴强度计算
(1)二轴强度 a 模式规范采用Kupfer准则(P112式4-15) b 我国规范采用四折线强度包络线(P114表 4-8、P115图4-22) (2)三轴强度 a 三轴受压(C/C/C)时,抗压强度f3由应力 比按图4-22插值确定,其最高不宜超过5 fc b 三轴拉/压( T/T/C,T/C/C )时,多轴 强度可不计第二主应力的影响,按二轴拉/ 压强度取值 c 三轴受拉(T/T/T)时,抗拉强度f1取0.9 ft
第一篇 混凝土的力学性能
1 基本力学性能
(1) 均匀单轴受压和单轴受拉-----a 是最基本的应力状态 b 是确定混凝土强度等级的唯一依据 c 是决定其他重要性能特征和指标(如弹性 模量、峰值应变、破坏特征、延性指数、 多轴强度和变形等)的最主要因素 (2)主要讨论在不同受力和环境时的强度和变形
0.2
2.3.2 应力应变关系
(P51式2-11、12、 P53式2-13)
2.4
龄期
(1) 抗压强度随龄期单调增长,但逐渐收敛 计算公式(P53式2-14、 P54式2-15) (2) 弹性模量随龄期增长,但规律和抗压强度 不同(P54图2-16、 2-17)Fra bibliotek2.5
( 1) ( 2) ( 3) ( 4)
2.6.4 徐变度(单位徐变)和徐变系数
(1) 单位应力下的徐变值---徐变度 (2) 徐变和起始应变的比值---徐变系数 (3) 两者关系(P60式2-27)
2.6.5 徐变的主要影响因素
应力水平(线性徐变、非线性徐变、 不收敛徐变)、加载时龄期、原材料及 配合比、制作和养护条件、使用环境、 构件尺寸等
(1) 随荷载偏心距增大,极限承载力降低,截 面存在应变梯度,最大压应变变化不明显 (2) 无论偏心距大小,截面平均应变始终符合 平截面假定
(3) 偏心距变化,裂缝出现和开展形式不同,但终 都导致试件上、下部产生相对转动和滑移而破 坏。随偏心距增大,压碎区逐渐减小 (4) 偏心距一定时,随荷载增大,截面应力产生非 线性重分布,中和轴移向荷载一侧
本课程的特点
(1)以数学、力学、材料等学科领域为基础
(2)以工程实践为研究目的和对象 (3)以试验手段和方法为依据 (4)讨论宏观的力学反应和实际的力学性能指标 (5)研究受力性能的规律和机理分析 (6)反映国内外最新研究成果
1.1
材料组成和材性特点
1.1.1 材料的组成和内部构造
(1)水泥、粗骨料(石子)、细骨料(砂)、 水、添加剂 (2)凝胶体、硬化 (3)混凝土级配(与强度等级与使用环境有关)
1.2.1 立方体抗压强度fcu
1.2.2 棱柱体抗压强度 fc
(1) 破坏过程(P15图1-7) (三阶段、特征点) (2) 性能指标值(强度、峰值应变、弹性模量)
1.2.3 应力应变全曲线方程和本构关系
(规范附录C、 P22式1-6、图1-14)
1.3
抗拉强度和变形
1.3.1 试验方法和抗拉性能指标
0.1.4 防倒塌方面
《房屋建筑防倒塌设计规程(征求意见稿)》
a 结构倒塌过程模拟分析 b 结构防倒塌性能试验研究 c 结构倒塌机理分析 d 结构防倒塌设计方法 e 结构防连续倒塌鲁棒性分析
0.1.5 耐久性方面
(1)新建结构的耐久性设计---a 环境类别的划分(五类七等级) b 不同使用环境下的材料要求(最大水胶比、 最低混凝土等级、最大氯离子含量、最大 碱含量等) c 耐久性可靠指标计算 d 混凝土碳化深度计算 e 钢筋的锈蚀度计算 f 构造规定
主要因素的影响
重复加卸载(等应变增量)
2.1.1 研究目的
(1) 探讨混凝土结构抗震、延性、恢复力等性能 (2) 其他受力状态下的非线性分析
2.1.2 重要结论
(1) 包络线、抗压强度、峰值应变、裂缝出现和 开展、以及破坏形态与单调加载的全曲线基 本一致 (2) 卸载时存在恢复变形滞后现象,再加载起点 应变不同,再加载曲线形状有所变化
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