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第2章 钢筋混凝土材料的力学性能.doc

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第 2 章 钢筋混凝土材料的力学性能doc 文档可能在 WAP 端浏览体验不佳。建议您优先选择 TXT,或下载源文件到本机查看。第 2 章 钢筋混凝土材料的力学性能 2.1 钢筋 2.1.2 钢筋的力学性能 钢筋的主要力学性能包括强度和变形性能,可通过拉伸试验得到的应力-应变曲线来说明。由此分为有屈服点的钢筋和无屈服点钢筋,即钢筋 的应力-应变曲线有的有明显的流幅,如图 2-5。如热轧低碳钢和普通的热轧合金钢制成的钢筋。有的则没有明显的流幅(图 2-6) ,如光面钢丝 如图 ( 等。 从图 2-5 的典型应力-应变曲线来看,应力值在 A 点以前,应力和应变按线性比例关系增长,A 点对应的应力称为比例极限。过了 A 点以后, 应变比应力增长地快,到达 Bˊ点以后,钢筋开始出现塑流,Bˊ称为屈服上限,它与加载速度、断面形式、试件表面光洁度等不确定因素有关, 故 Bˊ是不稳定的。待从 Bˊ降至 B 点(屈服下限)后,应力水平基本不变而应变急剧增加,图形接近水平线,直到 C 点。B 点到 C 点的水平部分 称为为依据的。过 C 点以后,应力又继续增长,钢筋的抗拉能力又开始发挥,随屈服台阶,BC 大小称为流幅。有明显流幅的热轧钢筋屈服强度是 以屈服下限着曲线上升,到达最高点 D,D 对应的应力称为钢筋的极限强度,CD 段称为钢筋的强化阶段。过了 D 点以后,应变迅速增加,应力随之 下降,在测试试件上体现为试件薄弱处的截面突然显著减小,发生局部径缩现象,变形迅速增加达到 E 点试件被拉断。 而图 2-6 中没有明显流幅的钢筋应力-应变关系曲线则没有前者的屈服台阶,而是直接到达强度极限,乃至破坏,具有脆性破坏的特点。 图 钢筋的一个强度代表值是标准值,标准值应具有不小于 95%的保证率。对构件计算配筋时,对于热轧钢筋的强度标准值是根据屈服强度确定, 用 fyk 表示。因为构件中的钢筋应力达到屈服点后,将产生很大的塑性变形,使钢筋混凝土构件出现很大变形和不可闭合的裂缝,以至不能使用。 对预应力钢绞线、钢丝和热处理钢筋等没有明显屈服点的钢筋强度标准值是根据国家标准极限抗拉强度 σb 确定的,采用钢筋应力为 0.85σb 的点 作为条件屈服点。普通钢筋的强度标准值见后面的附表 6。 钢筋除要有足够的强度外,还应有一定的塑性变形能力,钢筋的塑性通常用伸长率和冷弯性能两个指标来衡量。钢筋拉断后的伸长值与原长 的比值称为伸长率,伸长率越大塑性越好;冷弯是将直径为 d 的钢筋绕直径为 D 的弯芯弯曲到规定的角度而无裂纹及起层现象,则表示合格。弯 芯的直径 D 越小,弯转角越大,说明钢筋的塑性越好。 为了使钢筋在拉断前保持足够的伸长,能给出构件即将破坏的预兆,并且使钢筋在加工成型时不发生断裂,亦即保证钢筋具有一定的塑性, 国家标准规定了各种钢筋所必须达到的伸长率最小值(用 δ5 表示标距 ι=5d 时的伸长率)以及相应的冷弯试验要求(弯芯直径及弯转角) 见表 ,见表 2.1。 2.1 钢筋的应力 2.1.3 钢筋的应力-应变曲线的数学模型在钢筋混凝土结构的设计和理论分析中,需要将钢筋的应力-应变曲线理想化,对不同性能的钢筋建立不同的应力-应变曲线数学模型。常用 的有以下几种: 1.双直线(完全弹塑性模型) 2.三折线(完全弹塑性加硬化模型) 3.双斜线(弹塑性模型) 2.1.4 钢筋的疲劳强度 钢筋的疲劳破坏是钢筋在承受重复、周期性动荷载作用下,经过一定次数后,从塑性破坏变成突然脆性断裂的破坏现象。疲劳强度是指在某 一规定应力幅度内,经受一定次数荷载循环后,发生疲劳破坏的最大应力值。一般认为,钢筋产生疲劳断裂是由于在外力作用下钢筋内部或外表 面的缺陷引起了应力集中,钢筋中超负荷的弱晶粒发生滑移,产生疲劳裂纹,最后断裂。 对于承受重复荷载的钢筋混凝土构件,如吊车梁等,如何确保其在正常使用期间不发生疲劳破坏,就需要研究和分析材料的疲劳强度或疲劳 应力幅度限值。 2.1.5 钢筋混凝土构件对钢筋性能的要求 1.强度 所谓强度是指钢筋的屈服强度及极限强度。钢筋的屈服强度是设计计算时的主要依据(无明显流幅的钢筋由它的条件屈服点强度确定) 。改变 钢材的化学成分,采用高强度钢筋可以节约钢材,取得较好的经济效果。应考虑钢筋有适宜的强屈比(极限强度与屈服强度的比值) ,保证结构在 达到设计强度后有一定的强度储备,同时应满足专门规程的规定。 2.塑性 要求钢材在断裂前应有足够的变形(伸长率)以保证构件和结构的延性,在钢筋混凝土结构中,给人们以将要破坏的报警信号,从而采取措 施进行补救。另外,还要保证钢筋冷弯的要求,通过检验钢材承受弯曲变形能力的试验以间接反映钢筋的塑性性能。 3.可焊性 在一定的工艺条件下,要求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。尽量
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