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2019一级结构工程师《钢筋混凝土结构》讲义:第

2018-12-25 21:17栏目:性能测试
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  正在应力--应变弧线的原点(图中的O点)作统统线,其斜率为混凝土的原点模量,称为弹性模量,以Ec显示。

  微观构造(水泥石构造)由水泥凝胶、晶体骨架、未水化完的水泥颗粒和凝胶孔构成,其物理力学机能取决于水泥的化学矿物因素、粉磨细度、水灰比和凝聚硬化条目等。混凝土的宏观构造与亚微观构造有很众合伙点,可能把水泥砂浆看作基相,粗骨料散布正在砂浆中,砂浆与粗骨料的界面是联络的衰弱面。骨料的散布以及骨料与基相之间正在界面的联络强度也是首要的影响身分。

  (1) 双向受拉: 图中第一象限为双向受拉区,l、2互相影响不大,双向受拉强度均亲密于单向受拉强度。

  (2) 双向受压: 第三象限为双向受压区,大概上从来的强度随另从来压力的加众而加众,混凝土双向受压强度比单向受压强度最众可升高27%。

  混凝土的强度与水泥强度等第、水灰比有很大联系;骨料的性子、混凝土的级配、混凝土成型本事、硬化时的境况条目及混凝土的龄期等也分歧水平地影响混凝土的强度;试件的巨细和形态、试验本事和加载速度也影响混凝土强度的试验结果。因而各邦对各类单向受力下的混凝土强度都规矩了同一的规范试验本事。

  若维持荷载稳固,跟着加载效用工夫的加众,应变也将一连拉长,这便是混凝土的徐变cr。普通,徐变先河拉长较速,此后逐步减慢,源委较长工夫后就逐步趋于安闲。徐变应变值约为瞬时应变的1-4倍。

  混凝土凝聚硬化时,正在氛围中体积存缩,正在水中体积膨胀。寻常,压缩值比膨胀值大良众。混凝土的压缩值跟着工夫而拉长,蒸汽养护混凝土的压缩值要小于常温养护下的压缩值。

  当混凝土应力c0.5fc时,徐变与应力成正比,弧线亲密等间距散布,这种状况称为线) 非线性徐变

  受力变形: 混凝土正在一次短期加载、荷载历久效用和众次反复荷载效用下发作的变形,这类变形称为受力变形。

  图2-4是依据我邦所做的混凝土棱柱体与立方体抗压强度对照试验的结果。《混凝土构造策画范例》基于平和取偏低值,轴心抗压强度规范值与立方体抗压强度规范值的联系按下式确定:

  抗拉强度是混凝土的根基力学目标之一,也可用它间接地权衡混凝土的冲切强度等其他力学机能。

  混凝土的徐变与混凝土的应力巨细有着亲热的联系。应力越大徐变也越大,跟着混凝土应力的加众,混凝土徐变将爆发分歧的状况:

  (1) 混凝土正在荷载反复效用下的应力--应变弧线)3fcf时: 先河,混凝土应力--应变弧线凸向应力轴,正在反复荷载进程中逐步形成直线,再源委众次反复加卸载后,其应力--应变弧线由凸向应力轴而逐步凸向应变轴,乃至加卸载不行变成关闭环,这符号着混凝土内部微毛病的繁荣加剧趋近捣蛋。跟着反复荷载次数的加众,应力--应变弧线倾角不停减小,至荷载反复到某肯定次数时,混凝土试件会因告急开裂或变形过大而导致捣蛋。

  即使正在试件上下外面涂少少润滑剂,这时试件与压力机垫板间的摩擦力大大减小,其横向变形简直不受限制,受压时没有“套箍”效用的影响,试件将沿着平行于力的效用对象发作几条毛病而捣蛋,测得的抗压强度就低。

  混凝土的疲乏强度用疲乏试验测定。疲乏试验采用100mm×l00mm×300mm或150mm×150mm×450mm的棱柱体,把能使棱柱体试件经受200万次或其以上轮回荷载而爆发捣蛋的压应力值称为混凝土的疲乏抗压强度。

  养护欠好以及混凝土构件的边际受限制从而阻滞混凝土压缩时,会使混凝土构件外面或水泥地面上展现压缩毛病。

  正在两个平面效用着法向应力l和2,第三个平面上应力为零的双向应力状况下,分歧混凝土强度的二向捣蛋包络图如图2-7所示,图中0是单轴向受力状况下的混凝土强度。一朝超过包络线就意味着资料爆发捣蛋。

  混凝土正在三向受压的状况下,因为受到侧向压力的限制效用,最大主压应力轴的抗压强度fcc(l)有较大水平的拉长,其转化纪律随两侧向压应力(2,3)的比值和巨细而分歧。常例的三轴受压是正在圆柱体四周加液压,正在两侧向等压(2=3= fL0)的状况下举行的。由试验获得的履历公式为:

  混凝土中的砂、石、水泥胶体构成了弹性骨架,苛重经受外力,并使混凝土具有弹性变形的特征。而水泥胶体中的凝胶、孔隙和界面初始微毛病等,正在外力效用下使混凝本地货生塑性变形。另一方面,混凝土中的孔隙、界面微毛病等缺陷又往往是混凝土受力捣蛋的来源。

  试件正在试验机上单向受压时,竖向缩短,横向扩张,因为混凝土与压力机垫板弹性模量与横向变形系数分歧,压力机垫板的横向变形昭彰小于混凝土的横向变形,是以垫板通过接触面上的摩擦力限制混凝土试块的横向变形,就象正在试件上下端各加了一个套箍,以致混凝土捣蛋时变成两个对顶的角锥形捣蛋面,抗压强度比没有限制的状况要高。

  浇注混凝土时的泌水效用会惹起重缩,硬化进程中因为水泥浆水化酿成的化学压缩和干缩受到骨料的范围,会正在分歧宗旨的界面惹起联络捣蛋,变成随机散布的界面毛病。

  AB段 (=0.3fc~0.8fc ):逾越A点,进人毛病安闲扩展的第2阶段,混凝土的变形为弹塑性变形,临界点B的应力可能举动历久抗压强度的按照;

  (3) 拉--压状况:第二、四象限为拉--压应力状况,此时混凝土的强度均低于单向拉伸或压缩时的强度。

  当对棱柱体试件加载,应力抵达(0.1~1.0)fc某一值时,其加载刹那发作的应变为瞬时应变ela。

  (2) 混凝土单轴向受压应力--应变弧线)美邦 E.Hognestad 发起的模子

  ③ 低落段区别较大:强度等第低,低落段平缓,应力低落慢;强度等第高的混凝土,低落段较陡,应力低落很速。(等第高的混凝土,受压时的延性不如等第低的混凝土)

  OA段 (0.3fc ~ 0.4fc ):从加载至A点为第1阶段,混凝土的变形苛重是弹性变形,应力一应变联系亲密直线,称A点为比例极限点;

  水泥用量越众,徐变越大;水灰比越大,徐变也越大。骨料弹性性子也昭彰地影响徐变值,普通,骨料越坚硬,弹性模量越高,对水泥石徐变的限制效用越大,混凝土的徐变越小。

  寻常混凝土是由水泥、砂、石资料用水搀合硬化后变成的人工石材,是众相复合资料。寻常把混凝土的构造分为三种根基类型:微观构造即水泥石构造;亚微观构造即混凝土中的水泥砂浆构造;宏观构造即砂浆和粗骨料两组分编制。

  实质混凝土构造构件民众是处于复合应力状况,比方框架梁、柱既受到柱轴向力效用,又受到弯矩和剪力的效用。节点区混凝土受力状况普通更为杂乱。同时,商量复合应力状况下混凝土的强度,对待清楚混凝土的强度外面也有首要的意思。

  正在寻常试验机上得回有低落段的应力--应变弧线是对比贫寒的。若采用有伺装束备能职掌低落段应变速率的奇特试验机,就可能丈量出具有实正在低落段的应力--应变全弧线。我邦采用棱柱体试件测定一次短期加载下混凝土受压应力--应变全弧线。可能看到,这条弧线网罗上升段和低落段两个局限:

  可能采用直接轴心受拉的试验本事来测定。可是,因为混凝土内部的不匀称性,加之安设试件的过失等理由,精确测定抗拉强度是很贫寒的。是以,邦外里也常用如图2-5所示的圆柱体或立方体的劈裂试验来间接测试混凝土的轴心抗拉强度。依据弹性外面,劈拉强度ft,s可按下式准备:

  外洋常采用混凝土圆柱体试件来确定混凝土轴心抗压强度。比方美邦、日本和欧洲混凝土协会(CEB)系采用直径6英寸(152mm)、高12英寸(305mm)的圆柱体规范试件的抗压强度举动轴心抗压强度的目标,记作fc。

  我邦邦度规范《寻常混凝土力学机能试验本事》(GBJ81-85)规矩以边长为150mm的立方体为规范试件,规范立方体试件正在(203)℃的温度和相对湿度90%以上的滋润氛围中养护28d,服从规范试验本事测得的抗压强度举动混凝土的立方体抗压强度,单元为N/mm2。

  注意:混凝土不是弹性资料,是以不行用已知的混凝土应变乘以范例中所给的弹性模量值去求混凝土的应力。只要当混凝土应力很低时,它的弹性模量与变形模量值才近似相当。混凝土的弹性模量可按下式准备

  压应力低时,抗剪强度随压应力的增大而增大;当压应力约逾越0.6 fc时,抗剪强度随压应力的增大而减小。也便是说因为存正在剪应力,混凝土的抗压强度要低于单向抗压强度。

  《混凝土构造策画范例》规矩以150mm×150mm×300mm的棱柱体试件试验测得的具有95%担保率的抗压强度为混凝土轴心抗压强度规范值,用符号fck显示。

  因为混凝土的徐变,会使构件的变形加众,正在钢筋混凝土截面中惹起应力重散布。正在预应力混凝土构造中会酿成预应力牺牲。

  与弹性资料分歧,混凝土受压应力--应变联系是一条弧线,正在分歧的应力阶段,应力与应变之比的变形模量是一个变数。混凝土的变形模量有如下三种显示本事。

  因为水泥胶体的硬化进程必要众年才调完毕,是以混凝土的强度和变形也随工夫逐步拉长。

  混凝土的立方体抗压强度跟着成型后混凝土的龄期逐步拉长,拉长速率先河较速,其后逐步怠缓,强度拉长进程往往要延续几年,正在滋润境况中往往延续更长。

  《混凝土构造策画范例》规矩用上述规范试验本事测得的具有95%担保率的立方体抗压强度举动混凝土的立方体抗压强度规范值,用符号fcu,k显示。

  《混凝土构造策画范例》规矩混凝土强度等第应按立方体抗压强度规范值fcu,k确定。混凝土强度等第划分有C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75和C80,共14个等第。比方,C30显示立方体抗压强度规范值为30N /mm2。此中,C50~C80属高强度混凝土范围。

  立方体试件的强度对比安闲,是以我邦把立方体强度值举动混凝土强度的根基目标,并把立方体抗压强度举动评定混凝土强度等第的规范。

  我邦《寻常混凝土力学机能试验本事》规矩以150mm×150mm×300mm的棱柱体举动混凝土轴心抗压强度试验的规范试件。棱柱体试件与立方体试件的创制条目不异,试件上下外面不涂润滑剂。棱柱体试件的抗压强度都比立方体的强度值小,而且棱柱体试件高宽比越大,强度越小。

  2019一级构造工程师《钢筋混凝土构造》课本:第五章第六节2019一级构造工程师《钢筋混凝土构造》课本:第五章第五节

  试验讲明,劈裂抗拉强度略大于直给与拉强度,劈拉试件的巨细对试验结果也有肯定影响。轴心抗拉强度只要立方抗压强度的1/17~1/8,混凝土强度等第愈高,这个比值愈小。

  弹性模量的测试本事:对规范尺寸150mm×150mm×300mm的棱柱体试件,先加载至=0.5fc,然后卸载至零,再反复加载卸载5 ~10次。因为混凝土不是弹性资料,每次卸载至应力为零时,存正在渣滓变形,跟着加载次数加众,应力--应变弧线渐趋安闲并根基上趋于直线。该直线的斜率即定为混凝土的弹性模量。

  加载速率越速,测得的强度越高。寻常规矩加载速率为:混凝土强度等第低于C30时,取每秒钟0.3~0.5N/mm2;混凝土强度等第高于或等于C30时,取每秒钟0.5~0.8N/mm2。

  式中 o混凝土应力--应变弧线正在原点处的切线与横坐标的夹角。

  常睹工程楷模:钢管混凝土柱、螺旋箍筋柱、密排侧向箍筋柱。 可供应侧向限制, 以升高混凝土的抗压强度和延性。

  体积变形: 混凝土因为硬化进程中的压缩以及温度和湿度转化所发作的变形,这类变形称为体积变形。

  BC段 (=0.8fc~1.0fc):毛病火速繁荣的担心闲状况直至峰点C,这一阶段为第3阶段,这时的峰值应力max寻常举动混凝土棱柱体的抗压强度fc,相应的应变称为峰值应变0,其值正在0.0015~0.0025之间摇动,寻常取0=0.002。

  三向受压下混凝土圆柱体的轴向应力--应变弧线可能由四周用液体压力加以限制的圆柱体举行加压试验获得。跟着侧向压力的加众,试件的强度和延性都有明显升高。

  衔尾图2-15中O点至弧线任一点应力为c处割线的斜率,称为纵情点割线模量或称变形模量。因为总变形c中蕴涵弹性变形ela和塑性变形pla两局限,由此所确定的模量也可称为弹塑性模量。它的外达式为:

  弧线形态与受压时雷同,具有上升段和低落段。试验测试讲明,正在试件加载的初期,变形与应力呈线%达比例极限,加载至峰值应力的76%~83%时,弧线展现临界点(即毛病担心闲扩展的开始),来到峰值应力时对应的应变只要75×10-6 ~115×10-6。弧线低落段的坡度随混凝土强度的升高而更嵬峨。受拉弹性模量与受压弹性模量值根基不异。

  构造或资料经受的荷载或应力稳固,而应变或变形随工夫拉长的景象称为徐变。混凝土的徐变性格苛重与工夫参数相合。

  其余,还可能看出,抗剪强度跟着拉应力的增大而减小,也便是说剪应力的存正在也会使抗拉强度消重。

  混凝土的疲乏是正在荷载反复效用下发作的。混凝土正在荷载反复效用下惹起的捣蛋称为疲乏捣蛋。疲乏景象大批存正在于工程构造中,钢筋混凝土吊车梁受到反复荷载的效用,钢筋混凝土道桥受到车辆振动的影响以及口岸海岸的混凝土构造受到海浪冲锋而毁伤等都属于疲乏捣蛋景象。疲乏捣蛋的特色是毛病小而变形大。

  正在混凝土应力--应变弧线上某一应力c处作统统线,其应力增量与应变增量之比值称为相应于应力c时混凝土的切线模量。

  当混凝土应力c0.5fc时,徐变变形与应力不行正比,徐变变形比应力拉长要速,称为非线性徐变。正在非线性徐变限制内,当加载应力过高时,徐变变形快速加众不再收敛,呈非安闲徐变的景象,大概酿成混凝土的捣蛋。混凝土构件正在利用时期,应该避免每每处于稳固的高应力状况。

  公式中,fL前的数字为侧向应力系数,均匀值为5.6,当侧向压应力较低时获得的系数值较高。

  混凝土的疲乏强度与反复效用时应力转化的幅度相合。正在不异的反复次数下,疲乏强度跟着疲乏应力比值的减小而增大。疲乏应力比值cf按下式准备:

  正在峰值应力此后,毛病急忙繁荣,试件的均匀应力强度低落,应力--应变弧线向下弯曲,直到凹向爆发蜕化,弧线展现“拐点(D)”。逾越“拐点”,弧线先河凸向应变轴,此段弧线中曲率最大的一点E称为“收敛点”。从收敛点E先河此后的弧线称为收敛段,这时意会的主毛病已很宽,对无侧向限制的混凝土,收敛段EF已遗失构造意思。

  《混凝土构造策画范例》规矩,钢筋混凝土构造的混凝土强度等第不应低于C15;当采用HRB335级钢筋时,混凝土强度等第不宜低于C20;当采用HRB400和RRB400级钢筋以及经受反复荷载的构件,混凝土强度等第不得低于C20。预应力混凝土构造的混凝土强度等第不应低于C30;当采用钢绞线、钢丝、热治理钢筋作预应力钢筋时,混凝土强度等第不宜低于C40o

  养护时温度高、湿度大,水泥水化效用充塞,徐变越小;而利用受到荷载效用后所处的境况温度越高、湿度越低,则徐变越大。

  混凝土的抗压强度与试件的形态相合,采用棱柱体比立方体能更好地反应混凝土构造的实质抗压本事。用混凝土棱柱体试件测得的抗压强度称轴心抗压强。

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  ③ 构造实体的境况条目与尝试室标养试块分歧,标养试块立方体强度不行实正在响应构造实体混凝土的抗压强度,务必加众同条目养护试块立方体强度予以剖断构造实体的强度;

  ① 施工单元按图纸规矩的强度等第创制混凝土, 现场用同样的混凝土创制肯定量的试块, 以查验其立方体抗压强度是否餍足条件;

  工程上可能通过成立密排螺旋筋或箍筋来限制混凝土,改观钢筋混凝土构造的受力机能。

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