1、1.了解鋼筋混凝土的了解鋼筋混凝土的基本概念及特點基本概念及特點2.掌握鋼筋的物理性掌握鋼筋的物理性能及主要強度指標，能及主要強度指標，理解混凝土及鋼筋在理解混凝土及鋼筋在工程實際當中的應用。工程實際當中的應用。3.論述鋼筋與混凝土論述鋼筋與混凝土之間的黏結及相互影之間的黏結及相互影響響第一節第一節 鋼筋混凝土的基本概念及特點鋼筋混凝土的基本概念及特點第二節第二節 混凝土混凝土第三節第三節 鋼筋鋼筋第四節第四節 鋼筋與混凝土的特性鋼筋與混凝土的特性本章目錄本章目錄基本要求基本要求第一章第一章 鋼筋混凝土結構的基本概念和材料的物理力學性能鋼筋混凝土結構的基本概念和材料的物理力學性能第一節第一節

2、鋼筋混凝土的基本概念及特點鋼筋混凝土的基本概念及特點1. 1. 鋼筋混凝土結構的基本概念鋼筋混凝土結構的基本概念2. 2. 鋼筋混凝土結構的特點鋼筋混凝土結構的特點了解鋼筋混凝土的基本概念及特點了解鋼筋混凝土的基本概念及特點本節目錄本節目錄基本要求基本要求1. 鋼筋混凝土結構的基本概念鋼筋混凝土結構的基本概念定義：定義：由兩種力學性能完全不同的材料由兩種力學性能完全不同的材料-鋼筋和混凝鋼筋和混凝土結合成整體，共同發揮作用的一種建筑材料。土結合成整體，共同發揮作用的一種建筑材料。 抗壓強度高，抗拉強度低。 一般抗拉強度只有抗壓強度的1/81/20。 破壞時具有明顯的脆性性質。 混凝土有良好的抗

3、壓強度，適用于承壓為主的構件，如柱和拱。另一方面，混凝土是一種脆性材料、抗拉強度遠低于抗壓強度，故素混凝土不適用于制作完全受拉或部分截面受拉的結構構件。素混凝土梁與鋼筋混凝土梁的對比 極限狀態：素砼梁：無明顯變形，開裂即破壞 鋼筋砼梁：有明顯變形，鋼筋屈服，砼壓碎 承載能力：素砼梁：取決于混凝土的抗拉，低 鋼筋砼梁：取決于鋼筋抗拉和砼抗壓強度，高 抗裂能力：配筋后略有增加，但不顯著（后附素混凝土梁例子）P Pcrcr = 9.7kN = 9.7kN1 50300fc=13.4N/mm2ft=1.54N/mm2 f ft ts sc c= = f ft t2500素混凝土梁素混凝土梁跨中受拉邊緣

4、應力達到跨中受拉邊緣應力達到混凝土抗拉強度混凝土抗拉強度時，梁底將開裂，時，梁底將開裂，梁隨即破壞，表現為脆性斷裂，無明顯預兆。梁隨即破壞，表現為脆性斷裂，無明顯預兆。P Pcrcr = 9.7kN = 9.7kN1 50300fc=13.4N/mm2ft=1.54N/mm2 f ft ts sc c= = f ft t2500素混凝土梁素混凝土梁P Pu u P Pcrcrs sc c= = f ft t f ft t破壞時跨中截面受壓邊緣的壓應力與抗拉強度相近，遠未達到破壞時跨中截面受壓邊緣的壓應力與抗拉強度相近，遠未達到混凝土的抗壓強度。混凝土的抗壓強度。混凝土抗壓強度高的特點未得到充分

5、利用混凝土抗壓強度高的特點未得到充分利用。 共同工作的基礎，因為： 兩者之間存在較好的傳遞應力的能力，粘結力； 兩種材料的溫度線膨脹系數相近； 混凝土對鋼筋的保護，抗火和耐久性提高。1 1）就地取材；）就地取材；2 2）耐久性好；）耐久性好；3 3）整體性好；）整體性好；4 4）可模性好；）可模性好；5 5）耐火性好。）耐火性好。1 1）自重大；）自重大；2 2）抗裂性能差；）抗裂性能差；3 3）現澆結構模板用量大；）現澆結構模板用量大；4 4）工期長等等。）工期長等等。2 2、鋼筋混凝土結構的特點、鋼筋混凝土結構的特點主要優點：主要優點：主要缺點：主要缺點：第二節第二節 混凝土混凝土一、一、

6、 混凝土的強度混凝土的強度二、二、 混凝土的變形性能混凝土的變形性能 掌握鋼筋混凝土的抗壓強度與抗拉強度知識，掌握鋼筋混凝土的抗壓強度與抗拉強度知識，了解混凝土的變形性能內容。了解混凝土的變形性能內容。本節目錄本節目錄基本要求基本要求一、一、 混凝土的強度混凝土的強度混凝土重要的力學性能-混凝土強度，對安全性和耐久性有直接的影響。定義：指混凝土材料達到破壞或開裂極限狀態時所能夠承受的壓力。相關因素：材料的組成、養護條件及齡期、受力狀態等1.混凝土的抗壓強度混凝土的抗壓強度1）立方體抗壓強度）立方體抗壓強度我國規定用立方體抗壓強度作為混凝土強度的基本指我國規定用立方體抗壓強度作為混凝土強度的基本

7、指標。新修訂標。新修訂橋規橋規中規定中規定 以邊長為150的立方體試件，按標準方法制作，在標準 的環境里養護28d，采用標準試驗方法進行加壓，取具有95保證率時得出的抗壓強度作為混凝土強度的等級標準，稱為立方體抗壓強度立方體抗壓強度標準值，用符號fcu,k表示。圖圖2-12-1混凝土立方體試塊的破壞特征混凝土立方體試塊的破壞特征a)a)不涂潤滑劑不涂潤滑劑b)b)涂潤滑劑涂潤滑劑圖圖2-2-2 2混凝土立方體的抗壓強度隨混凝土齡期的變化混凝土立方體的抗壓強度隨混凝土齡期的變化11在潮濕環境下在潮濕環境下22在干燥環境下在干燥環境下混凝土的抗壓強度與試件形狀有關，在實際工程中，一般的受壓構件不是

8、立方體而是棱柱體，即構件的高度要比截面的寬度或長度大。并且棱柱體試件高寬比越大，強度越小圖圖2-32-3混凝土棱柱體與混凝土棱柱體與立方體軸心抗壓強度的關系立方體軸心抗壓強度的關系混凝土結構設計規范規定混凝土強度等級應按立方體抗壓強度標準值fcu,k確定。 混凝土強度C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75和C80，共14個等級。例如，C30表示立方體抗壓強度標準值為30N /mm2。其中，C50C80屬高強度混凝土范疇。 實際工程中如采用200mm或100mm的立方體試塊，測得的立方體抗壓強度分別誠意換算系數1.05和0.95。公

9、路橋涵受力構件的混凝土強度等級選擇規定：（1）鋼筋混凝土構件不應低于從C20，當采用HRB400、KL400級鋼筋配筋時，不應低于C25。（2）預應力混凝土構件不應低于C40.2）軸心抗壓強度）軸心抗壓強度 混凝土結構設計規范規定以150mm150mm300mm的棱柱體試件試驗測得的具有95保證率的抗壓強度為混凝土軸心抗壓強度標準值，用符號fck或fc表示。 2.混凝土的軸心抗拉強度混凝土的軸心抗拉強度ftft是鋼筋混凝土及預應力混凝土構件的抗裂度和裂縫寬度及構件斜截面強度時的主要強度指標。 2c45. 0_0.55kcu,tk)645. 11 (395. 088. 0ff測試方法用澆注成型的

10、100mm*100mm*500mm的立方體試塊，通過預埋在試件軸線兩端的鋼筋，對試件施加壓力，試件破壞時即為混凝土軸心抗拉強度。dlFf2st,直接法拉伸試驗間接法劈裂試驗混凝土軸心抗拉強度實驗方法混凝土軸心抗拉強度實驗方法規范規范規定材料強度的標準值規定材料強度的標準值 fk 應具有不小于應具有不小于95%的的保證率。保證率。 3.混凝土強度標準值與設計值混凝土強度標準值與設計值二、二、 混凝土的變形性能混凝土的變形性能混凝土變形的分類混凝土變形的分類荷載作用下的變形體積變形1.混凝土的受力變形混凝土的受力變形混凝土在一次短期荷載作用下應力混凝土在一次短期荷載作用下應力應變關系應變關系 不同

11、強度等級混凝土的受壓應力不同強度等級混凝土的受壓應力應變關系應變關系 混凝土在重復荷載作用下的應力應變關系混凝土在重復荷載作用下的應力應變關系混凝土的彈性模量混凝土的彈性模量E Ec c 混凝土棱柱體一次加載應力混凝土棱柱體一次加載應力應變曲線原點切線的斜率稱為應變曲線原點切線的斜率稱為混凝土的原點切線模量，簡稱彈混凝土的原點切線模量，簡稱彈性模量性模量0ctanEkcu,5c7 .342 . 210fE混凝土在長期荷載作用下的變形混凝土在長期荷載作用下的變形徐變徐變 混凝土在荷載長期作用下，應力不變，其應變隨時間的增長而繼續增長的現象概念概念：混凝土在荷載的長期作用下，其變形隨時間而不斷增長

12、的現象稱為徐變。缺點缺點：徐變會使結構（構件）的（撓度）變形增大，引起預應力損失，在長期高應力作用下，甚至會導致破壞。優點優點：徐變有利于結構構件產生內（應）力重分布，降低結構的受力（如支座不均勻沉降），減小大體積混凝土內的溫度應力，受拉徐變可延緩收縮裂縫的出現。注意注意：與混凝土的收縮一樣，徐變也與時間有關。因此，在測定混凝土的徐變時，應同批澆筑同樣尺寸不受荷的試件，在同樣環境下同時量測混凝土的收縮變形，從徐變試件的變形中扣除對比的收縮試件的變形，才可得到徐變變形。影響因素內在因素：是混凝土的組成和配比。1）水灰比：（應力不變）水灰比越大，徐變越大；2）水泥用量：若水灰比不變，水泥用量越多，

13、徐變越大；3）骨料彈性性質：骨料越堅硬，骨料(aggregate)的剛度（彈性模量）越大，體積比越大，水泥的徐變約束作用越大；4）骨料級配：級配越好，徐變越小； 4. 混凝土的收縮 混凝土在空氣中硬化時體積會縮小，這種現象稱為混凝土的收縮。 收縮是混凝土在不受外力情況下體積變化產生的變形。當這種自發的變形受到外部（支座）或內部（鋼筋）的約束時，將使混凝土中產生拉應力，甚至引起混凝土的開裂。混凝土收縮會使預應力混凝土構件產生預應力損失。 某些對跨度比較敏感的超靜定結構（如拱結構），收縮也會引起不利的內力。混凝土的收縮是隨時間而增長的變形，早期收縮變形發展較快，兩周可完成全部收縮的25%，一個月可

14、完成50%，以后變形發展逐漸減慢，整個收縮過程可延續兩年以上。一般情況下，最終收縮應變值約為（25）10-4 ， 混凝土開裂應變為（0.52.7）10-4 。（2）收縮原因凝縮硬化初期干縮硬化后期一、一、 鋼筋的種類鋼筋的種類二、二、 鋼筋的強度和變形鋼筋的強度和變形三、三、 鋼筋的接頭、彎鉤和彎折鋼筋的接頭、彎鉤和彎折 掌握鋼筋的接頭、彎鉤和彎折等內容，了解掌握鋼筋的接頭、彎鉤和彎折等內容，了解鋼筋的種類和強度、變形。鋼筋的種類和強度、變形。本節目錄本節目錄基本要求基本要求第三節第三節 鋼筋鋼筋第三節第三節 鋼筋鋼筋按化學成分按化學成分一、鋼筋的種類按生產工藝分按生產工藝分碳素鋼熱處理鋼筋普

15、通低合金鋼冷加工（冷拉、冷軋）鋼筋熱軋鋼筋鋼絲橋規中推薦熱軋鋼筋、碳素鋼絲和精軋螺紋鋼筋三大類熱壓鋼筋按外形可分為熱壓鋼筋按外形可分為光圓鋼筋帶肋鋼筋螺旋紋人字紋 月牙紋 (1)熱軋鋼筋熱軋鋼筋由低碳鋼、普通低合金鋼或細晶粒鋼在高溫狀態下軋制而成。(2)碳素鋼絲 分光面鋼絲、螺紋肋鋼絲和刻痕鋼絲等(3)鋼絞線(S)由多根高強鋼絲扭結而成，抗拉強度為15701960MPa。橋梁工程中常用的鋼絞線有：1*2（兩股）、1*3（三股）、1*7（七股）（4）精軋螺紋鋼筋用于中小跨徑的預應力混凝土橋梁構件（5）冷軋帶肋鋼筋公路混凝土橋涵的鋼筋按以下規定采用：（1）鋼筋混凝土及預應力混凝土構件中的普通鋼筋選

16、用：熱軋R235 HRB335 HRB400 KL400預應力混凝土構件中的箍筋應選用其中的帶肋鋼筋按構造要求配置的鋼筋網可采用冷軋帶肋鋼筋。（2）預應力混凝土構件中的預應力鋼筋應選用鋼絞線、鋼絲；中、小型構件或豎橫向預應力鋼筋，也可選用精軋螺紋鋼筋二、二、 鋼筋的強度和變形鋼筋的強度和變形1.鋼筋的應力應變關系有明顯屈服點鋼筋的應力應變關系曲線無明顯屈服點鋼筋的應力應變關系曲線2.2.鋼筋的塑性性能鋼筋的塑性性能鋼筋塑性性能以伸長率鋼筋塑性性能以伸長率 鋼筋的冷彎試驗冷彎角度 A輥軸直徑 D鋼筋直徑和冷彎性能來表述和冷彎性能來表述3.鋼筋的松弛與疲勞松弛： 鋼筋在多次重復荷載作用下，發生脆性

17、突然斷裂的現象。 鋼筋受力后在保持長度不變的情況下，應力隨時間的增長而逐漸降低的現象。 預應力混凝土結構中，預應力鋼筋張拉后長度基本保持不變，將產生松弛現象，引起應力損失。疲勞：橋規給出的鋼筋松弛損失中間值和終極值的比值時間210203040比值0.50.610.740.871.0鋼筋的松弛與時間關系鋼筋的松弛與時間關系松弛與初始應力、溫度和鋼筋品種等因素有關目前我國生產的高強鋼絲和鋼絞線按其生產工藝不同分為級松弛和級松弛。4.鋼筋的冷加工和熱處理鋼筋的冷加工和熱處理鋼筋的冷加工：冷拉 冷拔 冷軋冷拉是在常溫下用機械方法將具有明顯屈服點的鋼筋拉到超過屈服強度，即強化階段中的某一個應力值，然后卸

18、載至零。鋼筋經冷拉后，屈服強度提高，但塑性降低，稱冷拉硬化。冷拉只能提高鋼筋的抗拉強度。冷拉只能提高鋼筋的抗拉強度。鋼筋的熱處理：淬火、回火 冷拉前、后的應力應變曲線冷拉前、后的應力應變曲線 鋼筋的冷拔鋼筋的冷拔 冷拔冷拔是用強力把光圓鋼筋通過比其本身直徑稍小的、硬質合金模是用強力把光圓鋼筋通過比其本身直徑稍小的、硬質合金模上的錐形拔絲孔，使鋼筋產生變形，橫截面減小，長度增大。上的錐形拔絲孔，使鋼筋產生變形，橫截面減小，長度增大。冷冷拔可以同時提高鋼筋的抗拉強度和抗壓強度。拔可以同時提高鋼筋的抗拉強度和抗壓強度。5.鋼筋的標準強度和設計強度（見教材表）鋼筋的標準強度和設計強度（見教材表）三、三

19、、 鋼筋的接頭、彎鉤和彎折鋼筋的接頭、彎鉤和彎折鋼筋接頭形式：焊接接頭、綁扎接頭和機械連接接頭。1）焊接接頭閃光接觸對焊和電弧搭接焊。閃光焊是將兩根鋼筋安放成對接形式，利用電阻熱使接觸點金屬融化，產生強烈飛濺，形成閃光迅速施加頂鍛力完成的，質量高，加工簡單。電弧搭接焊是以焊條作為一級，鋼筋為另一極，利用焊接電流通過產生的電弧熱進行焊接的一種熔焊方法。鋼筋電弧焊可采用搭接焊和幫條焊兩種形式。電弧焊一般采用雙面焊縫（不應小于5d），困難時采用單面焊縫（不應小于10d）。2）機械連接接頭橋規推薦采用套筒擠壓接頭和鐓粗直螺紋接頭（1）套筒擠壓接頭將兩根待連接的帶肋鋼筋用剛套筒作為連接體，套于鋼筋端部，

20、使用擠壓設備沿筒徑向擠壓，是套筒產生塑性變形，使變形的套筒與鋼筋緊密結合為一個整體。適用于直徑為14-16mm的HRB335和HRB400帶肋鋼筋。2）鐓粗直螺紋接頭將鋼筋的連接端先行鐓粗，再加工出圓柱螺紋，并用連接套筒連接的鋼筋接頭。適用于直徑為18-40mm的HRB335和HRB400鋼筋的連接。 綁扎接頭的鋼筋直徑不宜大于28mm，軸心受壓和偏心受壓鋼筋，不大于32mm。軸心受拉和小偏心受拉構件不得采用綁扎接頭。3）綁扎接頭橋規對綁扎接頭應用范圍、搭接長度及接頭布置如下：鋼筋種類鋼筋種類混凝土強度等級混凝土強度等級C20C20C25C25C25C25R235R23535d35d30d30d25d25dHRB335HRB33545d45d40d40d35d35dHRB400HRB400、KL400KL40055d55d50d50d45d45d2.鋼筋的彎鉤和彎折鋼筋的彎鉤和彎折為了防止鋼筋在混凝土中的滑動，對于承受拉力的光面鋼筋、需在端頭設置半圓彎鉤；受壓的光面鋼筋可不設彎鉤。彎鉤的內側彎曲直徑D不宜過小，對光面鋼筋D一般不大于2.5d；帶肋鋼筋D一般應大于4-5d，在彎折處鋼筋內側彎曲直徑D不得