•钢筋混凝土原理和分析•硕士研究生课程•第二篇钢筋和混凝土的组合作用•5.钢筋的力学性能•5.1混凝土结构中的钢筋•1.钢筋•HPB300(热扎光圆钢筋)•HRB335,HRB400(热扎带肋钢筋)•RRB400(余热处理钢筋)•软钢,应力应变曲线有明显的屈服台阶•2.高强钢筋•高强钢丝(抗拉强度>1000)•钢铰线(3~7股扭结而成)•热处理钢筋(φ6~φ10)•硬钢,应力应变曲线无明显屈服台阶2Nmm•3.型钢•钢管、工字钢、方钢等•一般为软钢•4.钢丝网水泥•用细钢丝编织成网片,浇注水泥砂浆后成薄板状。•5.其他材料•竹子、铸铁、钢纤维、玻璃纤维等•5.2应力-应变曲线•5.2.1软钢•屈服强度、极限强度、弹性模量、极限延伸率或•yfbfsE5101.5byff.•1.两折线模型•不考虑钢筋的硬化与下降两阶段sssysysyEf•2.三折线模型•考虑钢筋硬化按线性变化,但不考虑钢筋下降阶段•——屈服台阶终应变,经试验得:•Ⅰ级钢为,Ⅱ级钢为•——硬化系数,经试验得:•Ⅰ级钢为0.016,Ⅱ级钢为0.04()sssysyysshysshSsshEffEsh21.961021.5810(0.01)ssEE(清华大学)•(3)全曲线模型•考虑钢筋硬化按曲线变化,但不考虑钢筋下降阶段sssysyysshsshssuEff2()2(60)()60()22(301)sshsshsysshmmffr22()(301)60115suyffrrmrsushr0.02~0.025su(1.50~1.58)suyff•根据清华大学资料,建议Ⅰ级钢1.58suyffⅡ级钢1.53suyffⅢ级钢1.50suyff5.2.2硬钢应力-应变曲线:0.75ebf0.2(0.8~0.9)bff0.20.85bff(我国)0sesssEsenssespspeeE(7~30)n13.50.20.002ssssEf(我国)•5.3反复荷载作用下变形•重复加载:单方向加、卸载、加载...•反复加载:拉、压双方向加载、卸载、(反向)加载...•钢筋重复加载应力-应变曲线:•钢筋屈服后卸载,平行初始加载线,卸载至零有残余应变,随卸载应变值而增大,再加载则沿卸载线上升,到原卸载点后,应力继续提高,然后沿新的更高曲线段上升,但屈服台阶消失,极限强度与原来相近,而相应应变和延伸率降低。resrb5•钢筋反复加载曲线:(1)钢筋屈服之前,卸载和再加载,应力—应变按原弹性关系变化,无残余变形。(2)钢筋屈服之后,卸载线平行于初始加载线,完全卸载后有残余应变,且随卸载时应变增大而增大。(3)反向再加载,则由于包兴格效应其弹性极限显著降低,当应力低于原始屈服强度时,应力应变曲线就变成了非线性,称为软化曲线。(4)反向卸载线仍平行与初始加载线。(5)将同方向(拉或压)加载的应力-应变曲线中,超过前一次加载最大应力的区段(图中粗实线)平移相连后得到的曲线称为骨架曲线,在受拉与受压方向各有一条,而首次加载方向的骨架曲线与钢材一次拉伸曲线一致,而反向加载骨架曲线却有明显差别,主要表现在第一次反向加载屈服点降低,且无明显屈服台阶,但后继的应力—应变曲线基本相符。(0)sresr•包兴格效应:•钢筋一次受力屈服后,反向加载时弹性极限显著降低,且首次加载达到的应变值越大,反向弹性极限降低越多,该现象称为包兴格效应。••加藤模型:对软化曲线建立如图所示局部坐标,坐标原点为加载或反向加载的起点O,局部坐标中A点应力为前次同向加载的最大应力,割线模量。加滕建议软化段曲线为:OA(0)AE1(1)0aaaa1aa•.•试验给出:由原点O的斜率sddE可得:ssAEaEElg(10)6sAresEE12resssres——反向加载历史的骨架应变值之和12,,ss——反向加载骨架应变增量,见图可得:1aa•Kent-Park模型:采用Ramberg—Osgood应力—应变曲线的形式,•建议软化曲线为:•在整体坐标系中:•••在局部坐标系中:11rssssischE...