混凝土结构设计原理ch2混凝土.ppt

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混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第2章混凝土结构用材料的性能TY2013昆明理工大学建工学院混凝土是由水泥、水、骨料按一定比例配合，经混凝土是由水泥、水、骨料按一定比例配合，经过硬化后形成的人工石。

其为过硬化后形成的人工石。

其为多相复合材料多相复合材料，其其质量质量的好坏与材料、施工配合比、施工工艺、龄期、环境的好坏与材料、施工配合比、施工工艺、龄期、环境等诸多因素有关等诸多因素有关。

1.21.2混凝土混凝土1.2.11.2.1混凝土的组成结构混凝土的组成结构混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第2章混凝土结构用材料的性能TY2013昆明理工大学建工学院强度等级用符号强度等级用符号C表示，如：

表示，如：

C30表示表示fcu,k=30N/mm2（30MPa）规范规范根据强度范围，从根据强度范围，从C15C80共划分为共划分为14个强度等级，个强度等级，级差为级差为5N/mm2。

C50以上为高强混凝土。

以上为高强混凝土。

1.2.21.2.2混凝土的强度性能混凝土的强度性能混凝土结构中，主要利用它的抗压强度。

混凝土结构中，主要利用它的抗压强度。

因此抗压强度是混凝土力学性能中最主要和因此抗压强度是混凝土力学性能中最主要和最基本的指标。

最基本的指标。

混凝土的强度等级用立方体抗压强度来划分。

用边长混凝土的强度等级用立方体抗压强度来划分。

用边长150mm立方体标准试件，在标准条件下（立方体标准试件，在标准条件下（203，90%湿度）养护湿度）养护28天，用标准试验方法（加载速度天，用标准试验方法（加载速度0.30.5N/（mm2sec），两端不涂，两端不涂润滑剂）测得的具有润滑剂）测得的具有95%保证率的立方体抗压强度。

保证率的立方体抗压强度。

150150150混凝土的抗压强度混凝土的抗压强度混凝土强度等级混凝土强度等级（立方体抗压强度（立方体抗压强度fcu,k）混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第2章混凝土结构用材料的性能TY2013昆明理工大学建工学院不同的试验方法对不同的试验方法对fcu,k有较大的影响。

有较大的影响。

承压板与试件间不涂油，由于摩擦力形成承压板与试件间不涂油，由于摩擦力形成“箍箍”的作用，的作用，试验强度偏高。

试验强度偏高。

承压板与试件间涂油，承压板与试件间涂油，“箍箍”的作用减小，试验强度偏低。

的作用减小，试验强度偏低。

试验方法和非标试件的强度折算试验方法和非标试件的强度折算不涂油涂油混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第2章混凝土结构用材料的性能TY2013昆明理工大学建工学院非标准试件的强度折算：

非标准试件的强度折算：

=0.95=1.05边长=150边长=100边长=200=1.0混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第2章混凝土结构用材料的性能TY2013昆明理工大学建工学院美国、日本、加拿大等国家，采用圆柱体（直美国、日本、加拿大等国家，采用圆柱体（直径径150mm，高高300mm）标准试件测定的抗压强度标准试件测定的抗压强度来划分强度等级，符号记为来划分强度等级，符号记为fc。

圆柱体强度与我国标准立方体抗压强度的换算圆柱体强度与我国标准立方体抗压强度的换算关系为，关系为，立方体和圆柱体抗压试验都不能代表混凝土在立方体和圆柱体抗压试验都不能代表混凝土在实际构件中的受力状态，只是用来在同一标准条实际构件中的受力状态，只是用来在同一标准条件下比较混凝土强度水平和品质的标准（制作、件下比较混凝土强度水平和品质的标准（制作、测试方便）。

测试方便）。

混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第2章混凝土结构用材料的性能TY2013昆明理工大学建工学院轴心抗压强度采用棱柱体试件测定，用符号轴心抗压强度采用棱柱体试件测定，用符号“fc”表示。

表示。

轴心抗压强度轴心抗压强度fc（棱柱体强度）棱柱体强度）实际工程中混凝土的制作、养护差；实际工程中混凝土的制作、养护差；混凝土的长期强度比短期强度低；混凝土的长期强度比短期强度低；150150300实际混凝土强度实际混凝土强度与试块混凝土强与试块混凝土强度的修正系数度的修正系数脆性折减脆性折减系数系数棱柱体强度棱柱体强度与立方体强与立方体强度之比值度之比值混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第2章混凝土结构用材料的性能TY2013昆明理工大学建工学院实际混凝土强度实际混凝土强度与试块混凝土强与试块混凝土强度的修正系数度的修正系数脆性折减脆性折减系数系数棱柱体强度棱柱体强度与立方体强与立方体强度之比值度之比值混凝土混凝土强度强度等级等级C40C45C50C55C60C65C70C75C80c10.760.760.760.770.780.790.800.810.82c21.000.9840.9680.9510.9350.9190.9030.8870.87c1和和c2值值混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第2章混凝土结构用材料的性能TY2013昆明理工大学建工学院混凝土抗拉强度用符号混凝土抗拉强度用符号ft表示。

构件开表示。

构件开裂、裂缝、变形，以及受剪、受扭、受冲裂、裂缝、变形，以及受剪、受扭、受冲切等的承载力均与抗拉强度有关。

切等的承载力均与抗拉强度有关。

2.轴心抗拉强度轴心抗拉强度ft50015015010016轴心受拉试验轴心受拉试验轴心抗拉强度与轴心抗拉强度与立方体抗压强度立方体抗压强度的折算系数的折算系数试验离散性的试验离散性的影响系数影响系数混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第2章混凝土结构用材料的性能TY2013昆明理工大学建工学院混凝土的轴心抗拉强度远小于抗压强度。

一般为混凝土的轴心抗拉强度远小于抗压强度。

一般为（1/81/20）fcu，且与且与fcu不成线性关系。

不成线性关系。

fcu越大，越大，ft/fcu值越小，两者关系见图及公式。

值越小，两者关系见图及公式。

0102030405060708090100123456ftfcu轴心受拉强度与立方体强度间的换算关系轴心受拉强度与立方体强度间的换算关系混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第2章混凝土结构用材料的性能TY2013昆明理工大学建工学院劈拉试验劈拉试验PaP拉拉压压压压由于轴心受拉试验对中困难，也常常采用立方体或圆柱体劈由于轴心受拉试验对中困难，也常常采用立方体或圆柱体劈拉试验测定混凝土的劈裂抗拉强度拉试验测定混凝土的劈裂抗拉强度混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第2章混凝土结构用材料的性能TY2013昆明理工大学建工学院fcfcu?

不涂润滑剂不涂润滑剂涂润滑剂涂润滑剂3.混凝土破坏机理混凝土破坏机理试件承压面不涂润滑剂，横向变形受承压面上的摩擦力约试件承压面不涂润滑剂，横向变形受承压面上的摩擦力约束，处于三向受压应力状态。

立方体试件由于高宽比小，所束，处于三向受压应力状态。

立方体试件由于高宽比小，所受影响较大，棱柱体试件高宽比较大，中部变形不受约束，受影响较大，棱柱体试件高宽比较大，中部变形不受约束，基本处于单向均匀受压，故抗压强度低于立方体试件。

所以，基本处于单向均匀受压，故抗压强度低于立方体试件。

所以，当混凝土的横向变形受到约束，其抗压强度可以得到提高。

当混凝土的横向变形受到约束，其抗压强度可以得到提高。

原因与混凝土的破坏机理有关。

原因与混凝土的破坏机理有关。

混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第2章混凝土结构用材料的性能TY2013昆明理工大学建工学院试试验验证证实实了了混混凝凝土土在在受受力力前前就就存存在在初初始始微微裂裂缝缝，都都出出现现在在较较大大粗粗骨骨料料的的界界面面开开始始受受力力后后直直到到极极限限荷荷载载，混混凝凝土土内内的的微微裂缝逐渐增多和扩展，可以分作裂缝逐渐增多和扩展，可以分作3个阶段：

个阶段：

max=0.85max=0.65max粘粘结结裂裂缝缝=0用用X光观测的混凝土单轴受压的裂缝过程光观测的混凝土单轴受压的裂缝过程混凝土内部的破坏过程混凝土内部的破坏过程混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第2章混凝土结构用材料的性能TY2013昆明理工大学建工学院max=0.85max=0.65max粘粘结结裂裂缝缝=0用用X光观测的混凝土单轴受压的裂缝过程光观测的混凝土单轴受压的裂缝过程混凝土内部的破坏过程混凝土内部的破坏过程1.微微裂缝相对称定期裂缝相对称定期（/max0.30.5）这这时时混混凝凝土土的的压压应应力力较较小小，虽虽然然有有些些微微裂裂缝缝的的尖尖端端因因应应力力集集中中而而沿沿界界面面略略有有发发展展，也也有有些些微微裂裂缝缝和和间间隙隙因因受受压压而而有有些些闭闭合合，对对混混凝凝土土的的宏宏观观变变形形性性能能无无明明显显变变化化。

即即使使荷荷载载的的多多次次重重复复作作用用或或者者持持续续较较长长时时间间，微微裂裂缝缝也也不不致致有有大大发发展展，残残余变形很小。

余变形很小。

混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第2章混凝土结构用材料的性能TY2013昆明理工大学建工学院max=0.85max=0.65max粘粘结结裂裂缝缝=0用用X光观测的混凝土单轴受压的裂缝过程光观测的混凝土单轴受压的裂缝过程混凝土内部的破坏过程混凝土内部的破坏过程2.稳定裂缝发展期（稳定裂缝发展期（/max0.750.9）混混凝凝土土在在高高应应力力作作用用下下，粗粗骨骨料料的的界界面面裂裂缝缝突突然然加加宽宽和和延延伸伸，水水泥泥砂砂浆浆中中的的已已有有裂裂缝缝也也加加快快发发展展，并并和和相相邻邻的的粗粗骨骨料料界界面面裂裂缝缝相相连连。

这这些些裂裂缝缝逐逐个个连连通通，构构成成大大致致平平行行于于压压应应力力方方向向的的连连续续裂裂缝缝。

这这一一阶阶段段的的应应力力增增量量不不大大，而而裂裂缝缝发发展展迅迅速速，变变形形增增长长大大。

即即使使应应力力维维持持常常值值，裂裂缝缝仍仍将将继继续续发发展展，不不再再能能保保持持稳稳定定状状态态。

纵纵向向的的通通缝缝将将试件分隔成数个小柱体，承载力下降而导致混凝土的最终破坏。

试件分隔成数个小柱体，承载力下降而导致混凝土的最终破坏。

混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第2章混凝土结构用材料的性能TY2013昆明理工大学建工学院4.复杂应力下混凝土的受力性能复杂应力下混凝土的受力性能双轴应力状态双轴应力状态BiaxialStressState双向受压强度大于单向受压强度，双向受压强度大于单向受压强度，最大受压强度发生在两最大受压强度发生在两个压应力之比为个压应力之比为0.30.6之间，约为（之间，约为（1.251.60）fc。

双轴受双轴受压状态下混凝土的应力压状态下混凝土的应力-应变关系与单轴受压曲线相似，但峰应变关系与单轴受压曲线相似，但峰值应变均超过单轴受压时的峰值应变（值应变均超过单轴受压时的峰值应变（象限）象限）。

混凝土双轴受力强度混凝土双轴受力强度1/ft-1.2-1.0-0.8-0.6-0.4-0.20-0.2-0.4-0.6-0.8-1.0-1.22/ft11221/fc2/fc混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第2章混凝土结构用材料的性能TY2013昆明理工大学建工学院复杂应力下混凝土的受力性能复杂应力下混凝土的受力性能双轴应力状态双轴应力状态BiaxialStressState一轴受压一轴受拉状态下，任意应力比情况下均不超过其相应一轴受压一轴受拉状态下，任意应力比情况下均不超过其相应单轴强度。

单轴强度。

并且抗压强度或抗拉强度均随另一方向拉应力或压并且抗压强度或抗拉强度均随另一方向拉应力或压应力的增加而减小（应力的增加而减小（、象限）。

象限）。

混凝土双轴受力强度混凝土双轴受力强度1/ft-1.2-1.0-0.8-0.6-0.4-0.20-0.2-0.4-0.6-0.8-1.0-1.22/ft11221/fc2/fc混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第2章