1、 1 给排水工程结构复习提纲 绪论 一、 混凝土结构的一般概念和特点 1、钢筋混凝土结构的概念及引入 钢筋混凝土结构： 由钢筋和混凝土两种材料组成共同受力的结构。 注：混凝土：优点： 抗压强度高 。 缺点： 抗拉强度低 ，为抗压强度的 1/81/20； 破坏时有明显的脆性性质 。因此，素混凝土构件在实际工程的应用很有限，主要用于以受压为主的基础、柱墩和一些非承重结构。 钢材：优点：抗拉和抗压强度都很高；具有屈服现象，破坏时有较好的延性； 缺点：细长钢筋受压时易压曲。易锈蚀，不耐高温。 两者结合的优点： 将混凝土和钢材这两种材料有机地结合在一起，可以 取长补短 ， 充分利用材料的性能 。 配置钢
2、筋后，钢筋混凝土梁的 承载力 比素混凝土梁大大提高，钢筋的抗拉强度和混凝土的抗压强度均得到充分利用，且破坏过程有明显预兆。 二、钢筋与混凝土共同工作的条件 钢筋 （材）和混凝土两种材料的物理力学性能很不相同，共同工作的原因： 1、钢筋和混凝土之间存在 有良好的粘结力 ，在荷载作用下，可以保证两种材料协调变形，共同受力 ； 2、钢材与混凝土 具有基本相同的温度线膨胀系数 （钢材为 1.2 10-5，混凝土为(1.01.5) 10-5），因此当温度变化时，两种材料不会产生过大的变形差而导致两者间的粘结力破坏。 3、混凝土保护层防止钢筋生锈，提高耐久性，增加粘结力。 三、钢筋混凝土结构的优点 1、
3、耐久性好 。钢筋有混凝土保护层，不易锈蚀。 2、 整体性好 （现浇钢筋混凝土结构）。适用于抗震、抗爆结构。 3、 可模性好 。混凝土可浇筑成各种尺寸、各种复杂形状的结构，如空间薄壳、2 箱形结构等。 4、 耐火性好 。混凝土是不良热导体， 30mm 厚混凝土保护层可耐火 2 小时，使钢筋不致因升温过快而丧失强度。 5、 就地取材 。混凝土所用砂、石，易于就地取材。近年有用工业废料制造人工骨料，或作为水泥的外加成分，改善混凝土的性能。 6、 节约钢材 。钢筋和混凝土的材料强度得到充分发挥，结构承载力与刚度比例合适，单位应力价格低，经济指标优于钢结构。 四、钢筋混凝土结构的缺点及改进措施 1、 自
4、重大 。不适用于大跨、高层结构。 轻质、高强和预应力 2、 施工复杂。 工序多（支模、绑钢筋、浇筑、养护），消耗木料多，工期长，施工受季节、天气影响大。 钢模、滑模等；泵送、早强、商品、高性能混凝土等 3、 抗裂性差 。普通 RC 结构，在正常使用阶段带裂缝工作，环境较差 (露天、沿海、化学侵蚀 )时影响耐久性；限制了普通 RC 用于大跨结构，高强钢筋无法应用。 预应力混凝土结构 4、钢筋混凝土结构一旦破坏，其修复、加固、补强较困难。 混凝土结构加固技术不断得到发展，如最近研究开发的采用碳纤维布加固混凝 土结构技术，快速简便。 五、钢筋混凝土的分类 1、按 受力状态 分 杆系结构 和 非杆系结
5、构 。 2、按 制作方法 分 整体式 、 装配式 和 装配整体式 。 3、按 初应力状态 分 普通钢筋混凝土 和 预应力钢筋混凝土 。 第一章 钢筋和混凝土的力学性能 第一节 钢筋 一、钢筋的品种 1、按化学成分区分： 低碳钢 ：（含碳量 0.6%）强度高、塑性差 3 低合金钢 ：碳素钢基础上加入少量合金元素而成，强度高、塑性好 2、按外形区分： 光圆钢筋 、 变形钢筋 变形钢筋分为： 月牙肋 、 螺旋纹 、 人字纹 月牙肋 纹路与肋不相交，不易产生应力集中，粘结强度略低于等高肋钢筋。 等高肋 （螺旋纹、人字纹）与钢筋砼粘结力好，纹路与肋相交，易产生应力集中。 思考题：我国钢筋混凝土结构用钢筋
6、有哪几种类型？各有什么特点？ 答： 我国用于混凝土结构的钢筋主要有 热轧钢筋 、 消除应力钢丝 、 钢绞线 及 热处理钢筋 四种。 热轧钢筋 为 软钢 ，其应力应变曲线有明显的屈服点和流幅，断裂时有颈缩现象，伸长率较大。（ HPB300 级、 HRB335 级、 HRB400 级、 RRB400 级）主要用作钢筋混凝土结构中的非预应力钢筋。其中 HPB300 级钢筋为光圆钢筋，其他三种为变形钢筋。并且强度由低到高，塑性由高到低。 消除应力钢丝 包括光面钢丝、螺旋肋钢丝和三面刻痕钢丝。强度高，塑性低。 钢绞线 是用圆形断面钢丝捻制，捻制后再进行消除应力的热处理而成的。强度高，粘结性好 热处理钢筋
7、 是将级钢筋通过加热、淬火和回火等调质工艺处理，使强度得到较大幅度的提高，而延伸率降低不 多。用于预应力混凝土结构。 冷加工钢筋 是由热轧钢筋和盘条经冷拉、冷拔、冷轧、冷扭加工后而成。冷加工的目的是为了提高钢筋的强度，节约钢材。但经冷加工后，钢筋的延伸率降低。 消除应力钢丝、钢绞线和热处理钢筋都属于 硬钢 ，其应力应变曲线不存在明显的屈服点和流幅。 二、钢筋的应力 -应变关系 1、有明显屈服点的钢筋 oa：弹性阶段， a 为比例极限； b 为屈服上限； c 为屈服下限，即屈服强度 fy；过了 c 点，应力不增加而应变急剧增加， cd 为屈服台阶； de：强化阶段， e 为极限抗拉强度 fu ，
8、 在 f 点，试件断裂。 4 屈强比： 反映钢筋的 强度储备 ， fy/fu=0.60.7。 屈服强度： 是钢筋强度的设计依据 ，在混凝土中的钢筋，应力达到屈服强度，荷载不增加，应变继续增大，裂缝开展过宽，构件变形过大，结构不能正常使用。 2、无明显屈服点的钢筋 a 点：比例极限，约为 0.65fu， a 点前：应力 -应变关系为线弹性， a 点后：应力 -应变关系为非线性，有一定塑性变形，且没有明显的屈服点。对于这样的硬钢，通常以应力 -应变曲线上对应于残余应变 0.2%的应力值 0.2 作为其屈服极限，称为“条件屈服极限”。规范取 0.2 =0.85 fu。混凝土结构设计规范中预应力钢筋的
9、抗拉强度是以条件屈服极限为基准确定的。 三、钢筋的塑性性能 1、伸长率 钢筋拉断时应变， 反映钢筋塑性性能的指标 。伸长率大的钢筋，拉断前有足够预兆，延性较好。 0 0lll 2、 冷弯性能 5 弯曲试验：钢筋围绕直径为 D 的钢辊弯转角而不发生裂纹，是 反映钢筋塑性性能的另一指标 。 含碳量高，屈服强度和抗拉强度高，伸长率小，流幅缩短。 四、混凝土对钢筋性能的要求 1、钢筋的强度 2、钢筋的塑性 3、钢筋的可焊性 4、钢筋和混凝土之间的粘结力 思考题：钢筋连接方法主要有哪几种？ 答： 热轧钢筋常用的连接方法有 绑扎搭接 、 焊接 和 机械连接 三种类型。 绑扎搭接：将两根被连接的钢筋搭接成一
10、定的长度并用细钢丝捆绑成型后置于混凝土中。 传递内力方式：通过被混凝土粘结锚固。 优点：构造简单，施工方便。 焊接：钢筋中碳当量越高，可焊性越差。优点：传力直接，节省钢材，成本低。 机械焊接：用套筒将两根钢筋连接起来，利用套筒和钢筋之间的机械咬合力6 来传递内力。优点：稳定可靠，操作简单，施工速度快，适用范围广。 第二节 混凝土 一、混凝土的强度指标有哪几种？各用什么符号表示？各有何作用？它们之间有何关系？ （一）立方体抗压强度 fcu 混凝土的强度等级应按 立方体抗压强度标准值 确定。 立方体抗压强度标准值 是指边长 150mm 立方体，温度为 20 3、相对湿度不小于 95%的条件下养护
11、28 天，用标准试验方法测得的具有 95%保证率的立方体抗压强度，单位为 N/mm2，用符号 fcu,k 表示。 规范根据强度范围，从 C15C80 共划分为 14 个强度等级，级差为5N/mm2。 C 表示混凝土强度等级， C 后面的数字 表示以单位 N/mm2 计的混凝土立方体抗压强度标准值。 C50 以上为高强混凝土。 钢筋混凝土结构的混凝土强度等级不应低于 C20。 当采用 400MPa 和 500MPa 级钢筋时，混凝土强度等级不宜低于 C25。 当承受重复荷载的构件，混凝土强度等级不宜低于 30。 预应力混凝土结构的混凝土强度等级不应低于 C40。 （二）轴心抗压强度 fc 150
12、mm 150mm 300mm 的棱柱体试件测定， fc 表示，较接近实际构件中混凝土的受压情况。 fc (0.5 0.55) fc 时，最终徐变与应力不成正比，称为非线性徐变。当c0.8fc 时，混凝土内部微裂缝的发展处于不稳定状态，徐变的发展不收敛，导致砼的破坏。 加载龄期 ：混凝土的龄期越短，凝胶体的粘性流动越大，徐变越大。 环境影响 ：外界相对湿度越高，结构内部水分不易外逸，徐变越小。 补：如何减小徐变对混凝土的影响？ 答：设计时避免让构件长期处于不变的高应力作用下。 尽量延长混凝土的龄期。 增大骨料的刚度、体积比，减小水灰比以及水泥用量。 加强混凝土的养护，促使水泥水化作用充分。 4、
13、徐变对结构的作用 徐变有利于结构构件产生内（应）力重分布，减小应力集中现象。 减小大体积混凝土内的温度应力。 10 徐变会使结构（构件）的（挠度）变形增大。 引起预应力损失。 在长期高应力作用下，会导致破坏。 （五）混凝土的温度变形和干湿变形 1、概念：混凝土因 温度和湿度变化 引起的体积变化称为温度变形和干湿变形。 2、计算温度变形或应力时，混凝土温度线膨胀系数取为 1.0 10-5 。 3、大体 积混凝土结构中，用钢筋来防止温度裂缝或干缩裂缝是不可能的。适当布置钢筋，可分散裂缝，减小裂缝宽度。为减小温度应力和干缩应力，可设置伸缩缝。 4、混凝土因外界湿度变化产生干缩与湿胀。湿胀常产生有利的
14、影响，设计中一般可不考虑。干缩变形受到约束时，结构产生干缩裂缝。 5、干缩变形影响因素： 水泥用量多、水灰比越大，收缩越大； 骨料弹性模量高、级配好，收缩就小； 干燥失水及高温环境，收缩大； 小尺寸构件收缩大，大尺寸构件收缩小。 （六）混凝土的耐久性要求 1、混凝土的 抗渗性 定义： 混凝土抵抗压力水渗透的性能称为混凝土的“抗渗性”或称为“不透水性”。 混凝土的抗渗能力用 抗渗等级 表示。符号： Si 抗渗等级 指对龄期为 28 天的混凝土抗渗试件施加 i/10（ N/mm2）的水压后能满足不渗水指标。 2、抗冻性 定义： 混凝土的抗冻性是指混凝土在吸水饱和状态下，抵抗多次冻结和融化循环作用而不破坏、也不严重降低混凝土强度的性能。 混凝土的抗冻能力一般用混凝土的 抗冻等级 来衡量，符号： Fi 抗冻等级 指龄期 28 天的混凝土试件，在进行相应要求冻融循环次数 i 次作用后，其强度降低不大于 25，重量损失不超过 5。
