钢筋的主要力学性能

第二节钢筋的主要力学性能一、钢筋的品种和级别（一）钢筋的品种（分类）按化学成分分类：低碳钢碳素钢中碳钢随含碳量增加，钢筋强度提高，高碳钢塑性性能降低。普通低合金钢：除碳素钢已有的成分外，再加入少量的硅、锰、钛、钒等合金元素。强度显著提高，塑性性能也好。按外形分类光面钢筋——表面光滑，与混凝土粘结力差。变形钢筋——表面带肋，螺旋纹、人字纹、月牙纹，与混凝土粘结力高。热轧钢筋（用于钢筋混凝土结构）按生产工艺分类预应力钢丝和钢绞线、热处理钢筋（用于预应力混凝土结构）冷加工钢筋（用于预应力混凝土结构）三种钢筋的生产工艺不同，见P22（二）钢筋的级别1、热轧钢筋：由普通（低碳）碳素钢、低合金钢轧制而成——软钢常用热轧钢筋的级别、符号、钢种和形状性能：随着钢筋级别的增加，强度提高，塑性降低。级别代号符号钢种形状ⅠHPB235Q235光面ⅡHRB33520MnSi变形ⅢHRB40020MnSiV,20MnSiNb,20MnTi变形Ⅲ余热RRB400K20MnSi余热处理2、预应力钢丝和钢绞线、热处理钢筋用于预应力混凝土结构中.P439～440直径3、冷加工钢筋冷拉、冷拔9~4D—公称直径A—3股钢绞线量测尺寸钢绞线图2-1常用钢筋形式刻痕钢丝螺旋肋钢丝二、钢筋的强度和变形（通过拉伸试验获得的应力应变曲线来说明）应力——应变曲线分两类：有明显的流幅：热轧钢筋（软钢）无明显的流幅：高碳钢（硬钢）（预应力钢丝、钢绞线、热处理钢筋）设计强度取值依据：有明显流幅钢筋，取其屈服点强度作为设计取值依据。无明显流幅钢筋，取（极限抗拉强度）作为条件屈服点。b85.0三、钢筋的冷加工（对钢筋进行冷加工，可以提高强度）1.冷拉对热轧钢筋进行张拉，张拉应力超过原屈服点，然后放松，再张拉，屈服强度提高了，但塑性降低。（伸长率降低）2.冷拔将光面钢筋通过强力拔过直径小的钨合金拔丝模孔，塑性变形后——3，4mm钢丝。冷拉：提高抗拉强度（不宜作受压钢筋）冷拔：同时提高抗拉、抗压强度。8~6四、混凝土结构对钢筋性能的要求1.强度2.塑性3.可焊性4.耐火性5.与混凝土的粘结性第三节钢筋和混凝土的粘结与锚固一、粘结的作用和分类钢筋和混凝土之间的粘结，是保证两者共同工作的前提。钢筋混凝土结构受力后，若钢筋和混凝土有相对变形（滑移）就会在其交界面上产生剪应力,这种剪应力称为钢筋和混凝土之间的粘结力。局部粘结应力粘结应力分为：锚固粘结应力钢筋与混凝土之间粘结应力示意图（a）锚固粘结应力（b）裂缝间的局部粘结应力局部粘结应力：发生在裂缝间。作用：钢筋应力发生变化，使相邻两个裂缝之间的混凝土参与受拉。其丧失，会开裂。锚固粘结应力：发生在钢筋端部（支座内）。作用：钢筋需有一定锚固长度，以积累足够的粘结力，达到需要的拉力。否则，发生锚固破坏。二、粘结力的组成（1）钢筋和混凝土接触面上的化学吸附作用力——化学胶结力（水泥对钢筋表面氧化层渗透较小）（2）混凝土收缩握裹钢筋而产生的摩阻力——摩阻力（3）钢筋表面凹凸不平与混凝土之间产生的机械咬合作用力——机械咬合力光圆钢筋粘结力主要来自胶结力和摩阻力。变形钢筋粘结力主要来自机械咬合力。三、影响粘结强度的因素平均粘结应力式中：N为钢筋的拉力，d为钢筋的直径，l为粘结长度。影响粘结强度的主要因素：（1）混凝土强度等级：粘结强度与混凝土的抗拉强度大致成比例。（2）保护层厚度及钢筋净间距：越大，粘结强度越高。（3）横向钢筋（箍筋）及侧向压应力：可以限制裂缝的发展、提高粘结强度。（4）浇筑混凝土处钢筋所处的位置。dlNtf四、保证钢筋和混凝土粘结力的措施（用构造措施保证）（1）对不同等级的混凝土和钢筋，要保证基本的锚固长度和最小搭接长度。（2）满足钢筋最小间距和混凝土保护层最小厚度。（3）加密箍筋（接头范围内）。（4）钢筋端部设弯钩（光面钢筋）。第四节钢筋和混凝土的选用混凝土的选用原则：建筑工程中，钢筋混凝土构件的混凝土强度等级不应低于C15;当采用HRB335级钢筋时，混凝土强度等级不宜低于C20;当采用HRB400和RRB400级钢筋以及承受重复荷载的构件，混凝土强度等级不得低于C20;预应力混凝土结构的混凝土强度等级不应低于C30;当采用钢绞线，钢丝，热处理钢筋作预应力钢筋时，混凝土强度等级不宜低于C40。公路桥涵中，钢筋混凝土构件的混凝土强度等级不应低于C20;当采用HRB400级钢筋时，混凝土强度等级不得低于C25。预应力混凝土结构的混凝土强度等级不应低于C40;钢筋的选用原则：钢筋混凝土结构中的钢筋和预应力混凝土结构中的非预应力钢筋宜优先采用HRB335和HRB400级钢筋，以节省钢筋用量，改善我国建筑结构的质量。除此以外，也可以采用HPB235级和RRB400级热轧钢筋及强度级别较低的冷拔，冷轧钢筋。预应力钢筋宜采用预应力钢绞线，中高强钢丝，也可以采用热处理钢筋。除此以外，还可以采用冷拉钢筋和强度级别较高的冷拔低碳钢丝和冷轧钢筋。公路桥涵工程中还可以采用精制螺纹钢筋。◆钢筋的基本锚固长度（第5章）钢筋的基本锚固长度取决于钢筋的强度及混凝土抗拉强度，并与钢筋的外形有关。《规范》规定纵向受拉钢筋的锚固长度作为钢筋的基本锚固长度，其计算公式为：dfflty◆钢筋的搭接长度（第5章）钢筋搭接的原则是：接头应设置在受力较小处，同一根钢筋上应尽量少设接头，机械连接接头能产生较牢固的连接力，应优先采用机械连接。受拉钢筋绑扎搭接接头的搭接长度计算公式：alll式中，ζ为受拉钢筋搭接长度修正系数，它与同一连接区内搭接钢筋的截面面积有关，详见第5章内容。