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承载构件的弹性变形_钢筋混凝土的弹性变形_钢筋混凝土的材料特性模型

川渝拆除17713551981

承载构件弹性变形

1钢筋混凝土的弹性变形

钢筋混凝土承载构件是由钢筋和混凝土两部分组成。在加载初期,钢筋和混凝土均表现出弹性特性。即反映在σε图上,σe曲线接近于一条直线(图3-2),说明材料被加载时发生变形,卸载完毕该变形消失,材料恢复原形。这阶段混凝土的变形主要是骨料和混凝土结晶部分的弹性变形,在应变接近0.002~0.03时,混凝土达到最大抗压强度f。。当混凝土应变超过0.002~0.03时,曲线开始弯曲,与应力的增长相比,应变的增长更快些,呈现出材料的塑性性质。这是由于除混凝土的黏性流动外,混凝土已产生了微裂隙。从理论上讲,柱能承受的最大荷载即为混凝土应力达到f时的荷载。

3-2.jpg

图3-2轴压柱钢筋和混凝土的应力一应变特性

混凝土单轴受压时,其侧向将发生膨胀。若侧向配置较密的钢筋,侧向膨胀受到约東,则称为有侧向约束的混凝土。反之,若侧向变形不受到约束,则称为无侧向约束的混凝土。有侧向约束会提高混凝土的强度和延性,提高的程度与钢筋的配置有关钢筋混凝土构件受拉时,从加载到破坏的受力过程可分为三个阶段(图33):

(1)开裂前钢筋与混凝土共同受力阶段,在该阶段荷载与变形基本呈线性关系;

(2)开裂后至钢筋屈服前的带裂缝工作阶段,在该阶段混凝土承受的拉力转由钢筋承担;

(3)钢筋屈服后的破坏阶段,构件达到极限拉力:

A

(3-14)

式中:F钢筋的受拉屈服强度;

A、钢筋的面积

爆破法破坏钢筋混凝土构件时,般认为是拉伸破坏。

2钢筋混凝土的材料特性模型

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图3-3轴心受拉构件受力和变形特点

钢筋混凝土梁、柱中,钢筋通常置于混凝土之中,而且相对体积较小。钢筋混凝土的材料特性差异又很大,虽然钢筋可以作为单向受力来考虑,但混凝土一般均处于双向甚至三向受力状态,而且钢筋混凝土构件在相当低的荷载下就会产生受拉裂缝。当荷载加大时,混凝土和钢筋之间的黏结也逐渐被破坏。这使钢筋混凝土综合材料特性的研究更加困难。为此,钢筋混凝土的材料特性模型有两种,

1)整体式模型

把钢筋和混凝土的性能综合在一起,看成一种材料。即结构中由一组荷载所产生的效应等于每一荷载单独作用所产生效应之和,称为叠加原理。这使问题的研究大大简化。但是,应用叠加原理是有条件的:其一,结构由线性材料构成(服从胡克定律);其二,结构的变形与结构本身尺寸相比要小很多(小变形)。应该说,在线性弹性结构分析中,应用叠加原理是正确的。

2)组合式模型

在同一单元中分别考虑钢筋和混凝土两种材料的特性,两种材料之间往往假定成无滑移黏结上述两种模型虽然不能真实地反映钢筋的布置,无法反映一些细节,但是其参数比较简单,从最终效果看,还能得到一些有价值的结果。



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