导图社区 钢筋的物理力学性能
《混凝土结构设计原理》第二章:材料的物理性能部分
编辑于2020-01-16 14:52:57钢筋的物理性能
钢筋力学性能——化学成分
主要元素Fe,含少量C、Mn、Si、Ti、P、S
含碳量↑→钢材的强度↑,但→塑性和可焊性↓
低碳钢(含碳量少于0.25%),高碳钢(含碳量在0.6%~1.4%)
Mn、Si可提高钢材强度并保持一定塑性
P、S是有害元素,其含量超过一定限度时,钢材塑性明显降低,P使钢材冷脆,S使钢材热脆,且焊接质量不易保证
钢筋的形式和品种
钢混—(主要)—热轧钢筋;预应力混凝土——预应力钢丝、钢绞线、预应力螺纹钢筋
热轧钢筋——有明显物理流限的钢筋
预应力筋——无明显物理流限的钢筋
光圆钢筋——HPB300(外形光源)主要用于箍筋
变形钢筋——有肋纹(月牙纹),HRB400、HRB500是目前推广使用的主导钢筋
钢筋的应力——应变曲线
有明显物理流限
弹性阶段:比例极限a和弹性极限b
塑形阶段:屈服上限和屈服下限fy0(取屈服下限应力值为屈服强度,因下限比上限稳定,产生很大塑性变形)
强化阶段:从屈服强度c点↑到极限抗压强度e点的过程
颈缩阶段:试件从薄弱部位ε剧↑,直径↓,直到断裂
无明显物理流限:一般取残余应变为0.20%所对应的应力σ0.2作为无明显物理流限钢筋的强度限值,称为:条件屈服强度
弹性模量:在比例极限内,应力-应变的斜率即为弹性模量
钢筋的冷加工和热处理
冷加工
冷拉
1常温下拉伸超过屈服强度到某一应力值
2.卸载产生残余应变为OO'
3.再次拉伸σ-ε曲线沿O'KDE进行,屈强↑,塑性↓(由长度OE→O'E)(虚线)
4.时效处理:自然条件放置一段时间 或 人工加热;再拉伸,σ-ε曲线沿O'K'D'E'进行
时效硬化:未经时效处理前无明显屈服台阶,时效处理后恢复台阶且屈强↑
只能↑钢筋抗拉强度
冷拔
通过锥形拔丝孔产生塑形变形→长度↑、截面积↓、强度↑,
多次冷拔后,钢筋延伸率↓、塑性↓、无明显屈服点;回火处理能↑塑性
可同时↑钢筋抗压、抗拉屈服强度
冷轧:常温下对钢筋进行轧制→表面有肋的钢筋(纵、横、月牙)
热处理(对特定钢号,用来制作高强筋、预应力筋)
淬火:硬度(强度)大幅↑、塑性及韧性↓
回火:在不降低强度的情况下,消除淬火导致的内应力,↑塑性、韧性
疲劳破坏:在重复、周期动荷载作用下,在一定次数后,从塑性破坏→突然断裂的脆性破坏
疲劳强度:发生疲劳破坏时的最大应力值
蠕变:钢筋再持续高应力作用下,钢筋ε不断↑的现象
松弛:刚筋在受力后,保持长度不变(理解为:被固定),σ不断↓的现象
共同本质:原子之间的相对滑动引起
钢筋的变形性能:反映指标——伸长率δ;生产率越大,反映钢筋的塑性越好,有较大变形的能力
冷弯性能
定义:是检测钢筋韧性和内部质量的有效方法
弯曲试验:围绕某个规定直径d的棍轴进行弯转,在达到规定的冷弯角度α时,钢筋不能发生裂纹或断裂
反弯曲试验:正向弯转到一定角度,再反向弯转到另一规定角度,钢筋不能发生裂纹或断裂
计算中,采用屈服强度作为钢筋的强度限值,因达到屈服强度后产生的塑性应变将使构件出现很大的变形,无法使用
物理流限:钢筋在拉伸过程中屈服下限对应的应力值就是流限(在应力不变的情况下,塑性应变不断增长到的值)