钢筋主要力学性能-规范设计计算

2023-09-19 理论教育版权反馈

【摘要】：单向拉伸试验是确定钢筋力学性能的主要方法。通过试验可以看到，钢筋的拉伸应力-应变关系曲线可分为两大类，即有明显流幅和没有明显流幅。有明显流幅的钢筋拉伸应力-应变曲线显示了钢筋主要物理力学指标，即屈服强度、抗拉极限强度和伸长率。表1.1为我国国家标准对钢筋混凝土结构所用普通热轧钢筋的机械性能作出的规定。此后，钢筋应变逐渐加快发展，曲线的斜率渐减。

钢筋的力学性能有强度和变形(包括弹性变形和塑性变形)等。单向拉伸试验是确定钢筋力学性能的主要方法。通过试验可以看到，钢筋的拉伸应力-应变关系曲线可分为两大类，即有明显流幅(图1.2)和没有明显流幅(图1.3)。

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图1.2　有明显流幅的钢筋拉伸应力-应变曲线

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图1.3　没有明显流幅的钢筋拉伸应力-应变曲线

图1.2为有明显流幅的钢筋拉伸应力-应变曲线。在达到比例极限a点之前，材料处于弹性阶段，应力与应变的比值为常数，即为钢筋的弹性模量Es。此后应变比应力增加快，到达b点进入屈服阶段，即应力不增加，应变却继续增加很多，应力-应变曲线图形接近水平线，称为屈服台阶(或流幅)。对于有屈服台阶的钢筋来说，有两个屈服点，即屈服上限(b点)和屈服下限(c点)。屈服上限受试验加载速度、表面光洁度等因素影响而波动；屈服下限则较稳定，故一般以屈服下限为依据，称为屈服强度。过了f点后，材料又恢复部分弹性进入强化阶段，应力-应变关系表现为上升的曲线，到达曲线最高点d，d点的应力称为极限强度。过了d点后，试件的薄弱处发生局部“颈缩”现象，应力开始下降，应变仍继续增加，到e点后发生断裂，e点所对应的应变(用百分数表示)称为伸长率，用δ10或δ5表示(分别对应于量测标距为10d或5d，d为钢筋直径)。

有明显流幅的钢筋拉伸应力-应变曲线显示了钢筋主要物理力学指标，即屈服强度、抗拉极限强度和伸长率。屈服强度是钢筋混凝土结构计算中钢筋强度取值的主要依据，屈服强度与抗拉极限强度的比值称为屈强比。屈强比可以代表材料的强度储备，一般要求不大于0.8。伸长率是衡量钢筋拉伸时的塑性指标。

表1.1为我国国家标准对钢筋混凝土结构所用普通热轧钢筋(具有明显流幅)的机械性能作出的规定。

表1.1　普通热轧钢筋机械性能的规定

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在拉伸试验中没有明显流幅的钢筋，其应力-应变曲线如图1.3所示。高强度碳素钢丝、钢绞线的拉伸应力-应变曲线没有明显的流幅。钢筋受拉后，应力与应变按比例增长，其比例(弹性)极限约为σe=0.75σb。此后，钢筋应变逐渐加快发展，曲线的斜率渐减。当曲线到顶点极限强度fb后，曲线稍有下降，钢筋出现少量颈缩后立即被拉断，极限延伸率较小，为5%～7%。

这类钢筋拉伸曲线上没有明显的流幅，在结构设计时，需对这类钢筋定义一个名义上的屈服强度作为设计值。一般地，将对应于残余应变为0.2%时的应力σ0.2作为屈服点(又称“条件屈服强度”)，现行《公路桥规》取σ0.2=0.85σb。

钢筋主要力学性能-规范设计计算

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