(一)钢筋的主要力学性能指标
1.强度
钢筋的强度分屈服强度和抗拉强度。
(1)屈服强度 ReL:低碳钢开始产生大量塑性变形时所对应的应力。
(2)抗拉强度mR :它是钢材所能承受的最大拉应力。
(3)屈强比:是屈服强度与抗拉强度的比值。屈强比越小,结构可靠性越高,即延缓结构损伤程度潜力越大,但比值太小,将导致钢材的利用率太低。
2.塑性
塑性是钢材在受力破坏前可以经受永久变形的性能,通常用伸长率和断面收缩率表示。
(1)伸长率:钢材受拉发生断裂时所能承受的永久变形能力。有断后伸长率A 和最大力总伸长率 Agt两种表示方法。
(2)断面收缩率:是指试件拉断后缩颈处横断面面积的最大缩减量占原横断面面积的百分率。
3.冷弯性能
冷弯性能是钢材在常温条件下承受规定弯曲程度的弯曲变形能力,并可在弯曲中显示钢材缺陷的一种工艺性能。规定试件在规定的弯曲角度、弯心直径及反复弯曲次数后,试件弯曲处不产生裂纹、断裂和起层等现象时即认为合格。
4.应力松弛性能
钢材的应力松弛性能,是指钢材在规定的温度和约束条件下,应力随时间而减小的现象。
5.冲击韧性
钢材的冲击韧性,是指钢材在冲击荷载作用下断裂时吸收能量的能力,它是衡量钢材抵抗脆性破坏的力学性能指标。
6.疲劳性能
钢材若在交变应力(随时间作周期性交替变更的应力)的反复作用下,往往在工作应力远小于抗拉强度时发生骤然断裂,这种现象称为“疲劳破坏”。钢材抵抗疲劳破坏的能力称为耐疲劳性。
7.钢筋连接
钢筋的连接通常采用焊接和机械连接。接头应满足强度及变形的要求。
(二)钢筋拉伸应力-应变曲线
对于低碳钢,通过钢筋拉伸试验得知,其应力-应变全过程曲线如图2-1 所示。
对于中高碳钢,因其没有明显的屈服阶段,通常用规定塑性延伸强度 Rp0.2(即规定塑性延伸率为0.2%时的应力)来表示其“屈服”指标。
图2-1 钢筋拉伸应力-应变曲线
Oa 段—— 比例变形阶段;Ob 段—— 弹性变形阶段;bc 段—— 微塑性应变阶段;cd 段—— 屈服塑性变形阶段;de 段—— 应变硬化阶段;ef 段—— 局部缩颈变形断裂阶段。
(三)工程中常用钢筋类型及质量标准
钢筋混凝土结构及预应力混凝土结构常用的钢筋类型有热轧光圆钢筋、热轧带肋钢筋、余热处理钢筋、钢绞线及预应力粗钢筋等。(www.xing528.com)
1.热轧光圆钢筋
热轧光圆钢筋是指经热轧成型,横截面为圆形,表面光滑的成品钢筋,热轧光圆钢筋牌号由HPB+屈服强度特征值表示,常用牌号为HPB300。热轧光圆钢筋的力学性能标准见表2-1。
表2-1 热轧光圆钢筋的力学性能标准
2.热轧带肋钢筋
热轧带肋钢筋是指经热轧成型,横截面通常为圆形,且表面带肋的成品钢筋。
热轧带肋钢筋分普通热轧钢筋和细晶粒热轧钢筋两种,牌号分别由HRB+屈服强度特征值、HRBF+屈服强度特征值表示。普通热轧带肋钢筋常用牌号有HRB335、HRB400、HRB500,细晶粒热轧带肋钢筋常用牌号有HRBF335、HRBF400、HRBF500。热轧带助钢筋的力学性能标准,见表2-2。
表2-2 热轧带肋钢筋的力学性能标准
3.余热处理钢筋
余热处理钢筋(带肋)的牌号为KL400,工程中已较少采用。
(四)钢筋参数限值的规定
公路混凝土桥涵的钢筋应按下列规定采用:
(1)钢筋混凝土的混凝土构件中的普通钢筋宜选用热轧HPB300、HRB335、HRB400 及KL400 钢筋;按构造要求配置的钢筋网可采用冷轧带肋钢筋。
(2)钢筋的抗拉强度标准值应具有不小于95%的保证率。普通钢筋的抗拉强度标准值 fsk、抗拉设计强度 fsd和抗压设计强度 fsd′按表2-3 采用。
表2-3 普通钢筋强度标准值和设计值 MPa
注:① 表中d 系指国家标准中的钢筋公称直径,单位为mm。
② 钢筋混凝土轴心受拉和小偏心受拉构件的钢筋抗拉强度设计值大于330 MPa 时,仍应按330 MPa 取用。
③ 构件中配有不同种类的钢筋时,每种钢筋应采用各自的强度设计值。
④ HPB300 型号钢筋设计值建议参照现行国家标准《混凝土结构设计规范》(GB 50010)(以下简称《混规》)取用。
(3)普通钢筋的弹性模量 ES按如下取值:
HPB300 钢筋:ES=2.1 ×105MPa 。
HRB335、HRB400、KL400 钢筋:ES=2.0 ×105MPa 。
任务书
1.钢筋混凝土结构相对于其他建筑材料有何优势及特点?
2.钢筋的主要力学指标有哪些?
3.工程上常用的普通钢筋有哪几种?
4.光圆钢筋和带肋钢筋各有什么特点?
5.钢筋有哪些力学性能?
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