第一章 材料性能.ppt

第一章 钢筋混凝土材料的力学性能 1 钢筋 1 熟悉钢筋的品种和级别 2 掌握钢筋的应力一应变全曲线特性及其数学模型 3 了解钢筋的冷加工性能以及混凝土结构对钢筋性能的要求 2 混凝土 1 熟悉混凝土的立方体强度 轴心抗压强度 轴心抗拉强度及相互间的关系 2 掌握单轴向受压下混凝土的应力一应变全曲线及其数学模型 3 熟悉混凝土弹性模量 变形模量的概念 4 了解重复荷载下混凝土的疲劳性能以及复合应力状态下混凝土强度的概念 5 熟悉混凝土徐变 收缩的概念 3 钢筋与混凝土的粘结性能 1 掌握粘结的定义 粘结力的组成 粘结应力的分布 粘结应力与相对滑移的关系等概念 2 掌握基本锚固长度的计算以及保证可靠粘结的构造要求 主要内容及要求 第一章钢筋混凝土材料的力学性能 1 1钢筋1 2混凝土1 3钢筋与混凝土之间的粘结1 4保证可靠粘结的具体构造措施1 5砼对钢筋的保护作用1 6砼结构的环境类别小结 1 1钢筋 二 钢筋成分 品种 级别 三 钢筋的强度和变形 四 钢筋的冷加工和热处理 一 钢筋混凝土构件对钢筋的性能要求 五 钢筋的选用原则 1 1钢筋 1 强度高 钢筋的屈服强度和极限强度 钢筋强屈比适宜 有足够安全储备 2 塑性好 伸长率 冷弯性能3 可焊性好 保证焊接后接头性能良好 不产生裂纹或过大变形4 与混凝土间有足够的粘结力 钢筋的外形 锚固措施和锚固长度 另外在低温地区 防止发生脆性破坏 一 钢筋混凝土构件对钢筋的性能要求 1 1钢筋 一 混凝土构件对钢筋的性能要求 返回上级目录 按化学成分 碳素结构钢 含碳量在0 8 以下 低碳钢含碳量 0 25 中碳钢含碳量0 25 0 6 高碳钢含碳量0 65 1 4 普通低合金钢 合金元素总含量 5 随着含碳量的增加 钢筋的强度提高 塑性降低 在低碳钢中 加入少量Mn Si 铌 钛 钒 铬等合金元素 便成为普通低合金钢 提高钢材的强度和保持一定的延性 改善钢材的性能 二 钢筋的成分 品种 级别 1 1钢筋 二 钢筋的种类 返回上级目录 按加工工艺 1 1钢筋 二 钢筋的成分 品种 级别 钢筋 热轧钢筋 热轧光面钢筋HPB235 热轧带肋钢筋HRB335 HRB400 余热处理钢筋RRB400 冷拉钢筋 由热轧钢筋在常温下用机械拉伸而成 热处理钢筋 将HRB400 RRB400钢筋通过加热 淬火 回火而成 钢丝 碳素钢丝 高碳镇静钢通过多次冷拔 应力消除 矫正 回火处理而成 刻痕钢丝 在钢丝表面刻痕 以增强其与混凝土间的粘结力 钢绞线 几根相同直径的钢丝成螺旋状铰绕在一起 冷拔低碳钢丝 由低碳钢冷拔而成 返回上级目录 钢筋表面形状取决于钢筋的强度 1 1钢筋 按表面形状 光面钢筋 变形钢筋 钢筋表面变形的目的 增强钢筋和混凝土的粘结 以充分发挥钢筋的强度和改善构件的受力性能 二 钢筋的成分 品种 级别 返回上级目录 注意 1 等级代号2 等级表示符号3 直径范围及常用直径4 外形 1 1钢筋 二 钢筋的成分 品种 级别 返回上级目录 1 1钢筋 二 钢筋的成分 品种 级别 返回上级目录 有明显屈服点 软钢 oa 弹性阶段bc 屈服阶段cd 硬化阶段de 颈缩阶段 条件屈服点 0 2是残余应变为0 2 时的应力 c 条件屈服强度 0 2 0 85fu 无明显屈服点 硬钢 a 比例极限fpc 屈服强度fyd 极限强度fu 1 强度 是钢筋强度的设计依据 屈强比反映钢筋的强度储备 fy fu 0 6 0 7 钢筋屈服后会产生大的塑性变形 钢筋混凝土构件会产生不可恢复的变形和不可闭合的裂缝 以至不能使用 极限强度预防某个截面破坏时 钢筋不致拉断而造成整个结构倒塌 1 1钢筋 三 钢筋的强度和变形 三 钢筋的强度和变形 返回上级目录 钢筋的受压性能在到达屈服强度之前与受拉时的应力应变规律相同 其屈服强度也与受拉时基本一样 在达到屈服强度之后 由于试件发生明显的塑性压缩 截面积增大 因而难以给出明确的抗压极限强度 受压 曲线 返回上级目录 1 1钢筋 三 钢筋的强度和变形 冲击韧性 是对于钢结构使用钢材的特殊要求 是检验钢材对于冲击荷载的承受能力 2 塑性性能 伸长率 钢材拉断后的塑性变形量较钢材原始尺度的变化率 是衡量钢材变形能力的重要指标 冷弯指标 是检验钢材冷加工性能的指标 对于钢筋与钢板 其冷弯指标是指在常温下被检验材料对于某一相对的半径 相对板材厚度与钢筋直径 的弯曲角度 伸长率 越大 钢筋延性或塑性越好 1 1钢筋 三 钢筋的强度和变形 返回上级目录 热轧钢筋的力学及工艺性能 1 1钢筋 三 钢筋的强度和变形 返回上级目录 3 钢筋 曲线的数学模型 模型采用了两点简化1 应力小于屈服点应力时 为直线关系2 不利用应力强化阶段 超过屈服应力点后处于流幅内 1 1钢筋 三 钢筋的强度和变形 返回上级目录 有明显流幅的钢筋 无明显流幅的钢筋 屈服强度 极限强度 伸长率和冷弯性能是对软钢进行质量检验的四项主要指标 而对无明显屈服点的钢筋 则只测后三项 应满足 钢筋混凝土用热轧带肋钢筋 GB1499 预应力混凝土用钢绞线 GB T5224等要求 钢筋力学性能四项指标 屈服强度 极限强度 伸长率 冷弯性能 1 1钢筋 三 钢筋的强度和变形 返回上级目录 4 钢筋的徐变和松弛 徐变 应力不变 随时间的增长应变继续增加 松弛 长度不变 随时间的增长应力降低 对结构 尤其是预应力结构 产生不利的影响 需采取必要的措施 1 1钢筋 三 钢筋的强度和变形 返回上级目录 冷加工的方法 在常温下对热轧钢筋冷拉 冷拔 冷轧和冷轧扭等加工 冷加工的目的 改变钢材内部结构 提高钢材强度 节约钢筋 冷加工对钢材性能的影响 强度提高 塑性降低 热处理是对某些特定型号的热轧钢进行淬火和回火处理 四 钢筋的冷加工和热处理 1 1钢筋 四 钢筋的冷加工和热处理 返回上级目录 o 冷拉控制应力 N mm2 冷拉率 o a b c c d d 冷拉无时效 冷拉经时效 a 冷拉原理图 c点的选择 应力控制和应变控制 温度的影响 温度达700 C时恢复到冷拉前的状态 先焊后拉 特性 只提高抗拉强度 不提高抗压强度 强度提高 塑性下降 1 1钢筋 四 钢筋的冷加工和热处理 返回上级目录 b 冷拔原理图 经过冷拔后钢筋没有明显的屈服点和流幅 冷拔既能提高抗拉强度又能提高抗压强度 采用冷加工钢筋 应符合专门的规程 1 1钢筋 四 钢筋的冷加工和热处理 返回上级目录 五 钢筋的选用原则 宜优先选用强度较高 塑性较好 价格较低的钢筋 非预应力钢筋 宜优先选HRB400和HRB335 也可用HPB235和RRB400 预应力钢筋 宜优先选用预应力钢绞线 中高强钢丝也可采用热处理钢筋 1 1钢筋 五 钢筋的选用原则 返回上级目录 一 混凝土的组成二 单轴受力下混凝土的强度三 复合受力状态下混凝土的强度四 荷载作用下混凝土的变形性能五 混凝土的非受力变形 收缩 1 2混凝土 1 2混凝土 骨料 水泥结晶体 水泥凝胶体 弹性变形的基础 塑性变形的基础 砼的强度及变形随时间 随环境的变化而变化 1 2混凝土 一 混凝土的组成 水泥 水 一 混凝土的组成 返回上级目录 我国规范的方法 不涂润滑剂 压力 试件 裂缝发展 扩张 整个体系解体 丧失承载力 1 立方体的抗压强度fcu和混凝土强度等级 砼在结构中主要承压 抗压强度指标是最重要的指标 1 2混凝土 二 单轴受力下混凝土的强度 二 单轴受力下混凝土的强度 返回上级目录 试件尺寸 试件的尺寸越小 其抗压强度值越高 影响立方体强度的因素 标准试块 150 150 150 非标准试块 100 100 100换算系数0 95200 200 200换算系数1 05 温度 温度越高 砼的早期强度越高 水灰比 水灰比愈大 砼的强度愈低 湿度 湿度越高 砼的强度越高 试验方法 加载速度 表面是否涂润滑剂 1 2混凝土 二 单轴受力下混凝土的强度 返回上级目录 1 立方体的抗压强度fcu和混凝土强度等级 规范规定用边长为150mm的标准立方体试块 在标准养护室 温度20 3 相对湿度不小于90 养护28天后 以大约每秒0 5 0 25N mm2的速度在试验机上加压至破坏 所测得的具有95 保证率的单轴抗压强度 用符号fcu k表示 砼的立方体抗压强度标准值 是混凝土各种力学指标的代表值 1 2混凝土 混凝土强度等级 按砼立方体抗压强度标准值为指标划分的强度级别 采用符号C与立方体抗压强度标准值 以N mm2 表示 14个等级 C15 C20 C25 C30 C35 C40 C45 C50 C55 C60 C65 C70 C75 C80 C40表示 二 单轴受力下混凝土的强度 返回上级目录 HPB235钢筋 混凝土等级不低于C15HRB335钢筋 混凝土等级不低于C20HRB400 RRB400钢筋 混凝土等级不低于C20预应力构件钢筋 混凝土等级不低于C30采用钢丝 热处理筋作预应筋 混凝土等级不低于C40 1 2混凝土 RC构件对混凝土强度等级的要求 二 单轴受力下混凝土的强度 返回上级目录 2 轴心抗压强度fc 棱柱体抗压强度 以150 150 300mm棱柱体试块测得的抗压强度 是混凝土最重要的强度指标 为消除端部约束的影响 实际受压构件混凝土抗压强度的取值依据 1 2混凝土 二 单轴受力下混凝土的强度 返回上级目录 轴心抗压强度与立方体强度的关系 1 2混凝土 脆性折减系数 C40取1 0 C80取0 87 中间按线性规律变化 承压板对试件的约束影响 立方体抗压强度大于棱柱体抗压强度 且有 fck 1fcuk 试验结果 构件形状影响对国外 美国 日本 欧洲混凝土协会等 采用的圆柱体试件 d 150 h 300 有圆柱体抗压强度fc 0 79fcu 构件和试件的区别 取fck 0 88 1fcuk 混凝土的脆性的影响 取fck 0 88 1 2fcuk 棱柱体强度与立方体强度之比 C50取0 76 普通混凝土 C80 取0 82 中间按线性规律变化 二 单轴受力下混凝土的强度 返回上级目录 混凝土的抗拉强度比抗压强度小得多 为抗压强度 试验方法 直接测试方法 间接测试方法 弯折 劈裂 3 轴心抗拉强度ft 1 2混凝土 直接受拉试验ft 二 单轴受力下混凝土的强度 返回上级目录 劈裂试验fts 3 轴心抗拉强度ft 1 2混凝土 二 单轴受力下混凝土的强度 返回上级目录 轴心抗拉强度标准值ftk与立方体强度fcu k的关系为 混凝土立方体强度的变异系数 考虑到构件和试件的区别 尺寸效应 加荷速度等的影响 取 1 2混凝土 二 单轴受力下混凝土的强度 返回上级目录 1 双向正应力作用 2 正应力和剪应力作用 3 三轴受压 三 复合受力状态下混凝土的强度 1 2混凝土 三 复合受力状态下混凝土的强度 返回上级目录 1 2 压 压 强度增加 1 2 拉 压 强度降低 1 2 拉 拉 强度基本不变 1 双向正应力作用 1 2混凝土 三 复合受力状态下混凝土的强度 返回上级目录 2 正应力和剪应力作用 压应力影响 压应力小于0 6时 随压应力的增大 抗剪强度增长 压应力大于0 6 随压应力的增大 抗剪强度减小 拉应力影响 随拉应力的增长 抗剪强度减小 混凝土抗拉和抗压强度 剪应力存在 抗拉和抗压强度降低 抗剪强度 1 2混凝土 三 复合受力状态下混凝土的强度 返回上级目录 3 三轴受压 工程应用 约束混凝土 钢管砼 密配螺旋箍筋 fcc 有侧向约束时试件的轴向抗压强度fc 单向受压试件的轴向抗压强度 r 侧向约束力 局部受压混凝土 3 1 1 1 2混凝土 三 复合受力状态下混凝土的强度 返回上级目录 四 荷载作用下混凝土的变形性能 混凝土的变形 1 2混凝土 四 荷载作用下混凝土的变形 返回上级目录 试验方法 标准棱柱体短时加载试验 一 一次短期荷载作用下混凝土的变形性能 1 2混凝土 四 荷载作用下混凝土的变形 1 单轴受压混凝土的应力 应变关系 返回上级目录 弹性阶段 A点以前 微裂缝没有明显发展 混凝土的变形主要弹性变形 应力 应变关系近似直线 A点应力随混凝土强度的提高而增加 对普通强度混凝土sA约为 0 3 0 4 fc 对高强混凝土sA可达 0 5 0 7 fc 弹塑性阶段 A点以后 由于微裂缝处的应力集中 裂缝开始有所延伸发展 产生部分塑性变形 应变增长开始加快 应力 应变曲线逐渐偏离直线 微裂缝的发展导致混凝土的横向变形增加 但该阶段微裂缝的发展是稳定的 混凝土在结硬过程中 由于水泥石的收缩 骨料下沉以及温度变化等原因 在骨料和水泥石的界面上形成很多微裂缝 成为混凝土中的薄弱部位 混凝土的最终破坏就是由于这些微裂缝的发展造成的 达到B点 内部一些微裂缝相互连通 裂缝发展已不稳定 横向变形突然增大 体积应变开始由压缩转为增加 在此应力的长期作用下 裂缝会持续发展最终导致破坏 取B点的应力作为混凝土的长期抗压强度 普通强度混凝土sB约为0 8fc 高强强度混凝土sB可达0 95fc以上 不稳定裂缝发展阶段 达到C点fc 内部微裂缝连通形成破坏面 应变增长速度明显加快 C点的纵向应变值称为峰值应变e0 约为0 002 纵向应变发展达到D点 内部裂缝在试件表面出现第一条可见平行于受力方向的纵向裂缝 随应变增长 试件上相继出现多条不连续的纵向裂缝 横向变形急剧发展 承载力明显下降 混凝土骨料与砂浆的粘结不断遭到破 裂缝连通形成斜向破坏面 E点的应变e 2 3 e0 应力s 0 4 0 6 fc 峰点C 临界点B 拐点D 收敛点E 比例极限A 0 cu 0 3 0 5fc 0 75 0 9fc fc 1 2混凝土 四 荷载作用下混凝土的变形 返回上级目录 特征点 对应于峰值点应变 混凝土极限压应变 轴心抗压强度 1 2混凝土 四 荷载作用下混凝土的变形 返回上级目录 峰点C 收敛点E 0 cu 0 3 0 5fc 0 75 0 9fc fc 影响应力 应变曲线的因素 混凝土的强度 应变速率 横向钢筋约束 配箍率增加 间距加密 0 cu 1 2混凝土 四 荷载作用下混凝土的变形 返回上级目录 1 2混凝土 四 荷载作用下混凝土的变形 返回上级目录 1 2混凝土 四 荷载作用下混凝土的变形 返回上级目录 1 2混凝土 四 荷载作用下混凝土的变形 返回上级目录 Hognestad公式 2 关系的数学模型 本构关系 1 2混凝土 四 荷载作用下混凝土的变形 返回上级目录 R sh公式 1 2混凝土 四 荷载作用下混凝土的变形 返回上级目录 规范 应力 应变关系 上升段 下降段 1 2混凝土 四 荷载作用下混凝土的变形 返回上级目录 原点切线模量 弹性模量 拉压相同 变形模量 割线模量 弹塑性模量 切线模量 弹性系数受压时 为0 4 1 0 受拉破坏时 为0 5应力大 弹性系数小 3 混凝土的弹性模量 1 2混凝土 四 荷载作用下混凝土的变形 注 只有在应力较低时 才有 三种模量的大小关系 返回上级目录 弹性模量测定方法 1 取应力上限0 5fc重复加载卸载后的 图形斜率 得 2 采用 c 0 3fc时的割线模量 铁路规范采用 建筑和公路规范采用 返回上级目录 1 2混凝土 四 荷载作用下混凝土的变形 2 混凝土剪切模量 G 0 4Ec 1 泊松比 c 混凝土横向应变与纵向应变的比值 随应力增大而增大 在压力较小时为0 15 0 18 接近破坏时可达0 5以上 一般可取0 2 规范取 由弹性理论求出 把 代入得 G 0 417Ec 规范取 4 混凝土的泊松比与剪切模量 1 2混凝土 四 荷载作用下混凝土的变形 返回上级目录 混凝土在受到荷载作用后 在荷载 应力 不变的情况下 变形 应变 随时间而不断增长的现象 徐变定义 徐变的时间 6个月完成大部分 一年趋于稳定 三年完成 建筑物维修期一年 二 长期荷载下混凝土的变形 徐变 1 2混凝土 四 荷载作用下混凝土的变形 返回上级目录 a 应力不大时 水泥凝胶体发生粘性流动 引起向水泥结晶体应力重分布的结果 b 应力较大时 内部微裂缝不断发展的结果 徐变的原因 1 2混凝土 四 荷载作用下混凝土的变形 返回上级目录 徐变的影响因素 内在因素 混凝土的组成和配比 骨料的刚度越大 体积比越大 徐变就越小 水灰比越小 徐变也越小 环境影响 养护条件和使用条件 受荷前养护的温湿度越高 徐变就越小 受荷后构件所处的环境温度越高 相对湿度越小 徐变就越大 应力条件 初应力水平 ci fc和加荷时混凝土的龄期t0 它们是影响徐变的主要因素 1 2混凝土 四 荷载作用下混凝土的变形 返回上级目录 线性徐变初应力 c 0 5fc徐变与初应力呈正比 徐变系数 成常数 非线性徐变初应力 c 0 5fc徐变最终仍收敛 但徐变系数 随 ci的增大而增大 徐变将不收敛当 c 0 8fc 徐变发展最终导致破坏 作为混凝土的长期抗压强度 0 8fc 定义徐变变形 cr与初始应变 ci的比值为徐变系数 即 徐变的性质 1 2混凝土 四 荷载作用下混凝土的变形 返回上级目录 徐变对结构的影响 使构件的变形增加 在截面中引起应力重分布 在预应力混凝土结构中引起预应力损失 1 2混凝土 四 荷载作用下混凝土的变形 返回上级目录 徐变对混凝土结构的影响示例 P拆去 钢筋受压混凝土受拉 可能会引起混凝土开裂 徐变 s c 1 2混凝土 四 荷载作用下混凝土的变形 返回上级目录 多次重复荷载下应力应变曲线 1 混凝土一次加荷卸荷时 曲线与横坐标成一环状2 混凝土在多次重复荷载作用下的曲线a 加荷应力较小时 每次卸荷时 塑性变形 不可恢复变形 逐渐减小 曲线越来越闭合成一直线 b 加荷应力超过某一应力时 曲线由凸向应力轴逐渐转为凸向应变轴 标志混凝土内部微裂缝发展加剧趋近破坏 疲劳破坏 1 2混凝土 四 荷载作用下混凝土的变形 三 混凝土在多次重复荷载下的应力 应变关系 返回上级目录 疲劳抗压强度 混凝土的疲劳强度由疲劳试验测定 采用100mm 100mm 300mm或着150mm 150mm 450mm的棱柱体 把棱柱体试件承受200万次或其以上循环荷载而发生破坏的压应力值称为混凝土的疲劳抗压强度 影响疲劳抗压强度的因素 1 荷载重复次数和砼强度等级2 重复荷载应力变化幅度 在相同的重复次数下 砼的疲劳强度随增加而增大 1 2混凝土 四 荷载作用下混凝土的变形 返回上级目录 混凝土在空气中结硬体积减小的现象 五 混凝土的非受力变形 收缩 1 2混凝土 四 混凝土的非受力变形 混凝土的收缩随时间而增长 两周可完成全部收缩的25 一个月可完成50 整个收缩过程可延续两年以上 混凝土开裂时应变约为 0 5 2 7 10 4 而收缩应变终极值约为 2 5 10 4 故收缩应变如受到约束 极易导致开裂 返回上级目录 影响收缩因素 1 水泥的品种 水泥强度等级越高 制成的混凝土收缩越大 2 水泥的用量 水泥用量多 水灰比越大 收缩越大 3 骨料的性质 骨料弹性模量高 级配好 收缩就小 4 养护条件 干燥失水及高温环境 收缩大 5 混凝土制作方法 混凝土越密实 收缩越小 6 使用环境 使用环境温度 湿度越大 收缩越小 7 构件的体积与表面积比值 比值大时 收缩小 1 2混凝土 四 混凝土的非受力变形 返回上级目录 收缩的性质 自由收缩 对结构没影响 约束收缩 来自内部的钢筋约束 来自支座的外部约束 收缩对结构的影响 a 构件未受荷之前产生裂缝 b 预应力构件中预应力损失 预应力筋与混凝土一同回缩引起预应力损失 c 超静定结构产生内力 实际工程中 一般采用设置施工缝和构造钢筋等措施来减小收缩应力的不利影响 1 2混凝土 四 混凝土的非受力变形 返回上级目录 收缩对混凝土结构的影响示例 收缩 钢筋受压 混凝土受拉 1 2混凝土 四 混凝土的非受力变形 返回上级目录 混凝土的膨胀混凝土在水中硬结过程体积膨胀的现象水下建筑物 1 2混凝土 四 混凝土的非受力变形 返回上级目录 1 3钢筋与混凝土之间的粘结 一 粘结的意义二 粘结应力的概念和表达式三 粘结的作用四 粘结的机理五 光圆钢筋与变形钢筋的粘结性能六 粘结强度七 保证粘结力的措施 1 3钢筋与混凝土之间的粘结 一 粘结的意义 若梁中的钢筋与混凝土没有粘结 图 a 则在荷载作用下 钢筋不受力 该梁如同素混凝土梁 若梁中的钢筋仅设置机械锚固 图 b 则钢筋应力沿全长相等 其受力犹如二铰拱 不是梁的受力状态 结论 只有梁中的钢筋沿全长与混凝土有可靠的粘结 并在端部有可靠的锚固 才符合梁的受力特点 钢筋与混凝土之间的粘结性能是钢筋混凝土构件必不可少的第三个材料性能 是配筋构造的基础 1 3钢筋与混凝土之间的粘结 一 粘结的意义 返回上级目录 轴心受拉构件端部的受力分析 轴向拉力N施加在端部的钢筋上 端部截面钢筋应力 s N As 混凝土应力 c 0 二者存在着很大的应变差 变形协调关系 s c不成立 随着距端部截面距离的增加 拉力通过粘结作用逐渐向混凝土传递 应变差 s c逐渐减小 经过一定距离lt的粘结作用力传递后 应变差 s c 0 变形协调关系成立 二者共同受力 钢筋与混凝土之间具有足够的粘结是保证二者共同受力 变形协调的前提 1 3钢筋与混凝土之间的粘结 一 粘结的意义 返回上级目录 二 粘结应力的概念和表达式 粘结应力 的概念 单位界面面积上粘结作用力沿钢筋轴线方向的分力 即钢筋与混凝土界面上的粘结剪应力 粘结应力 的表达式 由图钢筋隔离体的平衡可得 整理可得粘结应力 从上式我们可以看出钢筋应力的变化产生粘结应力粘结应力的大小取决于二者的相对变形 滑移 1 3钢筋与混凝土之间的粘结 二 粘结应力的概念和表达式 返回上级目录 裂缝出现前的粘结作用 梁中粘结应力的分布与V的分布规律相同 实际上由于微裂缝的存在分布规律还要变化 钢筋的周长 三 粘结的作用 1 3钢筋与混凝土之间的粘结 三 粘结的作用 返回上级目录 裂缝出现后的粘结作用 锚固粘结 保证钢筋和混凝土共同工作 裂缝间粘结 减小裂缝宽度 提高构件的刚度 对于存在锚固粘结应力的地方 必须保证足够的锚固长度 必要时采取机械锚固措施 避免产生脆性粘结破坏 1 3钢筋与混凝土之间的粘结 三 粘结的作用 返回上级目录 拔出试验 半梁试验 搭接长度试验 延伸长度试验 1 粘结试验 四 粘结的机理 1 3钢筋与混凝土之间的粘结 四 粘结的机理 返回上级目录 光圆钢筋 钢筋拔出 2 粘结破坏形态 1 3钢筋与混凝土之间的粘结 四 粘结的机理 返回上级目录 变形钢筋 2 粘结破坏形态 当混凝土保护层 钢筋间距较小时 1 3钢筋与混凝土之间的粘结 四 粘结的机理 返回上级目录 变形钢筋 混凝土撕裂 混凝土局部挤碎 刮出式破坏 2 粘结破坏形态 当混凝土保护层厚度较大或配置有横向钢筋时径向裂缝的发展受到限制 1 3钢筋与混凝土之间的粘结 四 粘结的机理 返回上级目录 3 粘结作用的组成 1 水泥胶体与钢筋表面的胶结力砼中水泥砂浆的胶结作用 钢筋与混凝土产生相对滑动后 胶结作用即丧失 2 混凝土与钢筋间的摩擦力砼收缩紧紧握裹而产生的摩擦力 取决于握裹力和钢筋与混凝土表面的摩擦系数 3 机械咬合力由于钢筋表面凸凹不平而产生的机械咬合力 对于光圆钢筋 这种咬合力来自于表面的粗糙不平 对于变形钢筋咬合作用主要是由于变形钢筋肋间嵌入混凝土而产生的 1 3钢筋与混凝土之间的粘结 四 粘结的机理 返回上级目录 1 光圆钢筋 粘结力 主要是胶结力和摩擦力 破坏过程 没有产生滑移前 只有化学吸附作用 一旦混凝土和钢筋产生滑移有摩擦力 但粘结强度较小 易拔出 措施 端部做弯钩和足够的锚固长度 受压时 可不做弯钩 1 3钢筋与混凝土之间的粘结 五 光圆钢筋与变形钢筋的粘结性能 五 光圆钢筋与变形钢筋的粘结性能 返回上级目录 粘结力 胶结力 摩擦力 机械咬合力破坏过程 先有胶结力 滑移产生之后 有摩擦力 机械咬合力 当混凝土较薄时 肋间挤压力引起的环向拉应力或斜向拉应力大于混凝土抗拉强度 混凝土破坏 产生劈裂破坏 当混凝土较厚时 或布置箍筋时 产生刮犁式破坏 钢筋被拨出 措施 变形钢筋端部可不做弯钩 应有足够的锚固长度 2 变形钢筋 1 3钢筋与混凝土之间的粘结 五 光圆钢筋与变形钢筋的粘结性能 返回上级目录 1 粘结强度的试验测定 平均粘结应力 六 粘结强度 1 3钢筋与混凝土之间的粘结 六 粘结强度 返回上级目录 2 影响粘结强度的主要因素 1 混凝土强度 2 相对保护层厚度 3 钢筋净间距 4 横向配筋 5 钢筋表面特征和外形特征 6 受力情况 混凝土的粘结强度与混凝土抗拉强度成正比 相对保护层c d 大 混凝土的侧向约束作用增大 混凝土抵抗劈裂破坏的能力也越大 粘结强度越高 横向钢筋的存在限制了径向裂缝的发展 阻止了劈裂破坏的发生 使粘结强度得到提高 光面钢筋表面凹凸较小 机械咬合作用小 粘结强度低 变形钢筋肋的相对受力面积 挤压混凝土的面积与钢筋截面积的比值 越大 其粘结强度越大 若在锚固范围内存在侧压力 则可增大钢筋与混凝土界面的摩擦力 从而提高粘结强度 若在锚固范围内存在剪力 则其产生的斜裂缝会使锚固钢筋受到销栓作用而降低粘结强度 受反复荷载作用的钢筋 肋前肋后的混凝土会被挤碎 导致咬合作用降低 从而降低粘结强度 钢筋的粘结破坏形态还与钢筋净距s有关 当钢筋净距较大时 s 2c 可能是保护层劈裂 当钢筋净距较小时 s 2c 可能沿钢筋连线劈裂 导致粘结强度降低 1 3钢筋与混凝土之间的粘结 六 粘结强度 返回上级目录 保证锚固长度和搭接长度 保证钢筋周围的混凝土有足够的厚度 保护层厚度及钢筋净距 光圆筋在端部做成弯钩 混凝土强度等级不宜太低 受力较大钢筋采用变形钢筋 接头部位 锚固区箍筋加密 1 3钢筋与混凝土之间的粘结 七 保证粘结力的措施 七 保证粘结力的措施 返回上级目录 1 4保证可靠粘结的具体构造措施 一 钢筋的混凝土保护层 二 钢筋的锚固 三 钢筋的连接 1 4保证可靠粘结的具体构造措施 1 4保证可靠粘结的具体构造措施 一 钢筋的混凝土保护层 不能太小 C 钢筋直径d板 C 15mm梁 C 25mm柱 C 30mm 一 钢筋的混凝土保护层 1 4保证可靠粘结的具体构造措施 返回上级目录 以锚固粘结应力为例 锚固长度的确定 二 钢筋的锚固 要有足够的锚固长度 1 4保证可靠粘结的具体构造措施 二 钢筋的锚固 锚