第2章_钢筋混凝土材料的力学性能

1、第第2 2章章钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能Copyright浙江大学结构工程研究所浙江大学结构工程研究所第二章第二章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能22.1 钢筋钢筋一一. .钢筋的强度钢筋的强度( (Strength) )和变形和变形( (Deformation) )两类钢材：软钢两类钢材：软钢(Mild steel)、硬钢、硬钢(Hard steel)1.软钢受拉时的应力应变软钢受拉时的应力应变(Stress-Strain)曲线曲线 弹性弹性(Elastic)阶段阶段(O-A):弹性极限弹性极限 屈服屈服(Yield)阶段阶段(A-B):屈服强度屈服强

2、度(屈屈服上限、屈服下限服上限、屈服下限)、流限、流幅、流限、流幅、残余变形残余变形(残余应变残余应变) 强化强化(Strain-hardening)阶段阶段(B-C):极限强度极限强度 破坏破坏(Necking)阶段阶段(C-D):颈缩、伸颈缩、伸长率长率 浙江大学结构工程研究所第二章第二章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能32.1 钢筋钢筋一一. .钢筋的强度和变形钢筋的强度和变形2.硬钢受拉时的应力应变曲线硬钢受拉时的应力应变曲线 没有明显的屈服台阶和屈服点没有明显的屈服台阶和屈服点 极限强度极限强度 条件屈服强度条件屈服强度 0.2：0.2残余应变对应残余应变对应的应力

3、；的应力；规范规范取取0.85极限强度极限强度 浙江大学结构工程研究所第二章第二章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能42.1 钢筋钢筋一一. .钢筋的强度和变形钢筋的强度和变形 3.钢材性能钢材性能(Properties)对比对比软钢软钢硬钢硬钢屈服台阶屈服台阶有有无无屈服强度屈服强度低低高高塑性塑性好好差差破坏破坏延性延性脆性脆性应用应用钢筋混凝土钢筋混凝土预应力预应力浙江大学结构工程研究所第二章第二章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能52.1 钢筋钢筋二二. .钢筋的种类钢筋的种类 1.按成分不同按成分不同 1）碳素钢）碳素钢低碳钢（低碳钢（ 0.25）、中

4、碳钢（）、中碳钢（0.250.6）、高碳钢（）、高碳钢（0.61.4）碳含量越高，强度越高、塑性和可焊性越低碳含量越高，强度越高、塑性和可焊性越低2）普通低合金钢）普通低合金钢碳素钢中加入少量合金元素碳素钢中加入少量合金元素显著提高钢筋强度，改善钢筋性能显著提高钢筋强度，改善钢筋性能 2.按表面形状不同按表面形状不同 1）光面钢筋）光面钢筋(Plain bar)2）变形钢筋）变形钢筋(Deformed bar) ：月牙纹钢筋：月牙纹钢筋 浙江大学结构工程研究所第二章第二章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能62.1 钢筋钢筋二二. .钢筋的种类钢筋的种类 3.按用途不同按用途不同

5、 1）普通钢筋）普通钢筋 热轧钢筋：热轧钢筋：HRB235/HRB335/HRB400/RRB400 2）预应力钢筋）预应力钢筋 钢绞线、消除应力钢丝、热处理钢筋钢绞线、消除应力钢丝、热处理钢筋 3）劲性钢筋（型钢）劲性钢筋（型钢）浙江大学结构工程研究所第二章第二章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能72.1 钢筋钢筋三三. .钢筋的冷加工钢筋的冷加工( (Cold Working) ) 1.冷拉冷拉(Cold-drawing) 将热轧钢筋拉至超过其屈服强度的某一将热轧钢筋拉至超过其屈服强度的某一应力值，然后卸载至应力值，然后卸载至0 2.冷拔冷拔(Cold-drawing) 将

6、热轧关门钢筋用强力通过拔丝孔将热轧关门钢筋用强力通过拔丝孔 3.不提倡采用冷加工钢筋不提倡采用冷加工钢筋用巨大的延性损失，换来较小的强度提高。不合理！用巨大的延性损失，换来较小的强度提高。不合理！浙江大学结构工程研究所第二章第二章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能82.1 钢筋钢筋四四. .钢筋应力应变关系的计算模式钢筋应力应变关系的计算模式 双直线模型双直线模型三折线模型三折线模型双斜线模型双斜线模型理想弹塑性：适用理想弹塑性：适用于流幅长，强度低于流幅长，强度低的软钢的软钢 理想弹塑性加硬化：理想弹塑性加硬化：适用于流幅较短的软适用于流幅较短的软钢钢 弹塑性：适用于无弹塑性

7、：适用于无明显屈服的硬钢明显屈服的硬钢 浙江大学结构工程研究所第二章第二章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能92.1 钢筋钢筋五五. .钢筋的性能要求钢筋的性能要求 1.强度强度(Strength)屈服强度、极限强度、强屈比（屈服强度、极限强度、强屈比（1.25）2.塑性塑性(Plastic)伸长率伸长率 冷弯性能：将直径为冷弯性能：将直径为d的钢筋围绕直径为的钢筋围绕直径为D的钢轴完成一定的角度而不产生裂缝、分的钢轴完成一定的角度而不产生裂缝、分层甚至断裂的情况层甚至断裂的情况 3.与混凝土的粘结与混凝土的粘结 (Bond)影响混凝土构件的承载能力和使用性能影响混凝土构件的承

8、载能力和使用性能 4.可焊性可焊性(Weldability)1lll浙江大学结构工程研究所第二章第二章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能102.2 混凝土混凝土一一. .混凝土的抗压强度混凝土的抗压强度( (Compressive strength) ) 1.影响因素影响因素 水泥和骨料的品种，配合比，养护条件和龄期，试件形状与大小，试水泥和骨料的品种，配合比，养护条件和龄期，试件形状与大小，试件受压时的约束条件，加载速度等件受压时的约束条件，加载速度等2.立方体抗压强度立方体抗压强度 (Cubic compressive strength)1）边长为）边长为150mm立方体试

9、块，在温度为立方体试块，在温度为20 3及相对适度在及相对适度在90以上的潮湿空气中养护以上的潮湿空气中养护28天，按标准试验方法测得的具有天，按标准试验方法测得的具有95保证率保证率的抗压强度特征值。的抗压强度特征值。 2）表示方法：）表示方法：fcu,k，N/mm2，确定混凝土强度等级确定混凝土强度等级，C15C80 3）边长为）边长为100mm和和200mm的立方体试块，将测得的抗压强度分别乘的立方体试块，将测得的抗压强度分别乘以尺寸效应系数以尺寸效应系数0.95和和1.05换算换算 统一的试验方法、标准立方体试块统一的试验方法、标准立方体试块 cu,kf浙江大学结构工程研究所第二章第二

10、章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能112.2 混凝土混凝土一一. .混凝土的抗压强度混凝土的抗压强度 3.轴心抗压强度轴心抗压强度(Axial compressive strength) 试件为棱柱体，试件为棱柱体， b一般为一般为150mm200mm，h为为34倍倍b更真实反应混凝土实际受力情况更真实反应混凝土实际受力情况反映混凝土抗压设计强度的重要指标反映混凝土抗压设计强度的重要指标 0.88：试件混凝土强度修正系数，考虑结构中混凝土强度与试件混凝土：试件混凝土强度修正系数，考虑结构中混凝土强度与试件混凝土强度之间的差异强度之间的差异 ：棱柱体强度与立方体强度之间的比值：

11、棱柱体强度与立方体强度之间的比值 ：脆性折减系数：脆性折减系数ckfckc1c2cu,k0.88ff c1c2浙江大学结构工程研究所第二章第二章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能122.2 混凝土混凝土一一. .混凝土的抗压强度混凝土的抗压强度 4.破坏机理破坏机理 弹性骨架（水泥石晶体、砂、石组成）弹性骨架（水泥石晶体、砂、石组成）混凝土微裂缝和水泥石凝胶体的黏性流动混凝土微裂缝和水泥石凝胶体的黏性流动加载前的情况加载前的情况 塑性变形塑性变形弹性变形弹性变形浙江大学结构工程研究所第二章第二章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能132.2 混凝土混凝土一一. .

12、混凝土的抗压强度混凝土的抗压强度 4.破坏机理破坏机理 弹性骨架（水泥石晶体、砂、石组成）弹性骨架（水泥石晶体、砂、石组成）混凝土微裂缝和水泥石凝胶体的黏性流动混凝土微裂缝和水泥石凝胶体的黏性流动1）试块破坏过程）试块破坏过程 第一阶段（第一阶段（0.3fc）：弹性变形）：弹性变形 (Elastic deformation) 塑性变形塑性变形弹性变形弹性变形浙江大学结构工程研究所第二章第二章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能142.2 混凝土混凝土一一. .混凝土的抗压强度混凝土的抗压强度 4.破坏机理破坏机理 弹性骨架（水泥石晶体、砂、石组成）弹性骨架（水泥石晶体、砂、石组成

13、）混凝土微裂缝和水泥石凝胶体的黏性流动混凝土微裂缝和水泥石凝胶体的黏性流动1）试块破坏过程）试块破坏过程 第二阶段（第二阶段（0.3fc 0.8fc）：塑性变）：塑性变 形形(Plastic deformation)，裂缝发展稳定，裂缝发展稳定 塑性变形塑性变形弹性变形弹性变形浙江大学结构工程研究所第二章第二章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能152.2 混凝土混凝土一一. .混凝土的抗压强度混凝土的抗压强度 4.破坏机理破坏机理 弹性骨架（水泥石晶体、砂、石组成）弹性骨架（水泥石晶体、砂、石组成）混凝土微裂缝和水泥石凝胶体的黏性流动混凝土微裂缝和水泥石凝胶体的黏性流动1）试块

14、破坏过程）试块破坏过程 第二阶段（第二阶段（0.3fc0.8fc）：裂缝不稳定发展）：裂缝不稳定发展 塑性变形塑性变形弹性变形弹性变形浙江大学结构工程研究所第二章第二章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能172.2 混凝土混凝土一一. .混凝土的抗压强度混凝土的抗压强度 4.破坏机理破坏机理 弹性骨架（水泥石晶体、砂、石组成）弹性骨架（水泥石晶体、砂、石组成）混凝土微裂缝和水泥石凝胶体的黏性流动混凝土微裂缝和水泥石凝胶体的黏性流动2）破坏影响因素）破坏影响因素F混凝土内部微裂缝混凝土内部微裂缝 F横向变形约束：柱子箍筋内的混凝土抗压强度高横向变形约束：柱子箍筋内的混凝土抗压强度高

15、 F加载速度：长期荷载作用下的轴心抗压强度为加载速度：长期荷载作用下的轴心抗压强度为0.8fc 塑性变形塑性变形弹性变形弹性变形为什么？为什么？浙江大学结构工程研究所第二章第二章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能182.2 混凝土混凝土二二. .混凝土的抗拉强度混凝土的抗拉强度 1.轴心抗拉强度轴心抗拉强度(Axial tensile strength) 一般只有抗压强度的一般只有抗压强度的1/81/16，比值随抗压强度增大而减小，比值随抗压强度增大而减小 混凝土构件抗裂度的重要指标混凝土构件抗裂度的重要指标2.测试方法测试方法 规范规范4.13条：条：0.210.10, 对应

16、与对应与C15C80直接测试法直接测试法轴线拉伸试验轴线拉伸试验 间接测试法间接测试法劈裂试验劈裂试验0.550.45tkcu,kc20.88 0.395 ()(1 1.645 )fftkf浙江大学结构工程研究所第二章第二章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能192.2 混凝土混凝土三三. .混凝土复合受力混凝土复合受力( (Composite forces) )时的强度时的强度 1.双轴受力时混凝土的强度双轴受力时混凝土的强度 第一象限第一象限双向受拉：互相影双向受拉：互相影响不大；响不大；第三象限第三象限双向受压：一方向双向受压：一方向强度随另一方向压应力增大而提强度随另一方

17、向压应力增大而提高，当两应力比值为高，当两应力比值为0.5或或2时，时，强度可以提高强度可以提高27；第二、四象限第二、四象限一向受拉一向一向受拉一向受压：混凝土的抗压强度随着另受压：混凝土的抗压强度随着另一方向的拉应力存在而降低，抗一方向的拉应力存在而降低，抗拉强度亦随着压应力存在而降低。拉强度亦随着压应力存在而降低。 浙江大学结构工程研究所第二章第二章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能202.2 混凝土混凝土三三. .混凝土复合受力时的强度混凝土复合受力时的强度 2.三轴受压时混凝土的强度三轴受压时混凝土的强度 三轴受压混凝土的强度和延性都有较大的增长三轴受压混凝土的强度和

18、延性都有较大的增长 浙江大学结构工程研究所第二章第二章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能212.2 混凝土混凝土三三. .混凝土复合受力时的强度混凝土复合受力时的强度 3.正应力正应力(Normal stress)与剪应力与剪应力(Shear stress)共同作用时共同作用时混凝土的强度混凝土的强度 抗剪强度抗剪强度(Shear stress)随着拉应力的增大而减小；随着拉应力的增大而减小；当压应力当压应力(0.50.7fc) 时，抗剪强度随压应力增大而减小。时，抗剪强度随压应力增大而减小。 浙江大学结构工程研究所第二章第二章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能

19、222.2 混凝土混凝土课堂讨论课堂讨论下图为四个微元体，若混凝土的强度等级相同，试排出下图为四个微元体，若混凝土的强度等级相同，试排出 1 ， 2 ， 3和和 4的大小顺序。的大小顺序。浙江大学结构工程研究所第二章第二章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能232.3 混凝土的变形混凝土的变形 一一. .混凝土单轴受压时的变形混凝土单轴受压时的变形1.单轴加压时的应力应变关系单轴加压时的应力应变关系 OA段：段：0.3fc，弹性工作阶段；弹性工作阶段； AB段：段：0.3fc0.8fc，塑性变形更为显著，塑性变形更为显著，裂缝处于不稳定状态，裂缝处于不稳定状态，C点应力为点应力为

20、fc,对对应的应变为应的应变为0, (1.52.5)103； OABCDEF0cuCDEF段：应力随应变的增长而逐渐降低，段：应力随应变的增长而逐渐降低，D为反弯点，收敛为反弯点，收敛点点E的应变为极限压应变的应变为极限压应变cu，（，（46）103，F对应残余应力，对应残余应力，EF对于无测向约束的混凝土已经失去意义。对于无测向约束的混凝土已经失去意义。 cr浙江大学结构工程研究所第二章第二章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能242.3 混凝土的变形混凝土的变形 一一. .混凝土单轴受压时的变形混凝土单轴受压时的变形1.单轴加压时的应力应变关系单轴加压时的应力应变关系 OAB

21、CDEF0cu：达到混凝土应力峰值后，应力下降相同情况：达到混凝土应力峰值后，应力下降相同情况下变形的大小，变形大表明混凝土耐受变形能力强，延性好，对下变形的大小，变形大表明混凝土耐受变形能力强，延性好，对于结构抗震有重要意义。于结构抗震有重要意义。 浙江大学结构工程研究所第二章第二章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能252.3 混凝土的变形混凝土的变形 一一. .混凝土单轴受压时的变形混凝土单轴受压时的变形2.混凝土应力应变关系的影响因素混凝土应力应变关系的影响因素1）混凝土强度等级）混凝土强度等级(Strength degree)：抗压强度随混凝土强度等级提高抗压强度随混凝

22、土强度等级提高而提高，但而提高，但0变化不大；变化不大； 浙江大学结构工程研究所第二章第二章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能262.3 混凝土的变形混凝土的变形 一一. .混凝土单轴受压时的变形混凝土单轴受压时的变形2.混凝土应力应变关系的影响因素混凝土应力应变关系的影响因素2）加荷速度）加荷速度(Loading speed) ：加荷速度越慢，峰值应力越小，对应加荷速度越慢，峰值应力越小，对应的的0越大，下降段越平缓；越大，下降段越平缓； 浙江大学结构工程研究所第二章第二章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能272.3 混凝土的变形混凝土的变形 一一. .混凝土

23、单轴受压时的变形混凝土单轴受压时的变形2.混凝土应力应变关系的影响因素混凝土应力应变关系的影响因素3）横向钢筋的约束）横向钢筋的约束(Constraint) ：随着箍筋数量的增加和间距的减少，随着箍筋数量的增加和间距的减少，峰值应力提高，对应的峰值应力提高，对应的0增大，下降段趋于平缓，且增大，下降段趋于平缓，且cu亦增大（延性增亦增大（延性增大）；大）； 浙江大学结构工程研究所第二章第二章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能282.3 混凝土的变形混凝土的变形 一一. .混凝土单轴受压时的变形混凝土单轴受压时的变形3.混凝土应力应变关系的计算模式混凝土应力应变关系的计算模式 二

24、次抛物线加水平线二次抛物线加水平线二次抛物线加斜直线二次抛物线加斜直线 0.0020.0033(我国我国规范采用规范采用)浙江大学结构工程研究所第二章第二章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能292.3 混凝土的变形混凝土的变形 二二. .混凝土的变形模量混凝土的变形模量( (Deformation modulus) )测试：测试：用棱柱体试件，先加载至用棱柱体试件，先加载至0.4fc，然后卸载至，然后卸载至0，反复，反复510次，使次，使得应力应变曲线逐渐变成一条直线，该直线的正切值即为混凝土的弹性得应力应变曲线逐渐变成一条直线，该直线的正切值即为混凝土的弹性模量。模量。 弹性

25、模量弹性模量(Elastic modulus)Ec过过曲线原点所作切线的斜率，原点切线曲线原点所作切线的斜率，原点切线弹性模量弹性模量 5ccu,k102.234.7/Ef浙江大学结构工程研究所第二章第二章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能302.3 混凝土的变形混凝土的变形 二二. .混凝土的变形模量混凝土的变形模量变形模量变形模量Ec曲线上任意一点曲线上任意一点与原点连线的斜率，亦称割线模量与原点连线的斜率，亦称割线模量(Secant modulus) 为弹性特征系数：弹性变形占总为弹性特征系数：弹性变形占总变形比例，反映材料的弹性状态变形比例，反映材料的弹性状态 1， 0

26、.3fc 1， 0.3fc0.8fc 111ecccepEEE浙江大学结构工程研究所第二章第二章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能312.3 混凝土的变形混凝土的变形 二二. .混凝土的变形模量混凝土的变形模量切线模量切线模量(Tangent modulus)Ec曲线上某一点切线的斜率曲线上某一点切线的斜率 混凝土受拉曲线形状与受压时相似，但各特征值要小得多混凝土受拉曲线形状与受压时相似，但各特征值要小得多 tancccdEd浙江大学结构工程研究所第二章第二章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能322.3 混凝土的变形混凝土的变形 三三. .混凝土在单轴重复荷载作

27、用下的变形性能混凝土在单轴重复荷载作用下的变形性能 1.一次加载卸载时的应力应变曲线一次加载卸载时的应力应变曲线 浙江大学结构工程研究所第二章第二章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能332.3 混凝土的变形混凝土的变形 三三. .混凝土在单轴重复荷载作用下的变形性能混凝土在单轴重复荷载作用下的变形性能 2.多次重复荷载作用时的应力应变特性多次重复荷载作用时的应力应变特性 F加载应力加载应力小于小于混凝土混凝土疲劳强度疲劳强度fc时，应力应变曲线形成滞回环，循时，应力应变曲线形成滞回环，循环次数增加环次数增加 滞回环面积减小，滞回环面积减小，闭合为一条直线闭合为一条直线。F加载应

28、力加载应力大于疲劳强度大于疲劳强度，开始仍有滞回环，循环次数增加，开始仍有滞回环，循环次数增加 应力应力应变曲线反向弯曲应变曲线反向弯曲 不能形成封闭的滞回环不能形成封闭的滞回环 曲线斜率不断降低曲线斜率不断降低 混凝土疲劳破坏。混凝土疲劳破坏。 f c混凝土疲劳强度混凝土疲劳强度小于小于混凝土轴心抗压强度，混凝土轴心抗压强度，与混凝土等级、重复与混凝土等级、重复加载次数及最小与最加载次数及最小与最大应力比值有关大应力比值有关。 浙江大学结构工程研究所第二章第二章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能342.3 混凝土的变形混凝土的变形 四四. .混凝土的徐变混凝土的徐变( (Cr

29、eep) ) 1.定义定义在荷载长期作用下，变形将随时间而增加的现象。在荷载长期作用下，变形将随时间而增加的现象。徐变系数：徐变应变与瞬时弹性应变之比，徐变系数：徐变应变与瞬时弹性应变之比，24。2.原因原因0.5 fc，内部微裂缝的不断产生和发展而引起的塑性变形。内部微裂缝的不断产生和发展而引起的塑性变形。 徐变应变徐变应变弹性应变弹性应变浙江大学结构工程研究所第二章第二章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能352.3 混凝土的变形混凝土的变形 四四. .混凝土的徐变混凝土的徐变 3.影响因素影响因素F混凝土组成成分与配合比混凝土组成成分与配合比F混凝土养护条件和使用环境混凝土

30、养护条件和使用环境 F构件体表比构件体表比F应力大小：线性徐变、非线形徐变、非收敛性徐变应力大小：线性徐变、非线形徐变、非收敛性徐变4.对结构的影响对结构的影响 F不利：导致变形增大，应力重分布和内力分布，预应力损失；不利：导致变形增大，应力重分布和内力分布，预应力损失； F有利：受拉徐变能减小混凝土拉应力，延缓收缩裂缝的出现；减少支有利：受拉徐变能减小混凝土拉应力，延缓收缩裂缝的出现；减少支座不均匀沉降产生的应力。座不均匀沉降产生的应力。浙江大学结构工程研究所第二章第二章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能362.3 混凝土的变形混凝土的变形 五五. .混凝土的收缩混凝土的收缩

31、1.定义定义混凝土在空气时的体积缩小；混凝土在空气时的体积缩小；收缩应变收缩应变: (26)104或更大。或更大。 3.影响因素影响因素混凝土组成成分与配合比；混凝土组成成分与配合比；混凝土养护条件和使用环境；混凝土养护条件和使用环境；构件体表比。构件体表比。2.原因原因水泥石水化、凝固和硬化过程中的水泥石水化、凝固和硬化过程中的体积变形体积变形,干燥失水干燥失水; 碳化碳化 。4.对结构的影响对结构的影响自由收缩，没有影响自由收缩，没有影响 ；受到约束的构件将产生收缩裂缝；受到约束的构件将产生收缩裂缝；引起预应力损失；引起预应力损失；增大梁挠度等。增大梁挠度等。(Shrinkage)浙江大学

32、结构工程研究所第二章第二章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能372.4 钢筋与混凝土的粘结钢筋与混凝土的粘结 粘结应力是钢筋混凝土构件共同工作的必要条件，是钢筋和混凝土接触粘结应力是钢筋混凝土构件共同工作的必要条件，是钢筋和混凝土接触面抵抗相对滑移而产生的剪应力。面抵抗相对滑移而产生的剪应力。 通过粘结应力，钢筋将部分拉力传通过粘结应力，钢筋将部分拉力传递给混凝土，使得两者共同受力，协调变形递给混凝土，使得两者共同受力，协调变形。一一. .粘结应力粘结应力( (Bond stress) )种类及其作用机理种类及其作用机理1.锚固粘结应力锚固粘结应力1）概念：）概念：在一定钢筋埋

33、置长度内，钢筋与混凝土界面上的剪应力在一定钢筋埋置长度内，钢筋与混凝土界面上的剪应力。2）应力分析）应力分析Ndl 浙江大学结构工程研究所第二章第二章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能382.4 钢筋与混凝土的粘结钢筋与混凝土的粘结 一一. .粘结应力种类及其作用机理粘结应力种类及其作用机理2）应力分析）应力分析锚固长度锚固长度la：当钢筋应力达到：当钢筋应力达到fy时，所需的埋入长度。时，所需的埋入长度。延伸长度延伸长度ld ：3）作用）作用通过长度上粘结应力的积累，保证充分利用钢筋通过长度上粘结应力的积累，保证充分利用钢筋fy。4ysaysyaNf Adlf Afdld 故

34、： 浙江大学结构工程研究所第二章第二章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能392.4 钢筋与混凝土的粘结钢筋与混凝土的粘结 一一. .粘结应力种类及其作用机理粘结应力种类及其作用机理2.局部粘结应力局部粘结应力 1）概念：）概念：裂缝附近的剪切粘结应力裂缝附近的剪切粘结应力。2）应力分析）应力分析钢筋、砼共同变形钢筋、砼共同变形钢筋应力钢筋应力混凝土应力混凝土应力sssd()4ssssssdddAAddxdxdx材料应变材料应变浙江大学结构工程研究所第二章第二章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能402.4 钢筋与混凝土的粘结钢筋与混凝土的粘结 一一. .粘结应力种

35、类及其作用机理粘结应力种类及其作用机理2）应力分析）应力分析3）作用：）作用：使裂缝之间的混凝土参与受拉。使裂缝之间的混凝土参与受拉。()4ssssssdddAAddxdx没有粘结应力，钢筋应力就没有粘结应力，钢筋应力就不会沿其长度方向发生变化；不会沿其长度方向发生变化；相反，如果钢筋应力沿其长相反，如果钢筋应力沿其长度没有变化，即钢筋两端没度没有变化，即钢筋两端没有压力差，也就不会产生粘有压力差，也就不会产生粘结应力。结应力。浙江大学结构工程研究所第二章第二章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能412.4 钢筋与混凝土的粘结钢筋与混凝土的粘结 二二. .粘结力的组成与粘结性能粘

36、结力的组成与粘结性能 1.粘结力的组成粘结力的组成化学吸附化学吸附(Chemical adsorption)作用作用： 也称化学胶着力。（很小，一旦钢筋也称化学胶着力。（很小，一旦钢筋/混凝土有相对滑移，便失去作用）混凝土有相对滑移，便失去作用）摩擦摩擦(Friction)作用作用：混凝土收缩，界面产生挤压应力。（积压力越大，接触面：混凝土收缩，界面产生挤压应力。（积压力越大，接触面越粗糙，越大）越粗糙，越大）机械咬合机械咬合(Mechanical interlocker)作用作用：钢筋表面凸凹形成的相互咬合（光：钢筋表面凸凹形成的相互咬合（光面钢筋）；钢筋表面的横肋与混凝土之间的咬合力（变形

37、钢筋）。面钢筋）；钢筋表面的横肋与混凝土之间的咬合力（变形钢筋）。附加咬合附加咬合(Additional)作用作用：钢筋端部设置弯钩，加焊短钢筋：钢筋端部设置弯钩，加焊短钢筋光面钢筋与混凝土之间的粘结力主要来自摩擦力；变形钢筋来自咬合力。光面钢筋与混凝土之间的粘结力主要来自摩擦力；变形钢筋来自咬合力。 浙江大学结构工程研究所第二章第二章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能422.4 钢筋与混凝土的粘结钢筋与混凝土的粘结 二二. .粘结力的组成与粘结性能粘结力的组成与粘结性能2.钢筋与混凝土的粘结性能钢筋与混凝土的粘结性能 劈裂型破坏劈裂型破坏变形钢筋变形钢筋轴向分力：使肋之间的混

38、凝土轴向分力：使肋之间的混凝土犹如伸臂梁受弯、受剪犹如伸臂梁受弯、受剪=产生产生内部斜裂缝内部斜裂缝径向分力：使混凝土承受内压力的管壁，径向分力：使混凝土承受内压力的管壁，并进而产生环向拉应力并进而产生环向拉应力=超过超过ft=内部径内部径向裂缝向裂缝=纵向裂缝纵向裂缝浙江大学结构工程研究所第二章第二章 钢筋混凝土材料的力学性能钢筋混凝土材料的力学性能432.4 钢筋与混凝土的粘结钢筋与混凝土的粘结 二二. .粘结力的组成与粘结性能粘结力的组成与粘结性能2.钢筋与混凝土的粘结性能钢筋与混凝土的粘结性能 刮犁型破坏刮犁型破坏当混凝土保护层有足够厚或配有箍筋时，将不致发生劈裂破坏，而当混凝土保护层有足够厚或配有箍筋时，将不致发生劈裂破坏，而钢筋带横肋之间的混凝土沿横肋外径圆柱面发生剪切滑动直至被拔钢筋带横肋之间的混凝土沿横肋外径圆柱面发生剪切滑动直至被拔出，形成出，形成刮犁式破坏刮犁式破坏。钢筋拔出后肋与肋之间为混凝土粉末所填实。钢筋拔出后肋与肋之间为混凝土粉末所填实。变形钢筋变形钢筋浙江大学结构工程研究所第二章