第2章 鋼筋和混凝土的力學(xué)性能

1、第第2 2章章 鋼筋和混凝土的力學(xué)性能鋼筋和混凝土的力學(xué)性能第一節(jié)：鋼筋第一節(jié)：鋼筋第二節(jié)：混凝土第二節(jié)：混凝土第三節(jié)：鋼筋與混凝土的粘結(jié)第三節(jié)：鋼筋與混凝土的粘結(jié) 2 21 1 鋼筋鋼筋 鋼筋在鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土鋼筋在鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中采用的棒狀或絲狀鋼材，是鋼筋結(jié)構(gòu)中采用的棒狀或絲狀鋼材，是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中混凝土結(jié)構(gòu)和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中主要主要用于受拉的材料。用于受拉的材料。 目前我國(guó)用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和預(yù)目前我國(guó)用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的鋼筋主要品種有應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的鋼筋主要品種有鋼筋鋼筋、鋼絲鋼絲和和鋼絞線鋼絞線。鋼筋主要品種鋼筋主要品種

2、 鋼筋鋼筋鋼筋鋼筋鋼絲鋼絲鋼絞線鋼絞線鋼筋的分類鋼筋的分類按化學(xué)成分按化學(xué)成分碳素鋼碳素鋼 普通低普通低合金鋼合金鋼 錳系錳系 硅礬系硅礬系 低碳鋼低碳鋼中碳鋼中碳鋼高碳鋼高碳鋼硅鈦系硅鈦系 硅錳系硅錳系 硅鉻系硅鉻系 C0.25%C0.8fcsh時(shí)，混凝土內(nèi)部的微裂縫進(jìn)時(shí)，混凝土內(nèi)部的微裂縫進(jìn)入非穩(wěn)態(tài)發(fā)展，導(dǎo)致混凝土破壞。取入非穩(wěn)態(tài)發(fā)展，導(dǎo)致混凝土破壞。取=0.8fcsh作為混凝土的長(zhǎng)期抗壓強(qiáng)度。作為混凝土的長(zhǎng)期抗壓強(qiáng)度。初應(yīng)力越大，徐變也越大。初應(yīng)力越大，徐變也越大。加載時(shí)混凝土的齡期越長(zhǎng)，徐變?cè)叫?。加載時(shí)混凝土的齡期越長(zhǎng)，徐變?cè)叫　?為了減少為了減少徐變徐變，應(yīng)避免過(guò)早地給結(jié)構(gòu)施加長(zhǎng)，應(yīng)

3、避免過(guò)早地給結(jié)構(gòu)施加長(zhǎng)期荷載，例如在施工期內(nèi)避免過(guò)早地撤除構(gòu)件的期荷載，例如在施工期內(nèi)避免過(guò)早地撤除構(gòu)件的模板支柱等，也可以采取加快混凝土硬結(jié)的措施模板支柱等，也可以采取加快混凝土硬結(jié)的措施來(lái)減小來(lái)減小齡期齡期對(duì)徐變的影響。對(duì)徐變的影響。 2) 2) 齡期影響齡期影響 在混凝土的組成成分中，在混凝土的組成成分中，水灰比水灰比愈大，愈大，水泥水化后殘余的游離水愈多，徐變也愈大；水泥水化后殘余的游離水愈多，徐變也愈大；水泥用量水泥用量愈多，凝膠體在混凝土中所占比重愈多，凝膠體在混凝土中所占比重也愈大，徐變也愈大；也愈大，徐變也愈大；骨料愈堅(jiān)硬骨料愈堅(jiān)硬，彈性模，彈性模量愈大以及骨料所占體積比愈大，

4、則由凝膠量愈大以及骨料所占體積比愈大，則由凝膠體流動(dòng)后傳給骨料壓力所引起的變形也愈小，體流動(dòng)后傳給骨料壓力所引起的變形也愈小，徐變也愈小。徐變也愈小。3)3)材料組成材料組成 養(yǎng)護(hù)環(huán)境養(yǎng)護(hù)環(huán)境濕度濕度愈大，愈大，溫度溫度愈高，則水泥水愈高，則水泥水化作用愈充分，徐變就愈小，混凝土在使用期化作用愈充分，徐變就愈小，混凝土在使用期間處于高溫、干燥條件下所產(chǎn)生的徐變比低溫、間處于高溫、干燥條件下所產(chǎn)生的徐變比低溫、潮濕時(shí)明顯增大。此外，由于混凝土中水分的潮濕時(shí)明顯增大。此外，由于混凝土中水分的揮發(fā)逸散與構(gòu)件的體積與表面積之比有關(guān)，因揮發(fā)逸散與構(gòu)件的體積與表面積之比有關(guān)，因而構(gòu)件而構(gòu)件尺寸尺寸愈大，愈

5、大，表面積表面積相對(duì)愈小，徐變就愈相對(duì)愈小，徐變就愈小。小。4)4)外部環(huán)境外部環(huán)境 混凝土的收縮混凝土的收縮 混凝土在空氣中結(jié)硬時(shí)，體積要縮小，混凝土混凝土在空氣中結(jié)硬時(shí)，體積要縮小，混凝土的收縮量可達(dá)的收縮量可達(dá)3 31010-4-4；混凝土的收縮是一種隨時(shí)間而混凝土的收縮是一種隨時(shí)間而增長(zhǎng)的變形，結(jié)硬初期收縮變形發(fā)展較快，兩周完成增長(zhǎng)的變形，結(jié)硬初期收縮變形發(fā)展較快，兩周完成收縮的收縮的1/41/4，一個(gè)月完成，一個(gè)月完成1/21/2，三個(gè)月后增長(zhǎng)緩慢，一，三個(gè)月后增長(zhǎng)緩慢，一般般2 2年后趨于穩(wěn)定，最終收縮應(yīng)變年后趨于穩(wěn)定，最終收縮應(yīng)變約為約為(25)10-4。 影響混凝土收縮的因素影

6、響混凝土收縮的因素 水泥用量越多、水灰比越大水泥用量越多、水灰比越大，收縮就越大。收縮就越大。骨料的級(jí)配好、彈性模量高，可減小混凝土的收骨料的級(jí)配好、彈性模量高，可減小混凝土的收縮?？s。高溫蒸養(yǎng)，收縮減少；使用環(huán)境的溫度越高，高溫蒸養(yǎng)，收縮減少；使用環(huán)境的溫度越高，相對(duì)濕度越低，收縮就越大。相對(duì)濕度越低，收縮就越大。此外，此外，水泥品種、水泥品種、混凝土的密實(shí)度、構(gòu)件的體表比混凝土的密實(shí)度、構(gòu)件的體表比等都會(huì)對(duì)混凝土等都會(huì)對(duì)混凝土的收縮有影響。的收縮有影響。 梁板或其他構(gòu)件，由于養(yǎng)護(hù)不好，在使用前梁板或其他構(gòu)件，由于養(yǎng)護(hù)不好，在使用前就可能因混凝土收縮而產(chǎn)生裂縫；整片大面積的就可能因混凝土收縮

7、而產(chǎn)生裂縫；整片大面積的混凝土地面或樓面，在施工后就可能因混凝土的混凝土地面或樓面，在施工后就可能因混凝土的收縮而產(chǎn)生裂縫；在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中，混凝收縮而產(chǎn)生裂縫；在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中，混凝土的收縮會(huì)導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力的損失。收縮也對(duì)超靜定土的收縮會(huì)導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力的損失。收縮也對(duì)超靜定結(jié)構(gòu)（如拱）產(chǎn)生不利的內(nèi)力，導(dǎo)致鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)（如拱）產(chǎn)生不利的內(nèi)力，導(dǎo)致鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)過(guò)大裂縫，造成不利影響。結(jié)構(gòu)出現(xiàn)過(guò)大裂縫，造成不利影響。 收縮的不利影響收縮的不利影響混凝土的膨脹混凝土的膨脹 在水中結(jié)硬時(shí)，則在水中結(jié)硬時(shí)，則體積膨脹體積膨脹。溫度變形溫度變形 溫度變形也是混凝土在非荷載狀態(tài)下，產(chǎn)生溫度變形也是混

8、凝土在非荷載狀態(tài)下，產(chǎn)生內(nèi)力的一個(gè)重要因素?；炷恋木€膨脹系數(shù)隨內(nèi)力的一個(gè)重要因素?；炷恋木€膨脹系數(shù)隨骨料性質(zhì)及配合比而變化，約為骨料性質(zhì)及配合比而變化，約為(1(11.5)1.5)1010-5-5，一般取一般取1.01.01010-5-5。 混凝土的膨脹特性對(duì)混凝土構(gòu)件往往是有利混凝土的膨脹特性對(duì)混凝土構(gòu)件往往是有利的，故一般不予考慮。的，故一般不予考慮。 收縮和膨脹是在混凝土不受力的情況下而產(chǎn)收縮和膨脹是在混凝土不受力的情況下而產(chǎn)生的變形，生的變形，一般來(lái)說(shuō)，收縮值比膨脹值大得多一般來(lái)說(shuō)，收縮值比膨脹值大得多。 混凝土與鋼筋的線膨脹系數(shù)是相近的。溫度混凝土與鋼筋的線膨脹系數(shù)是相近的。溫度

9、變化時(shí)，在混凝土和鋼筋之間引起的變化時(shí)，在混凝土和鋼筋之間引起的內(nèi)應(yīng)力很小，內(nèi)應(yīng)力很小，不致產(chǎn)生相對(duì)的變形不致產(chǎn)生相對(duì)的變形。溫度變形的影響溫度變形的影響 水泥在水化作用時(shí)排出的熱量導(dǎo)致構(gòu)件內(nèi)部水泥在水化作用時(shí)排出的熱量導(dǎo)致構(gòu)件內(nèi)部的溫度上升，構(gòu)件表面由于便于散熱而溫度相對(duì)的溫度上升，構(gòu)件表面由于便于散熱而溫度相對(duì)較低。構(gòu)件內(nèi)外的這種溫差就會(huì)引起應(yīng)力，從而較低。構(gòu)件內(nèi)外的這種溫差就會(huì)引起應(yīng)力，從而導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂。導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂。 溫度的變化與水泥種類、水泥含量、新拌混溫度的變化與水泥種類、水泥含量、新拌混凝土的溫度、混凝土硬化速度、構(gòu)件尺寸等因素凝土的溫度、混凝土硬化速度、構(gòu)件尺寸等因素有關(guān)。

10、有關(guān)。 大體積混凝土結(jié)構(gòu)以及水池、煙囪等結(jié)構(gòu)由大體積混凝土結(jié)構(gòu)以及水池、煙囪等結(jié)構(gòu)由溫度變化引起的溫度應(yīng)力必須予以考慮。溫度變化引起的溫度應(yīng)力必須予以考慮。混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)的選用原則混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)的選用原則 混凝土強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)按立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值確混凝土強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)按立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值確定，混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值定，混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值f fcu,kcu,k，我國(guó)，我國(guó)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，立方體抗壓強(qiáng)度規(guī)定，立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo) 準(zhǔn) 值 系 指 按 標(biāo) 準(zhǔn) 方 法 制 作 養(yǎng) 護(hù) 的 邊 長(zhǎng) 為標(biāo) 準(zhǔn) 值 系 指 按 標(biāo) 準(zhǔn) 方 法 制 作 養(yǎng) 護(hù) 的 邊 長(zhǎng)

11、 為150mm150mm150mm150mm150mm150mm的立方體試件，在的立方體試件，在2828天天齡期齡期用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)測(cè)得的具有用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)測(cè)得的具有95%95%保證率的抗壓強(qiáng)度。保證率的抗壓強(qiáng)度。 混凝土強(qiáng)度等級(jí)混凝土強(qiáng)度等級(jí) 規(guī)范規(guī)范將混凝土強(qiáng)度分為十四級(jí)，按將混凝土強(qiáng)度分為十四級(jí)，按立方立方體抗壓強(qiáng)度體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)的大小劃分，即標(biāo)準(zhǔn)的大小劃分，即C15C15，C20, C25C20, C25，C30C30，C35C35， C40C40，C45C45，C50C50，C55C55，C60C60，C65C65，C70C70，C75C75，C80C80，各個(gè)等級(jí)中的數(shù)字部分是以，各個(gè)等級(jí)中

12、的數(shù)字部分是以N/mmN/mm2 2為量綱的立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。為量綱的立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。 混凝土的其他設(shè)計(jì)強(qiáng)度指標(biāo)，都可根據(jù)試驗(yàn)分混凝土的其他設(shè)計(jì)強(qiáng)度指標(biāo)，都可根據(jù)試驗(yàn)分析與立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值建立起相應(yīng)的換算關(guān)析與立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值建立起相應(yīng)的換算關(guān)系。系。軸心抗壓強(qiáng)度軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值與立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)值與立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的關(guān)系如下值的關(guān)系如下 軸心抗壓強(qiáng)度和軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值軸心抗壓強(qiáng)度和軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 混凝土的其他設(shè)計(jì)強(qiáng)度指標(biāo)，都可根據(jù)試驗(yàn)分混凝土的其他設(shè)計(jì)強(qiáng)度指標(biāo)，都可根據(jù)試驗(yàn)分析與立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值建立起相應(yīng)的換算關(guān)系。析與立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值建立起相應(yīng)的

13、換算關(guān)系?；炷恋妮S心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值與立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)混凝土的軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值與立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的關(guān)系如下準(zhǔn)值的關(guān)系如下軸心抗壓強(qiáng)度和軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值軸心抗壓強(qiáng)度和軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 軸心抗壓強(qiáng)度和軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值是相軸心抗壓強(qiáng)度和軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值是相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值除以材料分項(xiàng)系數(shù)，具體如下應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值除以材料分項(xiàng)系數(shù)，具體如下彈性模量彈性模量 經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析 混凝土強(qiáng)度等級(jí)的選用混凝土強(qiáng)度等級(jí)的選用 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C15C15；當(dāng)采用；當(dāng)采用HRB335HRB335級(jí)鋼筋時(shí)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜低于級(jí)鋼筋時(shí)，混凝土強(qiáng)度等

14、級(jí)不宜低于C20C20；當(dāng)采用；當(dāng)采用HRB400HRB400和和RRB400RRB400級(jí)鋼筋以及承受重復(fù)荷載的構(gòu)件，混凝土強(qiáng)度級(jí)鋼筋以及承受重復(fù)荷載的構(gòu)件，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不得低于等級(jí)不得低于C20C20。預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)。預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于低于C30C30；當(dāng)采用鋼絞線、鋼絲、熱處理鋼筋作預(yù)應(yīng)力鋼筋時(shí)，；當(dāng)采用鋼絞線、鋼絲、熱處理鋼筋作預(yù)應(yīng)力鋼筋時(shí)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜低于混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜低于C40C40?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定 選擇混凝土，還必須是根據(jù)混凝土構(gòu)件的受力和選擇混凝土，還必須是根據(jù)混凝土構(gòu)件的受力和耐久性等方面的要求確定的。耐久性等方

15、面的要求確定的。 2 23 3 鋼筋與混凝土的粘結(jié)鋼筋與混凝土的粘結(jié) 粘結(jié)應(yīng)力粘結(jié)應(yīng)力分為鋼筋端部的錨固分為鋼筋端部的錨固粘結(jié)應(yīng)力粘結(jié)應(yīng)力和裂和裂縫之間的縫之間的局部粘結(jié)應(yīng)力局部粘結(jié)應(yīng)力。 鋼筋混凝土受力后，鋼筋與混凝土之間出現(xiàn)鋼筋混凝土受力后，鋼筋與混凝土之間出現(xiàn)變形差變形差( (相對(duì)滑移相對(duì)滑移) )，會(huì)沿鋼筋和混凝土接觸面上存，會(huì)沿鋼筋和混凝土接觸面上存在剪應(yīng)力，稱為粘結(jié)應(yīng)力。在剪應(yīng)力，稱為粘結(jié)應(yīng)力。 通過(guò)粘結(jié)力鋼筋和混凝土傳遞二者之間的應(yīng)通過(guò)粘結(jié)力鋼筋和混凝土傳遞二者之間的應(yīng) 力，使鋼筋和混凝土變形協(xié)調(diào)、共同工作。力，使鋼筋和混凝土變形協(xié)調(diào)、共同工作。鋼筋和混凝土粘結(jié)的類型鋼筋和混凝土

16、粘結(jié)的類型 是指鋼筋伸入支座或支座負(fù)彎是指鋼筋伸入支座或支座負(fù)彎矩鋼筋在跨間截?cái)鄷r(shí)，必須具有矩鋼筋在跨間截?cái)鄷r(shí)，必須具有足夠的錨固長(zhǎng)度，通過(guò)錨固長(zhǎng)度足夠的錨固長(zhǎng)度，通過(guò)錨固長(zhǎng)度積累的粘結(jié)力。積累的粘結(jié)力。 按鋼筋所處部位和所起作用不按鋼筋所處部位和所起作用不同受壓、受拉、支座、節(jié)點(diǎn)及鋼同受壓、受拉、支座、節(jié)點(diǎn)及鋼筋截?cái)鄷r(shí)，錨固長(zhǎng)度各異。筋截?cái)鄷r(shí)，錨固長(zhǎng)度各異。 1 1 錨固粘結(jié)應(yīng)力錨固粘結(jié)應(yīng)力 裂縫之間的裂縫之間的局部粘局部粘結(jié)應(yīng)力結(jié)應(yīng)力，是指相鄰兩個(gè)，是指相鄰兩個(gè)開(kāi)裂截面之間產(chǎn)生的鋼開(kāi)裂截面之間產(chǎn)生的鋼筋拉力，通過(guò)裂縫兩側(cè)筋拉力，通過(guò)裂縫兩側(cè)的粘結(jié)應(yīng)力部分地向混的粘結(jié)應(yīng)力部分地向混凝土傳遞，

17、使未開(kāi)裂的凝土傳遞，使未開(kāi)裂的混凝土受拉?；炷潦芾? 2 局部粘結(jié)應(yīng)力局部粘結(jié)應(yīng)力粘結(jié)力組成粘結(jié)力組成-混凝土中的水泥凝膠體在鋼筋表面產(chǎn)生的化混凝土中的水泥凝膠體在鋼筋表面產(chǎn)生的化學(xué)粘著力或吸附力，來(lái)源于澆注時(shí)水泥漿體向鋼學(xué)粘著力或吸附力，來(lái)源于澆注時(shí)水泥漿體向鋼筋表面氧化層的滲透和養(yǎng)護(hù)過(guò)程中水泥晶體的生筋表面氧化層的滲透和養(yǎng)護(hù)過(guò)程中水泥晶體的生長(zhǎng)和硬化。長(zhǎng)和硬化。1 1 化學(xué)膠結(jié)力化學(xué)膠結(jié)力 取決于水泥的性質(zhì)和鋼筋表面的粗糙程度。這取決于水泥的性質(zhì)和鋼筋表面的粗糙程度。這種力種力 一般很小，只在鋼筋和混凝土界面存在，當(dāng)一般很小，只在鋼筋和混凝土界面存在，當(dāng)接觸面發(fā)生相對(duì)滑移時(shí)就消失，僅在

18、局部無(wú)滑移區(qū)接觸面發(fā)生相對(duì)滑移時(shí)就消失，僅在局部無(wú)滑移區(qū)內(nèi)起作用。內(nèi)起作用。2 2 摩擦力摩擦力-混凝土收縮后將鋼筋緊緊地握裹住，當(dāng)鋼混凝土收縮后將鋼筋緊緊地握裹住，當(dāng)鋼筋和混凝土產(chǎn)生相對(duì)滑移時(shí)，在鋼筋和混凝土筋和混凝土產(chǎn)生相對(duì)滑移時(shí)，在鋼筋和混凝土界面上將產(chǎn)生摩擦力。界面上將產(chǎn)生摩擦力。 它取決于混凝土發(fā)生收縮、荷載和反力它取決于混凝土發(fā)生收縮、荷載和反力等對(duì)鋼筋的徑向壓應(yīng)力、鋼筋和混凝土之間的等對(duì)鋼筋的徑向壓應(yīng)力、鋼筋和混凝土之間的粗糙程度等。鋼筋和混凝土之間的擠壓力越大、粗糙程度等。鋼筋和混凝土之間的擠壓力越大、接觸面越粗糙，則摩擦力越大。接觸面越粗糙，則摩擦力越大。 -鋼筋表面凹凸不平

19、與混凝土產(chǎn)生的機(jī)械咬鋼筋表面凹凸不平與混凝土產(chǎn)生的機(jī)械咬合作用而產(chǎn)生的力，即合作用而產(chǎn)生的力，即混凝土對(duì)鋼筋表面斜向混凝土對(duì)鋼筋表面斜向壓力的縱向分力，取決于混凝土的抗剪強(qiáng)度。壓力的縱向分力，取決于混凝土的抗剪強(qiáng)度。 各種粘結(jié)力中，化學(xué)膠結(jié)力較?。还饷驿摳鞣N粘結(jié)力中，化學(xué)膠結(jié)力較小；光面鋼筋以筋以摩擦力摩擦力為主；變形鋼筋以為主；變形鋼筋以機(jī)械咬合力機(jī)械咬合力為為主。主。3 3 機(jī)械咬合力機(jī)械咬合力 變形鋼筋的橫肋會(huì)產(chǎn)生這種咬合力，它的變形鋼筋的橫肋會(huì)產(chǎn)生這種咬合力，它的咬合作用往往很大，是變形鋼筋粘結(jié)力的主要咬合作用往往很大，是變形鋼筋粘結(jié)力的主要來(lái)源，是錨固作用的主要成份。來(lái)源，是錨固作用

20、的主要成份。 1 1 光面鋼筋的粘結(jié)破壞光面鋼筋的粘結(jié)破壞 光面鋼筋的粘結(jié)力主要光面鋼筋的粘結(jié)力主要是化學(xué)膠結(jié)力、摩擦力和是化學(xué)膠結(jié)力、摩擦力和鋼筋表面凹凸不平的機(jī)械鋼筋表面凹凸不平的機(jī)械咬合力。咬合力。粘結(jié)機(jī)理粘結(jié)機(jī)理 粘結(jié)強(qiáng)度通常采用標(biāo)準(zhǔn)粘結(jié)強(qiáng)度通常采用標(biāo)準(zhǔn)抗拔試驗(yàn)（如圖抗拔試驗(yàn)（如圖2-352-35）鋼 筋 和 混 凝鋼 筋 和 混 凝土 之 間 的 平土 之 間 的 平均粘結(jié)應(yīng)力均粘結(jié)應(yīng)力2 2 變形鋼筋的粘結(jié)破壞變形鋼筋的粘結(jié)破壞 粘結(jié)強(qiáng)度仍由化學(xué)膠結(jié)力、摩擦力和鋼筋粘結(jié)強(qiáng)度仍由化學(xué)膠結(jié)力、摩擦力和鋼筋表面凹凸不平的機(jī)械咬合力組成，但主要是鋼表面凹凸不平的機(jī)械咬合力組成，但主要是鋼筋

21、表面突出肋與混凝土之間的機(jī)械咬合力。變筋表面突出肋與混凝土之間的機(jī)械咬合力。變形鋼筋和光圓鋼筋的主要區(qū)別是鋼筋表面具有形鋼筋和光圓鋼筋的主要區(qū)別是鋼筋表面具有不同形狀的橫肋或斜肋不同形狀的橫肋或斜肋 鋼筋的錨固是指通過(guò)混凝土中鋼筋埋置段或機(jī)械措施將鋼筋鋼筋的錨固是指通過(guò)混凝土中鋼筋埋置段或機(jī)械措施將鋼筋所受的力傳給混凝土，使鋼筋錨固于混凝土而不滑出，包括直鋼所受的力傳給混凝土，使鋼筋錨固于混凝土而不滑出，包括直鋼筋的錨固、帶彎鉤或彎折鋼筋的錨固，以及采用機(jī)械措施錨固等。筋的錨固、帶彎鉤或彎折鋼筋的錨固，以及采用機(jī)械措施錨固等。 錨固抗力等于鋼筋屈服強(qiáng)度錨固抗力等于鋼筋屈服強(qiáng)度f(wàn)y時(shí)，時(shí)，相應(yīng)的

22、錨固長(zhǎng)度就是相應(yīng)的錨固長(zhǎng)度就是臨界錨固長(zhǎng)度臨界錨固長(zhǎng)度lcra a，這是保證受力鋼筋直到屈服也，這是保證受力鋼筋直到屈服也不會(huì)發(fā)生錨固破壞的最小長(zhǎng)度。鋼筋不會(huì)發(fā)生錨固破壞的最小長(zhǎng)度。鋼筋屈服后強(qiáng)化，隨錨固長(zhǎng)度的延長(zhǎng)，錨屈服后強(qiáng)化，隨錨固長(zhǎng)度的延長(zhǎng)，錨固抗力還能增長(zhǎng)，到錨固抗力等于鋼固抗力還能增長(zhǎng)，到錨固抗力等于鋼筋拉斷強(qiáng)度筋拉斷強(qiáng)度f(wàn)u時(shí)，相應(yīng)的錨固長(zhǎng)度就時(shí)，相應(yīng)的錨固長(zhǎng)度就是是極限錨固長(zhǎng)度極限錨固長(zhǎng)度l ua。 影響粘結(jié)強(qiáng)度的因素影響粘結(jié)強(qiáng)度的因素 (1)(1)混凝土的強(qiáng)度等級(jí)高，粘結(jié)強(qiáng)度高混凝土的強(qiáng)度等級(jí)高，粘結(jié)強(qiáng)度高(2)(2)保護(hù)層厚度大，鋼筋的凈距大，粘結(jié)強(qiáng)度高保護(hù)層厚度大，鋼筋的凈

23、距大，粘結(jié)強(qiáng)度高(3)(3)鋼筋的直徑小，粘結(jié)強(qiáng)度高；螺紋鋼筋比月牙鋼筋高鋼筋的直徑小，粘結(jié)強(qiáng)度高；螺紋鋼筋比月牙鋼筋高 (4)(4)橫向箍筋，提高粘結(jié)強(qiáng)度橫向箍筋，提高粘結(jié)強(qiáng)度(5)(5)橫向壓應(yīng)力，提高粘結(jié)強(qiáng)度橫向壓應(yīng)力，提高粘結(jié)強(qiáng)度(6)(6)澆筑混凝土?xí)r鋼筋位置澆筑混凝土?xí)r鋼筋位置 鋼筋的錨固和連接鋼筋的錨固和連接 鋼筋的錨固鋼筋的錨固(1)(1)錨固機(jī)理錨固機(jī)理 1)1)強(qiáng)度極限狀態(tài)強(qiáng)度極限狀態(tài)-鋼筋與混凝土之間的鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)應(yīng)力達(dá)到粘結(jié)強(qiáng)度，直鋼筋在混凝土中的錨粘結(jié)應(yīng)力達(dá)到粘結(jié)強(qiáng)度，直鋼筋在混凝土中的錨固、搭接和延伸要考慮這種狀態(tài)。固、搭接和延伸要考慮這種狀態(tài)。 2)2)

24、剛度極限狀態(tài)剛度極限狀態(tài)-鋼筋與混凝土之間的鋼筋與混凝土之間的相對(duì)滑移增長(zhǎng)過(guò)速的狀態(tài)，帶彎鉤鋼筋和彎折鋼相對(duì)滑移增長(zhǎng)過(guò)速的狀態(tài)，帶彎鉤鋼筋和彎折鋼筋在混凝土中錨固時(shí)要考慮這種狀態(tài)。筋在混凝土中錨固時(shí)要考慮這種狀態(tài)。 鋼筋的錨固是指通過(guò)混凝土中鋼筋埋置段或機(jī)械措鋼筋的錨固是指通過(guò)混凝土中鋼筋埋置段或機(jī)械措施將鋼筋所受的力傳給混凝土，使鋼筋錨固于混凝土而施將鋼筋所受的力傳給混凝土，使鋼筋錨固于混凝土而不滑出，包括直鋼筋的錨固、帶彎鉤或彎折鋼筋的錨固，不滑出，包括直鋼筋的錨固、帶彎鉤或彎折鋼筋的錨固，以及采用機(jī)械措施的錨固等。以及采用機(jī)械措施的錨固等。 錨固抗力等于鋼筋屈服強(qiáng)度錨固抗力等于鋼筋屈服強(qiáng)

25、度f(wàn)y時(shí)，相應(yīng)的錨固長(zhǎng)度就是時(shí)，相應(yīng)的錨固長(zhǎng)度就是臨界錨固臨界錨固長(zhǎng)度長(zhǎng)度lcra a，這是保證受力鋼筋直到屈，這是保證受力鋼筋直到屈服也不會(huì)發(fā)生錨固破壞的最小長(zhǎng)度。服也不會(huì)發(fā)生錨固破壞的最小長(zhǎng)度。鋼筋屈服后強(qiáng)化，隨錨固長(zhǎng)度的延鋼筋屈服后強(qiáng)化，隨錨固長(zhǎng)度的延長(zhǎng)，錨固抗力還能增長(zhǎng)，到錨固抗長(zhǎng)，錨固抗力還能增長(zhǎng)，到錨固抗力等于鋼筋拉斷強(qiáng)度力等于鋼筋拉斷強(qiáng)度f(wàn)u時(shí)，相應(yīng)的時(shí)，相應(yīng)的錨固長(zhǎng)度就是錨固長(zhǎng)度就是極限錨固長(zhǎng)度極限錨固長(zhǎng)度l ua。 錨固長(zhǎng)度 受拉鋼筋的最大拉力為d2fy/4，錨固長(zhǎng)度la的平均粘結(jié)強(qiáng)度為，錨固力dla，由平衡條件可得 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的錨固長(zhǎng)度錨固長(zhǎng)度的修正1) 1) 帶肋

26、鋼筋直徑較大時(shí)，其肋高相對(duì)值減小，使粘結(jié)帶肋鋼筋直徑較大時(shí)，其肋高相對(duì)值減小，使粘結(jié)力減小，當(dāng)力減小，當(dāng)HRB335HRB335、HRB400HRB400和和RRB400RRB400級(jí)鋼筋直徑大于級(jí)鋼筋直徑大于25mm25mm時(shí)，錨固長(zhǎng)度應(yīng)乘以修正系數(shù)時(shí)，錨固長(zhǎng)度應(yīng)乘以修正系數(shù)1.11.1 2) 2) 寒冷地區(qū)，撒鹽融冰，但鹽對(duì)混凝土中鋼筋的侵蝕寒冷地區(qū)，撒鹽融冰，但鹽對(duì)混凝土中鋼筋的侵蝕作用大。為此，采取在鋼筋表面上涂一層環(huán)氧樹(shù)脂的方作用大。為此，采取在鋼筋表面上涂一層環(huán)氧樹(shù)脂的方法。試驗(yàn)表明，涂層使鋼筋錨固強(qiáng)度降低法。試驗(yàn)表明，涂層使鋼筋錨固強(qiáng)度降低20%20%左右，因此，左右，因此，HR

27、B335HRB335、HRB400HRB400和和RRB400RRB400級(jí)涂環(huán)氧樹(shù)脂鋼筋，其錨固長(zhǎng)級(jí)涂環(huán)氧樹(shù)脂鋼筋，其錨固長(zhǎng)度應(yīng)乘以修正系數(shù)度應(yīng)乘以修正系數(shù)1.251.25；3) 3) 施工中易受擾動(dòng)（如滑模施工），影響鋼筋施工中易受擾動(dòng)（如滑模施工），影響鋼筋的粘結(jié)錨固，錨固長(zhǎng)度應(yīng)乘以修正系數(shù)的粘結(jié)錨固，錨固長(zhǎng)度應(yīng)乘以修正系數(shù)1.11.1； 4) 4) 規(guī)范規(guī)定的錨固長(zhǎng)度是按保護(hù)層厚度等于鋼規(guī)范規(guī)定的錨固長(zhǎng)度是按保護(hù)層厚度等于鋼筋直徑的最不利條件確定的，當(dāng)筋直徑的最不利條件確定的，當(dāng)HRB335HRB335、HRB400HRB400和和RRB400RRB400級(jí)鋼筋保護(hù)層厚度大于鋼筋直徑的

28、級(jí)鋼筋保護(hù)層厚度大于鋼筋直徑的3 3倍且倍且配置有箍筋時(shí)，錨固長(zhǎng)度可乘以修正系數(shù)配置有箍筋時(shí)，錨固長(zhǎng)度可乘以修正系數(shù)0.80.8；5)5)錨固長(zhǎng)度是按照充分利用鋼筋設(shè)計(jì)強(qiáng)度的條件確定的，錨固長(zhǎng)度是按照充分利用鋼筋設(shè)計(jì)強(qiáng)度的條件確定的，實(shí)際設(shè)計(jì)中，錨固鋼筋的實(shí)際應(yīng)力可能小于設(shè)計(jì)強(qiáng)度，實(shí)際設(shè)計(jì)中，錨固鋼筋的實(shí)際應(yīng)力可能小于設(shè)計(jì)強(qiáng)度，因此，可按配筋余量修正，當(dāng)縱筋的實(shí)際配筋面積大于因此，可按配筋余量修正，當(dāng)縱筋的實(shí)際配筋面積大于設(shè)計(jì)值，有充分依據(jù)和可靠措施，錨固長(zhǎng)度可乘以設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)值，有充分依據(jù)和可靠措施，錨固長(zhǎng)度可乘以設(shè)計(jì)計(jì)算面積與實(shí)際配筋面積的比值。但對(duì)有抗震要求和動(dòng)計(jì)算面積與實(shí)際配筋面積的比值。

29、但對(duì)有抗震要求和動(dòng)荷載要求的構(gòu)件，不得采用此項(xiàng)修正。荷載要求的構(gòu)件，不得采用此項(xiàng)修正。 經(jīng)過(guò)上述修正，錨固長(zhǎng)度不得小于計(jì)算錨經(jīng)過(guò)上述修正，錨固長(zhǎng)度不得小于計(jì)算錨固長(zhǎng)度的固長(zhǎng)度的0.70.7倍，且不應(yīng)小于倍，且不應(yīng)小于250mm250mm，這是錨固，這是錨固長(zhǎng)度的最低限值。長(zhǎng)度的最低限值。鋼鋼筋筋的的機(jī)機(jī)械械錨錨固固末端帶末端帶135135 彎鉤彎鉤末端與短鋼筋雙面貼焊末端與短鋼筋雙面貼焊末端與鋼板穿孔塞焊末端與鋼板穿孔塞焊2 2 鋼筋連接鋼筋連接 (1) (1) 連接的基本要求連接的基本要求 1) 1) 承載力承載力( (強(qiáng)度強(qiáng)度)-)-被連接的鋼筋應(yīng)能完成應(yīng)力的被連接的鋼筋應(yīng)能完成應(yīng)力的可靠

30、傳遞可靠傳遞 2) 2) 剛度剛度( (變形性能變形性能)-)-連接區(qū)域的鋼筋段抵抗連接區(qū)域的鋼筋段抵抗變形的能力變形的能力( (彈性模量彈性模量) )應(yīng)接近未被連接的鋼筋應(yīng)接近未被連接的鋼筋( (彈性彈性模量模量) ) 3)3) 延性延性( (斷裂形態(tài)斷裂形態(tài))-)-被連接的熱軋鋼筋均具有被連接的熱軋鋼筋均具有良好的延性，均勻伸長(zhǎng)率都在良好的延性，均勻伸長(zhǎng)率都在1010以上，且在發(fā)生頸以上，且在發(fā)生頸縮變形后才可能被拉斷，具有明顯的破壞預(yù)兆?？s變形后才可能被拉斷，具有明顯的破壞預(yù)兆。 4) 4) 恢復(fù)性能恢復(fù)性能-當(dāng)鋼筋未屈服時(shí)，卸載后鋼筋當(dāng)鋼筋未屈服時(shí)，卸載后鋼筋的彈性回縮可以基本閉合裂縫

31、。鋼筋的連接接頭應(yīng)的彈性回縮可以基本閉合裂縫。鋼筋的連接接頭應(yīng)具有相似的性能。具有相似的性能。 5) 5) 疲勞性能疲勞性能-反復(fù)次數(shù)多的荷載作用下，反復(fù)次數(shù)多的荷載作用下，鋼筋的連接段應(yīng)具有必要的抵抗疲勞的能力。鋼筋的連接段應(yīng)具有必要的抵抗疲勞的能力。 (2)(2)鋼筋連接的基本類型鋼筋連接的基本類型: : 搭接、機(jī)械連接、焊接搭接、機(jī)械連接、焊接 (3)(3)鋼筋連接的機(jī)理鋼筋連接的機(jī)理 1)1)綁扎搭接傳力的機(jī)理綁扎搭接傳力的機(jī)理 綁扎搭接傳力的基礎(chǔ)是粘結(jié)錨固。但是搭接鋼筋之綁扎搭接傳力的基礎(chǔ)是粘結(jié)錨固。但是搭接鋼筋之間的縫間混凝土?xí)蚣羟卸杆倨扑椋展κ艿较魅?。間的縫間混凝土?xí)蚣?/p>

32、切而迅速破碎，握裹力受到削弱。因此，搭接鋼筋的錨固強(qiáng)度減小，與錨固長(zhǎng)度相比，搭接因此，搭接鋼筋的錨固強(qiáng)度減小，與錨固長(zhǎng)度相比，搭接長(zhǎng)度應(yīng)以予加長(zhǎng)。長(zhǎng)度應(yīng)以予加長(zhǎng)。 由于錐楔作用造成的徑向由于錐楔作用造成的徑向力引起了兩根鋼筋之間的分力引起了兩根鋼筋之間的分離趨勢(shì)。因此，搭接鋼筋之離趨勢(shì)。因此，搭接鋼筋之間容易發(fā)生縱向劈裂裂縫，間容易發(fā)生縱向劈裂裂縫，必須有較強(qiáng)的圍箍約束以維必須有較強(qiáng)的圍箍約束以維持錨固。持錨固。2)2)機(jī)械連接的傳力機(jī)理機(jī)械連接的傳力機(jī)理 通過(guò)連貫于兩根鋼筋外的套筒來(lái)實(shí)現(xiàn)傳力。套筒通過(guò)連貫于兩根鋼筋外的套筒來(lái)實(shí)現(xiàn)傳力。套筒與鋼筋之間力的過(guò)渡是通過(guò)機(jī)械咬合作用。與鋼筋之間力的過(guò)渡是通過(guò)機(jī)械咬合作用。 3)3)焊接傳力的機(jī)理焊接傳力的機(jī)理 鋼筋的焊接接頭是利用電阻、電弧或者燃燒的氣鋼筋的焊接接頭是利用電阻、電弧或者燃燒的氣體加熱鋼筋端頭使之熔化并用加壓或填加熔融的金體加熱鋼筋端頭使之熔化并用加壓或填加熔融的金屬焊接材料，使之連成一體的連接方式。屬焊接材料，使之連成一體的連接方式。 在鋼筋連接設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循以下原則：接頭應(yīng)盡量在鋼