混凝土結構材料的物理和力學性能

1、混凝土結構材料的物理和力學性能第1頁，共89頁，2022年，5月20日，12點59分，星期四 教學提示： 鋼筋與混凝土材料的物理和力學性能是混凝土結構的計算理論、計算公式建立的基礎。 主要介紹混凝土在各種受力狀態(tài)下的強度與變形性能； 建筑工程中所用鋼筋的品種、級別及其性能； 鋼筋與混凝土的粘結機理、鋼筋的錨固與連接構造。 教學要求： 本章要求學生熟悉混凝土在各種受力狀態(tài)下的強度與變形性能；掌握混凝土的選用原則； 熟悉建筑工程中所用鋼筋的品種、級別及其性能； 掌握建筑工程對鋼筋性能的要求及選用原則； 了解鋼筋與混凝土共同工作的原理，熟悉保證鋼筋與混凝土之間協(xié)同工作的構造措施。第2頁，共89頁，2

2、022年，5月20日，12點59分，星期四 混凝土結構是由鋼筋和混凝土這兩種性質不相同的材料組成，它們共同承受和傳遞結構的荷載?；炷两Y構的計算理論、計算公式的建立，都與這兩種材料的力學性能密切相關。 因此，了解鋼筋和混凝土這兩種材料的力學性能是非常重要的。 本章主要介紹鋼筋與混凝土的物理和力學性能、共同工作的原理及這兩種材料在工程中的選用原則。第3頁，共89頁，2022年，5月20日，12點59分，星期四 2.1 混 凝 土 2.2 鋼 筋 2.3 鋼筋與混凝土之間的粘結 2.4 鋼筋錨固與接頭構造 2.5 思 考 題 2.6 習 題本章內容第4頁，共89頁，2022年，5月20日，12點5

3、9分，星期四2.1 混 凝 土 普通混凝土是由水泥、石子和砂3種材料用水拌和經(jīng)凝固硬化后形成的人造石材，是一種多相復合材料。 混凝土中的孔隙、界面微裂縫等缺陷往往是混凝土受力破壞的起源，在荷載作用下，微裂縫的擴展對混凝土的力學性能有著極為重要的影響。 由于水泥膠體的硬化過程需要多年才能完成，所以混凝土的強度和變形也隨時間逐漸增長。第5頁，共89頁，2022年，5月20日，12點59分，星期四2.1.1 混凝土的強度混凝土的強度是其受力性能的一個基本指標。荷載的性質不同及混凝土受力條件不同，混凝土就會具有不同的強度。工程中常用的混凝土強度有：立方體抗壓強度棱柱體軸心抗壓強度軸心抗拉強度等2.1

4、混 凝 土第6頁，共89頁，2022年，5月20日，12點59分，星期四1. 混凝土的基本強度指標1) 立方體抗壓強度 采用標準試塊(規(guī)范規(guī)定邊長為150mm的混凝土立方體)，在標準條件下(溫度為 203，相對濕度在90%以上)養(yǎng)護28天，按規(guī)定的標準試驗方法(中心加載，平均速度為0.30.8MPa/s，試件上下表面不涂潤滑劑)測得的具有95%保證率的抗壓強度稱為混凝土立方體抗壓強度fcu,k (N/mm2)。 2.1 混 凝 土第7頁，共89頁，2022年，5月20日，12點59分，星期四1. 混凝土的基本強度指標1) 立方體抗壓強度規(guī)范規(guī)定，混凝土強度等級按立方體抗壓強度標準值確定，用符號

5、fcuk表示，共14個等級，即C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80。例如，C40表示立方體抗壓強度標準值為40N/mm2。其中，C50及C50以上為高強混凝土。 2.1 混 凝 土第8頁，共89頁，2022年，5月20日，12點59分，星期四立方體抗壓強度受試件尺寸、試驗方法和齡期因素的影響。不同尺寸的立方體試件所測得的強度不同。尺寸越大，測得的強度越低。邊長為l00mm或200mm的立方體試件測得的強度要轉換為邊長150mm試件的強度時，應分別乘以尺寸效應換算系數(shù)0.95或1.05。其它形狀和尺寸的混凝土試塊的強度須乘

6、不同的換算系數(shù)。2.1 混 凝 土第9頁，共89頁，2022年，5月20日，12點59分，星期四2.1 混 凝 土不涂油脂 (b) 涂油脂圖2.1 立方體抗壓強度試塊 圖2.2 混凝土立方體強度隨齡期的變化第10頁，共89頁，2022年，5月20日，12點59分，星期四 混凝土的立方體強度與齡期有關 如圖2.2所示。圖中曲線1、2分別代表在潮濕環(huán)境和干燥環(huán)境下測得的數(shù)據(jù)?；炷恋牧⒎襟w抗壓強度隨著齡期逐漸增長，增長速度開始時較快，后來逐漸緩慢，強度增長過程往往要延續(xù)幾年，在潮濕環(huán)境中往往延續(xù)更長。2.1 混 凝 土第11頁，共89頁，2022年，5月20日，12點59分，星期四 2) 棱柱體軸

7、心抗壓強度 采用棱柱體比立方體能更好地反映混凝土結構的實際抗壓能力。規(guī)范規(guī)定以150mm150mm300mm的棱柱體作為標準試件，測得的具有95%保證率的抗壓強度為混凝土軸心抗壓強度標準值，用符號fck表示。 試件的高寬比一般取為34。2.1 混 凝 土第12頁，共89頁，2022年，5月20日，12點59分，星期四如圖2.4所示是根據(jù)我國所做的混凝土棱柱體與立方體抗壓強度對比試驗的結果。從圖中可以看到，試驗值 與 的統(tǒng)計平均值大致成一條直線，它們的比值大致為0.70.92，強度大的比值大些。2.1 混 凝 土圖2.3 混凝土棱柱體抗壓試驗及試件破壞情況圖2.4 混凝土軸心抗壓強度與立方體抗壓

8、強度的關系第13頁，共89頁，2022年，5月20日，12點59分，星期四軸心抗壓強度標準值與立方體抗壓強度標準值的關系，規(guī)范按下式確定： (2-1)式中， 棱柱體強度與立方體強度之比值，對C50及C50以下混凝土取 =0.76，對C80混凝土取 =0.82，中間按線性規(guī)律取值； 高強度混凝土的脆性折減系數(shù)，對C40及以下取 =1.00，對C80取 =0.87，中間按線性規(guī)律取值。0.88考慮實際構件與試件混凝土強度之間的差異而取用的折減系數(shù)。2.1 混 凝 土第14頁，共89頁，2022年，5月20日，12點59分，星期四3) 軸心抗拉強度抗拉強度也是混凝土的基本力學指標之一，用它可確定混凝

9、土抗裂能力，也可間接地衡量混凝土的沖切強度等其他力學性能?；炷凛S心抗拉強度很低，且較離散，一般為立方體強度的1/181/10。按劈裂試驗間接測定混凝土的軸心抗拉強度，其劈拉強度即為混凝土的軸心抗拉強度ftk，可按下式計算： (2-2) (2-3) 式中，Pu破壞荷載； d 立方體試件的邊長或圓柱體試件的直徑； L 圓柱體試件的長度。2.1 混 凝 土第15頁，共89頁，2022年，5月20日，12點59分，星期四試驗表明，劈裂抗拉強度略大于直接受拉強度。軸心抗拉強度標準值ftk與立方體抗壓強度標準值fcu,k的關系為: (2-4)2.1 混 凝 土圖2.5 混凝土劈裂試驗示意圖Ftk = 0

10、.395fcu,k0.55第16頁，共89頁，2022年，5月20日，12點59分，星期四2. 混凝土復合受力強度在實際工程結構中，構件的受力情況中單向受力很少，而往往受軸力、彎矩、剪力、扭矩等不同組合力的作用，處于復雜的復合應力狀態(tài)。1) 雙向受力對于雙向應力狀態(tài)，兩個相互垂直的平面上作用有法向應力時，其混凝土強度變化曲線如圖2.6所示。2.1 混 凝 土圖2.6 雙向受力下的應力狀態(tài)第17頁，共89頁，2022年，5月20日，12點59分，星期四1、雙向受壓時(第象限)混凝土一向的強度隨另一向壓應力的增加而增加。雙向受壓混凝土的強度要比單向受壓的強度最多可提高約27%。2、雙向受拉時(第象

11、限)混凝土一向的抗拉強度與另一向拉應力大小基本無關，即抗拉強度和單向應力時的抗拉強度基本相等。3、一向受拉，一向受壓時(第、象限)混凝土的強度均低于單向受力的強度。2.1 混 凝 土第18頁，共89頁，2022年，5月20日，12點59分，星期四2) 三向受壓混凝土在三向受壓的情況下，由于受到側向壓力的約束作用，延遲和限制了沿軸線方向的內部微裂縫的發(fā)生和發(fā)展，因而混凝土受壓后的極限抗壓強度和極限應變均有顯著的提高和發(fā)展。由試驗得到的經(jīng)驗公式為： (2-5)式中， 三軸受壓狀態(tài)混凝土圓柱體沿縱軸的抗壓強度； 混凝土單軸受壓時的抗壓強度； 側向約束壓應力。三軸受壓時，混凝土的強度及變形能力均有較大

12、的提高。在實際工程中，常利用此特性來提高混凝土構件的抗壓強度和變形能力。例如采用螺旋箍筋、加密箍筋等。2.1 混 凝 土第19頁，共89頁，2022年，5月20日，12點59分，星期四3) 局部受壓強度當構件的承壓面積A大于荷載的局部傳力面積Ac時(如圖2.7所示)，承壓混凝土局部受力，周圍混凝土對核心混凝土受壓后產(chǎn)生的側向變形有約束作用，所以，局部承壓強度比棱柱體強度要高。局部承壓強度，以fcl表示。按公式(2-6)計算： (2-6)式中， 局部承壓強度提高系數(shù)，大于1，其值可用 計算。2.1 混 凝 土第20頁，共89頁，2022年，5月20日，12點59分，星期四圖2.7 混凝土局部承壓

13、示意圖 圖2.8 法向正應力和剪應力組合受力時的混凝土強度曲線2.1 混 凝 土第21頁，共89頁，2022年，5月20日，12點59分，星期四4) 單軸正應力和剪應力共同作用時的強度圖2.8所示為法向正應力和剪應力組合受力時的混凝土強度曲線。圖中面積可分為3個區(qū)域：區(qū)為拉剪狀態(tài)，隨 的加大，抗拉強度下降；區(qū)為壓剪狀態(tài)，隨 增大，抗剪強度增加；區(qū)為壓剪狀態(tài)，隨 進一步加大，抗剪能力反而開始下降。所以當結構中出現(xiàn)剪應力時，其抗壓強度會有所降低，而且抗拉強度也會降低。2.1 混 凝 土第22頁，共89頁，2022年，5月20日，12點59分，星期四 2.1.2 混凝土的變形 混凝土的變形一般有兩種

14、。 一種是受力變形，如混凝土在一次短期加載、荷載長期作用和多次重復荷載作用下會產(chǎn)生變形。 另一種是體積變形，如混凝土由于硬化過程中的收縮以及溫度和濕度變化也會產(chǎn)生變形。變形也是混凝土的一個重要力學性能。2.1 混 凝 土第23頁，共89頁，2022年，5月20日，12點59分，星期四1. 單軸向受壓時混凝土應力-應變關系(1) 一次短期加載下混凝土的變形性能圖2.9所示為棱柱體試件一次短期加荷下混凝土受壓應力-應變全曲線，反映了受荷各階段混凝土內部結構變化及破壞機理，是研究混凝土結構極限強度理論的重要依據(jù)。曲線分為上升段OC和下降段CE兩部分。上升段又可分為3段：OA段為第階段， =(0.30

15、.4)fc，應力-應變關系接近直線，稱為彈性階段。AB段為第階段， =(0.30.8)fc，由于水泥凝膠體的塑性變形，應力-應變曲線開始凸向應力軸，隨著 加大，微裂縫開始擴展，并出現(xiàn)新的裂縫， =0.8fc可作為混凝土長期荷載作用下的極限強度。BC段為第階段， fc，此時，微裂縫發(fā)展貫通，應變增長更快，直至應力峰值點C，該峰值應力通常作為混凝土棱柱體的抗壓強度fc，相應的應變稱為峰值應變0，其值取0.00150.0025，通常取為0.002。2.1 混 凝 土第24頁，共89頁，2022年，5月20日，12點59分，星期四C點以后，進入下降段CE，裂縫繼續(xù)擴展、貫通，變形快速發(fā)展，使應力-應變

16、曲線出現(xiàn)拐點D ，直至收斂點E，曲線平緩下降，這時貫通的主裂縫已經(jīng)很寬。圖2.9 混凝土棱柱體受壓應力-應變曲線2.1 混 凝 土第25頁，共89頁，2022年，5月20日，12點59分，星期四混凝土受壓應力-應變曲線 目前較常用的有美國EHognestad建議的方程(如圖2.10所示)和德國Rusch建議的方程(如圖2.11所示)。(1) E.Hognestad應力-應變曲線(如圖2.10所示)：該模型上升段為二次拋物線，下降段為斜直線。上升段： (2-7)下降段： (2-8)式中， 峰值強度 ； 相應于峰值應力時的應變，取 ； 極限壓應變，取 。2.1 混 凝 土第26頁，共89頁，202

17、2年，5月20日，12點59分，星期四(2) Rusch應力-應變曲線(如圖2.11所示) ：該模型上升段為二次拋物線，下降段為水平直線。上升段： (2-9)下降段： (2-10)(3) GB 500102002采用的模型：GB 500102002采用Rusch應力-應變曲線，但取 。 圖2.10 E.Hognestad應力-應變曲線 圖2.11 Rusch應力-應變曲線2.1 混 凝 土第27頁，共89頁，2022年，5月20日，12點59分，星期四2) 混凝土的變形模量混凝土與彈性材料不同，受壓應力-應變關系是一條曲線，在不同的應力階段，應力與應變之比的變形模量不是一個常數(shù)?；炷恋淖冃文?/p>

18、量有如下3種表示方法。(1) 混凝土的初始彈性模量(原點模量)：如圖2.12所示，為應力-應變曲線原點處的切線斜率，稱為混凝土的初始彈性模量。 (2-11)式中, ao 砼應力-應變曲線原點處的切線與橫坐標的夾角。 2.1 混 凝 土E0 = tan a0第28頁，共89頁，2022年，5月20日，12點59分，星期四(2)混凝土的彈性模量由于初始彈性模量不易從試驗中測定, 目前通用的做法是采用棱柱體(150mm150mm300mm)試件，先加載至 ，然后卸載至零，再重復加載卸載。隨著加載次數(shù)增加(510次)，應力-應變曲線漸趨穩(wěn)定并基本上趨于直線，該直線的斜率即定為混凝土的彈性模量。統(tǒng)計得混

19、凝土彈性模量與立方體強度的關系為： x103 ( 2-12 )混凝土進入塑性階段后，初始的彈性模量已不能反映這時的應力-應變性質，因此，有時用變形模量或切線模量來表示這時的應力-應變關系。2.1 混 凝 土第29頁，共89頁，2022年，5月20日，12點59分，星期四圖2.12 混凝土變形模量的表示方法2.1 混 凝 土第30頁，共89頁，2022年，5月20日，12點59分，星期四 (3) 混凝土的變形模量：在圖2.12中O點至曲線任一點應力為 處割線的斜率，稱為任意點割線模量或稱變形模量。它的表達式為： (2-13)由于總變形中包含彈性變形和塑性變形兩部分?；炷恋淖冃文Ａ渴莻€變值，它與

20、彈性模量的關系如下： (2-14)式中， 彈性系數(shù)，與混凝土所受的應力大小有關。2.1 混 凝 土第31頁，共89頁，2022年，5月20日，12點59分，星期四 (4) 混凝土的切線模量：過混凝土應力-應變曲線上某一點作一切線，如圖2.12所示，其切線的斜率稱為該點的切線模量。 (2-15)可見，混凝土的切線模量是一個變值，它隨著混凝土應力的增大而減小。2.1 混 凝 土第32頁，共89頁，2022年，5月20日，12點59分，星期四2. 重復荷載下混凝土應力-應變關系(疲勞變形)圖2.13(a)所示，是混凝土棱柱體(150mm150mm450mm)在多次重復荷載作用下的應力-應變曲線。當混

21、凝土棱柱體一次短期加荷，其應力達到A點時，應力-應變曲線為OA，此時卸荷至零，其卸荷的應力-應變曲線為AB，如果停留一段時間，再量測試件的變形，發(fā)現(xiàn)變形恢復一部分而到達B，則BB恢復的變形稱為彈性后效，而不能恢復的變形BO稱為殘余變形。2.1 混 凝 土第33頁，共89頁，2022年，5月20日，12點59分，星期四圖2.13(b)所示是混凝土棱柱體在多次重復荷載作用下的應力-應變曲線。若加荷、卸荷循環(huán)往復進行，當 小于疲勞強度 時，在一定循環(huán)次數(shù)內，應力-應變曲線也接近直線EF；如果 大于 ，循環(huán)若干次以后，由于累積變形超過混凝土的變形能力而破壞，破壞時裂縫小但變形大，這種現(xiàn)象稱為疲勞。塑性

22、變形收斂與不收斂的界限，就是材料的疲勞強度，大致在(0.40.5)fc左右，此值與荷載的重復次數(shù)、荷載變化幅值及混凝土強度等級有關，通常以使材料破壞所需的荷載循環(huán)次數(shù)不少于200萬次時的疲勞應力作為疲勞強度。2.1 混 凝 土第34頁，共89頁，2022年，5月20日，12點59分，星期四(a) (b)圖2.13 混凝土在重復荷載作用下的應力-應變曲線2.1 混 凝 土第35頁，共89頁，2022年，5月20日，12點59分，星期四混凝土的疲勞強度與重復作用時應力變化的幅度有關。在相同的重復次數(shù)下，疲勞強度隨著疲勞應力比值的增大而增大，疲勞應力比值 按下式計算： (2-16)式中， 、 分別表

23、示構件截面同一纖維上的混凝土最小應力及最大應力。 2.1 混 凝 土第36頁，共89頁，2022年，5月20日，12點59分，星期四3. 單軸受拉時混凝土應力-應變關系混凝土受拉時的應力-應變曲線形狀與受壓時是相似的，如圖2.14所示：只不過其峰值應力和應變均比受壓時小很多；受拉應力-應變曲線的原點切線斜率與受壓時是基本一致的 ；當拉應力 0.5ft 時，應力-應變曲線接近于直線，隨著應力的增大，曲線逐漸偏離直線，反映了混凝土受拉時塑性變形的發(fā)展。在構件計算中，取 =110-41.510-4。當 = ft 時，彈性特征系數(shù) ，相應于ft的變形模量為：2.1 混 凝 土第37頁，共89頁，202

24、2年，5月20日，12點59分，星期四圖2.14 混凝土受拉時應力-應變曲線2.1 混 凝 土第38頁，共89頁，2022年，5月20日，12點59分，星期四4. 混凝土的收縮混凝土在空氣中結硬時體積減小的現(xiàn)象稱為收縮；在水中結硬時體積增大的現(xiàn)象稱為膨脹。圖2.15所示混凝土自由收縮試驗結果。最終收縮應變大約為(25)10-4，一般取收縮應變值為310-4。引起收縮的重要因素：干燥失水。所以構件的養(yǎng)護條件、使用環(huán)境的溫濕度都對混凝土的收縮有影響。使用環(huán)境的溫度越高、濕度越低，收縮越大，蒸汽養(yǎng)護的收縮值要小于常溫養(yǎng)護的收縮值，這是因為在高溫、高濕條件下養(yǎng)護可加快水化和凝結硬化作用。2.1 混 凝

25、 土第39頁，共89頁，2022年，5月20日，12點59分，星期四在工程中，養(yǎng)護不好、混凝土構件的四周受約束而阻止混凝土的收縮時，混凝土表面易出現(xiàn)收縮裂縫。試驗還表明：水泥強度等級越高，收縮越大；水泥用量越多、水灰比越大，收縮越大；骨料的級配越好、彈性模量越大，收縮越?。火B(yǎng)護時溫、濕度越大，收縮越??；構件的體積與表面積比值大時，收縮小。圖2.15 混凝土的收縮2.1 混 凝 土第40頁，共89頁，2022年，5月20日，12點59分，星期四5. 混凝土的徐變結構在荷載或應力保持不變的情況下，變形或應變隨時間增長的現(xiàn)象稱為徐變。徐變對于結構的變形和強度、預應力砼中的鋼筋應力損失有重要的影響。如

26、圖2.16所示，當加荷應力達到0.5fc時，其加荷瞬間產(chǎn)生的應變?yōu)樗矔r應變 ，若荷載保持不變，隨著加荷時間的增長，應變也將繼續(xù)增長，這就是混凝土的徐變應變 ，通常，徐變開始時增長較快，以后逐漸減慢，經(jīng)過一定時間后，徐變趨于穩(wěn)定，徐變應變值約為瞬時彈性應變的14倍。兩年后卸載，能恢復的變形稱為彈性后效 ，大部分不可恢復變形為殘余應變。2.1 混 凝 土第41頁，共89頁，2022年，5月20日，12點59分，星期四圖2.16 混凝土的徐變2.1 混 凝 土第42頁，共89頁，2022年，5月20日，12點59分，星期四圖2.17 應力與徐變的關系2.1 混 凝 土第43頁，共89頁，2022年，

27、5月20日，12點59分，星期四影響徐變的主要因素： 混凝土的應力條件是影響徐變的主要因素。加荷時混凝土的齡期越長，徐變越小，混凝土的應力越大，徐變越大。 圖2.17所示：當應力 0.5fc時，曲線接近等距離分布，說明徐變與初應力成正比，這種情況稱為線性徐變。其加載初期徐變增長較快，6個月時，一般已完成徐變的大部分，后期徐變增長逐漸減小，一年以后趨于穩(wěn)定，一般認為3年徐變基本終止； 當 =(0.50.8)fc時，徐變與應力不成正比，徐變變形增長較快，這種情況稱為非線性徐變； 當應力 0.8fc時，徐變的發(fā)展不再收斂，最終將導致混凝土破壞。實際工程中， =0.8fc即為混凝土的長期抗壓強度。2.

28、1 混 凝 土第44頁，共89頁，2022年，5月20日，12點59分，星期四影響混凝土徐變其它因素：水泥用量越多和水灰比越大，徐變也越大；骨料越堅硬、彈性模量越高，徐變就越??；骨料的相對體積越大，徐變越??；養(yǎng)護時溫度高、濕度大、水泥水化作用充分，徐變就小。實踐證明，采用蒸汽養(yǎng)護可使徐變減小約20%35%；如環(huán)境溫度為70的試件受荷一年后的徐變，要比溫度為20的試件大1倍以上，因此，高溫干燥環(huán)境將使徐變顯著增大。2.1 混 凝 土第45頁，共89頁，2022年，5月20日，12點59分，星期四2.1.3 混凝土的選用原則規(guī)范規(guī)定：鋼筋混凝土構件的混凝土強度等級不應低于C15；當采用HRB335

29、級鋼筋時，混凝土強度等級不宜低于C20；當采用HRB400和RRB400級鋼筋以及承受重復荷載的構件，混凝土強度等級不得低于C40；預應力混凝土構件的混凝土強度等級不應低于C30；當采用鋼絞線、鋼絲、熱處理鋼筋作預應力鋼筋時，混凝土的強度等級不應低于C40。公路橋涵工程中，對混凝土強度等級的要求比建筑結構的要高。2.1 混 凝 土第46頁，共89頁，2022年，5月20日，12點59分，星期四2.2.1 鋼筋的品種和級別在鋼筋混凝土結構中使用的鋼筋品種很多，主要有兩大類：一類是有明顯屈服點(流幅)的鋼筋，如熱軋鋼筋；另一類是無明顯屈服點(流幅)的鋼筋，如鋼絲、鋼鉸線及熱處理鋼筋。按外形分，鋼筋

30、可分為光面鋼筋和變形鋼筋兩種。變形鋼筋有熱軋螺紋鋼筋、冷軋帶肋鋼筋等，如圖2.18所示。2.2 鋼 筋圖2.18 鋼筋的外形示意圖第47頁，共89頁，2022年，5月20日，12點59分，星期四2.2.1 鋼筋的品種和級別光面鋼筋直徑為650mm，握裹性能稍差；變形鋼筋直徑一般大于10mm，握裹性能好，其直徑是“標志尺寸”，即與光面鋼筋具有相同重量的“當量直徑”，其截面面積即按此當量直徑確定。2.2 鋼 筋圖2.18 鋼筋的外形示意圖第48頁，共89頁，2022年，5月20日，12點59分，星期四按化學成分劃分：分為碳素鋼和普通低合金鋼兩類。碳素鋼根據(jù)含碳量的多少又可分為低碳鋼(含碳量25mm

31、的鋼筋的錨固長度加以修正，其原因即在于此。2.3 鋼筋與混凝土之間的粘結第73頁，共89頁，2022年，5月20日，12點59分，星期四3. 混凝土保護層厚度與鋼筋凈距 增大保護層厚度或鋼筋之間保持一定的鋼筋凈距，可提高外圍混凝土的抗劈裂能力，有利于粘結強度的充分發(fā)揮。4. 橫向鋼筋 箍筋能延遲和約束縱向裂縫的發(fā)展，阻止劈裂破壞，提高粘結強度。2.3 鋼筋與混凝土之間的粘結第74頁，共89頁，2022年，5月20日，12點59分，星期四 5. 側向壓力 在側向壓力作用下，由于摩阻力和咬合力增加，粘結強度提高。但過大的側壓將導致混凝土裂縫提前出現(xiàn)，反而降低粘結強度。6. 混凝土澆注狀況 若混凝土

32、澆注方向與鋼筋平行，粘結強度比澆注方向與鋼筋垂直的情況有明顯提高。2.3 鋼筋與混凝土之間的粘結第75頁，共89頁，2022年，5月20日，12點59分，星期四2.4.1 鋼筋錨固與搭接的意義為了保證鋼筋不被從混凝土中拔出或壓出，除要求鋼筋與混凝土之間有一定的粘結強度之外，還要求鋼筋有良好的錨固。如：鋼筋在端部設置彎鉤、鋼筋伸入支座一定的長度、鋼筋搭接時有搭接長度等。所有這些構造要求，均是保證鋼筋與混凝土之間的粘結。采取: 不進行粘結計算，用構造措施來保證混凝土與鋼筋的粘結。2.4 鋼筋錨固與接頭構造第76頁，共89頁，2022年，5月20日，12點59分，星期四通常采用的構造措施有： 對不同

33、等級的混凝土和鋼筋，規(guī)定了要保證最小搭接長度與錨固長度和考 慮各級抗震設防時的最小搭接長度與錨固長度。 為了保證混凝土與鋼筋之間有足夠的粘結強度，必須滿足混凝土保護層最小厚度和鋼筋最小凈距的要求。 在鋼筋接頭范圍內應加密箍筋。 受力的光面鋼筋端部應做彎鉤。2.4 鋼筋錨固與接頭構造第77頁，共89頁，2022年，5月20日，12點59分，星期四2.4.2 鋼筋錨固的長度在鋼筋與混凝土接觸界面之間實現(xiàn)應力傳遞，建立結構承載所必須的工作應力的長度為鋼筋的錨固長度。鋼筋的基本錨固長度取決于鋼筋強度及混凝土抗拉強度，并與鋼筋的直徑及外形有關。為了充分利用鋼筋的抗拉強度，規(guī)范規(guī)定縱向受拉鋼筋的錨固長度作

34、為鋼筋的基本錨固長度，可按式(2-20)計算。2.4 鋼筋錨固與接頭構造第78頁，共89頁，2022年，5月20日，12點59分，星期四普通鋼筋：(2-20)預應力鋼筋：(2-21)式中， 受拉鋼筋的錨固長度； 、 分別為普通鋼筋、預應力鋼筋的抗拉強度設計值； 混凝土軸心抗拉強度設計值； d鋼筋直徑； 鋼筋的外形系數(shù)，按表2-2取值。 2.4 鋼筋錨固與接頭構造第79頁，共89頁，2022年，5月20日，12點59分，星期四鋼筋類型光面鋼筋帶肋鋼筋刻痕鋼絲螺旋肋鋼三股鋼絞七股鋼絞0.160.140.190.130.160.17注： 光面鋼筋系指HPB235及盤條Q235級鋼筋，其末端應做180

35、彎鉤，彎后平直段長度不應小于3d，但作受壓鋼筋時可不做彎鉤；帶肋鋼筋系指HRB335級、HRB400級鋼筋及RRB400級余熱處理鋼筋。表2-2 鋼筋的外形系數(shù)2.4 鋼筋錨固與接頭構造第80頁，共89頁，2022年，5月20日，12點59分，星期四鋼筋的錨固可采用機械錨固的形式，主要有彎鉤、貼焊鋼筋及焊錨板等，如圖2.30所示。采用機械錨固可以提高鋼筋的錨固力，因此可以減少錨固長度，GB 500102002規(guī)定的錨固長度修正系數(shù)(折減系數(shù))為0.7，同時要有相應的配箍直徑、間距及數(shù)量等構造措施。圖2.30 鋼筋機械錨固的形式2.4 鋼筋錨固與接頭構造第81頁，共89頁，2022年，5月20日

36、，12點59分，星期四2.4.3 鋼筋的連接鋼筋長度不夠時就需要把鋼筋連接起來使用，但連接必須保證將一根鋼筋的力傳給另一根鋼筋。鋼筋的連接可分為三類：綁扎搭接、機械連接與焊接連接。鋼筋通過連接接頭傳力總不如整體鋼筋，所以鋼筋搭接的原則是：接頭應設置在受力較小處，同一根鋼筋上盡量少設接頭。2.4 鋼筋錨固與接頭構造第82頁，共89頁，2022年，5月20日，12點59分，星期四 1. 綁扎搭接同一構件中相鄰鋼筋的綁扎搭接接頭宜相互錯開。鋼筋綁扎搭接接頭連接區(qū)段的長度為1.3倍搭接長度，凡搭接接頭中點位于該連接區(qū)段長度內的搭接接頭均屬于同一連接區(qū)段。同一連接區(qū)段內縱向搭接鋼筋接頭面積百分率為該區(qū)段

37、內有搭接接頭的縱向受力鋼筋與全部縱向受力鋼筋截面面積的比值，如圖2.31所示。圖中所示搭接接頭為同一連接區(qū)段內的搭接接頭，鋼筋為兩根，搭接鋼筋接頭面積百分率為50%。圖2.31 同一連接區(qū)段內的縱向受拉鋼筋綁扎搭接接頭2.4 鋼筋錨固與接頭構造第83頁，共89頁，2022年，5月20日，12點59分，星期四受拉鋼筋綁扎搭接接頭的搭接長度按下式計算： (2-22)式中， 縱向受拉鋼筋的搭接長度； 受拉鋼筋搭接長度修正系數(shù)； 縱向受拉鋼筋的錨固長度。對于受壓鋼筋的綁扎搭接長度不應小于縱向受拉搭接長度的0.7倍，且不應小于200mm。接頭及焊接骨架的搭接，也應滿足相應的構造要求，以保證力的傳遞。2.4 鋼筋錨固與接頭構造第84頁，共89頁