钢筋及混凝土的粘结备课讲稿.ppt

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1、钢筋及混凝土的粘结定义钢筋与混凝土的粘结是指钢筋与其周围混凝土之间的相互作用，主要包括沿钢筋长度的粘结和钢筋端部的锚（máo）固两种情况。钢筋与混凝土的粘结是钢筋和混凝土形成整体、共同工作的基础。6.1粘结力的作用和组成6.1.1作用和分类钢筋和混凝土构成一种组合结构材料的基本条件是：两者之间有可靠的粘结和锚固。三种钢筋的粘结和锚固状态：无粘结，无锚具：梁在很小的荷载作用下就会发生脆性折断，钢筋并不受力，与素混凝土无异（图6-1a）；无粘结，端部设锚具：梁在荷载作用下钢筋应力沿全长相等，承载力有很大提

2、高，但是受力如二铰拱，非“梁”的应力状态（图6-1b）；沿全长和端部粘结可靠：梁在荷载作用下钢筋应力随截面弯矩而变化，符合“梁”的基本受力特点（图6-1c）。图6-1钢筋的粘结和锚固状态(a)无粘结,无锚具(b)无粘结,端部设锚具(c)沿全长和端部粘结可靠(d)平衡条件分析梁内钢筋的平衡条件，任何一段钢筋两端的应力差，都由其表面的纵向剪应力所平衡（图6-1d）。此剪应力即为周围混凝土所提供的粘结应力：钢筋对周围混凝土的纵向剪应力（即反向粘结应力），必与相应的混凝土段上的纵向应力相平衡。根据混凝土构件中

3、钢筋受力状态的不同，粘结应力状态分作两类问题：1.钢筋端部的锚固粘结如简支梁支座处的钢筋端部、梁跨间的主筋搭接或切断、悬臂梁和梁柱节点受拉主筋的外伸段等（下图示）。上述情况下，钢筋的端头应力为零，在经过不长的粘结距离（锚固长度）后，钢筋的应力达到其设计强度（软钢的屈服强度fy）。故钢筋的应力差大（Δσs=fy），粘结应力值高，且分布变化大。如果钢筋因锚固能力不足而发生滑动，不仅其强度不能充分利用（σs

4、相应规范设计，满足钢筋的锚固长度，避免发生粘结破坏。2.裂缝间粘结受拉构件或梁受拉区的混凝土开裂后，裂缝截面上的混凝土退出工作，使钢筋拉应力增大；但缝间截面上混凝土仍承受一定拉力，钢筋的应力偏小。钢筋应力沿纵向发生变化，其表面必有相应的粘结应力分布（下图示）。这种情况下，虽然裂缝段钢筋的应力差小，但平均应力（变）值高。粘结应力的存在，使混凝土内钢筋的平均应变或总变形小于钢筋单独受力时的相应变形，有利于减小裂缝宽度和增大构件的刚度，称为受拉刚化效应。6.1.2组成钢筋和混凝土之间的粘结力或者抗滑移力，由

5、三部分组成：①混凝土中的水泥凝胶体在钢筋表面产生的化学粘着力或吸附力，其抗剪极限值（τ粘）取决于水泥的性质和钢筋表面的粗糙程度。当钢筋受力后有较大变形，发生局部滑移后，粘着力随之丧失。②周围混凝土对钢筋的摩阻力，在混凝土的粘着力破坏后发挥作用。它取决于混凝土发生收缩或者荷载和反力等对钢筋的径向压应力，以及二者之间的摩擦系数等。③钢筋表面粗糙不平，或变形钢筋凸肋和混凝土之间的机械咬合作用，即混凝土对钢筋表面斜向压力的纵向分力。其极限值受混凝土的抗剪强度控制。其实，粘结力的三部分都与钢筋表面的粗糙程度和锈

6、蚀程度密切相关，在试验中很难单独量测或严格区分。而且在钢筋的不同受力阶段，随着钢筋滑移的发展，荷载（应力）的加卸等各部分粘结作用也有变化。6.2试验方法和粘结机理6.2.1试验方法结构中钢筋粘结部位的受力状态复杂多变，很难准确模拟，现有两类钢筋拔出试验方法，采用不同形状和受力状态的试件。1.拉式试验试件一般为棱柱形，钢筋埋设在其中心，水平方向浇筑混凝土。试验时，试件的一端支承在带孔的垫板上，试验机夹持外露钢筋端施加拉力(图6-4)，直至钢筋被拔出或者屈服。上述试件的加载端混凝土受到局部挤压，与结构中钢

7、筋端部附近的应力状态差别大，影响试验结果的真实性。后来改为试件加载端的局部钢筋与周围混凝土脱空的试件。但是对螺纹钢筋采用这种方法时，试件常因纵向劈裂而破坏。在试件内设置螺旋状箍筋，才可能得到变形钢筋被拔出的结果。至今各国对这类试验的标准试件的规定尚不统一。2.梁式试验为了更好地模拟钢筋在梁端的粘结锚固状况，可采用梁式试件。梁式试件（图6-5）分两半制作，钢筋在加载端和支座端各有一段无粘结区，中间的粘结长度为10d。梁跨中的拉区为试验钢筋，压区用铰相连，力臂明确，以便根据试验荷载准确地计算钢筋拉力。为了

8、量测粘结应力τ沿钢筋埋长的分布，又不破坏其粘结状态，必须在钢筋内部布置电阻应变片（图6-6（b））。首先将钢筋经机加工成两半，内部铣（xǐ）出一浅槽，贴上电阻片，连接线从钢筋一端引出。槽内作防水处理后，两半钢筋合拢，并在贴片区外点焊成一整体，然后浇筑拔出试件的混凝土。试验后按相邻电测点的钢筋应力差计算相应的粘结应力（式6-1），并得粘结应力的分布。光圆钢筋和变形钢筋与混凝土的极限粘结强度相差悬殊，而且粘结机理、钢筋滑移和试件破坏形态也多有不同，分述如下：