第七章 钢筋与混凝土之间的粘结
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混凝⼟结构基本原理复习第⼀章混凝⼟结构包括:素混凝⼟结构、钢筋混凝⼟结构、预应⼒混凝⼟结构及配置各种纤维筋的混凝⼟结构。
钢筋与混凝⼟两种材料能够有效地结合在⼀起⽽共同⼯作,主要基于以下三个条件:①钢筋与混凝⼟之间存在着粘结⼒,使两者能结合在⼀起。
②钢筋与混凝⼟两种材料的温度线膨胀系数很接近。
③钢筋埋置于混凝⼟中,混凝⼟对钢筋起到了保护和固定作⽤,使钢筋不容易发⽣锈蚀,且使其受压时不易失稳,在遭受⽕灾时不致因钢筋很快软化⽽导致结构整体破坏。
混凝⼟结构的特点:优点:①就地取材②耐久性和耐⽕性好③整体性好④具有可模性⑤节约钢材缺点:①⾃重⼤②抗裂性差③需⽤模板④混凝⼟结构施⼯⼯序复杂,周期较长,且受季节⽓候影响⑤对于现役混凝⼟,如遇损伤则修复困难⑥隔热隔声性能也⽐较差。
第⼆章我国常⽤的钢筋品种有热轧钢筋、钢绞线、钢丝等。
普通热轧钢筋包括300HPB (⼀级),335HRB (⼆级),400HRB (三级),500HRB (四级)。
钢筋表⽰中各字母记数字含义:第⼀个字母处H :热轧钢筋, R :余热处理;第⼆个字母处R :带肋,P :光圆,B :钢筋。
数字表⽰屈服强度标准值。
⽆明显流服的钢筋,⼯程上⼀般取残余应变为0.2%时所对应的应⼒0.2σ作为⽆明显流服钢筋的假定屈服点,称为钢筋的条件屈服强度。
反映钢筋塑性性能和变形能⼒的两个指标——钢筋的延伸率和冷弯性能。
钢筋的延伸率是指钢筋试件上标距为10d 或5d (d为钢筋直径)范围内的极限延伸率,记为10δ或5δ。
延伸率越⼤,说明钢筋的塑性性能和变形能⼒越好。
钢筋冷弯是将钢筋绕某个规定直径D 的辊轴弯曲⼀定⾓度,弯曲后钢筋⽆裂纹、鳞伤、断裂现象。
要求钢筋具有⼀定的冷弯性能可使钢筋在使⽤时不发⽣脆断,在加⼯时不致断裂。
(了解,能叙述出来)冷拉仅能提⾼钢筋的抗拉屈服强度,其抗压强度将降低,故冷拉钢筋不宜作为受压钢筋。
钢筋冷拔之后强度⼤为提,但塑性降低,冷拔后的钢丝没有明显屈服点和流福(即由软钢变为硬钢),冷拔后可同时提⾼抗拉和抗压强度。
钢筋混凝土粘结滑移研究综述钢筋混凝土粘结滑移是混凝土结构设计中的重要问题之一,它直接影响到结构的承载力、耐久性和安全性。
本文总结了近年来相关学者针对钢筋混凝土粘结滑移开展的研究成果,介绍了钢筋混凝土粘结滑移的定义、影响因素、测量方法和应用前景等。
钢筋混凝土是一种由钢筋和混凝土两种材料组成的复合材料。
由于钢筋和混凝土之间存在的物理和化学差异,使得它们在受力过程中容易产生粘结滑移现象。
粘结滑移不仅会降低结构的承载能力,还会导致结构的安全性下降。
因此,对钢筋混凝土粘结滑移进行深入研究具有重要的理论和实践意义。
钢筋混凝土粘结滑移是指钢筋与混凝土之间的界面发生相对滑动,导致钢筋无法充分发挥其强度,从而影响到结构的承载能力和安全性。
粘结滑移的影响因素主要包括:材料的物理和化学性质。
如钢筋的直径、表面状态、碳化程度,混凝土的强度、致密性、含水量等。
结构设计及施工因素。
如钢筋的布置、锚固长度、混凝土的养护等。
国内外相关学者提出了多种概念和假说,如化学吸附理论、机械锚固理论、界面滑动理论等,这些理论在一定程度上解释了粘结滑移的产生和发展过程。
钢筋混凝土粘结滑移的测量方法包括传统测量方法和数字测量方法。
传统测量方法主要有拔出试验、贯入试验和剪切试验等,数字测量方法主要有光纤Bragg光栅传感器、电阻应变片传感器和激光多普勒测速仪等。
各种方法的优缺点比较如下:传统测量方法操作简单,但精度较低,且无法进行实时监测。
数字测量方法精度较高,可进行实时监测,但操作复杂,成本较高。
钢筋混凝土粘结滑移在工程实践中有广泛的应用前景。
在现有结构加固和维护中,粘结滑移的研究可以为加固方案的选择和优化提供理论支持。
在新型材料和结构设计中,通过对粘结滑移的深入了解,可以更好地指导材料和结构设计,提高结构的安全性和耐久性。
未来,钢筋混凝土粘结滑移的研究将更加注重实时监测、预测和控制的方面,实现结构的安全性和耐久性的有效保障。
本文对钢筋混凝土粘结滑移的研究进行了综述,总结了近年来相关学者在此问题上的研究成果。
学习必备 欢迎下载混凝土及砌体结构复习要点 第一章 绪论1.配筋的主要作用:提高结构和构件的承载能力及变形能力2.配筋的基本要求:①钢筋与混凝土两者变形一致;②钢筋的位置和数量等也必须正确。
3.砌体结构的主要特点:①主要用于受压的结构和构件;②砌体结构的尺寸应与块体尺寸相匹配;③砌体结构除了满足承载力要求外,还要满足耐久性的要求;④受力性能的离散性比较大;⑤整体性比较差,对抗震不利。
第二章 混凝土及砌体结构设计方法概述 一、结构上的作用1.作用的定义:施加在结构上的集中力或分布力,或引起结构外加变形或约束变形的原因。
作用包括:直接作用(直接作用在结构上的力)和间接作用(使结构产生外加变形或约束变形,但不是直接以力的形式出现的)2.作用的分类:按时间的变异,分为永久作用、可变作用、偶然作用。
永久作用:在设计基准期内量值不随时间变化的作用,或其变化与平均值相比可以忽略不计的作用。
可变作用:在设计基准期内量值随时间变化的作用,或其变化与平均值相比不可以忽略不计的作用。
偶然作用:在设计基准期内不一定出现,而一旦出现其量值很大且持续时间较短的作用。
二、两类极限状态1.建筑结构的功能(*)(安全性、适用性、耐久性) (1)能承受正常施工和正常使用时可能出现的各种作用; (2)在正常使用时有良好的工作性能; (3)在正常维护下具有足够的耐久性;(4)在偶然事件,例如罕遇地震等发生时及发生后,仍能保持必需的整体稳定性,即结构只产生局部损坏而不发生连续倒塌。
结构的可靠性:结构在设计使用年限内,在规定的条件下,完成预定功能的能力。
结构的设计使用年限:指设计规定的结构或结构构件不需进行大修即可按预定目的使用的年限。
普通房屋和构筑物的设计使用年限为50年。
建筑结构的安全等级分为三级。
2.两类极限状态(结构的可靠性用结构的极限状态来判断) (1)极限状态:整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足某一功能要求。
课后习题答案《混凝土结构基本原理》授课教师:熊学玉思考题1-1钢筋和混凝土共同工作的基础是什么?答:(1)混凝土和钢筋之间有良好的粘结性能,二者能够可靠地结合在一起,共同受力,共同变形。
(2)混凝土和钢筋两种材料的温度线膨胀系数很接近,避免温度变化时产生较大的温度应力破坏二者之间的粘结力(3)混凝土包裹在钢筋的外部,可使钢筋免于过早的腐蚀或高温软化1-2与素混凝土梁相比,钢筋混凝土梁有哪些优势?答:钢筋不但提高了梁的承载能力,而且还提高了梁的变形能力,使得梁在破坏前能给人以明显的预告。
1-3与钢筋混凝土梁相比,预应力混凝土梁有哪些优势?答:预应力钢筋在梁底部产生的预压应力会抵消外部荷载P产生的拉应力,使得梁底部不产生拉应力或仅产生很小的拉应力,提高梁的抗裂行能。
1-4与其他结构相比,混凝土结构有哪些特点?答:1.混凝土结构的优点:1)良好的耐久性2)良好的耐火性3)良好的整体性4)良好的可模性5)可就地取材6)节约钢材2.混凝土结构的缺点:混凝土结构的自重大且易开裂,一般混凝土结构使用时往往带裂缝工作,对裂缝有严格要求的结构构件需采取特殊措施;现浇混凝土结构需耗费大量的模板;施工季节性的影响较大;隔热隔声性能较差等。
思考题2-1钢筋可以如何分类?答:1.根据钢筋中的化学成分,可将钢筋分为碳素钢及普通合金钢两大类2.按加工方法,钢筋可分成热轧钢筋、冷拉钢筋和热处理钢筋三大类;钢丝可分为碳素钢丝、刻痕钢丝、钢绞线和冷拔低碳钢丝四大类。
2-2软钢和硬钢的应力——应变关系曲线有何不同?他们的屈服强度是如何取值的?答:图2.1 软钢(左)和硬钢(右)的应力应变曲线关系软钢的应力-应变曲线关系中,在a 点以前,应力与应变呈线性比例关系,与a 点相应的应力称为比列极限;过a 点后,应变较应力增长稍快,尽管从图上看起来并不明显;到达b 点后,应力几乎不增加,应变却可以增加很多,曲线接近于水平线并一直延伸至f 点。
第一章测试1.素混凝土结构主要应用于以受压为主的路面、基础、柱墩和一些非承重结构中。
()A:错B:对答案:B2.钢筋和混凝土共同工作的最重要的基础是两者之间存在良好的粘结力。
()A:错B:对答案:B3.钢筋混凝土结构是指配置受力钢筋、钢筋网或钢筋骨架的混凝土结构。
()A:对B:错答案:A4.与相同条件的素混凝土梁比,配置了适量钢筋的混凝上梁的承载力和抗裂能力()。
A:均提高不多B:抗裂能力提高很多,承载力提高不多C:承载力提高很多,抗裂能力提高不多D:均提高很多答案:C5.钢筋混凝土结构的优点有()。
A:耐久性和耐火性好B:易于就地取材C:材料利用合理D:可模型和整体性好答案:ABCD第二章测试1.混凝土各种强度指标就其数值从大到小的顺序是()。
A:f cu,k> fc> ft,k> ftB:f cu,k> ft>fc> ft,kC:f cu,k> fc>ft> ft,kD:fc> f cu,k> ft,k> ft答案:A2.混凝土在正应力和剪应力共同作用下,混凝土的抗剪强度的发展规律()。
A:当压应力达到0.8f c时,抗剪强度反而随压应力的增大而减小B:抗剪强度随压应力的增大而减小C:拉应力的增大对混凝土的抗剪强度基本没有影响D:当压应力达到f c时,抗剪强度为零答案:D3.在混凝土应力–应变全曲线上,混凝土长期抗压强度是取()。
A:拐点强度B:比例极限点强度C:峰值点强度D:临界点强度答案:D4.混凝土的水灰比越大,水泥用量越多,则()。
A:徐变及收缩值越小B:徐变及收缩值越大C:徐变及收缩值基本不变D:徐变值越大,收缩值越小答案:B5.对于同一强度等级的混凝土,试件尺寸越大,测得的强度越高。
( )A:对B:错答案:B第三章测试1.结构抗力是指结构抵抗作用效应的能力。
()A:错B:对答案:B2.下列属于结构适用性方面的功能要求()。
A:能承受施工时出现的各种荷载用B:火灾时在规定时间内具有足够承载能力C:正常使用时具有良好的工作性能D:偶然事件发生时保持必须的整体稳固性答案:C3.①因过度变形而不适于继续承载;②结构中一部分滑移;③钢筋严重腐蚀;④细长构件的压屈失稳;⑤楼盖竖向自振频率过大;⑥结构或结构构件的疲劳破坏以上情况达到结构承载能力极限状态的是()。
工程结构重点绪论:建筑结构按所用材料不同分类:混凝土结构、砌体结构、钢结构、木结构。
钢筋和混凝土共同工作的基础:1、钢筋与混凝土之间有良好的粘结力。
2、钢筋和混凝土具有基本相同的温度线膨胀系数。
3、混凝土包裹着钢筋,起着保护钢筋免遭锈蚀的作用,加强了结构的耐久性。
钢筋混凝土结构的优缺点:优点:1、取材容易。
2、耐火、耐久性好。
3、可模性、整体性好。
4、维修保养费低。
缺点:1、自重大。
2、抗裂性能差。
3、费工,费模板,现场施工周期长,且受季节性影响。
第一章::立方体抗压强度标准值ƒcu,k是指按照标准方法制作的边长为150mm的立方体试件,在温度为(20±3)℃、相对湿度在90%以上的潮湿空气中养护28d或按设计规定,用标准试验方法测得的具有95%保证率的抗压强度值。
(如C20表示立方体抗压强度标准值为20N/mm2,即ƒ=20N/mm2。
)cu,k混凝土的徐变:混凝土在荷载长期作用下,即使应力维持不变,其应变会随时间而增长的现象称为混凝土的徐变。
影响混凝土徐变的因素:1、内在因素:主要是指混凝土的组成和配合比。
2、环境影响:主要是指混凝土制作时的养护方法和使用条件。
3、应力条件:应力俞大,徐变俞大。
混凝土结构的钢筋,一般情况下可按下列规定选用:1、纵向受力普通钢筋宜采用HRB400、HRB500钢筋。
2、梁、柱纵向受力普通钢筋应采用HRB400、HRB500钢筋。
3、箍筋宜采用HRB400、HRBF400、HRB335、HPB300钢筋。
混凝土结构对钢筋性能的要求:1、强度:钢筋强度是作为设计计算时的主要依据,是钢筋混凝土结构承载力的决定因素。
2、延性:延性是钢筋变形、耗能的能力。
3、可焊性:钢筋需具有良好的焊接性能,保证焊接后的接头性能良好。
4、与混凝土的粘结:必须具有足够的粘结力。
粘结力的组成:1、胶结力。
2、摩阻力。
3、机械咬合力。
钢筋搭接的方法分为两类:绑扎搭接、机械连接或焊接。
高自考考试大纲格式内容与相关说明课程名称:钢筋混凝土及砖石结构课程代码:04055(理论)第一部分课程性质与目标一、课程性质与特点建筑结构是一门实用性较强的工程管理专业课程,全面介绍工程管理专业涉及的建筑结构构造及设计的知识,本课程涉及面广、实用性及综合性强,是工程管理专业后续理论课程及实践课程的基础。
二、课程目标与基本要求1、课程目标(1)知识目标:①理解并掌握常见建筑结构的一般概念及特点;②掌握混凝土与钢筋力学性能及建筑结构设计基本原则;③掌握受弯构件、受扭构件、受压构件、受拉构件及预应力混凝土构件截面设计、验算的方法;④了解单层厂房排架结构的组成及设计的基础知识,掌握单层厂房承重机构选型的基本原则及方法;掌握单层厂房各构件连接的基础知识。
⑤了解多高层房屋结构、砌体结构、钢结构的特点及结构设计的基本原理,掌握多高层房屋结构、砌体结构、钢结构构造要求。
⑥掌握建筑结构抗震设计的基本知识。
(2)能力目标:①具备一定的计算机辅助计算能力;②初步具有一般建筑结构结构(梁、板、柱、单层厂房、框架结构)设计的能力,并能结合建筑制图的有关知识识读、绘制建筑结构施工图;(3)素质目标:①培养学生科学的学习态度和实事求是的工作方法;②培养学生的逻辑性、系统性思维能力。
2、基本要求①掌握各类建筑结构特点及构造要求;②掌握受弯构件、受扭构件、受压构件、受拉构件及预应力混凝土构件截面设计验算的方法,并能合理使用计算机等辅助手段;③掌握基本建筑结构抗震设计的基础知识;④能简单设计并结合建筑制图的有关知识识读、绘制建筑结构施工图;三、与本专业其他课程的关系1、课程地位建筑结构课程是工程管理专业专业课程,是后续专业课程的基础。
2、先期课程《高等数学》、《工程力学》、《土木工程概论》、《工程识图》、《建筑材料》等。
3、后续课程《工程概预算》、《工程项目管理》《工程造价》、《工程监理》等。
第二部分考核内容与考核目标第一章绪论一、学习目的与要求掌握建筑结构的基本概念,分析砌体结构、钢结构和混凝土结构的优缺点,了解建筑结构发展的历史及未来发展的方向。
第一章1、钢混定义:由钢筋和混凝土两种材料组成共同受力的结构。
2、混凝土的力学性能特点:(2)一般抗拉强度只有抗压强度的1/8~1/20。
(1)抗压强度高,而抗拉强度却很低;(3)破坏时具有明显的脆性性质。
钢材的力学性能特点:(1)抗拉和抗压强度都很高。
(2)具有屈服现象,破坏时表现出较好的延性。
(3)细长钢筋受压时极易压屈。
3、钢筋与混凝土二者共同工作的原因(1)钢筋与混凝土之间有良好的粘结力,能够协调变形而共同工作,二者不致产生相对滑动;(2)二者的温度线膨胀系数十分接近,钢:1.2×10-5/0C,混凝土:1.0×10-5~1.5×10-5/0C;(3)钢筋混凝土结构充分利用了混凝土抗压能力强抗拉能力弱、钢筋抗拉能力强的特点,混凝土主要承受压力,钢筋主要承受拉力。
(4)混凝土可以保护钢筋,防止钢筋的锈蚀。
第二章1、HPB235:Q235, 热轧光圆钢筋,直径8~20mm,低碳钢,常用于混凝土板、箍筋、构造筋;HRB335:主要为20MnSi,低合金钢,热轧带肋钢筋,直径8~40mm, 应用广泛;HRB400:20MnSiV、20MnTi、20MnSiNb,是我国优先推广使用的新品种钢筋,它们是加入微量合金元素热轧而成;RRB400: K20MnSi,热轧月牙肋钢筋,直径8~40mm,强度较高经冷却后用于预应力钢筋。
2、混凝土的强度等级是按立方体抗压强度标准值来划分的3、软钢力学性能有四个阶段:弹性阶段,屈服阶段,强化阶段和破坏阶段。
(具体如下图应力---应变曲线)4、通常取钢筋屈服强度作为钢筋强度计算指标的原因:①结构构件某一截面钢筋的应力达到屈服强度以后,将在荷载基本不改变的情况下产生持续的塑性变形,构件可能在钢筋尚未进入强化阶段前就已经产生过大的变形与裂缝,结构不能正常使用或已破坏;②钢筋的强化阶段只作为一种安全储备考虑。
5、硬钢(力学性能):热处理钢筋及高强钢丝,亦称无明显屈服点的钢筋。
第一章钢筋混凝土材料的力学性能(1)第二章钢筋混凝土结构设计方法(2)第三章钢筋混凝土受弯构件(3)第四章受扭构件(4)第五章受压构件()第六章梁板结构()第七章预应力混凝土结构()第八章单层工业厂房()第九章多层框架结构()第十章砌体结构基本知识()绪论一、钢筋混凝土结构主要优缺点有哪些?二.钢筋与混凝土两种物理力学性能不同的材料,为何能共同工作?第 1 章钢筋和混凝土材料的力学性能本章提要1.掌握混凝土的各种强度、强度等级、影响混凝土强度的因素;了解混凝土的应力-应变曲线、混凝土的弹性模量的概念;掌握混凝土的收缩与徐变等特性及其对结构的影响。
2.了解钢筋的品种、级别,熟悉钢筋的力学性能及强度、和变形;掌握钢筋混凝土结构对钢筋性能的要求及钢筋的选用原则。
3.掌握钢筋与混凝土之间的粘结力的组成及其保证措施,熟悉受力钢筋的锚固与连接构造。
一、填空题1.混凝土立方体抗压强度标准值系指按标准方法制作养护的边长为的立方体试件,在龄期,用标准试验方法测得的具有保证率的抗压强度。
2.钢筋混凝土结构的砼强度等级不应低于,当采用HRB335级钢筋时,混凝土强度等级不宜低于,当采用HRB400或RRB400级钢筋以及承受重复荷载的构件,混凝土强度等级。
3.预应力混凝土结构的砼强度等级不应低于,当采用钢绞线、钢丝、热处理钢筋作为预应力钢筋时,混凝土强度等级不宜低于。
4.现行规对钢筋选用的规定如下:①普通钢筋(指用于钢筋混凝土结构中的钢筋和预应力混凝土结构中的非预应力钢筋)宜采用和钢筋,也可采用和钢筋。
②预应力钢筋宜采用、,也可采用。
5.钢筋的连接方式有、、。
6.混凝土的强度指标有、、等几种。
7 .混凝土在长期不变荷载作用下,应变随时间的增长而的现象称为。
8.混凝土在时,随时间的增长其体积不断的现象称为收缩。
9.钢筋和混凝土之间的粘结力是由、、等主要部分组成。
10.钢筋与混凝土两种材料能在一起共同工作的原因是它们之间、二、判断题1.混凝土的轴心抗压强度比作为混凝土标志强度的立方体抗压强度大。
几种粘结滑移关系的经验公式钢筋混凝土有限元分析中粘结滑移关系表达式主要是从试验数据归纳拟合出的粘结滑移曲线,但这些曲线之间也有相当差异,常用的描述局部粘结应力一滑移关系的经验公式主要有如下几种:(1)1968年,Nilson根据Bresler、Bertero所做的钢筋混凝土在重复荷载下的试验结果,提出局部τ~s非线性关系表达式τ=9.78×102s-5.72×104s2+8.35×105s3式中τ单位为 N/mm2,s的单位为 mm(2)Houde和 Mirza公式Houde和 Mirza认为粘结力与混凝土标号有关系,他们由62个变形钢筋模拟缝间粘结强度的试件和6个模拟锚固粘结强度的梁端试验结果回归出的经验公式:式中τ单位为 N/mm2,s的单位为 mm(3)清华大学土木系在滕智明指导下进行了92个短埋拔出式试件和12个轴拉混凝土试件的试验研究,发现粘结滑移关系与混凝土强度、钢筋外围的保护层厚度、测点所处位置到裂缝的距离有关。
在试验的基础上,得出如下公式:(2.5)式中,τ为局部粘结应力(N/mm2),s为局部滑移(mm),fts为混凝土劈位强度(N/mm2),c/d为混凝土保护层和钢筋直径比;F(x)为粘结刚度分布函数,x为至最接近的横向裂缝的距离。
(4)中国建筑科学研究院徐有邻等人做了一系列试验,系统地研究了混凝土强度、保护层厚度、锚固长度、配箍率、钢筋直径对粘结锚固性能的影响,将粘结滑移曲线分成五段(微滑移段、滑移段、劈裂段、下降段、残余段)进行描述,曲线上有四个转折点,通过实测结果得出一分段函数表达式,并用一个位置函数同时考虑不同锚固深度处的变化,建立了如下的τ~s关系:τ=φ(s)·Ψ(x) (2.6)式中,Ψ(x)是用来描述粘结滑移关系随不同锚深变化的位置函数,它可用锚固深度x来表示,具体参见文献[3],φ(s)即是用控制点描述的粘结滑移分段表达式。
第一章 材料的物理力学性能本章的意义和内容:钢筋与混凝土的物理力学性能以及二者共同工作的特性直接影响混凝土结构和构件的性能,也是混凝土结构计算理论和设计方法的基础。
本章讲述了钢筋与混凝土的强度、变形性能,影响各种性能的因素,以及钢筋与混凝土之间的粘结性能等。
本章习题内容主要涉及:混凝土的强度——影响混凝土强度的因素;立方体抗压强度(由此划分混凝土强度等级),轴心抗压强度,轴心抗拉强度;复合应力状态下的强度。
混凝土的变形——混凝土在一次短期加载下的应力应变关系;混凝土三向受压时的变形特点;混凝土的变形模量;混凝土的徐变、收缩,及它们对钢筋混凝土结构的影响。
钢筋——钢筋的强度、变形,钢筋的品种、级别及形式;钢筋的冷加工;钢筋混凝土结构对钢筋性能的要求。
钢筋与混凝土之间的粘结力;钢筋的连接。
概 念 题(一)填空题1. 钢筋和混凝土两种材料组合在一起,之所以能有效地共同工作,是由于、 以及混凝土对钢筋的保护层作用。
2. 混凝土强度等级为C30,即 为2mm N 30,它具有的保证率。
3. 一般情况下,混凝土的强度提高时,延性 。
4. 混凝土在长期不变荷载作用下将产生 变形,混凝土随水分的蒸发将产生变形。
5. 钢筋的塑性变形性能通常用 和 两个指标来衡量。
6. 混凝土的线性徐变是指徐变变形与 成正比。
7. 热轧钢筋的强度标准值系根据 确定,预应力钢绞线、钢丝和热处理钢筋的强度标准值系根据 确定。
8. 钢筋与混凝土之间的粘结力由化学胶结力、 和 组成。
9. 钢筋的连接可分为 、 或焊接。
10. 混凝土一个方向受拉、另一个方向受压时,强度会 。
(二)选择题1. 混凝土强度等级按照 [ ] 确定。
a 、立方体抗压强度标准值b 、立方体抗压强度平均值c 、轴心抗压强度标准值d 、轴心抗压强度设计值2. 下列说法正确的是 [ ]。
a 、 加载速度越快,测得的混凝土立方体抗压强度越低b 、 棱柱体试件的高宽比越大,测得的抗压强度越高c 、 混凝土立方体试件比棱柱体试件能更好地反映混凝土的实际受压情况d 、 混凝土试件与压力机垫板间的摩擦力使得混凝土的抗压强度提高3. 同一强度等级的混凝土,各种强度之间的关系是 [ ]。
第一章1,在混凝土结构中配置一定形式与数量的钢筋有何作用?答:在混凝土中配置一定形式和数量的钢筋形成钢筋混凝土构件后,可以使构件的承载力得到很大的提高,构件的受力性能也得到显著改善。
2,钢筋混凝土结构有哪些优缺点?答:优点:强度高、耐久性好、耐火性好、可模性好、整体性好、易于就地取材。
缺点:主要是结构自重大、抗裂性较差、一旦损坏修复比较困难、施工受季节环境影响较大。
3,钢筋与混凝土两种物理力学性能不好的材料,为何能共同工作?答:钢筋和混凝土之间存在粘结力,混凝土保护钢筋免于生锈,钢筋和混凝土两种材料的线膨胀系数接近。
第二章1,建筑用钢筋有哪些品种和级别,用什么符号表示,各自在结构中的使用范围如何?答:热扎钢筋、冷拉钢筋、钢丝和热处理钢筋。
钢筋按其强度由低到高分为HPB235(低碳钢)、HRB335、HRB400和RRB400(低合钢筋)四级。
2,钢筋化学成分对性能有何影响?答:含碳量可提高钢材的强度,但塑性和可焊行降低,锰、硅元素可提高钢材强度,并保持一定塑性;磷、硫是有害元素,过一定限度时,钢筋塑性明显降低,磷使钢材冷脆、硫使钢材热脆。
3,解释钢筋的三种标准试验及五项性能指标?答:标准拉伸试验、冷拉试验、冲击韧性强度。
强度、塑性、机械性能与混凝土的粘接力、钢筋接头。
4,钢筋冷加工后的力学性能有何变化?答:冷拉和冷拔固然可以提高钢筋的强度,但同时也会使钢筋的脆性增加,使钢筋受力后容易发生突然断裂。
5,钢筋混凝土结构对钢筋有什么要求?答:要满足屈服强度、极限抗拉强度、伸长率和冷弯性能,四项指标。
6,对有屈点的钢筋为何取屈服强度作为钢筋设计强度取值?答:对无明显屈服点的钢筋,在受力达到条件屈服点后也将产生较大的塑性变形。
7,混凝土的强度等级是根据什么确定的?影响混凝土强度等级的主要因素有哪些?答:混凝土的强度等级是按立方体强度标准值(即有95%超值保证率)确定的,用符号“C”表示。
因素:水泥强度、水灰比、骨料的性质和级配、养护的条件、龄期。
绪论1.在混凝土内配置钢筋的主要作用是提高结构或构件的承载能力和变形能力。
2.混凝土内配置钢筋的主要作用是提高结构或构件的承载能力和变形能力。
3.钢筋混凝土结构的主要缺点有:自重大、抗裂性差以及费模费工等。
第一章混凝土结构的设计方法1.混凝土结构对钢筋主要有强度、塑性、___可焊性____和与混凝土的粘结四个性能要求。
2.钢筋的冷加工包括冷拉和冷拔,其中_____冷拔_____后既可以提高抗拉强度又可以提高抗压强度。
3.有明显屈服点钢筋的主要强度指标是____屈服强度________。
4.伸长率包括断后伸长率和___断裂总伸长率__________。
5.反映钢筋塑性性能的主要指标是____断后伸长率___和冷弯性能(p9)。
6.要使配筋后的混凝土结构能够提高承载能力和变形能力,就要求:①钢筋与混凝土两者变形一致,共同受力;②钢筋的位置和数量等也必须正确。
7.混凝土的应力不变,__应变___随时间而增长的现象称为混凝土的徐变。
8.钢筋与混凝土之间的粘结,包括两类问题:①沿钢筋长度的粘结;②钢筋端部的锚固。
9.混凝土强度等级是根据___立方体抗压___强度标准值确定的。
10.结构或构件破坏前没有明显预兆的,属脆性破坏;破坏前有明显预兆的,属_延性_破坏。
11.为了保证可靠锚固,绑扎骨架中受拉光圆钢筋末端应做__半圆弯钩___。
12.钢筋的伸长率是反映其___塑性____性能的指标。
13.在钢筋长度保持不变的条件下,钢筋应力随时间增长而逐渐降低的现象称为钢筋的__应力松弛____。
14.钢筋与混凝土之间的粘结力主要由胶着力、摩擦力和__机械咬合力____三部分组成。
15.为使钢筋与混凝土变形一致、共同受力,钢筋端部要有足够的__锚固长度____。
16.过混凝土应力-应变曲线原点所作切线的斜率为混凝土的_弹性模量_____。
17.混凝土在三向受压下,不仅可提高其____抗压强度______,而且可提高其变形能力。
绪论1.在混凝土内配置钢筋的主要作用是提高结构或构件的承载能力和变形能力.2.混凝土内配置钢筋的主要作用是提高结构或构件的承载能力和变形能力。
3.钢筋混凝土结构的主要缺点有:自重大、抗裂性差以及费模费工等。
第一章混凝土结构的设计方法1.混凝土结构对钢筋主要有强度、塑性、___可焊性____和与混凝土的粘结四个性能要求。
2.钢筋的冷加工包括冷拉和冷拔,其中_____冷拔_____后既可以提高抗拉强度又可以提高抗压强度。
3.有明显屈服点钢筋的主要强度指标是____屈服强度________。
4.伸长率包括断后伸长率和___断裂总伸长率__________。
5.反映钢筋塑性性能的主要指标是____断后伸长率___和冷弯性能(p9)。
6.要使配筋后的混凝土结构能够提高承载能力和变形能力,就要求:①钢筋与混凝土两者变形一致,共同受力;②钢筋的位置和数量等也必须正确.7.混凝土的应力不变,__应变___随时间而增长的现象称为混凝土的徐变。
8.钢筋与混凝土之间的粘结,包括两类问题:①沿钢筋长度的粘结;②钢筋端部的锚固 .9.混凝土强度等级是根据___立方体抗压___强度标准值确定的。
10.结构或构件破坏前没有明显预兆的,属脆性破坏;破坏前有明显预兆的,属_延性_破坏。
11.为了保证可靠锚固,绑扎骨架中受拉光圆钢筋末端应做__半圆弯钩___.12.钢筋的伸长率是反映其___塑性____性能的指标。
13.在钢筋长度保持不变的条件下,钢筋应力随时间增长而逐渐降低的现象称为钢筋的__应力松弛____。
14.钢筋与混凝土之间的粘结力主要由胶着力、摩擦力和__机械咬合力____三部分组成.15.为使钢筋与混凝土变形一致、共同受力,钢筋端部要有足够的__锚固长度____.16.过混凝土应力—应变曲线原点所作切线的斜率为混凝土的_弹性模量_____。
17.混凝土在三向受压下,不仅可提高其____抗压强度______,而且可提高其变形能力。
第七章 钢筋与混凝土之间的粘结 钢筋混凝土结构非线性分析讲义 139
第七章 钢筋与混凝土之间的粘结
§7.1 概述 钢筋与混凝土的粘结是钢筋与其周围一定影响范围内混凝土的一种相互作用,它是这两种材料共同工作的前提之一,也是对钢筋混凝土构件的承载力、刚度以及裂缝控制起重要影响的因素之一。粘结的退化和失效必然导致钢筋混凝土结构力学性能的降低和破坏。随着有限元法在钢筋混凝土结构非线性中的应用,钢筋与混凝土之间粘结和滑移的研究更显重要。
7.1.1 粘结应力及其分类 1.粘结应力的定义 粘结应力是指沿钢筋与混凝土接触面上的剪应力。它并非真正的钢筋表面上某点剪应力值,而是一个名义值(对于变形钢筋而言),是指在某个计算范围(变形钢筋的一个肋的区段)内剪应力的平均值,且对于变形钢筋来说,钢筋的直径本身就是名义值。 2.粘结应力分类 ·弯曲粘结应力 由构件的弯曲引起钢筋与混凝土接触面上的剪应力。可近似地按材料力学方法求得。由于在混凝土开裂前,截面上的应力不会太大,所以一般不会引起粘结破坏,对结构构件的力学性能影响不大。 该粘结主要体现混凝土截面开裂前钢筋与混凝土的协同工作机理。其大小与弯曲粘结应力及截面的剪力分布有关,即对于未开裂截面,弯曲粘结应力的分布规律与剪力分布相同。 ·锚固粘结应力 钢筋的应力差较大,粘结应力值高,分布变化大,如果锚固不足则会发生滑动,导致构件开裂和承载力下降。粘结破坏是一种脆性破坏。 第七章 钢筋与混凝土之间的粘结 钢筋混凝土结构非线性分析讲义 140
·裂缝间粘结应力 开裂截面的钢筋应力,通过裂缝两侧的粘结应力部分地向混凝土传递,使未开裂截面的混凝土受拉,也使得混凝土内的钢筋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,此即“受拉刚化效应”。 裂缝间粘结应力属于局部粘结应力范围。该粘结应力数值的大小反映了受拉区混凝土参与工作的程度。局部粘结应力应变分布复杂,存在着混凝土的局部裂缝和两者之间的相对滑移,平截面假定不再符合,且影响因素较多,如剪切破坏、塑性铰的转动能力以及结构中的弹塑性分析等。
7.1.2 研究现状 由于影响钢筋与混凝土之间粘结作用的因素较多,且差异性较大,较难给出理想的、普遍共同接受的计算理论。目前,还没有比较完整的、有充分论据的粘结滑动理论。各国规范处理方法各不相同,另外一方面,笼统的构造要求大大忽视了对粘结问题的进一步的研究。
7.1.3 研究的重要性 ·工程实践上的重要性——钢筋的锚固、搭接和细部构造; ·理论上的重要性——剪切破坏、裂缝宽度、塑性铰转动能力以及弹塑性分析问题的源头; ·有限元方法在钢筋混凝土结构中应用的要求,需给出粘结应力与相对滑动的数学模式; ·钢筋混凝土结构的动力反应,尤其是在大变形下的粘结性能的研究,在很大程度上取决于构件的连接部位的恢复力特性,粘结退化是使节点区强度丧失和刚度降低的主要原因。 第七章 钢筋与混凝土之间的粘结
钢筋混凝土结构非线性分析讲义 141
§7.2 粘结性能试验 7.2.1 试验方法 结构中钢筋粘结部位的受力状态复杂,很难准确模拟。根据试验性质以及获取数据的内容,分为静力试验方法和动力试验方法。 1.静力试验方法
·拔出试验 最初的试验方法,将钢筋埋置于混凝土中心。由于加载端混凝土受到混凝土的局部挤压,与结构中钢筋端部附近的应力状态差别大,影响了试验结果的真实性。因此,将其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,螺纹钢筋采用这种试验方法时,试件常发生劈裂破坏。所以,又设置横向钢筋(螺旋箍筋)以改善其性能。(三种试件图7-1所示)
·梁式试验
梁式试验(图7-2)是为了更好地模拟梁端锚固粘结性能状态。由于拔出试验不能反映钢筋锚固区域存在弯矩和剪力共同作用的影响。
图7-1 拔出试验的试件 第七章 钢筋与混凝土之间的粘结 钢筋混凝土结构非线性分析讲义 142
梁式试验试件梁端无粘结,中央为10d 的粘结区域,使粘结应力分布更为均匀。 这两类试件的对比试验结果表明:材料和粘结长度相同的试件,拔出试验比梁式试验得到的平均粘结强度高,其比值约为1.1-1.6。除了钢筋周围混凝土应力状态差别外,后者的混凝土保护层较薄也是主要原因。
图7-2 梁式试验的构件 图7-3 粘结试验装置 第七章 钢筋与混凝土之间的粘结
钢筋混凝土结构非线性分析讲义 143
无论哪种试验,试验中均需要量测钢筋的拉力、拉力极限值以及钢筋加载端和自由端与混凝土的相对滑移量。 必要时,需要在钢筋内部埋置应变片,以准确量测钢筋的应变。按试验相邻电测点的钢筋应力差计算相应的粘结应力,从而得到粘结应力的分布规律。此外,还可以通过在裂缝处涂上诸如红色墨水以观察粘结裂缝的发展规律。
·局部粘结-滑移试验 钢筋混凝土结构非线性分析需要建立钢筋与混凝土在接触面上的力和滑移的物理模型,即局部粘结应力和局部滑移的本构关系。但是,通常的粘结试验得到的只是平均粘结应力与试件加载端或自由端的关系,并不代表试件内部的S关系。 目前,采用两种局部粘结-滑移试验:一种是短埋长的拔出试验,一种是埋长较长的拉伸试验,如图7-4所示。
短埋长试验是为了使量测的平均粘结应力及自由端具有局部对应关系,使得粘结应力及滑动量S沿埋长分布接近于均匀,可近似地代表均布S关系。 当钢筋与混凝土有较大的粘结长度时,一般情况下钢筋与混凝土的应变s和c沿试件长度上是变化的。因此,钢筋的位移xg,及与钢
(a)短埋长的拔出试验装置 (b)长埋长的拔出试验装置 图7-4 不同埋长的拔出试验装置 第七章 钢筋与混凝土之间的粘结
钢筋混凝土结构非线性分析讲义 144
筋接触面上的混凝土位移xh,以及钢筋与混凝土之间的相对滑移xS=xg-xh 沿试件长度方向上也是变化的。如果能够直接量测试件内部的钢筋与混凝土在接触面上的相对滑动量xS,则局部粘结应力x
与局部滑移xS的关系便不难得出。但是应该指出,在不会过分地破坏粘结的条件下,量测试件内部的相对滑动量xS的问题,目前还没有可靠的解决方法。另外一种途径是通过测定钢筋及混凝土的应变分布,
利用系数关系间接地得出xS: 00xxxsxcSdxdx
2.动力试验方法 ·梁柱节点试验 梁柱节点试验可较为真实地模拟在轴向力和剪力作用下局部粘结滑移关系。量测的结果有的以粘结应力-滑移关系体现,有的以梁端弯矩和转角来体现。 ·Tassios 装置 在其静力加载装置基础上改装而成,可以测得局部粘结应力与相对滑移之间的关系,但是不能考虑轴向力的影响。
图7-5 拉伸试件中的应变及位移分布 第七章 钢筋与混凝土之间的粘结 钢筋混凝土结构非线性分析讲义 145
综上所述,用于粘结-滑移的试验装置众多,都具有自己的特点,没有形成一个共同认可的标准试验装置,阻碍了各个试验数据之间的对比,不利于粘结作用的深入研究。
7.2.2 拔出试验的粘结和滑移 拔出试验在钢筋拔出过程中,钢筋的应力不断增加,而粘结应力的峰值却不断地后移,即从加载端逐渐地退出工作,图7-6是Amstutz 的试验曲线。应该指出,实际的钢筋应变不是光滑的,因而由钢筋反算的粘结应力:
4sxdddx
(式中d 为钢筋的直径)也不是光滑的。在变形钢筋中,由于肋的咬合作用以及次生斜裂缝出现,混凝土的拉应力沿杆长也必然是不连续的,当钢筋上所贴的应变片越长,间距越大,这一不连续性越被掩盖。此外,在一定的埋长下,自由端的滑移比加载端要小得多。
图7-6 拔出试验中钢筋应力 第七章 钢筋与混凝土之间的粘结
钢筋混凝土结构非线性分析讲义 146
目前拉伸试验是为了模拟构件主裂缝的间距,因而较短。钢筋在梁端拉伸后,试件中点应是不动点。由于试件较短,钢筋应力一开始沿长度的差别就不那么大,但粘结应力最大值则随着肋左混凝土退出工作而向内移动。
§7.3 粘结机理 7.3.1 粘结力的组成 粘结力主要是由三部分组成: 1.胶结力 混凝土水化产生的凝胶体对钢筋表面产生化学胶结力。这种胶结力一般很小,仅在受力阶段的局部无滑移区域起作用,一旦接触面发生相对滑动时,该力立即消失,且不可恢复。 2.摩阻力 混凝土硬化时体积收缩,将产生裹紧钢筋的摩阻力。这种摩阻力的大小取决于握裹力和钢筋与混凝土表面的摩擦系数。对钢筋产生的垂直于摩擦面的正压力越大,接触面的粗糙程度越大,摩阻力就越大。 3.机械咬合力 钢筋表面凹凸不平与混凝土之间产生机械咬合力。对于光圆钢筋,表面的自然凹凸程度较小,这种作用力较小,因此它与混凝土的粘结强度是较低的,需要设置弯钩以阻止钢筋与混凝土之间产生较大的相对滑动;对于变形钢筋,肋的存在可显著增加钢筋与混凝土的机械咬合作用,从而大大增加粘结强度,这是它粘结组成的很大一部分。
图7-7 变形钢筋的粘结机理