第2章 材料力学性能4-粘结性能
- 格式：pdf
- 大小：807.04 KB
- 文档页数：17
第2章 混凝土结构材料的力学性能
三、 钢筋与混凝土的粘结性能
1. 粘结作用与粘结机理
P P
两种粘结作用
T
保证钢筋和混 凝土共同工作
锚固粘结
缝间粘结
改善钢筋混凝 土的耗能性能
第2章 混凝土结构材料的力学性能
粘结力计算
粘结力是钢筋和混凝土共同工作的基础。粘结力分析：
s
s
s s
M
M+dM
1 dx
d b s 4
上式表明,粘接应力使钢筋应力发生改变，钢筋应力增量 和粘结应力是相辅相成的。
第2章 混凝土结构材料的力学性能
粘结试验
修正梁试验 拔出试验
第2章 混凝土结构材料的力学性能
破坏形态 钢筋拔出
粘附力
有滑移时粘附力即消失
光圆钢筋
摩擦力 机械咬合力
（钢筋表面不 平、微锈时可 显著提高咬合 力）
◆现《规范》GB50010-2010
（普通钢筋）
——外形系数（光面
（预应力钢筋） 0.16；螺旋肋0.13）
第2章 混凝土结构材料的力学性能
◆ACI规范
◆欧洲CEB-FIP模式规范
式中， 1 ——考虑配筋类型系数（光面钢筋1.0；刻痕1.4；带肋2.25）
2
——考虑在混凝土凝固时的位置系数（一般取1.0；不利时取0.7) ）
第2章 混凝土结构材料的力学性能
2. 钢筋的锚固
钢筋锚固分析
假设
钢筋屈服时正好发生锚固破坏
第2章 混凝土结构材料的力学性能
la
d cos 2 la p d la p d 2 2
假定由于p引起的混凝土中的拉应 力按线形分布
la p d (2c d )
la d
fy 4( c 1 ) ft d 2
la
第2章 混凝土结构材料的力学性能
令c 2d
la
fy 6 ft
d
当c>2d时，la的数值比上式的数值要小
2c
la d
fy 4( c 1 ) ft d 2
第2章 混凝土结构材料的力学性能
注：对受压钢筋，在作用时钢筋膨胀，对混凝土产生 挤压，锚固长度可以缩短些。从公式可以看出，钢筋 强度越高直径越大，混凝土强度越低，需要的锚固长 度也越长。光圆钢筋在末端一般要做180度的弯钩。
◆清华大学滕智明
式中， u ——粘结强度；
l ——埋入深度； ——混凝土劈拉强度；c ——混凝土保护层厚度。
第2章 混凝土结构材料的力学性能
粘结强度的主要影响因素
混凝土强度：钢筋与混凝土的粘结力与混凝土强度ft 基本成正比; / f t 与
c d
成正比
保护层厚度：混凝土保护层较薄时，其粘结力降低，并在保护层最薄弱
粘结强度
锚固端拔出试验
应力分布
注：
la为钢筋锚固长度 － 钢筋达到屈服强度而不发生粘结锚固破坏的最短长度。
P改为压力，可测量钢筋受压时的粘结应力，因钢筋受压时侧向扩大，鼓起， 粘结强度会高些。
第2章 混凝土结构材料的力学性能
粘结强度主要根据拔出试验结果统计出来，我国规范并未规定粘结 强度的计算公式，而是规定了最小锚固长度（原为固定值，现按计 算）、必要的搭接长度等构造措施，国内一些高校从试验中得出经 验公式。
3 ——考虑钢筋的直径（
第2章 混凝土结构材料的力学性能
3. 钢筋的接长 钢筋由于运输与施工的限制，往往在施工过程中需要搭接
绑扎搭接
不应用于轴心受拉与振动构件中，大 直径钢筋中也不宜采用。
搭接方式
焊接
施工后会存在一定的残余应力。
机械连接
施工后速度快，接头可靠，目前使用 较广泛。
d
t
2
( ) t d 2
当t=ft时，锚固破坏
c 1 pu ( ) f t d 2
第2章 混凝土结构材料的力学性能
当变形钢筋肋倾角为45º 时
p
t
d
t
u pu
d 2 f y / 4 df y Tu u s la dla 4la
位置容易出现劈裂裂缝，促使粘结力提早破坏；
钢筋表面形状：带肋钢筋表面凹凸不平，与混凝土之间的机械咬合力较 好，破坏时粘结强度大；光面钢筋的粘结强度则较小，所
以要在钢筋端部做成弯钩，可以增加其拔出力；
横向压应力：如支座处的反力作用在钢筋锚固端，增大了摩阻力，有利 于粘结锚固；横向配筋也可限制裂缝发展，提高粘结强度。
钢筋受力较大时粘 结力主要由此二部 分组成
第2章 混凝土结构材料的力学性能
粘结破坏机理示意图
粘附力 变形钢筋
摩擦力
机械咬合力
主要作用
第2章 混凝土结构材料的力学性能
变形钢筋
径向分量 纵向分量
构件纵向开裂
第2章 混凝土结构材料的力学性能
变形钢筋
径向分量 纵向分量
混凝土撕裂
混凝土局部挤碎
劈裂破坏
第2章 混凝土结构材料的力学性能
三、 钢筋与混凝土的粘结性能
1. 粘结作用与粘结机理
P P
两种粘结作用
T
保证钢筋和混 凝土共同工作
锚固粘结
缝间粘结
改善钢筋混凝 土的耗能性能
第2章 混凝土结构材料的力学性能
粘结力计算
粘结力是钢筋和混凝土共同工作的基础。粘结力分析：
s
s
s s
M
M+dM
1 dx
d b s 4
上式表明,粘接应力使钢筋应力发生改变，钢筋应力增量 和粘结应力是相辅相成的。
第2章 混凝土结构材料的力学性能
粘结试验
修正梁试验 拔出试验
第2章 混凝土结构材料的力学性能
破坏形态 钢筋拔出
粘附力
有滑移时粘附力即消失
光圆钢筋
摩擦力 机械咬合力
（钢筋表面不 平、微锈时可 显著提高咬合 力）
◆现《规范》GB50010-2010
（普通钢筋）
——外形系数（光面
（预应力钢筋） 0.16；螺旋肋0.13）
第2章 混凝土结构材料的力学性能
◆ACI规范
◆欧洲CEB-FIP模式规范
式中， 1 ——考虑配筋类型系数（光面钢筋1.0；刻痕1.4；带肋2.25）
2
——考虑在混凝土凝固时的位置系数（一般取1.0；不利时取0.7) ）
第2章 混凝土结构材料的力学性能
2. 钢筋的锚固
钢筋锚固分析
假设
钢筋屈服时正好发生锚固破坏
第2章 混凝土结构材料的力学性能
la
d cos 2 la p d la p d 2 2
假定由于p引起的混凝土中的拉应 力按线形分布
la p d (2c d )
la d
fy 4( c 1 ) ft d 2
la
第2章 混凝土结构材料的力学性能
令c 2d
la
fy 6 ft
d
当c>2d时，la的数值比上式的数值要小
2c
la d
fy 4( c 1 ) ft d 2
第2章 混凝土结构材料的力学性能
注：对受压钢筋，在作用时钢筋膨胀，对混凝土产生 挤压，锚固长度可以缩短些。从公式可以看出，钢筋 强度越高直径越大，混凝土强度越低，需要的锚固长 度也越长。光圆钢筋在末端一般要做180度的弯钩。
◆清华大学滕智明
式中， u ——粘结强度；
l ——埋入深度； ——混凝土劈拉强度；c ——混凝土保护层厚度。
第2章 混凝土结构材料的力学性能
粘结强度的主要影响因素
混凝土强度：钢筋与混凝土的粘结力与混凝土强度ft 基本成正比; / f t 与
c d
成正比
保护层厚度：混凝土保护层较薄时，其粘结力降低，并在保护层最薄弱
粘结强度
锚固端拔出试验
应力分布
注：
la为钢筋锚固长度 － 钢筋达到屈服强度而不发生粘结锚固破坏的最短长度。
P改为压力，可测量钢筋受压时的粘结应力，因钢筋受压时侧向扩大，鼓起， 粘结强度会高些。
第2章 混凝土结构材料的力学性能
粘结强度主要根据拔出试验结果统计出来，我国规范并未规定粘结 强度的计算公式，而是规定了最小锚固长度（原为固定值，现按计 算）、必要的搭接长度等构造措施，国内一些高校从试验中得出经 验公式。
3 ——考虑钢筋的直径（
第2章 混凝土结构材料的力学性能
3. 钢筋的接长 钢筋由于运输与施工的限制，往往在施工过程中需要搭接
绑扎搭接
不应用于轴心受拉与振动构件中，大 直径钢筋中也不宜采用。
搭接方式
焊接
施工后会存在一定的残余应力。
机械连接
施工后速度快，接头可靠，目前使用 较广泛。
d
t
2
( ) t d 2
当t=ft时，锚固破坏
c 1 pu ( ) f t d 2
第2章 混凝土结构材料的力学性能
当变形钢筋肋倾角为45º 时
p
t
d
t
u pu
d 2 f y / 4 df y Tu u s la dla 4la
位置容易出现劈裂裂缝，促使粘结力提早破坏；
钢筋表面形状：带肋钢筋表面凹凸不平，与混凝土之间的机械咬合力较 好，破坏时粘结强度大；光面钢筋的粘结强度则较小，所
以要在钢筋端部做成弯钩，可以增加其拔出力；
横向压应力：如支座处的反力作用在钢筋锚固端，增大了摩阻力，有利 于粘结锚固；横向配筋也可限制裂缝发展，提高粘结强度。
钢筋受力较大时粘 结力主要由此二部 分组成
第2章 混凝土结构材料的力学性能
粘结破坏机理示意图
粘附力 变形钢筋
摩擦力
机械咬合力
主要作用
第2章 混凝土结构材料的力学性能
变形钢筋
径向分量 纵向分量
构件纵向开裂
第2章 混凝土结构材料的力学性能
变形钢筋
径向分量 纵向分量
混凝土撕裂
混凝土局部挤碎
劈裂破坏
第2章 混凝土结构材料的力学性能
