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1、第一章 钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能1本章目录v1.1 钢筋混凝土结构的基本概念v1.2 混凝土v1.3 钢筋v1.4 钢筋与混凝土之间的粘结2教学要求vv理解钢筋混凝土结构的概念和混凝土中配置受力钢筋的作用。理解钢筋混凝土结构的概念和混凝土中配置受力钢筋的作用。理解钢筋混凝土结构的概念和混凝土中配置受力钢筋的作用。理解钢筋混凝土结构的概念和混凝土中配置受力钢筋的作用。vv理解混凝土的立方体抗压强度，轴心抗压强度和抗拉强度概念，了解理解混凝土的立方体抗压强度，轴心抗压强度和抗拉强度概念，了解理解混凝土的立方体抗压强度，轴心抗压强度和抗拉强度概念，了解理解混凝土的立方体抗压强度，
2、轴心抗压强度和抗拉强度概念，了解混凝土的弹性模量、徐变和收缩变形。混凝土的弹性模量、徐变和收缩变形。混凝土的弹性模量、徐变和收缩变形。混凝土的弹性模量、徐变和收缩变形。vv深刻理解混凝土在一次单调加载作用下受压应力深刻理解混凝土在一次单调加载作用下受压应力深刻理解混凝土在一次单调加载作用下受压应力深刻理解混凝土在一次单调加载作用下受压应力-应变曲线。应变曲线。应变曲线。应变曲线。vv了解普通热轧钢筋的强度和变形，掌握普通热轧钢筋的强度级别和品了解普通热轧钢筋的强度和变形，掌握普通热轧钢筋的强度级别和品了解普通热轧钢筋的强度和变形，掌握普通热轧钢筋的强度级别和品了解普通热轧钢筋的强度和变形，掌握
3、普通热轧钢筋的强度级别和品种。种。种。种。vv理解钢筋与混凝土之间的粘结性能及其机理。理解钢筋与混凝土之间的粘结性能及其机理。理解钢筋与混凝土之间的粘结性能及其机理。理解钢筋与混凝土之间的粘结性能及其机理。3v1.1 钢筋混凝土结构的基本概念4例：一跨度为4m，跨中作用集中荷载的简支梁，梁截面尺寸200300mm，混凝土为C20。如图所示：4000AAFa)200300AAb)4000BBBB2003002103165素砼梁素砼梁 极限荷载极限荷载 P=8kN P=8kN 由砼抗拉强度控制，由砼抗拉强度控制，梁的开裂即等于破坏：梁的开裂即等于破坏：Mu =Mcr 极限弯矩极限弯矩 开裂弯矩开裂
4、弯矩破坏性质：破坏性质：脆性 6钢筋混凝土梁的表现钢筋混凝土梁的表现 Mu u Mcrcr 破坏性质：破坏性质：延性 7开裂不等于破坏！受拉钢筋替代。开裂不等于破坏！受拉钢筋替代。极限荷载P=36kN由此得出钢筋和混凝土结合的有效性：大大提高结构的承载力 结构的受力性能得到改善 钢筋的作用是代替混凝土受拉钢筋的作用是代替混凝土受拉钢筋的作用是代替混凝土受拉钢筋的作用是代替混凝土受拉(受受受受拉区混凝土出现裂缝后拉区混凝土出现裂缝后拉区混凝土出现裂缝后拉区混凝土出现裂缝后)或协或协或协或协助混凝土受压。助混凝土受压。助混凝土受压。助混凝土受压。8 8图图1-2 素混凝土和素混凝土和钢钢筋混凝土筋
5、混凝土轴轴心受心受压压构件的受力性能比构件的受力性能比较较a)柱的柱的压压力力混凝土混凝土应变应变曲曲线线；b)素混凝土柱素混凝土柱；c)钢钢筋混凝土柱筋混凝土柱1.混凝土与钢筋之间有可靠的粘结力，二者在荷载作用下能混凝土与钢筋之间有可靠的粘结力，二者在荷载作用下能协调地共同受力、共同变形。协调地共同受力、共同变形。2.二者的温度线膨胀系数相近，不会由于温度变化产生较二者的温度线膨胀系数相近，不会由于温度变化产生较大的温度应力而破坏粘结力。大的温度应力而破坏粘结力。钢筋 st=1.2 105混凝土 ct=(1.0 1.5)1053.呈碱性的混凝土可以保护钢筋免遭锈蚀，使钢筋混凝土呈碱性的混凝土
6、可以保护钢筋免遭锈蚀，使钢筋混凝土结构具有较好的耐久性。结构具有较好的耐久性。钢筋与混凝土共同工作的三要素钢筋与混凝土共同工作的三要素 9v钢筋混凝土结构的优点v钢筋混凝土结构的缺点1011混凝土的性质：混凝土的性质：非匀质、各向异性、离散性、抗压强度高的非匀质、各向异性、离散性、抗压强度高的弹塑性材料。弹塑性材料。其破坏是由于其破坏是由于内部微裂缝内部微裂缝引起的。引起的。1-2 混凝土混凝土hydrated coresC-S-HC-S-HCapillary poremicrocracks1%mm=28d121.2.1 1.2.1 混凝土的强度混凝土的强度1 1）混凝土立方体抗）混凝土立方体
7、抗）混凝土立方体抗）混凝土立方体抗压压压压强强强强度度度度 f fcucu混凝土的立方体抗混凝土的立方体抗混凝土的立方体抗混凝土的立方体抗压压压压强强强强度是按度是按度是按度是按规规规规定的定的定的定的标标标标准准准准试试试试件件件件和和和和标标标标准准准准试验试验试验试验方法得到的混凝土方法得到的混凝土方法得到的混凝土方法得到的混凝土强强强强度基本代表度基本代表度基本代表度基本代表值值值值。每每每每边边长为边边长为边边长为边边长为150mm150mm的立方体的立方体的立方体的立方体为标为标为标为标准准准准试试试试件件件件。标标标标准准准准试试试试件件件件在在在在2020 2 2的温度和相的温
8、度和相的温度和相的温度和相对对对对湿度在湿度在湿度在湿度在95%95%以上的潮湿空气中养以上的潮湿空气中养以上的潮湿空气中养以上的潮湿空气中养护护护护28d28d，依照，依照，依照，依照标标标标准制作方法和准制作方法和准制作方法和准制作方法和试验试验试验试验方法方法方法方法测测测测得的抗得的抗得的抗得的抗压压压压强强强强度度度度值值值值（以（以（以（以MPaMPa为单为单为单为单位）作位）作位）作位）作为为为为混凝土的立方体抗混凝土的立方体抗混凝土的立方体抗混凝土的立方体抗压压压压强强强强度度度度。13常用等级：C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C55，C60，C65，C
9、70，C75，C80一般将C50以下称为普通砼，C50及以上称为高强砼混凝土强度等级：14vv混凝土立方体抗压强度与试验方法有着密切的关系。混凝土立方体抗压强度与试验方法有着密切的关系。混凝土立方体抗压强度与试验方法有着密切的关系。混凝土立方体抗压强度与试验方法有着密切的关系。15 图图1-3 立方体抗立方体抗压压强强度度试试件件a)立方体立方体试试件的受力件的受力；b)承承压压板与板与试试件表面之件表面之间间未涂未涂润润滑滑剂时剂时；c)承承压压板与板与试试件表面之件表面之间间涂涂润润滑滑剂时剂时规定采用的方法是不加油脂润滑剂的试验方法规定采用的方法是不加油脂润滑剂的试验方法。套套箍箍作作用
10、用 立方体抗压强度试验，试块的受力状态，加压板与砼接触面间产生摩阻力形成环箍效应。端部砼单元体处于三向受压，由于试块高度小，中部砼也受到较大的侧向约束，处于三向受压，强度提高。尺寸效应尺寸效应尺寸大，中部侧向约束小，强度值偏低。尺寸小，中部侧向约束大，强度值偏高。尺寸不标准时应加以修正。非标准试件修正系数100100100 0.95200200200 1.05 加荷速度的影响加荷速度的影响加荷速度越快，强度值越高；加荷速度越慢，强度值越低。一般每秒钟压应力增量为fcuC30 0.30.5MPa/sfcuC30 0.50.8MPa/s162）混凝土混凝土轴轴心抗心抗压压强强度（棱柱体抗度（棱柱体
11、抗压压强强度度）棱柱体棱柱体试试件（高度大于截面件（高度大于截面边长边长的的试试件）的受力状件）的受力状态态更更接近于接近于实际实际构件中混凝土的受力情况。构件中混凝土的受力情况。按照与立方体按照与立方体试试件相同条件下制作和件相同条件下制作和试验试验方法所得的棱方法所得的棱柱体柱体试试件的抗件的抗压压强强度度值值，称，称为为混凝土混凝土轴轴心抗心抗压压强强度，用符度，用符号号fc表示表示。1717v混凝土的混凝土的轴轴心抗心抗压压强强度度试验试验以以150mm150mm300mm的的试试件件为标为标准准试试件件。图图1-4 h/b对抗压强度的影响对抗压强度的影响3 3）轴心抗拉心抗拉强度度
12、Tensile StrengthTensile Strength 混凝土的轴心抗拉强度可以采用直接轴心受拉的试验方法来测定，但由于试验比较困难，目前国内外主要采用圆柱体或立方体的劈裂试验来间接测试混凝土的轴心抗拉强度。劈拉试验FaF拉压压也可以用圆柱体进行劈拉试验18砼的抗拉强度很低，砼的抗拉强度很低，随混凝土强度等级的提高，抗拉强度的增长随混凝土强度等级的提高，抗拉强度的增长慢于抗压强度的增长。慢于抗压强度的增长。19Biaxial loading device4)Concrete strength under combination of multiple stresses（1）bidir
13、ectional stresses4)砼在多轴应力状态下的强度砼在多轴应力状态下的强度20021n结论双向受压双向受压，抗压强度提高，最多可达，抗压强度提高，最多可达1.27 左右；左右；双向受拉双向受拉，抗拉强度影响不大；，抗拉强度影响不大；一向受拉，另一向受压一向受拉，另一向受压，抗压强度要降低。，抗压强度要降低。抗拉强度要降低。抗拉强度要降低。22混凝土的抗压强度混凝土的抗压强度:由于剪应力的存在而降低。由于剪应力的存在而降低。混凝土的抗剪强度：混凝土的抗剪强度：随随拉拉应力增大而减小应力增大而减小 随随压压应力增大而增大应力增大而增大（0.6fc 后后，则由于内裂缝发展明显，抗剪强度将
14、随压应，则由于内裂缝发展明显，抗剪强度将随压应力的增大而减小。力的增大而减小。正应力和剪应力共同作用下：正应力和剪应力共同作用下：23砼三轴受压砼三轴受压工程应用：约束混凝土钢管砼密排螺旋箍筋2002=50N/mm235N/mm212210N/mm21501005005101520251()砼强度对比砼强度对比241.2.2 砼的变形砼的变形 Concrete Deformationsn受力变形受力变形 n 体积变形体积变形251 1）混凝土在一次单调加载作用下的变形性能混凝土在一次单调加载作用下的变形性能（1）短期荷载作用下混凝土的应力应变关系 ,近似呈直线 ，明显呈曲线 ，增加更快。试件破
15、坏26砼强度等级对砼强度等级对 曲线的影响（图曲线的影响（图111）砼砼强强度等度等级级降低降低(反弯点反弯点)延性指标延性指标27（2 2）混凝土的弹性模量）混凝土的弹性模量与与变形模量变形模量v混凝土的弹性模量有三种表示方法混凝土的弹性模量有三种表示方法 原点弹性模量原点弹性模量Ec 切线模量切线模量Ec 变形模量变形模量Ec2828图图1-12 混凝土变形模量的表示方法混凝土变形模量的表示方法kcc10cecp0 原点弹性模量原点弹性模量：变形模量变形模量 or or 割线模量割线模量 29n我国公路桥规我国公路桥规混凝土混凝土弹性模量弹性模量Ec取取值方法值方法：试验采用棱柱体试件，取
16、应力上限为试验采用棱柱体试件，取应力上限为=0.5 fc，然后卸荷至零，再重复加载卸，然后卸荷至零，再重复加载卸荷荷510次，次，变变形已基本形已基本趋趋于于稳稳定，定，应应力力应变应变曲曲线线接近于接近于直直线线（图图1-13），），该该直直线线的斜率即作的斜率即作为为混凝土混凝土弹弹性模量的取性模量的取值值。30图图1-13 测定混凝土弹性模量的方法测定混凝土弹性模量的方法混凝土混凝土E Ec c的经验公式为的经验公式为：取取混凝土的受拉弹性模量与受压弹性模量相等混凝土的受拉弹性模量与受压弹性模量相等。3131（MPa）（1-7）混凝土立方体抗压强度标准值混凝土立方体抗压强度标准值.混凝土
17、弹性模量值见混凝土弹性模量值见附表附表1-2。混凝土的剪切混凝土的剪切弹弹性模量性模量Gc，一般可根据，一般可根据试验测试验测得的混凝得的混凝土土弹弹性模量性模量Ec和泊松比按式（和泊松比按式（1-8）确定：）确定：3232（1-8）其中其中vc为混凝土的横向变形系数（泊松比）。取为混凝土的横向变形系数（泊松比）。取vc=0.2时，代入式（时，代入式（1-8）得到）得到Gc=0.4Ec。2 2）混凝土在长期荷载作用下的变形性能混凝土在长期荷载作用下的变形性能徐变变形徐变变形 在荷载的长期作用下，混凝土的变形将随时间而增加，即在荷载的长期作用下，混凝土的变形将随时间而增加，即在应力不变的情况下，
18、混凝土的应变随时间继续增长，这种现在应力不变的情况下，混凝土的应变随时间继续增长，这种现象被称为混凝土的徐变。象被称为混凝土的徐变。混凝土徐变变形是在持久作用下混凝土结构随时间推移而混凝土徐变变形是在持久作用下混凝土结构随时间推移而增加的应变。增加的应变。3333CREEP MEASUREMENT DEVICE 徐变测试装置extensometersample34 混凝土的徐变特性主要与时间参数有关。混凝土的徐变特性主要与时间参数有关。35凝胶体的粘性流动微裂缝的发展水分逐渐压出徐变的原因：徐变系数稳定后的最终徐变系数 36应力大小应力大小线性徐变线性徐变 初应力 c0.5fc ，徐变与初应力
19、呈正比。非线性徐变非线性徐变当c 0.8fc，发散，徐变发展最终导致破坏。作为混凝土的长期抗压强度。0.8fc徐变的影响因素：徐变的影响因素：3738图图1-15 压应力与徐变的关系压应力与徐变的关系 加载龄期加载龄期内在因素内在因素是混凝土的组成和配比。骨料是混凝土的组成和配比。骨料(aggregate)的刚度（弹的刚度（弹性模量）越大，体积比越大，徐变就越小。水灰比越小，徐变性模量）越大，体积比越大，徐变就越小。水灰比越小，徐变也越小。也越小。环境影响环境影响包括养护和使用条件。受荷前养护包括养护和使用条件。受荷前养护(curing)的温湿度越的温湿度越高，水泥水化作用越充分，徐变就越小。
20、采用蒸汽养护可使徐高，水泥水化作用越充分，徐变就越小。采用蒸汽养护可使徐变减少（变减少（2035）%。受荷后构件所处的环境温度越高，相对湿。受荷后构件所处的环境温度越高，相对湿度越小，徐变就越大。度越小，徐变就越大。混凝土内水分的逸失取决于构件的尺寸混凝土内水分的逸失取决于构件的尺寸和和体表比（构件体积与表面积之比）体表比（构件体积与表面积之比）。构件的尺寸越大，体表。构件的尺寸越大，体表比越大，徐变就越小。比越大，徐变就越小。39徐变对结构的影响：有利？不利？徐变对结构的影响：有利？不利？使构件的长期变形增加；使构件的长期变形增加；在截面中引起应力重分布；在截面中引起应力重分布；在预应力混凝
21、土结构中引起预应力损失。在预应力混凝土结构中引起预应力损失。40413)收缩收缩 shrink42在混凝土凝结和硬化的物理化学过程中体积随时间推在混凝土凝结和硬化的物理化学过程中体积随时间推移而减小的现象称为混凝土收缩。移而减小的现象称为混凝土收缩。n混凝土的收混凝土的收缩缩是一种随是一种随时间时间而增而增长长的的变变形形（图图1-18）。）。结结硬初期收硬初期收缩变缩变形形发发展很快，两周可完成全部收展很快，两周可完成全部收缩缩的的25%，一个月，一个月约约可完成可完成50%，三个月后增，三个月后增长缓长缓慢，一般慢，一般两年后两年后趋趋于于稳稳定，最定，最终终收收缩变缩变形形值约为值约为(
22、26)10-4。43图图1-18 混凝土的收缩变形与时间关系混凝土的收缩变形与时间关系v引起混凝土收缩的原因引起混凝土收缩的原因：主要是硬化初期水泥石在水化凝固结硬过程中产生的体主要是硬化初期水泥石在水化凝固结硬过程中产生的体积变化，后期主要是混凝土内自由水分蒸发引起的干缩。积变化，后期主要是混凝土内自由水分蒸发引起的干缩。v影响混凝土收缩的因素：影响混凝土收缩的因素：（1 1）混凝土的组成和配混凝土的组成和配合合比。比。（2 2）混凝土）混凝土构件的养护条件、使用环境的温度与湿度构件的养护条件、使用环境的温度与湿度等等。（3 3）混凝土构件的体表比。混凝土构件的体表比。4444收缩对结构的影
23、响收缩对结构的影响自由收缩：一般不会引起拉应力，故不会开裂约束收缩：产生收缩应力甚至开裂来自内部的钢筋约束来自内部的钢筋约束来自支座的外部约束来自支座的外部约束收缩与徐变收缩与徐变4546 温度变形温度变形受到约束时产生温度应力受到约束时产生温度应力水工中的大体积混凝土结构，变形受到约束时水工中的大体积混凝土结构，变形受到约束时,温度应力温度应力常可能超过外部荷载引起的应力。有时，仅温度应力就可常可能超过外部荷载引起的应力。有时，仅温度应力就可能形成贯穿性裂缝，导致渗漏、钢筋锈蚀，结构整体性、能形成贯穿性裂缝，导致渗漏、钢筋锈蚀，结构整体性、承载力、耐久性降低。承载力、耐久性降低。471.3
24、钢筋v配筋混凝土结构中采用的钢配筋混凝土结构中采用的钢筋有由热轧低碳钢、低合金筋有由热轧低碳钢、低合金钢所制成的普通钢筋和由高钢所制成的普通钢筋和由高碳钢制成的预应力钢筋（例碳钢制成的预应力钢筋（例如，高强度碳素钢丝、钢绞如，高强度碳素钢丝、钢绞线等）。线等）。v钢筋混凝土结构采用的普通钢筋混凝土结构采用的普通钢筋为热轧钢筋。钢筋为热轧钢筋。4848图图1-19 热轧钢筋的外形热轧钢筋的外形a)光圆钢筋光圆钢筋；b)螺纹钢筋螺纹钢筋；c)人字形钢筋人字形钢筋；d)月牙形钢筋月牙形钢筋Coil bars 盘条495051v热轧带热轧带肋肋钢钢筋截面包括筋截面包括纵纵肋和横肋，外周不是一个光滑肋和
25、横肋，外周不是一个光滑连连续续的的圆圆周，因此，周，因此，热轧带热轧带肋肋钢钢筋直径采用公称直径。筋直径采用公称直径。v公称直径是与公称直径是与钢钢筋的公称横截面筋的公称横截面积积相等的相等的圆圆的直径，即以的直径，即以公称直径的公称直径的圆圆面面积积就是就是钢钢筋的截面面筋的截面面积积。对对于于热轧热轧光光圆钢圆钢筋截面，其直径就是公称直径。筋截面，其直径就是公称直径。5252热轧钢筋的强度等级和牌号v钢钢筋的牌号是根据筋的牌号是根据钢钢筋屈服筋屈服强强度度标标准准值值、制造成型方式及种、制造成型方式及种类类等等规规定加以定加以分分类类的代号。的代号。热轧钢热轧钢筋的牌号是由英文字母筋的牌号
26、是由英文字母缩缩写和屈服写和屈服强强度度标标准准值组值组成。成。5353国产热轧钢筋牌号及力学能特征值国产热轧钢筋牌号及力学能特征值 表表1-1v细细晶粒系列晶粒系列HRBF钢钢筋，筋，HRB500钢钢筋和筋和热处热处理理钢钢筋筋RRB400都不能用作承受都不能用作承受疲疲劳劳作用作用的的钢钢筋，筋，这时这时宜采用宜采用HRB400钢钢筋。筋。v目前，目前，公路公路桥规桥规规规定公路定公路桥桥梁梁钢钢筋混凝土筋混凝土结结构使用的构使用的热轧钢热轧钢筋牌号筋牌号为为R235（HPB235）、）、HRB335、HRB400和和KL400（RRB400）。）。当当钢钢筋混凝土构件筋混凝土构件处处于受
27、侵于受侵蚀蚀物物质质等影响的等影响的环环境中境中时时，公路公路桥规桥规建建议议可以采用可以采用环环氧氧树树脂涂脂涂层钢层钢筋。筋。环环氧氧树树脂涂脂涂层钢层钢筋筋是是在工厂生在工厂生产产条件下，用条件下，用热轧钢热轧钢筋采筋采用用环环氧氧树树脂粉来以静脂粉来以静电喷电喷涂方法生涂方法生产产的的钢钢筋。筋。545455561.3.3 热轧钢筋的强度与变形热轧钢热轧钢筋筋试试件件单单向拉伸向拉伸试验试验的典型的典型应应力力应变应变曲曲线见图线见图1-20：5757图图1-20 有明显流幅的钢筋应力有明显流幅的钢筋应力应变曲线应变曲线弹弹性性阶阶段（段（0a）屈服屈服阶阶段（段（af）强强化化阶阶段
28、（段（fd）破坏破坏阶阶段（段（de）屈服强度极限抗拉强度o(N/mm2)sbedabc s屈服强度屈服强度 b极限抗拉强度极限抗拉强度有明显屈服点的钢筋有明显屈服点的钢筋伸长率伸长率58有明显屈服点的钢筋四个检验指标：有明显屈服点的钢筋四个检验指标：n屈服强度屈服强度sn极限抗拉强度极限抗拉强度bn伸长率伸长率n冷弯性能冷弯性能以屈服强度作为钢筋强度的取值依据以屈服强度作为钢筋强度的取值依据 屈强比屈强比0.859（2）冷弯性能）冷弯性能工程上工程上钢钢筋在工地筋在工地现场进现场进行冷加工，形成行冷加工，形成满满足足设计设计要求的要求的各种形状的各种形状的钢钢筋，基本型式是筋，基本型式是钢钢
29、筋的弯筋的弯钩钩和弯折（和弯折（图图1-21）。）。60为为了使了使钢钢筋在加工筋在加工、使用、使用时时不开裂、弯不开裂、弯断或脆断，断或脆断，钢钢筋必筋必须须满满足冷弯性能要求。足冷弯性能要求。图图1-21 钢筋的弯钩与弯折示意图钢筋的弯钩与弯折示意图（尺寸单位：（尺寸单位：mm）a)钢筋钢筋135弯钩弯钩；b)钢筋的弯折钢筋的弯折 钢筋冷弯性能试验钢筋冷弯性能试验 将钢筋标准试件放在冷弯试验机上，用有一定弯心直径将钢筋标准试件放在冷弯试验机上，用有一定弯心直径D的冲头，的冲头，在常温下对标准试件施加力使之弯曲达到规定弯角在常温下对标准试件施加力使之弯曲达到规定弯角(180或或90)。检查钢
30、筋标准试件表面，不出现裂纹，起层，鳞落或断裂现象，检查钢筋标准试件表面，不出现裂纹，起层，鳞落或断裂现象，则认为钢筋冷弯性能合格。则认为钢筋冷弯性能合格。冲头冲头冷弯试验后的冷弯试验后的钢筋试件钢筋试件钢筋试件冷弯试验钢筋试件冷弯试验钢冲头钢冲头钢筋标钢筋标准试件准试件试验台座试验台座61 1）强度：要求钢筋有足够的强度和适宜的强屈比(极限强度与屈服强度的比值)。例如，对抗震等级为一、二级的框架结构，其纵向受力钢筋的实际强屈比不应小于1.25。2）塑性：要求钢筋应有足够的变形能力。3）可焊性：要求钢筋焊接后不产生裂缝和过大的变形，焊接接头性能良好。4）与混凝土的粘结力：要求钢筋与混凝土之间有足
31、够的粘结力，以保证两者共同工作。混凝土结构对钢筋性能的要求混凝土结构对钢筋性能的要求621.4 钢筋与混凝土之间的粘结v在钢筋混凝土结构中，钢筋和混凝土这两种材料之所以能共在钢筋混凝土结构中，钢筋和混凝土这两种材料之所以能共同工作的基本前提是具有足够的粘结强度，能承受由于变同工作的基本前提是具有足够的粘结强度，能承受由于变形差（相对滑移）沿钢筋与混凝土接触面上产生的剪应力，形差（相对滑移）沿钢筋与混凝土接触面上产生的剪应力，通常把这种剪应力称为通常把这种剪应力称为粘结应力粘结应力。63631.4.1 粘结的作用v通通过过拔出拔出试验试验可以可以测测定出粘定出粘结结应应力的分布情况，了解力的分布
32、情况，了解钢钢筋和筋和混凝土之混凝土之间间的粘的粘结结作用的特性作用的特性。6464粘结失效时的平均粘结应力粘结失效时的平均粘结应力粘结强度粘结强度1.4.2 粘结机理分析v光圆钢筋与混凝土的粘结作用主要由三部分组成：光圆钢筋与混凝土的粘结作用主要由三部分组成：（1 1）混凝土中水泥胶体与钢筋表面的化学胶着力；）混凝土中水泥胶体与钢筋表面的化学胶着力；（2 2）钢筋与混凝土接触面上的摩擦力）钢筋与混凝土接触面上的摩擦力；（3 3）钢筋表面粗糙不平产生的机械咬合作用。）钢筋表面粗糙不平产生的机械咬合作用。其中胶着力所占比例很小，发生相对滑移后，其中胶着力所占比例很小，发生相对滑移后，光圆钢筋光圆
33、钢筋与混凝土之间的与混凝土之间的粘结力主要由摩擦力和咬合力提供。粘结力主要由摩擦力和咬合力提供。6565v带肋钢筋与混凝土带肋钢筋与混凝土之间的之间的胶着力和摩擦力仍然存在，胶着力和摩擦力仍然存在，但但带肋钢筋与混凝土之间的粘结力带肋钢筋与混凝土之间的粘结力主要是钢筋表面凸起的主要是钢筋表面凸起的肋纹与混凝土的机械咬合作用（图肋纹与混凝土的机械咬合作用（图1-241-24）。6666图图1-24 变形钢筋横肋处的挤压力和内部变形钢筋横肋处的挤压力和内部裂缝图裂缝图1.4.3 影响粘结强度的因素 （1 1）光圆钢筋及变形钢筋的粘结强度均随混凝土强度等级）光圆钢筋及变形钢筋的粘结强度均随混凝土强度
34、等级的提高而提高，但并不与立方体强度的提高而提高，但并不与立方体强度fcu成正比。成正比。（2 2）浇筑混凝土时钢筋所处的位置。）浇筑混凝土时钢筋所处的位置。（3 3）截面上有多根钢筋并列一排时，）截面上有多根钢筋并列一排时，钢筋之间的净距钢筋之间的净距。（4 4）混凝土保护层厚度。）混凝土保护层厚度。（5 5）带肋钢筋与混凝土的粘结强度比用光圆钢筋时大。）带肋钢筋与混凝土的粘结强度比用光圆钢筋时大。67676868图图1-26 钢筋净距过小产生的粘结破坏（尺寸单位：钢筋净距过小产生的粘结破坏（尺寸单位：mm）a）试验装置）试验装置；b）破坏图形）破坏图形保证粘结的构造措施保证粘结的构造措施保
35、证粘结的构造措施保证粘结的构造措施 .n(1)对不同等级的混凝土和钢筋，要保证最小搭接长度和对不同等级的混凝土和钢筋，要保证最小搭接长度和锚固长度；锚固长度；n(2)为了保证混凝土与钢筋之间有足够的粘结，必须满足为了保证混凝土与钢筋之间有足够的粘结，必须满足钢筋最小间距和混凝土保护层最小厚度的要求；钢筋最小间距和混凝土保护层最小厚度的要求；n(3)在钢筋的搭接接头内应加密箍筋；在钢筋的搭接接头内应加密箍筋；n(4)为了保证足够的粘结，在光圆钢筋端部应设置弯钩；为了保证足够的粘结，在光圆钢筋端部应设置弯钩；n(5)对大深度混凝土构件应分层浇筑或二次浇捣；对大深度混凝土构件应分层浇筑或二次浇捣；n
36、(6)一般除了重锈钢筋外，可不必除锈。一般除了重锈钢筋外，可不必除锈。69laTdmaxu基本锚固长度基本锚固长度7071钢筋的搭接钢筋的搭接 绑扎、焊接、机械连接绑扎、焊接、机械连接n n钢筋搭接的原则是：接头应设置在受力较小处，并钢筋搭接的原则是：接头应设置在受力较小处，并相互错开。同一根钢筋上应尽量少设接头，机械连相互错开。同一根钢筋上应尽量少设接头，机械连接接头能产生较牢固的连接力，应优先采用机械连接接头能产生较牢固的连接力，应优先采用机械连接。接。72Tied rebars 73Tied length74对焊机对焊机7576Sleeve nutMale screw Sleeve nut connectionFemale screw77小小 结结n钢筋混凝土结构的基本概念；钢筋和混凝土共同工作的三要素。n混凝土的性质及破坏机理。n混凝土的强度指标：单轴、多轴强度；混凝土强度等级与不同受力强度指标之间的关系。n混凝土的变形：一次短期加载下的应力应变曲线特征；混凝土的徐变概念、线性徐变和非线性徐变、徐变对结构的影响。n钢筋的力学性能：软钢、硬钢的应力应变曲线特征，条件屈服强度；结构用钢材的品种。n钢筋与混凝土之间的粘结性能：粘结力的构成；锚固长度的概念及确定方法。79