混凝土结构设计原理第2章钢筋和混凝土的基本性能论述.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 徐变对结构的影响（研究徐变的意义） 1）使钢筋混凝土构件截面产生内力重分布 ：混凝土应力减小，钢筋应力增大。 2）使受弯构件和偏压构件的变形加大：徐变使截面受压区变形增大，引起受弯构件挠度增大，偏压构件偏心距增大。 3）使预应力混凝土构件产生预应力损失：预压力使混凝土产生徐变，构件缩短，引起预应力损失。 2.2.2混凝土的变形性能 混凝土的收缩 混凝土在空气中结硬时其体积会缩小，这种现象称为混凝土的收缩。使结构产生收缩裂缝，引起预应力损失。？ 混凝土的膨胀 混凝土的温度变形 温度变化会使混凝土热胀冷缩，在结构中产生温度应力，甚至会使构件开裂以至于损坏。 2.2.2混凝土的变形性能 混凝土在水中结硬时体积会膨胀，称为混凝土的膨胀。 2.2.2混凝土的变形性能 粘结应力的概念及特点 粘结破坏机理及影响因素 钢筋的锚固 本节内容 2.3.1 一般概念 粘结应力；粘结强度 2.3.2 粘结应力的特点 光面钢筋；变形钢筋 2.3.3 粘结破坏机理 光面钢筋；变形钢筋 2.3.4 影响粘结强度的因素 2.3.5 钢筋的锚固和连接 应用：锚固长度，连接长度，延伸长度 混凝土结构非线性分析 2.3.1 一般概念 粘结应力(粘结力)—效应 钢筋与混凝土接触面上所产生的沿钢筋纵向的剪应力。 粘结强度—抗力 粘结失效（钢筋被拔出或混凝土被劈裂）时的最大粘结应力。 粘结应力的分类 锚固粘结应力 裂缝附近的局部粘结应力 粘结应力分类 锚固粘结应力：钢筋伸入支座，负弯矩钢筋在某处截断 ---钢筋的锚固长度和延伸长度 局部粘结应力：裂缝附近的局部粘结应力 ---裂缝宽度和变形计算 2.3.1 一般概念 弯矩图 la 锚固粘结应力 fy F=0 悬臂梁的纵筋锚固 锚固长度 裂缝附近的局部粘结应力 开裂截面处的钢筋应力通过粘结应力向混凝土传递 2.3.1 一般概念 2.3.2 粘结应力的特点 粘结应力的特点 粘结应力分布的中心拔出试验 10d 10d 300 d 20 5d 5d 塑料套管 立方体试件 GB50152-92规定的立方体拔出试验 试验装置 百分表 试件 承压垫板 穿孔球铰 试验机垫板 2.0 τ(N/mm2) 加载端 150 100 50 0 0.5 1.0 1.5 0 100 200 300 (mm) σs(N/mm2) d=13mm光圆钢筋 粘结应力的特点 钢筋应力及粘结应力的分布 5 10 15 17.5kN 5 10 15 17.5kN 5 τ(N/mm2) 加载端 300 200 100 0 1 2 14 0 100 200 300 (mm) σs(N/mm2) d=13mm变形钢筋 3 10 5 15 20 25kN 变形钢筋粘结性能比光面钢筋好。 光圆钢筋应力峰值靠近加载端，粘结应力增长缓慢。 变形钢筋粘结应力分布长度缓慢增长，粘结应力峰值显著增大。 2.3.2 粘结应力的特点 2.3.3 粘结破坏机理 光圆钢筋的粘结破坏 粘结力的组成 化学胶着力：混凝土中水泥凝胶体与钢筋表面的化学胶着力；占的比例较小。 摩擦力：钢筋与混凝土接触面间的摩擦力 机械咬合力：钢筋表面粗糙不平的机械咬合力 光面圆钢筋的粘结破坏 试件受力开始时，加载端很快发生粘结破坏，出现相对滑移。一旦出现滑移，粘结力主要是摩擦力和机械咬合力。加载端滑移与粘结应力接近直线关系。图中oa段。 随着荷载的增大，在40％～60％极限荷载以后，钢筋的受力段逐渐加长，粘结应力的峰点向自由端漂移，滑移段随之扩大，加载端的滑移加快发展并明显呈非线性特征。但自由端仍无滑移。图中ab段。 τ 加载端 5 10 15 17.5kN 自由端 当达到最大粘结应力的80％时，自由端开始滑移，粘结应力峰点非常靠近自由端，加载端的滑移发展更迅速，粘结力完全由摩擦力和机械咬合力提供，滑移遍及钢筋全长，加载端附近粘结破坏严重，粘结应力已很小，钢筋的应力接近均匀。 2.3.3 粘结破坏机理 光面圆钢筋的粘结破坏 当自由端的滑移为0.1～0.2mm时，平均粘结应力（试件的荷载）达最大值（图中b点），此后钢筋的滑移量急速增大，拉拔力由钢筋表面的摩阻力和残存的咬合力承担，周围混凝土受碾磨而破碎，形成曲线的下降段。图中bc段。 ◆破坏过程 加载端滑移（o