02-第1章钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能.ppt

3. 粘结应力分析——以拉拔试验为例 t t (ss+dss)As ssAs 取长为dx的微段 可见，粘结应力使钢筋应力沿长度发生变化。 dx l F d dx 粘结应力分布 粘结应力分布呈曲线形； 光圆钢筋和带肋钢筋的粘结应力分布图形不同； 带肋钢筋与混凝土的粘结强度比光圆钢筋高得多。 钢筋的粘结应力分布图 a)光圆钢筋情况 b)带肋钢筋情况 （MPa） （MPa） （MPa） （MPa） a) b) 钢筋与混凝土的粘结强度通常采用拔出试验来测定 4.粘结强度 ——钢筋与砼的粘结面上所能承受的平均剪应力的最大值。 P d 自由端 加载端 套管 100 5 d 2~3 d 钢筋与混凝土的粘结作用主要由三部分组成： a. 钢筋与混凝土中的水泥凝胶体间的化学胶着力 来自浇注时水泥浆体对钢筋表面氧化层的渗透以及水化过程中水泥晶体的生长和硬化。 1.粘结力的组成 b. 混凝土收缩握裹钢筋而产生摩擦力 混凝土硬化时收缩，对钢筋产生垂直于摩擦面的压应力。压应力越大，接触面的粗糙程度越大，摩阻力就越大。 c. 钢筋表面凹凸不平与混凝土之间的机械咬合力 主要是由于钢筋表面凹凸不平产生的。 二、粘结机理分析 2.粘结破坏机理分析 1）光圆钢筋: 粘结力：胶着力、摩擦力、机械咬合力 破坏过程：没有产生滑移前，只有化学吸附作用，一旦混凝土和钢筋发生滑移后，则由摩擦力和钢筋表面粗糙不平产生的机械咬合力提供。 破坏形态：剪切破坏（钢筋从混凝土中被拔出），破坏面是钢筋和混凝土之间的接触面。 措施：端部做弯钩和足够的锚固长度（受压时，可不做弯钩）。 粘结强度： 1.5-3.5MPa（较低） 2）带肋钢筋: 粘结力：胶着力、摩擦力、机械咬合力。 破坏过程：没有产生滑移前，只有化学吸附作用，一旦混凝土和钢筋发生滑移后，则由摩擦力和钢筋凸肋对混凝土的斜向挤压力提供。 破坏形态： 剪切型粘结破坏（保护层厚度较厚或有环向箍筋约束） 劈裂型粘结破坏（保护层厚度较小或未配环向箍筋） 粘结强度： 2.5-6.0MPa 2.粘结破坏机理分析 纵向分量 径向分量 构件纵向开裂 劈裂粘结破坏：钢筋外围混凝土较薄,或无环向钢筋约束混凝土变形。径向裂缝达到试件表面，形成沿钢筋的纵向劈裂裂缝。 剪切型粘结破坏：钢筋外围混凝土较厚,或有环向钢筋约束混凝土变形。钢筋沿肋外径整体由混凝土中拔出,达到剪切破坏强度。 纵向分量 径向分量 混凝土撕裂 混凝土局部挤碎 刮出式破坏 三、影响粘结强度的因素 混凝土的强度 光圆钢筋与变形钢筋的粘结强度均随混凝土的强度等级的提高而提高。不与fcu成正比，而是与ft成正比。 钢筋间的净距 净间距过小，外围混凝土发生水平劈裂，形成贯穿整个梁宽的劈裂裂缝，粘结强度显著降低。 浇筑混凝土时钢筋的位置 深度过大，钢筋底面的混凝土出现沉淀收缩和离析，使二者之间产生强度较低的疏松空隙层。 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。 砼立方体抗压强度是评定砼强度的基本标准。区分砼立方体抗压强度、轴心抗压强度、轴心抗拉强度及复合应力状态下砼强度的物理意义及相互关系。 砼短期一次加载应力—应变曲线；徐变、收缩。 软钢与硬钢的应力—应变曲线不同。软钢以屈服强度作为强度设计指标；硬钢以名义屈服强度作为强度设计指标。 钢筋和混凝土的粘结：粘结强度，破坏机理 本章要点 双向受压、三向受压时，强度和变形能力提高； 一向受拉、一向受压时，强度低于单轴受拉或单轴受压的强度； 双向受拉时，强度接近单轴受拉的强度； 压、剪应力共同作用时，压应力的存在，使混凝土抗剪能力较纯剪状态有所提高，但压应力过大，反使混凝土抗剪能力降低。 拉、剪应力共同作用时，拉应力的存在，使混凝土抗剪能力降低，剪应力的存在，使混凝土抗拉能力降低； 1. 混凝土在多轴应力状态下: 知识点 1.0 1.2 -0.2 -0.2 ?2/fc 拉 1.0 1.2 ?1/fc 压 s1 s1 s2 s2 ?/fc ?/fc 0.2 0.1 -0.1 ? ? ? ? 0.0 0.6 1.0 单轴抗拉强度 单轴抗压强度 知识点 0 2 4 6 8 10 20 30 s (MPa) e × 10 -3 10 2. 混凝土一次短期加荷的应力-应变曲线，是反映混凝土力学性能的基本物理关系。曲线分上升段、下降段和收敛段。曲线峰值应力对应的应变通常取0.002，极限应变通常取0.0033。 3.混凝土弹性模量有三种表达:原点弹性模量、切线模量、割线模