钢筋混凝土粘结性能的试验研究-防灾减灾工程及防护工程专业论文.docxVIP

西安建筑科技大学硕士学位论文 西安建筑科技大学硕士学位论文 西安建筑科技大学硕士学位论文 西安建筑科技大学硕士学位论文 PAGE PAGE 10 PAGE PAGE 5 力差大，粘结应力值高，且分布变化大。这 一类情况如支座和节点等处的锚固、 钢筋的搭接与截断、悬臂梁和梁柱节点受拉主筋的外伸段等(图1.1)。 !mtrIll1 .p (2) 裂缝间粘结 D 图1.1锚固粘结 当混凝土构件受拉开裂后，裂缝间界面上的混凝土就退出工作，从而将原来 作用于其上的应力转嫁给钢筋，使钢筋应力增大:但缝间混凝土仍可承受一定的 作用力，钢筋应力相对较小。钢筋应力沿纵向就会发生变化，其表面就存在粘结 应力分布(图1.2)。因而，当混凝土因内力变化、混凝土开裂或构造等引起钢筋 应力延锚固长度变化时，就会与周围混凝土上就会产生相互作用的粘结应力。 N 国1.2 裂缝间粘结 1.1.2 粘结作用的组成 目前较公认的钢筋与混凝土之间的粘结力主要由 三部分组成 [2-4): (1) 水泥胶凝体与钢筋表面的化学胶着力。化学胶着力是混凝土中的水泥 凝胶体与钢筋表面产生的吸附胶着作用，并且随着两者之间的相对滑动而消失 。 (2) 钢筋与混凝土接触面间的摩擦力。摩擦力是由混凝土硬化收缩对钢筋 产生的握裹挤压作用而产生的，因此随着接触面摩擦系数的增大而增大。 (3) 钢筋与混凝土之间的机械咬合力。机械咬合力对于光面钢筋主要是由 于表面的凹凸不平 产生的，对于变形钢筋则主要是由于两 者的相互嵌套形成。 1.1.3粘结作用的影响因素 对粘结性能有重要影响的主要有以下因素 z (1) 混凝土强度。混凝土强度越高，化学胶着力和机械咬合力随之增加 。 同时，混凝土抗拉强度耳的增加，延迟了拔出试件的内裂，提高 了极限粘结强度和 抵抗劈裂应力的能力。试验研究表明，带肋钢筋的极限粘结强度 T u 约与混凝土的 抗拉强度大致呈正比问，而普通混凝土较之轻骨料混凝土的极限粘结强度要高。 (2) 骨料粒径、比例及表面状况 (2]。混凝土组成成分对粘结强度的影响 主要 由砂率和含砂量决定。有试验表明 ，粗骨料混凝土的粘结强度和粘结性能优于细 骨料混凝土，这可能与粗骨料混凝 土能限制裂缝的出现和扩张并能提供较大的摩 擦力有关。骨料粒径对光圆钢筋的影响较小，但对变形钢筋较大。 (3) 保护层厚度和钢筋净距。试验表明，相对保护层厚度是影响粘结应力 和粘结强度的主要因素，保护层厚度增加能提高外围混凝土的劈裂能力 ，从而使 开裂粘结应力相应提高 I510 但是当混凝土保护层厚度 c (5-6) d 后，试件不再发 生劈裂破坏 ，而是钢筋沿横肋外围切断混凝土而拔出，故粘结强度 T u 不再增大。 同时，钢筋净距对粘结强度也有一定影响 i64，相同截面宽度，钢筋根数越多， 挣距越小，粘结强度降低越多。 (4) 钢筋的直径和类型。粘结强度和钢筋相对粘结面积有关 ，直径越大， 在相同配筋率情况下，其相对粘结面积将减小 ，因此其粘结强度较低，并且钢筋 直径越大，这种影响越明显 (9、叫。 不同的钢筋类型具有不同的表面状况 ，其与混凝土的粘结机理也有差异，相 同条件下，变形钢筋较光圆钢筋粘结强度高，螺纹钢筋较月牙钢筋高 [11]。 (S) 钢筋的粘结锚固长度。钢筋埋长 IId 越大，则破坏时平均粘结强度 τu 与最大粘结应力 T max 比值越小。这是由于试件 中钢筋埋入长度越大，随着作用力 增加，其应力不均匀分布就会加剧，这时钢筋将发生屈服破坏而不至拔出，试验 时取 1/d=S(5]作为标准埋入长度。 . (6) 配箍率 。试验和实际工程破坏实例均表明，横向钢筋对粘结性能有重 要影响，这是因为箍筋能延迟和约束径向，纵向劈裂的 开展，阻止劈裂破坏 ，提高 极限粘结强度并增大特征滑移值，并使应力的分布变得平缓，改善粘结延性。 除此之外，不同的受力状态，混凝土制作过程中的浇筑质量、密实程度、养 护条件及各种扰动，钢筋在构件中的位置等都对粘结性能有一定的影响 。 1.2 钢筋混凝土粘结性能的研究方 法 目前对于钢筋混凝土粘结性能的研究主要采用传统的实验研究和数值模拟两 种方法. 1.2.1.钢筋混凝土粘结佳能的实碰研究 由于混凝土自身的非均匀性，加之粘结问题影响因素众多，破坏类型复杂等 原因，试验研究通过对不同因素和条件的考虑，提供了一种研究该问题的最直接 手段。目前，对粘结性的实验研究主要有以下三种方法 [IJlI 2. 13J. 中心拔出试验: 轴拉试验:梁式试验。 (1) 中心拔出试验的实验装置如图 1.3，试验时将试件一端支承在带孔刚性 垫板上，试验机夹持外露钢筋端部施加拉力，直至试件破坏。该方法操作简单， 理论明确，试件规模小、成本低