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钢筋混凝土原理和分析读书报告

——钢筋与混凝土的粘结

经过一个学期对《钢筋混凝土原理与分析》的学习，再加上平时阅读的一些关于混凝土的书籍和期刊，我对钢筋混凝土理论有了初步的认识。我选取了自己比拟感兴趣的一个章节〔钢筋与混凝土的粘结〕细细研究了一番，因此我的读书报告将主要围绕这一章进行。

内容摘要及自我理解

混凝土是以水泥为主要胶结材料，拌合一定比例的砂、石和水，有时还参加少量的各种添加剂，经过搅拌、注模、养护等工序后，逐渐凝固硬化而成的人工混合材料。混凝土的抗压强度很高，抗拉强度相对很弱，把钢材放置在混凝土结构中的主要作用是承受拉力，以弥补混凝土抗拉强度的低下和延性的缺乏。因此，钢筋混凝土就是以混凝土为主体，配置不同形式的高抗拉强度的钢筋所构成的组合材料，两者的性能互补，成为迄今结构工程中应用最为成功、最广泛的组合材料。

1.粘结力的组成

首先，钢筋和混凝土是两种不同性质的材料，它们为什么能共同工作呢？原因有两点：其一，混凝土在硬化过程中体积收缩，对钢筋产生粘结力(亦叫握裹力)；其二，两者的膨胀系数根本一致(钢筋为1．2×10-5；混凝土为1．0×l0-5—1．4×10-5)，受温度影响时，其变动根本相同，不致破坏钢筋混凝土结构的整体性，而导致两者脱离。实践证明，钢筋和混凝土之所以能共同使用，主要条件就是钢筋和混凝土的粘结作用。

一个钢筋混凝土梁只有当钢筋沿全长与混凝土可靠地粘结，在荷载作用下次梁的钢筋应力随截面弯矩而变化，才符合梁的根本受力特点。根据混凝土构件中钢筋受力状态的不同，粘结应力状态可分作两类问题：〔1〕钢筋端部的锚固粘结。在简支梁支座处的钢筋端部、梁跨间的主筋搭接或切断的外伸段等，钢筋的端头应力为零，在经过锚固后，钢筋的应力应能到达其设计强度。(2)裂缝间粘结。受拉构件或梁受拉区的混凝土开裂后，裂缝截面上混凝土退出工作，使钢筋拉应力增大，但裂缝间截面上混凝土仍承受一定的拉力，钢筋的应力偏小，钢筋应力沿纵向发生变化，其外表必有相应的粘结应力分布，粘结应力的存在，是混凝土能钢筋的平均应变和总变形小于钢筋单独受力是的相应变形。

钢筋和混凝土之间的粘结力或者抗滑移力由三局部组成：

〔1〕混凝土中的水泥凝胶体在钢筋外表产生的化学粘着力或吸附力，其抗剪极限值取决于水泥的性质和钢筋外表的粗糙程度。

〔2〕周围混凝土随钢筋的摩阻力，当混凝土的粘着力破坏后发挥作用，它取决于混凝土发生收缩或者荷载和反力等对钢筋的径向压应力，以及两者间的摩擦系数等。

〔3〕钢筋外表粗糙不平，或变形钢筋凸肋和混凝土之间的机械咬合作用，即混凝土对钢筋外表斜向压力的纵向分力。

其实粘结力的三局部都与钢筋外表的粗糙程度和锈蚀程度密切相关，在试验中很难单独量测或严格区分，而且在钢筋的不同受力阶段，随着钢筋滑移的开展，荷载的加卸等各局部的作用也有变化。

2.粘结应力试验方法

结构中钢筋粘结部位的受力状态复杂，很难准确模拟，现有两类钢筋拔出试验方法：

〔1〕拉式试验

这是最早的试验方法，试件一般为菱柱形，钢筋埋设在其中心，水平方向浇注混凝土。试验时，试件的一端支承在带孔的垫板上，试验机夹持外露钢筋端施加拉力，直至钢筋屈服。上述试件的加载端混凝土受到局部挤压，与结构中钢筋端部的应力状态差异大，影响试验结果的真实性。后来就有人将其改为试件加载端的局部钢筋与周围混凝土脱空的试件，这种方法解决了局部挤压的问题，但是对于配置螺纹钢筋的试件常会因纵向劈裂破坏。至今各国对这类试验的标准试件的规定尚不统一。

〔2〕梁式试验

梁式试件能更好地模拟钢筋在两端的粘结锚固状况，它分两半制作，钢筋在加载端和支座端各有一段无粘结区，中间的粘结长度为10d。梁跨中的拉区为试验钢筋，压区用铰相连，力臂明确，以便根据试验荷载准确地计算钢筋拉力。这种试验方法的思路是很巧妙，但是我感觉因为那个铰的存在，会增大的试验的难度，钢筋的实际受力情况可能会很复杂。

这两类试件的试验结果比照说明，材料和粘结长度相同的试件，拉式试验比梁式试验测得的平均粘结强度高，主要是由于两者的钢筋周围混凝土应力状态不同和混凝土保护层厚度有差异。

试验方法虽多，但是试验测的都是极限拉力，不能直接得到钢筋拉拔过程中某个位置处的应变值，从而建立钢筋应变〔力〕沿长度的分布规律。为了量测粘结应力沿钢筋埋长的分布，又不破坏其粘结状态，必须在钢筋内部布置电阻片。因为如果直接在钢筋外表贴应变片，那么在钢筋拉拔过程中就会导致应变片本身损坏；如果用套管将应变片保护起来，又会造成钢筋与混凝土之间的粘结状况失真。在钢筋内股粘贴应变片这种方法虽然操作麻烦，但是能获得真实可靠的数据。

3.粘结机理研究

光圆钢筋和变形钢筋与混凝土的极限粘结强度相差悬殊，粘结机理和破坏形态多有不同，分述如下：

〔1〕光圆钢筋

光圆钢筋的粘结强度在钢筋滑动前取决于化学粘着