混凝土原理与设计06钢筋与混凝土的粘结

1、第第6章章 钢筋与混凝土的粘结钢筋与混凝土的粘结6.1 粘结力的作用和组成粘结力的作用和组成6.1.1 作用和分类作用和分类裂缝出现前的粘结作用裂缝出现前的粘结作用PPM2=M1+MM1T2=T1+TT1xM2=M1+MM1理想分布实际分布sthMT11hMMhMT2122hMTssshVhxMxT1梁中粘结应力的分布与梁中粘结应力的分布与V的分布规律相同；的分布规律相同；实际上由于微裂缝的存实际上由于微裂缝的存在分布规律还要变化在分布规律还要变化钢筋的周长钢筋的周长PP裂缝出现后的粘结作用裂缝出现后的粘结作用T两种粘结作用两种粘结作用锚固粘结锚固粘结保证钢筋和混保证钢筋和混凝土共同工作凝土共

2、同工作缝间粘结缝间粘结改善钢筋混凝改善钢筋混凝土的耗能性能土的耗能性能6.1.2 组成组成光圆钢筋光圆钢筋粘附力粘附力摩擦力摩擦力机械咬合力机械咬合力（钢筋表面不（钢筋表面不平、微锈时可平、微锈时可显著提高咬合显著提高咬合力）力）有滑移时粘附力即消失有滑移时粘附力即消失钢筋受力较大时粘钢筋受力较大时粘结力主要由此二部结力主要由此二部分组成分组成变形钢筋变形钢筋粘附力粘附力摩擦力摩擦力机械咬合力机械咬合力主要作用主要作用6.1.2 组成组成6.2. 试验方法和粘结机理试验方法和粘结机理拉式试验拉式试验梁式试验梁式试验 试验表明：拉式试验值高于梁式试验值约试验表明：拉式试验值高于梁式试验值约1.1

3、1.6倍，除倍，除二者的钢筋应力状态差异外，后者的混凝土保护层厚度显著小二者的钢筋应力状态差异外，后者的混凝土保护层厚度显著小于前者（主要原因）。于前者（主要原因）。6.2.1 试验方法试验方法 6.2.2 光圆钢筋光圆钢筋SNLFNSL1.00.2LF sLF LFSSF0.8Nu 若埋入钢筋较长，而拔不出，若埋入钢筋较长，而拔不出，其最小长度其最小长度锚固长度。锚固长度。4yaufld u 平均极限粘结强度平均极限粘结强度 6.2.3 变形钢筋变形钢筋SL1.00.8LF sLF 当当N(0.40.5)Nu 时时,SF0.3NuSNLFNLFS加载端肋背

4、面发生粘结破坏。加载端肋背面发生粘结破坏。当当N0.3Nu 时，自由端开始滑移。时，自由端开始滑移。由于肋，大大提高了机械咬合力。由于肋，大大提高了机械咬合力。 破坏形态破坏形态纵向分量纵向分量径向分量径向分量构件纵向开裂构件纵向开裂 破坏形态破坏形态纵向分量纵向分量径向分量径向分量混凝土撕裂混凝土撕裂混凝土局部挤碎混凝土局部挤碎刮出式破坏刮出式破坏 6.3 影响因素影响因素6.3.1 混凝土强度（混凝土强度（ft） uft6.3.2 保护层厚度（保护层厚度（c） u / / ftc/d134522468加强外围混凝土的抗劈裂性能。加强外围混凝土的抗劈裂性能。基本上基本上 u c/d。当当c

5、(56)d后，后， u不再增加。不再增加。 当构件截面上钢筋多于一当构件截面上钢筋多于一根时，钢筋的粘结破坏还与根时，钢筋的粘结破坏还与s有有关，当关，当s 2d时，可能是保护层时，可能是保护层霹裂；当霹裂；当s 5 后，后， u / ft 近乎常数。近乎常数。故一般取故一般取 l / d 5的试验结果，作为粘的试验结果，作为粘结强度的标准值。结强度的标准值。 d 32mm时，时， u 可能降低可能降低13。 u / ftl /d1086421051520月牙纹月牙纹螺纹螺纹 月牙纹较螺纹钢筋低月牙纹较螺纹钢筋低1015，但后期强度下降较慢，延性较好。但后期强度下降较慢，延性较好。试验表明，肋

6、的外形变化对钢筋的试验表明，肋的外形变化对钢筋的 u 差别不大，对滑移的影响稍大。差别不大，对滑移的影响稍大。6.3. 5 横向箍筋横向箍筋6.3.6 横向压力横向压力q （支座、节点）（支座、节点） 阻止劈裂破坏，提高极限粘结阻止劈裂破坏，提高极限粘结强度和增大特征值滑移，且强度和增大特征值滑移，且 S下下降段平缓，粘结延性好。降段平缓，粘结延性好。 增大了钢筋与混凝土的摩擦阻力。增大了钢筋与混凝土的摩擦阻力。( (u- cr) / ftr rst %0.20213424svsvsvsvsvAdc sc sr0.25 Sl0.75 1.01.250.551015201.5q

7、=0.35fcq=0.18fcq=0 但也有试验表明，当但也有试验表明，当q 0.5fc 时，时，反而降低粘结强度。反而降低粘结强度。6.3. 7 其它因素其它因素 混凝土坍落度，浇捣质量，养混凝土坍落度，浇捣质量，养护条件，浇筑方式等也对粘结强度护条件，浇筑方式等也对粘结强度有一定影响。有一定影响。 6.4 粘结应力滑移本构模型粘结应力滑移本构模型6.4.1 特征值的计算特征值的计算1. 劈裂应力（劈裂应力（ cr） 劈裂裂纹是纵向的，宜使钢筋锈蚀，为临界粘结状态的重劈裂裂纹是纵向的，宜使钢筋锈蚀，为临界粘结状态的重要标志。现有两种途径确定要标志。现有两种途径确定 cr ：半理论半实验的方法

8、及实验数：半理论半实验的方法及实验数据回归。据回归。(1). 设劈裂面上拉应力均匀分布设劈裂面上拉应力均匀分布混凝土挤混凝土挤压成粉末压成粉末q q3040o crpr若若q q45o， cr=pr由弹性理论厚壁筒应力分析知由弹性理论厚壁筒应力分析知(2). 对上述应力分布修正对上述应力分布修正dprftftcc2crrtcpfdprtpeert22ercrddppee(22222/2/21/2crtedecdrcdeprtpeert(22,max22/22/2tcrcdedecde当当re 时，时， t max令令 t,maxft (2222/22/2crtcdeefdcde为了求得为了求得 cr 极值，令极值，令 0crdde( 0.486/2/2/4ecdcd得 0.30.6crtcfd于是有(3). 按部分开裂塑性理论修正按部分开裂塑性理论修正0.5crtcfdprftpecd/2ftc/2d/4c/2d/4(4). 试验回归分析试验回归分析1.60.7crtcfd2. 极限粘结强度极限粘结强度 u (一般用试验数据回归分析一般用试验数据回归分析)0 12.5cd1.325 1.6utdcfld2.55cd5.59.760.41.965utcdcfdld621.60.72