钢筋锚固与搭接长度的确定以及计算模式分析

1、钢筋锚固与搭接长度的确定以及计算模式分析1钢筋与混凝土的粘结2钢筋和混凝土这两种材料结合在一起，在荷载、温度、收缩等外界因素作用下，能够共同工作，除了两者具有相近的线膨胀系数外，主要是由于混凝土硬化后，钢筋与混凝土之间产生了良好的粘结能力。通过粘结，传递钢筋和混凝土之间的应力，协调变形粘结力的产生3混凝土中埋入一根直径为d的光面钢筋，在其端部施加拉力N，如果钢筋和混凝土之间无粘结，钢筋将轻易被拔出；如果有粘结，但是钢筋埋入长度不足，也同样被拔出。以混凝土梁为例，受荷弯曲后的变形，如果钢筋和混凝土无粘结，两者不会产生阻止相对滑移的作用力，钢筋不参与受拉，配筋梁就和素混凝土梁没有区别存在粘结时钢筋

2、段：两类粘结状态4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钢筋端部的锚固粘结如简支梁支座处的钢筋端部、梁跨间的主筋搭接或切断、悬臂梁和梁柱节点受拉主筋的外伸段等。要使钢筋承受所需拉力，就要求有足够锚固长度以积累足够的粘结力。否则将发生锚固破坏（脆性破坏）裂缝间粘结受拉构件混凝土开裂后，裂缝截面上混凝土退出工作，使钢筋拉应力增大。但是粘结应力使裂缝之间的混凝土参与受拉，钢筋应力的变化受到粘结应力的影响粘结机理5（1）混凝土颗料的化学作用产生的混凝土与钢筋之间的胶结力； 有滑移时粘附力即消失（2）混凝土收缩将钢筋紧紧握固而产生的摩擦力；（挤压力越大，接触面越粗糙，摩擦力越大）

3、（3） 钢筋表面凹凸不平与混凝土之间产生的咬合力；（4）钢筋端部加弯钩、弯折或在锚固区焊短钢筋、焊角钢等来提供锚固能力。光圆钢筋：源于钢筋表面的凹凸不平如锈蚀变形钢筋：源于钢筋表面突出的横肋光圆钢筋变形钢筋粘结力的各部分都与钢筋表面的粗糙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。面且在钢筋的不同受力阶段，随着钢筋滑移的发展，荷载的加卸等各部分粘结作用也有变化。6搭接机理7基本条件：两根钢筋之间有足够多的混凝土光圆钢筋粘结机理拔出试验，量测到的拉力或平均粘结应力与钢筋两端滑移曲线关系钢筋应力沿埋长分布粘结应力沿埋长分布滑移随荷载变化分布8对典型试验的观察与分析表明加荷初期，拉力较小，

4、钢筋与混凝土界面上开始受剪时，化学胶着力起主要作用，此时界面上无滑移随着拉力增大:从加荷端开始产生滑移，化学胶着力逐渐丧失，摩擦力开始起主要作用，此时，滑移逐渐增大，粘结刚度逐渐减小。随着滑移的增大，自由端产生滑移，粘结应力逐渐增大后达到峰值，称为峰值粘结强度。随着滑移急剧增大，N-S曲线进人下降段 光面钢筋的粘结破环属剪切型破坏，光面钢筋与棍凝土的钻结较差，表现为粘结强度较低、滑移较大.9变形钢筋粘结机理当受荷开始拉力不大、钢筋与混凝土之问的界面开始受剪时，主要是化学胶着力和摩擦力起作用。当界面剪应力逐渐增大，化学胶着力和摩擦力的作用逐渐减小或丧失，机械咬合力逐渐起主导作用。10变形钢筋受拉

5、时，肋的凸缘挤压周围馄凝土，对混凝土产生斜向的挤压力，大大地提高了机械咬合力，改变了粘结受力机理。有利于钢筋在混凝土中的粘结锚固性能。111213粘结强度影响因素14影响因素混凝土强度浇注位置（水平浇注、竖向浇注）钢筋的外形特征保护层厚度和钢筋的净距锚固、搭接长度锚固设计的基本原则是必须保证足够的锚固粘结强度以使钢筋强度得以充分利用采用钢筋屈服时强度15锚固破坏当变形钢筋肋倾角为45时在肋倾角为45情况下：16实用锚固长度的计算公式外形系数不同锚固条件下锚固长度1、当带肋钢筋的公称直径大于25时取1. 10;2、环氧树脂涂层带肋钢筋取1. 25 ;3、施工过程中易受扰动的钢筋取1. 10;17

6、基本锚固长度对于钢筋的搭接，力学机理与锚固完全一致根据位于同一连接区段内的钢筋搭接接头面积百分率按下列公式计算纵向受拉钢筋搭接长度修正系数18裂缝宽度计算模式裂缝机理分析20粘结滑移法 最早从钢筋混凝土轴心受拉杆的试验研究中提出了粘结滑移法，以后的研究遵循其基本概念加以补充和修正。21基本假定：开裂后，裂缝处混凝土退出工作，钢筋和混凝土之间发生滑移，混凝土退回至虚线位置裂缝宽度=裂缝间钢筋和混凝土的变形差值先求出裂缝间距先确定裂缝间距，取混凝土裂缝间距L的一段混凝土隔离体，左端为裂缝，右端混凝土达到抗拉强度取钢筋为隔离体，钢筋两端的不平衡力由粘结应力来平衡，假定粘结应力沿钢筋分布均匀22混凝土

7、材料的执拉强度与粘结强度有着几乎成正比的关系，因此，当混凝土强度和钢筋外形特征给定时，裂缝的平均间距将与d/p有关上式表明，当配筋率 相同时，钢筋直径越细，裂缝间距越小，裂缝宽度也越小，也即裂缝的分布和开展会密而细，这是控制裂缝宽度的一个重要原则。修正公式：K1和K2为试验数据回归分析所得参数值对于光圆钢筋取，变形钢筋取23受弯、偏心受压、偏心受拉构件的裂缝间距对于受弯构件，可将受拉区近似作为一轴心受拉构件，根据粘结力的有效影响范围，取有效受拉面积Ate=0.5bh+(bf-b)hf，因此将式中配筋率的用以下受拉区有效配筋率替换后，即可用于受弯构件.24平均的裂缝宽度的计算 粘结滑移法假设构件

8、开裂后横贯截面的裂缝宽度相同，即在钢筋附近和构件表面的裂缝宽度相等。所以，裂缝宽度应该是裂缝问距范围内钢筋和混凝土的受拉伸长差混凝土的平均拉应变远小于钢筋拉应变，可以忽略不计。故裂缝宽度计算式简化为为钢筋不均匀系数，是裂缝间钢筋平均应变与裂缝截面上钢筋平均应变的比值25由于钢筋与混凝土间存在粘结应力，随着距裂缝截面距离的增加，裂缝间混凝土逐渐参与受拉工作，钢筋应力逐渐减小，因此钢筋应力沿纵向的分布是不均匀的。裂缝截面处钢筋应力最大，裂缝中间钢筋应力最小，其差值反映了混凝土参与受拉工作的大小。26对于钢筋不均匀系数的确定的大小反映了受拉混凝土参与工作的程度Efsen公式Hemuponckun公式

9、丁大钧公式赵国藩公式27裂缝表面是一个规则的曲面。裂缝宽度沿截面发生显著变化，在钢筋周界处的宽度最小，构件表面的裂缝宽度最大，二者相差3一7倍。粘结一滑移法假设裂缝两侧为平行的平面及裂缝沿截面等宽与此不符。粘结滑移理论存在的一些问题构件的受拉裂缝，除了表面上垂直于钢筋轴线的、间距和宽度都大的裂缝外，还有自钢筋表面横肋处向外延伸的内部斜裂缝。这些斜裂缝首先在张拉端或裂缝截面附近产生，随着钢筋应力的增大而逐渐沿轴线向内发展。裂缝的数量多，间距小，往外延伸，但未达构件表面。28无滑移理论29配筋率和钢筋直径对于裂缝宽度和距离影响很小假设1.钢筋与混凝土交界面处无相对滑移，即裂缝宽度为零2. 构件表面

10、裂缝的宽度随着该点至钢筋的距离（保护层厚度）成正比增大不同截面形状的轴心受拉杆和受弯梁的裂缝间距与保护层厚度关系的试验数据平均裂缝间距表面裂缝平均宽度裂缝最大宽度30裂缝平均宽度与保护层厚度关系试验数据变形钢筋光圆钢筋两种试验的概念和结论相同，经验系数略有出入31Broms（美）Base（英）等人通过试验得出：为试验常数，主要与钢筋类型有关C 为保护层厚度这一结论对于c=1580mm范围内的裂缝相符较好，c80mm时，计算的裂缝宽度普遍偏高32粘接滑移与无滑移理论的结合33粘结滑移法和无滑移法都对揭示混凝土受拉裂缝的规律作出了贡献，但是它们计算式的形式和计算结果差别很大，又都不能完全地解释所有的试验现象和数据考虑构件保护层厚度对