第一章钢筋和混凝土材料的力学性能课件.ppt

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1、第一章 钢筋和混凝土材料力学性能土木工程学院结构工程研究所第一章 钢筋和混凝土材料力学n钢筋n普通混凝土n钢筋与混凝土之间的粘结一、钢筋的强度和变形 1.钢筋的成分、级别和品种按化学成分碳素钢（铁、碳、硅、锰、硫、磷等元素）低碳钢（含碳量0.25%）中碳钢（含碳量0.250.6%）高碳钢（含碳量0.61.4%）普通低合金钢（另加硅、锰、钛、钒、铬等）硅系硅钒系硅钛系硅锰系20MnSiNb20：含碳量的万分数化学元素：表示其平均含量均不超过1.5%钢筋热轧钢筋热轧钢筋hot rolled steel reinforcing bars （软钢）（软钢）：热轧光面钢筋（hot rolled plai

2、n barshot rolled plain bars）：）：HPB300（级）热轧带肋钢筋（hot rolled ribbed bars）：HRB335（级）、HRB400（级）、HRB500（级级）冷加工钢筋冷加工钢筋：由热轧钢筋在常温下采用某种工艺加工热处理钢筋（硬钢）热处理钢筋（硬钢）：将屈服强度相当于HRB335钢筋通过加热、淬火、回火处理而成：RRB400（remained heat ribbed bars）按加工方式钢丝碳素钢丝（硬钢）：高碳镇静钢通过多次冷拔、应力消除、矫正、回火处理而成刻痕钢丝（硬钢）：在钢丝表面刻痕，以增强其与混凝土间的粘结力钢绞线（硬钢）：多根相同直径的钢

3、丝成螺旋状铰绕在一起，多为3股或7股冷拔低碳钢丝：由低碳钢冷拔而成钢筋的符号说明HPB300屈服强度生产工艺：hot rolled表面形状：plain钢筋：barHRB335hot rolledribbedbarRRB400Remained heat treatmentribbedbarHRBF500细晶粒：fine按表面形状光圆钢筋变形钢筋2.钢筋的应力-应变曲线上屈服点不稳定下屈服点极限抗拉强度D点以后出现颈缩拉断BC段为屈服平台CD段为强化段0.2%0.2标距有明显流幅的钢筋无明显流幅的钢筋钢筋受压和受拉时的应力钢筋受压和受拉时的应力-应变曲线几乎相同应变曲线几乎相同ABBCDEAEs=

4、/弹性极限比例极限条件屈服极限ABBCDE3.强度指标明显流幅的钢筋（软钢）：明显流幅的钢筋（软钢）：屈服强度屈服强度：下屈服点：下屈服点用途：设计时钢筋强度取值的主要依据用途：设计时钢筋强度取值的主要依据原因：钢筋屈服后会产生大的塑性变形，钢筋混凝土构原因：钢筋屈服后会产生大的塑性变形，钢筋混凝土构件会产生不可恢复的变形和不可闭合的裂缝件会产生不可恢复的变形和不可闭合的裂缝极限强度极限强度：曲线最高点：曲线最高点用途：强度储备用途：强度储备屈强比屈强比=屈服强度屈服强度/极限强度：极限强度：不大于不大于0.80.8（抗震结构）（抗震结构）0.2%0.2无明显流幅的钢筋（硬钢）：无明显流幅的钢

5、筋（硬钢）：极限强度极限强度屈服强度屈服强度：残余应变为：残余应变为0.2%时所时所对应的应力。对应的应力。强度指标的确定强度随机变量强度标准值根据统计资料，运用数理统计方法确定的具有一定保证率（钢筋为97.73%）（建筑结构可靠度设计统一标准要求不小于95%的保证率）的统计特征值：强度标准值强度标准值=强度平均值强度平均值-2-2均方差均方差概率密度材料强度强度平均值强度标准值4.变形性能指标v冷弯性能冷弯性能：钢材在常温下冷加工弯曲时产生钢材在常温下冷加工弯曲时产生塑塑性变形的能力性变形的能力 合格标准合格标准：在规定的弯心直径在规定的弯心直径 D和冷弯角度和冷弯角度 冷弯后的钢筋应无裂冷

6、弯后的钢筋应无裂纹、鳞落或断裂纹、鳞落或断裂 v伸长率伸长率：钢筋拉断后的伸长与原长的比值钢筋拉断后的伸长与原长的比值v均匀伸长率均匀伸长率：对应于最大应力时的应变，包括了残对应于最大应力时的应变，包括了残余应变和弹性应变，反映了钢筋的真实变形能力余应变和弹性应变，反映了钢筋的真实变形能力5.钢筋的冷加工和热处理冷拉BKZ残余变形冷拉伸长率无时效经时效温度的影响：温度过高（450C以上）强度有所降低，温度超700C时恢复到冷拉前的状态，不会发生时效硬化。为了避免冷拉钢筋焊接时发生高温软化，先焊后拉特性：只提高抗拉强度，不提高抗压强度，屈服强度提高，塑性下降ZK冷拉控制应力冷拉率冷拉工艺：控制应

7、力；控制应变冷拔经过冷拔后钢筋没有明显的屈服点和流幅，属于硬钢冷拔既能提高抗拉强度又能提高抗压强度经过冷拔后钢筋强度显著提高，塑性显著下降热处理对特定钢号的热轧钢筋进行加热、淬火和回火等工艺处理不降低强度的前提下，消除由淬火产生的内力，改善塑性和韧性强度提高，塑性降低 6.钢筋的徐变和松弛徐变应力不变，随时间的增长应变继续增加松弛长度不变，随时间的增长应力降低对结构，尤其是预应力结构，产生不利的影响，需采取必要的措施7.钢筋应力-应变曲线的数学模型sss=Essys,hfysss=Essys,hfyfs,us,us,usss=Essyfys,hfs,u有明显流幅的钢筋无明显流幅的钢筋双直线（完

8、全弹塑性模型）：适用于流幅较长的低强度钢筋。三折线（完全弹塑性加硬化模型）：适用于流幅较短的软钢。三斜线（弹塑性模型）：适用于没有流幅的高强钢筋。1）强度：要求钢筋有足够的强度和适宜的强屈比(极限强度与屈服强度的比值)。例如，对抗震等级为一、二级的框架结构，其纵向受力钢筋的实际强屈比不应小于1.25。2）塑性：要求钢筋应有足够的变形能力。3）可焊性：要求钢筋焊接后不产生裂缝和过大的变形，焊接接头性能良好。4）与混凝土的粘结力：要求钢筋与混凝土之间有足够的粘结力，以保证两者共同工作。8 钢筋混凝土结构对钢筋性能的要求钢筋混凝土结构对钢筋性能的要求9.钢筋的选用n普通受力钢筋（钢筋混凝土结构中的钢

9、筋和预应力混普通受力钢筋（钢筋混凝土结构中的钢筋和预应力混凝土结构中的非预应力钢筋）：宜采用凝土结构中的非预应力钢筋）：宜采用HRB400、HRB500（主导钢筋），（主导钢筋），HRB335，也可采用，也可采用HPB300，RRB400n预应力钢筋：中强度预应力钢丝，钢绞线，预应力螺纹预应力钢筋：中强度预应力钢丝，钢绞线，预应力螺纹钢筋、热处理钢筋钢筋、热处理钢筋nHPB300（光圆钢筋）：现浇楼板的受力钢筋；梁、（光圆钢筋）：现浇楼板的受力钢筋；梁、柱等构件的箍筋柱等构件的箍筋nHRB335、HRB400、RRB400（变形钢筋）：梁柱（变形钢筋）：梁柱的受力钢筋；的受力钢筋；HRB335

10、还可以用在梁柱等构件的箍还可以用在梁柱等构件的箍筋；梁柱等构件的纵向受力钢筋宜优先选用筋；梁柱等构件的纵向受力钢筋宜优先选用HRB400、HRB500、RRB400普通钢筋强度标准值普通钢筋强度标准值（N/mm2）-新规范新规范牌号牌号符号符号公称直径公称直径mm屈服强度标准值屈服强度标准值极限强度标准值极限强度标准值HPB300622300420HRB335HRBF335650335455HRB400HRBF400RRB400650400540HRB500HRBF500650500630FRFF2.1 混凝土的物理力学性能混凝土的组成结构混凝土的组成结构混凝土（砼）：混凝土（砼）：由水泥、砂

11、、石用水拌合经过凝结硬化后形成的人工石材。由水泥、砂、石用水拌合经过凝结硬化后形成的人工石材。通常把混凝土的结构分为三种类型：通常把混凝土的结构分为三种类型：.微观结构：微观结构：骨料、界面、水泥凝胶、晶体骨架、未水化完的水骨料、界面、水泥凝胶、晶体骨架、未水化完的水泥颗粒和凝胶孔等多相复合材料。泥颗粒和凝胶孔等多相复合材料。.亚微观结构：亚微观结构：骨料、界面、水泥砂浆三相复合材料。骨料、界面、水泥砂浆三相复合材料。.宏观结构：宏观结构：水泥砂浆和粗骨料两相复合材料。水泥砂浆和粗骨料两相复合材料。注意注意：1.骨料的分布及骨料与基相之间在界面的结合强度是影响混凝土强度的重要因素；2.在荷载的

12、作用下，微裂缝的扩展对混凝土的力学性能有着极为重要的影响。二、混凝土的强度和变形2.1 混凝土混凝土结构中，混凝土结构中，主要是利用它的主要是利用它的抗压强度抗压强度。因此抗压强度因此抗压强度是混凝土力学性能中最主要和最基本的指标。是混凝土力学性能中最主要和最基本的指标。混凝土的强度等级是用抗压强度来划分的混凝土的强度等级是用抗压强度来划分的2.1 混凝土的物理力学性能 1）立方体抗压强度立方体抗压强度：边长为150mm的混凝土立方体试件，在标准条件下（温度为203，湿度90%）养护28天，用标准试验方法（加载速度0.30.5N/mm2/s(混凝土强度等级C60);两端不涂润滑剂）测得的具有9

13、5%保证率的抗压强度，用符号C表示。二、混凝土的强度和变形 1.单轴受力状态下混凝土的抗压强度标准试块：150150 150非标准试块：100100 100 换算系数 0.95 200200 200 换算系数 1.05立方体抗压强度是评定混凝土强度等级的指标，规范根据强度范围，从C15C80共划分为14个强度等级，级差为5N/mm2。C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50，C55，C60，C65，C70，C75，C80（C50以上为高强混凝土）以上为高强混凝土）表示混凝土Concrete立方体抗压强度尺寸效应与换算系数立方体抗压强度的影响因素承压板试块摩擦力不涂润滑剂涂

14、润滑剂强度大于我国规范的方法：不涂润滑剂压力压力试件试件裂缝裂缝发展发展扩张扩张整个体整个体系解体，丧失承载力系解体，丧失承载力影响强度的因素：试验影响强度的因素：试验方法、龄期、加载速率、方法、龄期、加载速率、试块尺寸等试块尺寸等试验录像试验录像2)棱柱体抗压强度（轴心抗压强度）fc承压板试块标准试块：150150 300非标准试块：100100 300 换算系数 0.95 200200 400 换算系数 1.05考虑到承压板对试件的约束，立方体抗压强度大于考虑到承压板对试件的约束，立方体抗压强度大于棱柱体抗压强度，且有：棱柱体抗压强度，且有：fc=0.76fcu(试验结果)考虑到构件和试件

15、的区别，取考虑到构件和试件的区别，取fc=0.67fcu 国外（美国、日本、欧洲混凝土协会等）采用的圆柱体试件（国外（美国、日本、欧洲混凝土协会等）采用的圆柱体试件（d=150,h=300），有），有fc=（0.790.81）fcu 圆柱体抗压强度试验录像试验录像考虑到实际结构构件制作、养护和受力情况，实际构件强度与试件强度之间存在差异，规范基于安全取偏低值，规定轴心抗压强度标准值和立方体抗压强度标准值的换算关系为：式中：式中：k为棱柱体强度与立方体强度之比，对不大为棱柱体强度与立方体强度之比，对不大于于C50级的混凝土取级的混凝土取0.76，对，对C80取取0.82，其间按线性插其间按线性插

16、值。值。k2为高强混凝土的脆性折减系数，对为高强混凝土的脆性折减系数，对C40取取1.0，对，对C80取取0.87，中间按直线规律变化取值。，中间按直线规律变化取值。0.88为考虑实际为考虑实际结构的砼强度与试件砼强度之间的差异而取用的折减系结构的砼强度与试件砼强度之间的差异而取用的折减系数。数。fcu,k立方体抗压强度标准值即为混凝土强度等级C30表示fcu,k=30N/mm2二、混凝土的强度和变形 2.单轴受力状态下混凝土的抗拉强度轴心抗拉强度轴心抗拉强度ft试验结果：试验结果：ft=0.26fcu 2/3考虑到构件和试件的区别，尺寸效应，加荷考虑到构件和试件的区别，尺寸效应，加荷速度等的

17、影响，取速度等的影响，取ft=0.23fcu 2/310010015015050016劈拉强度劈拉强度fts根据试验结果回归分析劈根据试验结果回归分析劈拉强度平均值与抗压强度平拉强度平均值与抗压强度平均值之间的关系：均值之间的关系：fts=0.19fcu 3/4试验录像试验录像FftsdFFdF弧形钢垫条木质三合板垫层2.1 混凝土的物理力学性能 混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范规定轴心抗拉强度标准值与规定轴心抗拉强度标准值与立方体抗压强度标准值的换算关系为：立方体抗压强度标准值的换算关系为：混凝土轴心抗拉强度与立方体抗压强度的关系二、混凝土的强度和变形 2.复合受力状态下混凝土的抗压强度

18、双轴应力下的强度双轴应力下的强度1.01.01.21.2-0.2-0.22/fc1/fc拉压/fc/fc0.20.1-0.10.00.61.0单轴抗拉强度单轴抗压强度双向正应力下的强度曲线双向正应力下的强度曲线法向应力和剪应力下的强度曲线法向应力和剪应力下的强度曲线二、混凝土的强度和变形 2.复合受力状态下混凝土的抗压强度三向受压时的混凝土强度三向受压时的混凝土强度1=fcc1=fcc2=3=fLfL-侧向约束压应力（加液压）圆柱体试验圆柱体试验有等侧向压应力2时的圆柱体抗压强度无侧向约束时圆柱体的单轴抗压强度二、混凝土的强度和变形 3.混凝土的疲劳强度破坏重复荷载下的应力重复荷载下的应力-应

19、变曲线应变曲线fcf321疲劳强度fcfcf的的确定原则：确定原则：100100 300或或150150 450 的棱柱体试块，加的棱柱体试块，加载应力载应力0.50.5fc，试件试件承受承受200200万次（或以上）循环万次（或以上）循环荷载时发生破坏的最大压荷载时发生破坏的最大压应力值应力值 混凝土单轴受力时的应力混凝土单轴受力时的应力-应变关系的重要性：应变关系的重要性：反映了混凝土受力全过程的重要力学特征反映了混凝土受力全过程的重要力学特征,是分析混凝土构件应力、建立承载力和变形计算理论的必要依据是分析混凝土构件应力、建立承载力和变形计算理论的必要依据是利用计算机进行非线性分析的基础是

20、利用计算机进行非线性分析的基础。试验方法：采用棱柱体试件，在普通试验机上采用试验方法：采用棱柱体试件，在普通试验机上采用等应力速等应力速度度加载，达到轴心抗压强度加载，达到轴心抗压强度f fc c时，试验机中集聚的弹性应变能时，试验机中集聚的弹性应变能大于试件所能吸收的应变能，会导致试件产生突然脆性破坏，大于试件所能吸收的应变能，会导致试件产生突然脆性破坏，只能测得应力只能测得应力-应变曲线的应变曲线的上升段上升段。采用采用等应变速度等应变速度加载，或在试件旁附设高弹性元件与试件一加载，或在试件旁附设高弹性元件与试件一同受压，以吸收试验机内集聚的应变能，可以测得应力同受压，以吸收试验机内集聚的

21、应变能，可以测得应力-应变应变曲线的曲线的下降段下降段。二、混凝土的强度和变形4 4、单轴受压应力、单轴受压应力-应变关系（全曲线）应变关系（全曲线）第二章 钢筋和混凝土的材料性能2.1 混凝土2.1 混凝土的物理力学性能02468102030(MPa)10-3第二章 钢筋和混凝土的材料性能2.2 混凝土BACEDA点以前点以前，微裂缝没有，微裂缝没有明显发展，混凝土的变明显发展，混凝土的变形主要弹性变形，应力形主要弹性变形，应力-应变关系近似直线。应变关系近似直线。A点应力随混凝土强度点应力随混凝土强度的提高而增加，对普通的提高而增加，对普通强度混凝土强度混凝土 A约为约为 (0.30.4)

22、fc，对高强对高强混凝土混凝土 A可达可达(0.50.7)fc。A点以后点以后，由于微裂缝，由于微裂缝处的应力集中，裂缝开处的应力集中，裂缝开始有所延伸发展，产生始有所延伸发展，产生部分塑性变形，应变增部分塑性变形，应变增长开始加快，应力长开始加快，应力-应应变曲线逐渐偏离直线。变曲线逐渐偏离直线。微裂缝的发展导致混凝微裂缝的发展导致混凝土的横向变形增加。但土的横向变形增加。但该阶段微裂缝的发展是该阶段微裂缝的发展是稳定的。稳定的。混凝土在结硬过程中，混凝土在结硬过程中，由于水泥石的收缩、骨由于水泥石的收缩、骨料下沉以及温度变化等料下沉以及温度变化等原因，在骨料和水泥石原因，在骨料和水泥石的界

23、面上形成很多微裂的界面上形成很多微裂缝，成为混凝土中的薄缝，成为混凝土中的薄弱部位。混凝土的最终弱部位。混凝土的最终破坏就是由于这些微裂破坏就是由于这些微裂缝的发展造成的。缝的发展造成的。达到达到B点，内部一些微点，内部一些微裂缝相互连通，裂缝发裂缝相互连通，裂缝发展已不稳定，横向变形展已不稳定，横向变形突然增大，体积应变开突然增大，体积应变开始由压缩转为增加。在始由压缩转为增加。在此应力的长期作用下，此应力的长期作用下，裂缝会持续发展最终导裂缝会持续发展最终导致破坏。取致破坏。取B点的应力点的应力作为混凝土的长期抗压作为混凝土的长期抗压强度。普通强度混凝土强度。普通强度混凝土 B约为约为0.

24、8fc，高强强度混高强强度混凝土凝土 B可达可达0.95fc以上。以上。达到达到C点点fc，内部微裂缝内部微裂缝连通形成破坏面，应变连通形成破坏面，应变增长速度明显加快，增长速度明显加快，C点的纵向应变值称为峰点的纵向应变值称为峰值应变值应变 e e 0，约为约为0.002。纵向应变发展达到纵向应变发展达到D点，点，内部裂缝在试件表面出内部裂缝在试件表面出现第一条可见平行于受现第一条可见平行于受力方向的纵向裂缝。力方向的纵向裂缝。随应变增长，试件上相随应变增长，试件上相继出现多条不连续的纵继出现多条不连续的纵向裂缝，横向变形急剧向裂缝，横向变形急剧发展，承载力明显下降，发展，承载力明显下降，混

25、凝土骨料与砂浆的粘混凝土骨料与砂浆的粘结不断遭到破，裂缝连结不断遭到破，裂缝连通形成斜向破坏面。通形成斜向破坏面。E点的应变点的应变e e=(23)e e 0，应力应力 =(0.40.6)fc。2.1 混凝土的物理力学性能第二章 钢筋和混凝土的材料性能强度等级越高，线弹性段强度等级越高，线弹性段越长，峰值应变也有所增越长，峰值应变也有所增大。但高强混凝土中，砂大。但高强混凝土中，砂浆与骨料的粘结很强，密浆与骨料的粘结很强，密实性好，微裂缝很少，最实性好，微裂缝很少，最后的破坏往往是骨料破坏，后的破坏往往是骨料破坏，破坏时脆性越显著，下降破坏时脆性越显著，下降段越陡。段越陡。试验录像试验录像不同

26、混凝土强度等级的应力-应变曲线二、混凝土的强度和变形 4.单轴受压应力单轴受压应力-应变关系应变关系混凝土应力混凝土应力-应变曲线的数学模型（本构方程）应变曲线的数学模型（本构方程）u=0.00380=0.002ocfcc0.15fcu=0.00350=0.002ocfcc美国Hognestad模型德国Rsch模型混凝土应力混凝土应力-应变曲线的数学模型应变曲线的数学模型-中国规范中国规范u0ocfcc混凝土的弹性模量混凝土的弹性模量ccccep01原点切线模量（弹性模量）：拉压相同原点切线模量（弹性模量）：拉压相同变形模量（割线模量、弹塑性模量）变形模量（割线模量、弹塑性模量）切线模量切线模

27、量弹性特征系数：弹弹性特征系数：弹性应变与总应变的性应变与总应变的比值，与应力大小比值，与应力大小有关有关受压时，为受压时，为0.41.0；受拉破坏时，为受拉破坏时，为1.0混凝土的弹性模量的试验方法（混凝土的弹性模量的试验方法（150150150 300150 300标标准试件准试件）c/fcc0.5510次此线和原点切线基本平行，取其斜率作为Ec5.混凝土单轴受拉变形n曲线形状与受压类似，也有上升曲线形状与受压类似，也有上升段和下降段，但下降段很陡段和下降段，但下降段很陡n受拉时曲线的原点切线斜率与受受拉时曲线的原点切线斜率与受压基本一致，受压受拉采用相压基本一致，受压受拉采用相同的弹性模

28、量同的弹性模量Ec/MPa变形变形/mm/mm长期荷载作用下混凝土的变形性能长期荷载作用下混凝土的变形性能-徐变徐变0.51.01.52.02.505101520253035(10-3)(月)c0.5fc，线性徐变c0.8fc，非线性徐变creeecrP原因之一，胶凝原因之一，胶凝体的粘性流动体的粘性流动原因之二，混凝原因之二，混凝土内部微裂缝的不土内部微裂缝的不断发展断发展徐变徐变荷载不变的情况下混凝土应变随时间增长的现象荷载不变的情况下混凝土应变随时间增长的现象影响徐变的因素影响徐变的因素l内在因素：混凝土的组成和配比内在因素：混凝土的组成和配比骨料刚度越大，徐变越小骨料刚度越大，徐变越小

29、水泥用量越多，水灰比越大，徐变越大水泥用量越多，水灰比越大，徐变越大l环境影响：养护和使用条件环境影响：养护和使用条件养护时温度高、湿度大，徐变小养护时温度高、湿度大，徐变小构件所处环境温度高、湿度小，徐变大构件所处环境温度高、湿度小，徐变大l应力条件：初应力水平和龄期应力条件：初应力水平和龄期 混凝土的应力越大，徐变越大混凝土的应力越大，徐变越大 c c0.5fc0.5fc，徐变变形与应力成正比，徐变变形与应力成正比-线性徐变线性徐变0.5fc0.5fc c c0.8fc0.8fc0.8fc，造成混凝土破坏，不稳定，造成混凝土破坏，不稳定加荷时混凝土的龄期越长，徐变越小加荷时混凝土的龄期越长

30、，徐变越小混凝土的收缩混凝土的收缩-结硬过程中混凝土体积缩小的性质结硬过程中混凝土体积缩小的性质水泥品种：等级越高，收缩越大水泥品种：等级越高，收缩越大水泥用量：水泥用量越多，水灰比越大，收缩越大水泥用量：水泥用量越多，水灰比越大，收缩越大体表比越小，收缩越大体表比越小，收缩越大养护条件、外加剂品种及用量、使用环境等养护条件、外加剂品种及用量、使用环境等骨料：骨料越硬，收缩越小骨料：骨料越硬，收缩越小混凝土的温度变形混凝土的温度变形n大体积混凝土大体积混凝土n超长结构超长结构n屋盖屋盖徐变对混凝土结构的影响徐变对混凝土结构的影响PAsPAs s1c1Pc2As s2P卸去，钢筋受压混凝土受拉，

31、可能会引起混凝土开裂卸去，钢筋受压混凝土受拉，可能会引起混凝土开裂受拉徐变可延缓收缩裂缝的出现受拉徐变可延缓收缩裂缝的出现徐变：徐变：s，c收缩对混凝土结构的影响收缩对混凝土结构的影响AssAs s收缩：收缩：钢筋受压钢筋受压，混凝土受拉混凝土受拉As1.3 混凝土与钢筋的粘结1粘结的意义粘结的意义粘结是钢筋和混凝土形成整体、共同工作的基粘结是钢筋和混凝土形成整体、共同工作的基础，是一个综合概念。础，是一个综合概念。钢筋与混凝土之间粘结应力示意图（a）锚固粘结应力 （b）裂缝间的局部粘结应力三、混凝土与钢筋的粘结性能2.3 混凝土与钢筋的粘结2粘结力的组成粘结力的组成光圆钢筋与变形钢筋具有不同

32、的粘结机理，其粘结作用光圆钢筋与变形钢筋具有不同的粘结机理，其粘结作用主要由三部分组成：主要由三部分组成：（）钢筋与混凝土接触面上的化学吸附作用力（胶结力）（）钢筋与混凝土接触面上的化学吸附作用力（胶结力）。一般很小，仅在受力阶段的局部无滑移区域起作用，。一般很小，仅在受力阶段的局部无滑移区域起作用，当接触面发生相对滑移时，该力即消失。当接触面发生相对滑移时，该力即消失。（）混凝土收缩握裹钢筋而产生的摩擦力。（）混凝土收缩握裹钢筋而产生的摩擦力。（）钢筋表面凹凸不平与混凝土之间产生的机械咬合作（）钢筋表面凹凸不平与混凝土之间产生的机械咬合作用力（咬合力）。对于光圆钢筋，这种咬合力来自于用力（咬

33、合力）。对于光圆钢筋，这种咬合力来自于表面的粗糙不平。表面的粗糙不平。1.3 混凝土与钢筋的粘结变形钢筋与混凝土之间的机械咬合作用主要是由于变变形钢筋与混凝土之间的机械咬合作用主要是由于变形钢筋肋间嵌入混凝土而产生的。形钢筋肋间嵌入混凝土而产生的。变形钢筋和混凝土的机械咬合作用1.3 混凝土与钢筋的粘结3粘结强度粘结强度测试测试1.3 混凝土与钢筋的粘结计算公式计算公式式中式中NN钢筋的拉力；钢筋的拉力；钢筋的直径；钢筋的直径；粘结粘结的长度。的长度。1.3 混凝土与钢筋的粘结4 4影响粘结的因素影响粘结的因素影响钢筋与混凝土粘结强度的因素很多，主要有影响钢筋与混凝土粘结强度的因素很多，主要有

34、混凝混凝土强度土强度、保护层厚度保护层厚度及及钢筋净间距钢筋净间距、横向配筋横向配筋及及侧向压侧向压应力应力，以及以及浇筑混凝土时钢筋的位置浇筑混凝土时钢筋的位置等。等。.光圆钢筋及变形钢筋的粘结强度都随混凝土强度等级的光圆钢筋及变形钢筋的粘结强度都随混凝土强度等级的提高而提高，但不与立方体强度成正比，与劈拉强度成提高而提高，但不与立方体强度成正比，与劈拉强度成正比。正比。.变形钢筋能够提高粘结强度。变形钢筋能够提高粘结强度。.钢筋间的净距对粘结强度也有重要影响。钢筋间的净距对粘结强度也有重要影响。.横向钢筋可以限制混凝土内部裂缝的发展，提高粘结强横向钢筋可以限制混凝土内部裂缝的发展，提高粘结

35、强度。度。.在直接支撑的支座处，横向压应力约束了混凝土的横向在直接支撑的支座处，横向压应力约束了混凝土的横向变形，可以提高粘结强度。变形，可以提高粘结强度。.浇筑混凝土时钢筋所处的位置也会影响粘结强度。浇筑混凝土时钢筋所处的位置也会影响粘结强度。1.3 混凝土与钢筋的粘结5保证粘结的构造措施保证粘结的构造措施(1)对不同等级的混凝土和钢筋，要保证最小搭接长度和锚固长对不同等级的混凝土和钢筋，要保证最小搭接长度和锚固长度；度；(2)为了保证混凝土与钢筋之间有足够的粘结，必须满足钢筋最为了保证混凝土与钢筋之间有足够的粘结，必须满足钢筋最小间距和混凝土保护层最小厚度的要求；小间距和混凝土保护层最小厚

36、度的要求；(3)在钢筋的搭接接头内应加密箍筋；在钢筋的搭接接头内应加密箍筋；(4)为了保证足够的粘结在钢筋端部应设置弯钩；为了保证足够的粘结在钢筋端部应设置弯钩；(5)对大深度混凝土构件应分层浇筑或二次浇捣；对大深度混凝土构件应分层浇筑或二次浇捣；(6)一般除重锈钢筋外，可不必除锈。一般除重锈钢筋外，可不必除锈。1.3 混凝土与钢筋的粘结钢筋的搭接钢筋的搭接钢筋搭接的原则是：接头应设置在受力较小处，钢筋搭接的原则是：接头应设置在受力较小处，同一根钢筋上应尽量少设接头，机械连接接头能产生较同一根钢筋上应尽量少设接头，机械连接接头能产生较牢固的连接力，应优先采用机械连接。牢固的连接力，应优先采用机械连接。本章的重点和难点n重点重点n混凝土的强度和变形混凝土的强度和变形n难点难点n复杂受力状态下混凝土的强度复杂受力状态下混凝土的强度n混凝土的变形和应力混凝土的变形和应力-应变关系应变关系n混凝土的粘结混凝土的粘结-滑移性能滑移性能