第二章钢筋和混凝土的力学性能案例.ppt

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1、河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2023/3/8混混凝土的组成特点凝土的组成特点混凝土水泥水骨料混凝土水泥水骨料混凝土是多空隙、不均匀的物体，混凝土是多空隙、不均匀的物体，内部存在许多微裂纹内部存在许多微裂纹水化过程长，性能需较长时间才能稳定水化过程长，性能需较长时间才能稳定二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能Concretecementwateraggregates河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2023/3/8EmEmphasisphasis：the strength of concreteCube compressive strengthCyl

2、inder/Prism compressive strength Tensile strengthConcrete strength under bi-axial or tri-axial loads二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2023/3/8二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能立方体抗压强度立方体抗压强度(Cube Compressive Strength)fcu1）单轴受力状态下混凝土的抗压强度单轴受力状态下混凝土的抗压强度1.混凝土的强度混凝土的强度 Strength of Concrete承压板试块温度：温

3、度：202033湿度：湿度：9090边长为边长为150mm150mm的的标准标准立方体试块立方体试块标准标准条件条件养护养护28d28d标准标准试验方法试验方法加载速度：加载速度：0.150.150.25MPa/s0.25MPa/s全截面受力，表面不涂润滑剂全截面受力，表面不涂润滑剂抗压强度抗压强度内部微裂纹的扩展内部微裂纹的扩展(Extension of micro-fissures)混凝土破坏实质：河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2023/3/8二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能承压板试块温度：温度：202033湿度：湿度：9090边长为边长为150mm150

4、mm的的标准标准立方体立方体试块试块标准条件标准条件养护养护28d28d标准试验方法标准试验方法加载速度：加载速度：0.150.150.25MPa/s0.25MPa/s全截面受力，表面不涂润滑剂全截面受力，表面不涂润滑剂抗压强度抗压强度立方体抗压强度影响因素立方体抗压强度影响因素(Factors that affect the cube strength)河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2023/3/8影响一：润滑剂(grease)摩擦力friction不涂润滑剂不涂润滑剂涂润滑剂涂润滑剂套箍效应套箍效应强度大于二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能立方体抗压强度影响

5、因素立方体抗压强度影响因素(Factors that affect the cube strength)The friction between the heads of the testing machine and the specimen offers some lateral constraint to restrict the lateral expansion of the specimen under pressure,so the specimen can take a higher compressive strength.河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院20

6、23/3/8影响二：尺寸(Size)尺寸效应尺寸效应标准试块150150 150非标准试块100100 100 非标准试块200200 200 1.05 :1 :0.95二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能尺寸越大尺寸越大,内部缺陷较多内部缺陷较多;尺寸越大，套箍作用越不明显。尺寸越大，套箍作用越不明显。试块尺寸越大，实测破坏强度越低。试块尺寸越大，实测破坏强度越低。The size of the sample is smaller,the higher the compressive strength.河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2023/3/8影响三：加载速

7、度The speed of testing加载速度快，内部微裂纹来不及扩展，实测强度提高二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能 The stress increases more rapidly during the test,the compressive strength will be higher.河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2023/3/8二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能fcu,k与平均值与平均值f和标准差和标准差 f的关系为的关系为 :具有95保证率的抗压强度标准值 (以N/mm2计)14 gradesC15 C20 C25 C30 C

8、35 C40 C45C50 C55 C60 C65 C70 C75 C80高强混凝土高强混凝土混凝土混凝土强度等级强度等级的选用：的选用：采用强度等级采用强度等级400400MPaMPa及以上及以上钢筋时钢筋时,不应不应低于低于C2C25 5；承受重复荷载构件的混凝土，承受重复荷载构件的混凝土，不应不应低于低于C30C30；预应力混凝土结构，预应力混凝土结构，不宜不宜低于低于C40C40，且，且不应不应低于低于C30C30；钢筋混凝土结构的混凝土强度等级钢筋混凝土结构的混凝土强度等级不应不应低于低于C20C20。表示混凝土Concrete立方体抗压强度标准值素混凝土结构的混凝土强度等级素混凝土

9、结构的混凝土强度等级不应不应低于低于C15C15。概率密度材料强度强度平均值强度标准值混凝土的强度等级混凝土的强度等级河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2023/3/8棱柱体抗压强度棱柱体抗压强度fc Cylinder/Prism compressive strength承压板试块Standard specimen:150150 300mm二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能 抗压强度与试件形状有关，实际构件往往是棱抗压强度与试件形状有关，实际构件往往是棱柱体，棱柱体抗压强度比立方体试件能更好地反映柱体，棱柱体抗压强度比立方体试件能更好地反映混凝土的实际抗压能力。混凝

10、土的实际抗压能力。中部横向变形不受端部摩擦力的约束，代表了中部横向变形不受端部摩擦力的约束，代表了混凝土处于混凝土处于单向全截面均匀受压的应力状态单向全截面均匀受压的应力状态。试验量测到试验量测到fc值比值比fcu值小，并且棱柱体试值小，并且棱柱体试件高宽比件高宽比(即即h/b)越大，它的强度越小。越大，它的强度越小。真实反映混凝土的实际工作状态。真实反映混凝土的实际工作状态。摆脱端部摩擦力的影响；摆脱端部摩擦力的影响；试件不致失稳。试件不致失稳。河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2023/3/8 fc 与与 fcu 的关系：的关系：立方体抗压强度立方体抗压强度脆性折减系数：脆性

11、折减系数：C40以下：以下：C80：考虑实际构件的工作条考虑实际构件的工作条件与试件所处条件的差件与试件所处条件的差异引入的修正系数异引入的修正系数二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2023/3/8轴心抗拉强度轴心抗拉强度(axial tensile strength)ft2）单轴受力状态下混凝土的抗拉强度）单轴受力状态下混凝土的抗拉强度（Tensile strength）二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能 由于混凝土构件由于混凝土构件内部的不均匀性内部的不均匀性，加之安装，加之安装试件偏差试件偏差的原因，的原因，通过

12、直接受拉试验测量抗拉强度是很困难的，试验数据离散性很通过直接受拉试验测量抗拉强度是很困难的，试验数据离散性很大。大。100100150150500 直接测试法 误差大难实现河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2023/3/8劈裂试验劈裂试验(Indirect splitting test)ft,sddftsFFFF二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能根据弹性理论试件中间垂直截面除加力点试件中间垂直截面除加力点附近很小的范围外，有均匀附近很小的范围外，有均匀分布的水平拉应力。当拉应分布的水平拉应力。当拉应力达到混凝土的抗拉强度时，力达到混凝土的抗拉强度时，试件被劈成两半。

13、试件被劈成两半。河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2023/3/8ft与与fcu之间的折算关系为之间的折算关系为 二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能 混混凝凝土土的的脆脆性性系系数数，当当混混凝凝土土的的强强度度等等级级不不大大于于C40时时，=1.0；当混凝土的强度等级为；当混凝土的强度等级为C80时，时，=0.87；其间按线性插值。其间按线性插值。0.88考虑结构中的混凝土强度与试块混凝上强度之间的差异等考虑结构中的混凝土强度与试块混凝上强度之间的差异等因素的修正系数。因素的修正系数。为轴心抗拉强度与立方体抗压强度的折算关系。为轴心抗拉强度与立方体抗压强度的折算

14、关系。河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2023/3/8双轴应力下的强度双轴应力下的强度3）复合受力状态下混凝土的强度）复合受力状态下混凝土的强度二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能双向受拉，双向受拉，1与与2的相互影响不大，双向受拉强度均接近于单向的相互影响不大，双向受拉强度均接近于单向受拉强度。受拉强度。一向受拉，另一向受压，混凝土强度均低于单向拉伸或压缩的强度，一向受拉，另一向受压，混凝土强度均低于单向拉伸或压缩的强度，即即双向异号应力使强度降低双向异号应力使强度降低双向受压，一向强度随另一向应力的增加而增加双向受压，一向强度随另一向应力的增加而增加。河南理工大

15、学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2023/3/8三向受压时的混凝土强度三向受压时的混凝土强度(concrete strength under tri-axial)3=fcc3=fcc1=2=fLfL-侧向约束压应力（加液压）圆柱体试验Strength with lateral constraintStrength without lateral constraint二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能 混凝土一向抗压混凝土一向抗压强度随另两向侧压力强度随另两向侧压力的增加而提高。的增加而提高。C50，1.0；C80，0.85河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院20

16、23/3/8对对于于纵纵向向受受压压的的混混凝凝土土，约约束束混混凝凝土土的的侧侧向向变变形形，可可使使混混凝土的抗压强度有较大提高。钢管混凝土柱、螺旋钢箍柱凝土的抗压强度有较大提高。钢管混凝土柱、螺旋钢箍柱二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2023/3/8二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能2.混凝土的变形性能混凝土的变形性能 Deformation behavior of concrete混凝土的变形混凝土的变形非受力变形非受力变形受力变形受力变形一次短期加载下的变形一次短期加载下的变形荷载长期作用下的变形荷载长期作

17、用下的变形 多次重复荷载作用下的变形多次重复荷载作用下的变形 硬化过程中的收缩变形硬化过程中的收缩变形 温湿度变化引起的变形温湿度变化引起的变形 河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2023/3/8二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能受压时的应力受压时的应力-应变关系应变关系Stress-strain relationship of concrete in compression作用是：峰值应力后，作用是：峰值应力后，吸收试验机的变形能，吸收试验机的变形能，测出下降段测出下降段1）一次短期加载下的变形）一次短期加载下的变形棱柱体试块骨料和水泥结晶体弹性变形内部微裂缝稳定

18、扩展内部微裂缝非稳定扩展峰值应变峰值应变(peak strain)0取取0.002。裂缝迅速发展，内部整体性严重破坏河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2023/3/8二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能(MPa)fco0(10-3)abcd225201510546810混凝土强度提高混凝土强度提高加载速度减慢加载速度减慢影响因素影响因素(Factors)Grade of concreteThe speed of testingThe condition of lateral constraint河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2023/3/8The D

19、esign code in China u 0ocfcc二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能受压时应力受压时应力-应变关系的数学模型应变关系的数学模型Mathematical model of stress-strain relationship in compression c c河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2023/3/8受压时应力受压时应力-应变关系的数学模型应变关系的数学模型Mathematical model of stress-strain relationship in compression u=0.0038 0=0.002o cfc c0.15

20、fcAmerica,Hognestad model二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2023/3/8u=0.00350=0.002ocfccGermany,Rsch model二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能受压时应力受压时应力-应变关系的数学模型应变关系的数学模型Mathematical model of stress-strain relationship in compression河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2023/3/8二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能受拉时混凝土的应力

21、受拉时混凝土的应力-应变关系应变关系Stress-strain relationship of concrete in tension t to t0 tu ftTheoretical model河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2023/3/8破坏破坏Stress-strain relationship under repeated loadfcf321fcf的确定原则：100100 300或150150 450 的棱柱体试块承受200万次（或以上）循环荷载时发生破坏的最大压应力值二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能2）重复荷载下混凝土的变形性能）重复荷载下混凝土的

22、变形性能 The deformation performance of concrete under repeated load河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2023/3/81二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能3)混凝土的弹性模量混凝土的弹性模量Elastic Modulus of Concrete c c ccpe原点切线模量（弹性模量）：拉压相同原点切线模量（弹性模量）：拉压相同变形模量变形模量modulus of deformation割线模量割线模量secant modulus切线模量切线模量 tangent modulus是材料变形性能的主要指标，是材

23、料变形性能的主要指标，在计算构件变形、截在计算构件变形、截面应力和预应力构件的预应力损失等时用。面应力和预应力构件的预应力损失等时用。0河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2023/3/8二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能混凝土弹性模量试验方法混凝土弹性模量试验方法重复加载试验重复加载试验(repeated loading test)c/fcc0.5510次此线和原点切线此线和原点切线基本平行，取其基本平行，取其斜率作为斜率作为Ec（150150 300标准试件）取应力上限为取应力上限为0.50.5fc 重复加载重复加载5 51010次次。试验结试验结果回归果回归 c

24、 c0FailureStress-strain curve under repeated loadsfcf321河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2023/3/8二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能混凝土的泊松比混凝土的泊松比(Poissons ratio)和剪切模量和剪切模量(Shear modulus)Shear modulus of concretePoissons ratio of concrete（试件的试件的横向应变与纵向应变之比横向应变与纵向应变之比），在压力较小时为在压力较小时为0.150.18，接近破坏时可达，接近破坏时可达0.5以上，规范取以上，规

25、范取0.2河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2023/3/81、混凝土、混凝土徐变的定义与分类？徐变的定义与分类？2 2、混凝土徐变所产生的影响？、混凝土徐变所产生的影响？3 3、如何减小混凝土的徐变？、如何减小混凝土的徐变？二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能4）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Creep河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2023/3/8二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能4）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Creep0.51.01.52.02.

26、505101520253035(10-3)(月)cr e e e crP荷载保持不变，荷载保持不变，随时间而增长随时间而增长的变形的变形加荷瞬时变形加荷瞬时变形Instantaneous elastic strain徐变变形徐变变形 Creep原因原因之一之一，胶凝体，胶凝体的粘性流动的粘性流动原因原因之二之二，混凝土，混凝土内部微裂缝的不断发内部微裂缝的不断发展展Creep deformation of concrete河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2023/3/8徐变对结构设计的影响徐变对结构设计的影响(Effect of creep for structure desi

27、gn)：使钢筋混凝土构件使钢筋混凝土构件变形加大变形加大(increasing of deflection)；使预应力混凝土构件产生使预应力混凝土构件产生预应力损失预应力损失(lose of prestressing)；在高应力作用下还会使在高应力作用下还会使构件破坏构件破坏(failure of member)；使钢筋混凝土构件截面产生使钢筋混凝土构件截面产生应力重分布应力重分布(redistribution of stress)；二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能有利的有利的河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2023/3/8二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物

28、理力学性能徐变对混凝土结构的影响徐变对混凝土结构的影响(Effect of creep for structure design)PAsPAs s1c1Pc2As s2P卸载，钢筋受压，混凝土受拉，可能会引起混凝土开裂徐变：徐变：s，c河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2023/3/8二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能影响徐变的因素影响徐变的因素(Factors that affect the creep of concrete)应力应力 Stress：c0.5fc，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(linear creep)0.5fc

29、c0.8fc，造成混凝土破坏，造成混凝土破坏(concrete will be cruehed)加荷时混凝土的龄期，越早，徐变越大加荷时混凝土的龄期，越早，徐变越大水泥用量越多，水灰比越大，徐变越大水泥用量越多，水灰比越大，徐变越大骨料越硬，徐变越小；构件尺寸越大，徐变越小骨料越硬，徐变越小；构件尺寸越大，徐变越小0.51.01.52.02.505101520253035(10-3)(月)crelaeecr0.5fcc0.8fc，非线性徐变c0.5fc，线性徐变养护温度越高、湿度越大，水化越充分，徐变越小养护温度越高、湿度越大，水化越充分，徐变越小受荷后温度越高、湿度越低，徐变越大受荷后温度越

30、高、湿度越低，徐变越大河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2023/3/8二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能5）混凝土的收缩）混凝土的收缩(Shrinkage of concrete)-在空气中在空气中结硬时混凝土体积缩小的性质结硬时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，收缩越大骨料：骨料越硬，收缩越小；骨料级配越好，收缩越小骨料：骨料越硬，收缩越小；骨料级配越好，收缩越小制作方法、养护条件、使用环境等制作方法、养护条件、使用环境等由凝缩由凝缩(Con

31、densation)和干缩和干缩(shrinkage)组成组成（干燥失水干燥失水是引起收缩的重要因素）是引起收缩的重要因素）河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2023/3/8二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能收缩对混凝土结构的影响收缩对混凝土结构的影响(Effect of shrinkage for structure)AscAs sAs 混凝土的收缩对处于完全自由状态的构件只会引起构件的缩短混凝土的收缩对处于完全自由状态的构件只会引起构件的缩短而不开裂。对于周边有约束而不能自由变形的构件，收缩会引起构而不开裂。对于周边有约束而不能自由变形的构件，收缩会引起构件内混

32、凝土产生拉应力，甚至会有裂缝产生。件内混凝土产生拉应力，甚至会有裂缝产生。Shrinkage：steel reinforcement in compression and concrete in tension.河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2023/3/8 热胀冷缩热胀冷缩 当当温温度度变变形形受受到到外外界界的的约约束束而而不不能能自自由由发发生生时时，将将在在构构件件内内产产生生温度应力。温度应力。大大体体积积混混凝凝土土中中 ，内内部部混混凝凝土土对对试试图图缩缩小小体体积积的的表表面面混混凝凝土土形形成约束，在表面混凝土形成成约束，在表面混凝土形成拉应力拉应力。6）

33、混凝土的温度变形混凝土的温度变形(Temperature deformation of concrete)二、混凝土的物理力学性能二、混凝土的物理力学性能河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2023/3/8三、钢筋与混凝土的粘结三、钢筋与混凝土的粘结1.粘结力的定义及组成粘结力的定义及组成当钢筋与混凝土之间产生相对变形（滑移），在钢筋和当钢筋与混凝土之间产生相对变形（滑移），在钢筋和混凝土的交界面上产生沿钢筋轴线方向的相互作用力，混凝土的交界面上产生沿钢筋轴线方向的相互作用力，此作用力称为粘结力。此作用力称为粘结力。粘结力粘结力bonding stress：The mechanic

34、al properties of this beam is the same to plain concrete beam.河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2023/3/8三、钢筋与混凝土的粘结三、钢筋与混凝土的粘结弯曲粘结应力弯曲粘结应力(Bending bond stress)粘结应力分类粘结应力分类(Types of bond stress)局部粘结应力局部粘结应力(Local bond stress)锚固粘结应力锚固粘结应力(Anchorage bond stress)粘粘结应结应力大小与力大小与M沿沿纵纵向向钢钢筋分布筋分布规规律有关，和力学中剪力分布律有关，和力学中

35、剪力分布规规律律相同，此粘相同，此粘结应结应力称力称弯曲粘弯曲粘结应结应力力。钢钢筋两端不存在拉力差，就不存在粘筋两端不存在拉力差，就不存在粘结结力力即粘即粘结应结应力存在，力存在，钢钢筋筋应应力沿力沿长长度才度才发发生生变变化。化。河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2023/3/8三、钢筋与混凝土的粘结三、钢筋与混凝土的粘结弯曲粘结应力弯曲粘结应力(Bending bond stress)粘结应力分类粘结应力分类(Types of bond stress)局部粘结应力局部粘结应力(Local bond stress)钢筋在支座处的锚固粘结应力是钢筋在支座处的锚固粘结应力是构件承

36、载力至关重要的因素。构件承载力至关重要的因素。钢筋的端头应力为零，在经过不钢筋的端头应力为零，在经过不长的粘结距离长的粘结距离(称锚固长度称锚固长度)后，钢后，钢筋的应力应能达到其设计强度。筋的应力应能达到其设计强度。锚固粘结应力锚固粘结应力(Anchorage bond stress)河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2023/3/8三、钢筋与混凝土的粘结三、钢筋与混凝土的粘结弯曲粘结应力弯曲粘结应力(Bending bond stress)局部粘结应力局部粘结应力(Local bond stress)梁开裂后，混凝土开梁开裂后，混凝土开裂前承受的拉力通过裂前承受的拉力通过粘结

37、应力粘结应力传递给钢筋传递给钢筋、从而使裂缝处钢筋、从而使裂缝处钢筋应力增大、这种粘结应力增大、这种粘结应力称为局部粘结应应力称为局部粘结应力，其作用是使裂缝力，其作用是使裂缝之间的混凝土参与受之间的混凝土参与受拉。拉。锚固粘结应力锚固粘结应力(Anchorage bond stress)粘结应力分类粘结应力分类(Types of bond stress)河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2023/3/8三、钢筋与混凝土的粘结三、钢筋与混凝土的粘结化学胶结力化学胶结力(Adhesion)钢筋与混凝土接触面上的化学吸附作用钢筋与混凝土接触面上的化学吸附作用力（一般很小，一旦产生相对

38、滑移即消失）。力（一般很小，一旦产生相对滑移即消失）。2、粘结力的组成：、粘结力的组成：摩擦力摩擦力(Inter-surface friction)混凝土收缩后将钢筋紧握产生的摩混凝土收缩后将钢筋紧握产生的摩擦力，钢筋表面越粗糙，摩擦力越大。擦力，钢筋表面越粗糙，摩擦力越大。(钢筋表面微锈摩擦力增加钢筋表面微锈摩擦力增加)。机械咬合力机械咬合力(Mechanical bearing)钢筋表面凹凸不平与混凝土产生钢筋表面凹凸不平与混凝土产生的机械咬合作用（是变形钢筋粘结力的主要组成部分）。的机械咬合作用（是变形钢筋粘结力的主要组成部分）。钢筋端部的锚固作用钢筋端部的锚固作用(Anchoring

39、effect)钢筋端部的弯钩、弯折，钢筋端部的弯钩、弯折，在钢筋端部焊短钢筋、短角钢等措施。在钢筋端部焊短钢筋、短角钢等措施。河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2023/3/8化学胶着力化学胶着力3 粘结破坏机理粘结破坏机理 （1）光圆钢筋的粘结破坏：）光圆钢筋的粘结破坏：三、钢筋与混凝土的粘结三、钢筋与混凝土的粘结摩擦力摩擦力破坏破坏（2）变形钢筋的粘结破坏变形钢筋的粘结破坏化学胶着力化学胶着力摩擦力摩擦力机械咬合力机械咬合力破坏破坏河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2023/3/8拔出试验拔出试验(Pull-out test)钢筋与混凝土界面上的平均粘结应力钢筋

40、与混凝土界面上的平均粘结应力F为为F/(dl)三、钢筋与混凝土的粘结三、钢筋与混凝土的粘结4.粘结强度粘结强度(Bond strength)：粘结失效时的最大（平均）粘结应力。：粘结失效时的最大（平均）粘结应力。河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2023/3/8三、钢筋与混凝土的粘结三、钢筋与混凝土的粘结Testing of bond strength河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2023/3/8三、钢筋与混凝土的粘结三、钢筋与混凝土的粘结5.影响粘结强度的因素影响粘结强度的因素(Factors that affect the bond strength)（1）

41、混凝土的强度等级混凝土的强度等级(grades of concrete)：钢筋与混凝土间的：钢筋与混凝土间的 粘结强度均随混凝土的强度提高而提高。粘结强度均随混凝土的强度提高而提高。（2）混凝上保护层混凝上保护层c和钢筋之间净距离和钢筋之间净距离越大，外围混凝土的劈裂抗力越越大，外围混凝土的劈裂抗力越 大，因而粘结强度越高。大，因而粘结强度越高。（3）横向钢筋及横向钢筋及侧向压力约束侧向压力约束(Hoops and lateral constraint)限制限制 了内部裂缝的发展，可使粘结强度提高。了内部裂缝的发展，可使粘结强度提高。（4）浇筑时钢筋的位置浇筑时钢筋的位置(placement

42、of steel)：深度过大，钢筋底：深度过大，钢筋底 面的混凝土会产生沉淀收缩和离析泌水，出现强度较低的疏面的混凝土会产生沉淀收缩和离析泌水，出现强度较低的疏 松空隙层，削弱混凝土的粘结强度。松空隙层，削弱混凝土的粘结强度。（5）钢筋表面形状钢筋表面形状(surface shape of steel)：变形钢筋的大于光圆：变形钢筋的大于光圆 钢筋的。钢筋的。河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2023/3/8三、钢筋与混凝土的粘结三、钢筋与混凝土的粘结6.保证可靠粘结的措施保证可靠粘结的措施混凝土保护层不宜过小混凝土保护层不宜过小钢筋之间净距离不宜过小钢筋之间净距离不宜过小在钢筋

43、端部做弯钩在钢筋端部做弯钩在钢筋的搭接和锚固区附设横向箍筋在钢筋的搭接和锚固区附设横向箍筋在搭接和支座处保证一定的锚固长度在搭接和支座处保证一定的锚固长度河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2023/3/8三、钢筋与混凝土的粘结三、钢筋与混凝土的粘结受拉钢筋的基本锚固长度受拉钢筋的基本锚固长度 为了保证钢筋与混凝土之间有可靠的粘结，构件中的钢筋必须有一为了保证钢筋与混凝土之间有可靠的粘结，构件中的钢筋必须有一定的锚固长度。定的锚固长度。平均粘结强度平均粘结强度与混凝土的抗拉强度近似成正比，因此与混凝土的抗拉强度近似成正比，因此规范规范公式为公式为Flab锚固钢筋的外形系数锚固钢筋的

44、外形系数确定原则：确定原则：钢筋屈服的同时，锚固失效。钢筋屈服的同时，锚固失效。7.钢筋的锚固与接头钢筋的锚固与接头河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2023/3/8机械锚固的形式机械锚固的形式 依靠钢筋自身的性能无法满足锚固要求，采用依靠钢筋自身的性能无法满足锚固要求，采用机械锚固机械锚固措施。措施。三、钢筋与混凝土的粘结三、钢筋与混凝土的粘结河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2023/3/8三、钢筋与混凝土的粘结三、钢筋与混凝土的粘结钢筋的搭接钢筋的搭接 纵向受拉钢筋纵向受拉钢筋的搭接长度的搭接长度搭接长度修正系数，与同一连接区域钢筋搭接接头面积百分率有关且且受

45、压钢筋受压钢筋的搭接长度取受拉钢筋搭接长度的的搭接长度取受拉钢筋搭接长度的70，且不小于，且不小于200mm。在搭接长度范围内应配置箍筋在搭接长度范围内应配置箍筋接长钢筋的办法：接长钢筋的办法：绑扎搭接；焊接；机械连接。绑扎搭接；焊接；机械连接。绑扎搭接是指将两根钢筋的端头在一定长度内并放，并采用适当的连绑扎搭接是指将两根钢筋的端头在一定长度内并放，并采用适当的连接将一根钢筋的力通过钢筋与混凝土之间的接将一根钢筋的力通过钢筋与混凝土之间的粘结力粘结力传给另一根钢筋。传给另一根钢筋。河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院2023/3/8钢筋搭接接头的错开要求钢筋搭接接头的错开要求三、钢筋与混凝土的粘结三、钢筋与混凝土的粘结河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。河南理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院