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钢筋与混凝土的粘结
粘结
一、粘结作用
钢筋混凝土受力后会沿钢筋和混凝土接触面上产生剪应力,通常把这种剪应力称为粘结应力。
粘结应力分为钢筋端部的锚固粘结应力和裂缝之间的局部粘结应力。
锚固粘结应力,是指钢筋伸入支座或支座负弯矩钢筋在跨间截断时,必须具有足够的锚固长度,通过锚固长度积累粘结力,如果锚固不良,钢筋将在未充分发挥作用前就被拔出。
σSAS
la
τ
σ
σs
σSAS
τ
裂缝间的局部粘结应力是在相邻两个开裂截面之间产生的,钢筋应力的变化受到粘结应力的影响,粘结应力使相邻两裂缝之间混凝土参与受拉,局部粘结应力的丧失会影响构件的刚度的降低和裂缝的开展。
τ
lcr
M
M
σSAS
σSAS
σS
σS
二、粘结力的组成
由四部分组成:
化学胶结力:这种力一般较小,只在钢筋和混凝土界面存
在,当钢筋受力后变形,发生局部滑移后,粘结力就丧失了。
摩擦力:混凝土收缩后将钢筋紧紧地握裹住,当钢筋和混
凝土产生相对滑移时,在钢筋和混凝土界面上将产生摩擦力。
机械咬合力:这是钢筋表面凹凸不平与混凝土产生的机械
咬合作用而产生的力。
钢筋端部的锚固力:指用在钢筋端部弯钩、弯折,以及在
锚固区焊接钢筋、短角钢等机械作用来维持锚固力。
各种粘结力中,化学胶结力较小;光面钢筋以摩擦力为主;
变形钢筋以机械咬合力为主。
三、粘结机理
钢筋的粘结强度通常采用标准抗拔试验获得,钢筋和混凝土之间的平均粘结应力为:
AS
100
100
自由端
套管
加荷端
F
d
l=5d
(2~3)d
2
1
(s/mm)
τ/(N/mm2)
2
12
4
10
1
2
3
0
8
6
5
4
7
6
A
B
C
D
4
3
1
2
3
(s/mm)
τ/(N/mm2)
0
A
B
C
光面钢筋的τ- s曲线
变形钢筋的τ- s曲线
四、影响粘结强度的因素
试验结果表明,钢筋的极限粘结强度与混凝土抗拉
强度近似成正比。
增大保护层厚度,保持一定的钢筋间
距,可以提高外围混凝土的抗劈裂能力,有利于粘结强度的充分
发挥。
钢筋的直径越大,粘结强度越小;与光圆钢
筋相比,变形钢筋具有较高的粘结强度。
横向钢筋(如梁中的箍筋)可以限制混凝土内部裂缝
的发展,提高粘结强度。
浇筑混凝土时,浇筑深度过大(超过
300mm)时,会削弱钢筋与混凝土之间的粘结作用。
混凝土强度
保护层厚度和钢筋的净距
钢筋的直径和外形
横向钢筋
浇筑混凝土时钢筋的位置
钢筋的锚固和连接
一、钢筋的锚固
钢筋的锚固是指通过混凝土中钢筋埋置段或机械措施将钢筋所受
的力传给混凝土,使钢筋锚固于混凝土而不滑出,包括直钢筋的
锚固、带弯钩或弯折钢筋的锚固,以及采用机械措施的锚固等。
基本锚固长度:
《混凝土结构设计规范》规定纵向受拉钢筋的锚固长度作为钢
筋的基本锚固长度。如下图所示,可得平衡公式:
F
la
d
《混凝土结构设计规范》在通常的保护层厚度和相应的构造
条件下,考虑钢筋的抗拉强度、外形系数和适当的可靠度,
锚固长度按下式计算:
其中指锚固钢筋的外形系数,按表取用。
锚固长度的修正:
当HRB335、HRB400和RRB400级钢筋直径大于25mm时,锚固
。
HRB335、HRB400和RRB400级涂环氧树脂钢筋,其锚固长度应
。
钢筋在施工中易受扰动(如滑模施工),锚固长度应乘以修正系
。
当HRB335、HRB400和RRB400级钢筋保护层厚度大于钢筋直
径的3倍且配置有箍筋时,。
经过上述修正,,且不
应小于250mm,这是锚固长度的最低限值。