1、第1章 钢筋混凝土的力学性能 Mechanical Properties of Reinforcement & Concrete,中南大学土木建筑学院 刘晓春 ,混凝土结构设计基本原理,1 钢筋混凝土的力学性能,1.1 钢筋的力学性能 1.2 混凝土的力学性能 1.3 钢筋和混凝土的共同工作,1.1 钢筋的力学性能,钢筋混凝土构件对钢筋的性能要求； 钢筋成分、品种、级别； 钢筋的强度和变形； 钢筋的冷加工和热处理； 钢筋的选用原则。,主要内容：,强度高：屈服强度fy和极限强度fsu，强屈比fsu/fy适宜 塑性好：伸长率、冷弯性能D 可焊性好：保证焊接后接头性能良好，不产生裂纹或过大变形 与混
2、凝土间有足够的锚固力：外形、锚固措施和锚固长度。 防止发生脆性破坏：低温地区。,1.1.1 RC构件对钢筋的性能要求,足够的安全储备,足够的变形能力,良好的工作性能,良好的协同工作性能,按化学成份分：,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 硅铬系,1.1.2 钢筋的成分、级别和品种,随着C%的增加，钢筋的强度提高，塑性降低。,提高钢材的强度和保持一定的延性，改善钢材的性能,按加工工艺分：,1.1.2 钢筋的成分、级别和品种,钢筋
3、,热轧钢筋：热轧光面钢筋HPB235，热轧带肋钢筋HRB335、HRB400，余热处理钢筋RRB400,冷拉钢筋：由热轧钢筋在常温下用机械拉伸而成,热处理钢筋：将HRB400、RRB400钢筋通过加热、淬火、回火而成,钢丝,刻痕钢丝：在钢丝表面刻痕，以增强其与混凝土间的粘结力,钢绞线：六根相同直径的钢丝成螺旋状铰绕在一起,冷拔低碳钢丝：由低碳钢冷拔而成,按表面形状分：,1.1.2 钢筋的成分、级别和品种,光圆钢筋,变形钢筋,光面钢筋,螺纹钢筋,月牙纹钢筋,人字纹钢筋,刻痕钢丝,螺旋肋钢丝,钢绞线,1.1.3 钢筋的强度和变形,钢筋的应力-应变曲线,上屈服点不稳定,下屈服点,出现颈缩,拉断,BC
4、段为屈服平台 CD段为强化段,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-应变曲线几乎相同,强度指标,有明显流幅的钢筋：下屈服点 对应的强度作为设计强度的依据。因为，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，以至不能使用 。,无明显流幅的钢筋：残余应变为0.2% 时所对应的应力作为条件屈服强度,1.1.3 钢筋的强度和变形,钢筋强度指标的确定,钢筋强度标准值钢材废品限值（2，保证率97.73%）：fyk= fy-2fy 式中fy钢筋屈服强度平均值；fy钢筋屈服强度标准差。,1.1.3 钢筋的强度和变形,强度指标,变形指标,* 伸长率5：钢
5、筋拉断后的伸长与原长的比值。,* 冷弯要求：将直径为d的钢筋绕直径为D的钢辊弯成一定的角度而不发生断裂。,1.1.3 钢筋的强度和变形,式中l1钢筋拉伸标距段的原长；l1钢筋拉断时标距段的长度。,钢筋的拉伸,钢筋的冷弯,有无裂缝、起层剥落,重复荷载作用下，钢筋的强度静载作用下的强度,规定的应力幅度内，经一定次数的重复荷载后，发生疲劳破坏的最大应力值称为疲劳强度。对钢筋用疲劳应力幅来表示其疲劳强度。,试验方法,单根钢筋的轴拉疲劳,钢筋埋入混凝土中重复受拉或受弯,钢筋的疲劳,1.1.3 钢筋的强度和变形,Why？,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
6、构，尤其是预应力结构，产生不利的影响，需采取必要的措施,钢筋的徐变和松弛,1.1.3 钢筋的强度和变形,1.1.3 钢筋的强度和变形,强度指标,热轧钢筋的力学及工艺性能,注：d=弯心直径；a=钢筋公称直径,1.1.3 钢筋的强度和变形,强度指标,HPB,HRB335级：Hot Rolled Bar fyk=335MPa,HRB400级：Hot Rolled Bar fyk=400MPa,RRB400级：Rolled Ribbed Bar fyk=400MPa,HPB235级：Hot rolled plain Bar fyk=235MPa, 级钢, 级钢, 级钢,HRB500级：Hot Roll
7、ed Bar fyk=500MPa, 级钢,已经写进新修订的规范,钢筋的应力-应变模型,钢筋的应力-应变曲线的数学模型,1.1.3 钢筋的强度和变形,模型的两点简化： 应力小于屈服点应力时为直线关系； 不利用应力强化阶段。超过屈服应力点后处于流幅内。,1.1.4 钢筋的冷加工和热处理,冷加工的方法：常温下对热轧钢筋冷拉、冷拔、冷轧和冷轧扭等加工。,冷加工的目的：改变钢材内部结构，提高钢材强度，节约钢筋。,冷加工对钢材性能的影响：强度提高，塑性降低。,钢筋的冷加工,因此，现在工程中已很少采用冷加工钢筋。应关注冷加工对钢筋性能的影响。,o,冷拉控制应力,冷拉率,o,a,b,c,c,d,d,冷拉无时
8、效,冷拉经时效,钢筋冷拉原理,c点的选择：应力控制和应变控制,特性：只提高抗拉强度，不提高抗压强度，强度提高，塑性下降,1.1.4 钢筋的冷加工和热处理,钢筋的冷加工冷拉,冷拔后钢筋没有明显的屈服点和流幅,冷拔既能提高抗拉强度又能提高抗压强度,！采用冷加工钢筋，应符合专门的规程,钢筋的冷加工冷拔,钢筋冷拔原理,1.1.4 钢筋的冷加工和热处理,对某些特定型号的热轧钢进行淬火和回火处理。,强度提高，塑性降低,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,1.1.4 钢筋的冷加工和热处理,钢筋的热处理,宜优先选用强度较高、塑性较好、价格较低的钢筋,非预应力钢筋：,宜优先选HRB500、
9、HRB400和HRB335级筋； 也可用HPB235和RRB400级筋。,预应力钢筋：,宜优先选用预应力钢绞线、中高强钢丝； 也可采用热处理钢筋。,1.1.5 钢筋的选用原则,选用原则,1.2 混凝土的力学性能,混凝土的组成； 单轴受力下混凝土的强度； 复合受力状态下混凝土的强度； 荷载作用下混凝土的变形性能； 混凝土的非受力变形收缩。,主要内容：,因此，混凝土的强度及变形随： 配合比； 施工工艺； 养护条件； 龄期等因素的变化而变化。,1.2.1 混凝土的组成,弹性变形基础,粗骨料,细骨料,水泥浆,气孔,混凝土的组成,水泥凝胶体,水泥结晶体,塑性变形基础,立方体抗压强度fcu,我国规范的标准
10、试验方法：不涂润滑剂,压力作用 裂缝发展 扩张 整个体系解体，丧失承载力,1.2.2 单轴受力下的混凝土强度,混凝土立方体抗压强度和强度等级,最有代表性的强度指标,中、俄及欧洲等采用立方体,美、日及加拿大等采用圆柱体,混凝土的立方体抗压强度,试件尺寸：尺寸越小，抗压强度值越高；,标准试块：150150 150,非标准试块：100100 100 换算系数 0.95200200 200 换算系数 1.05,温度：温度越高，早期强度越高； 水灰比：水灰比愈大，强度愈低； 湿度：湿度越高，强度越高； 试验方法：加载速度、表面是否涂润滑剂。,1.2.2 单轴受力下的混凝土强度,影响立方体强度的因素,立方
11、体抗压强度是区分混凝土强度等级的指标，我国规范混凝土的强度等级有(14级) ： C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50，C55，C60，C65，C70，C75，C80,表示混凝土Concrete,立方体抗压强度(N/mm2),1.2.2 单轴受力下的混凝土强度,混凝土立方体抗压强度标准值fcu,k,我国规范规定： 边长为150mm的标准立方体试块； 标准养护条件（温度203，相对湿度不小于90%）养护28d后； 大约每秒0.30.8N/mm2的速度在试验机上加压至破坏； 所测得的具有95%保证率的单轴抗压强度。,HPB235钢筋： 不低于C15 HRB335钢筋： 不低
12、于C20 HRB400、RRB400钢筋：不低于C20 预应力筋：不低于C30 钢丝、热处理筋作预应筋：不低于C40,1.2.2 单轴受力下的混凝土强度,RC构件对混凝土强度等级的要求,棱柱体抗压强度fc,标准试块：150150 450,非标准试块：100100 300 换算系数 0.95200200 600 换算系数 1.05,1.2.2 单轴受力下的混凝土强度,混凝土棱柱体抗压强度,消除了端部约束影响 fcfcu,混凝土构件抗压强度的取值依据,混凝土的棱柱体抗压强度,承压板对试件的约束影响：fcm,1=c1fcu,m,构件形状影响对国外（美、日及加拿大等）采用的圆柱体试件（d=150, h
13、=300），有圆柱体抗压强度fc=0.79fcu,构件和试件的区别：fck=0.88 c1c2fcuk,混凝土脆性的影响：fcm,2= c1 c2fcu,m,C50 c1=0.76 （普通混凝土）C80 c1=0.82；中间按线性规律变化,1.2.2 单轴受力下的混凝土强度,轴心抗压强度与立方体强度的关系,c2脆性折减系数 C40 c2=1.0（普通混凝土）C80 c2=0.87；中间按线性规律变化,轴心受拉试验ft,ft,m=0.395fcu,m 0.55,1.2.2 单轴受力下的混凝土强度,混凝土的抗拉强度,混凝土的轴心受拉试验,直接法,间接法,劈拉试验法,弯折试验法,轴拉试验法,试验结果
14、： ft=0.26fcu 2/3 (普通混凝土),近年来高强混凝土轴拉试验数据,混凝土立方体强度的变异系数,考虑到构件和试件的区别，尺寸效应，加荷速度等的影响，规范取,1.2.2 单轴受力下的混凝土强度,轴心抗拉强度ftk与fcu,k的关系,根据我国的100mm立方体的劈裂与抗压试验结果有：fts=0.19fcu 3/4,1.2.2 单轴受力下的混凝土强度,劈裂试验fts,双向正应力下的强度曲线,1.2.3 复合受力下的混凝土强度,双轴应力下的混凝土强度,双向正应力下的强度,1, 2 (拉拉) 强度基本不变,1, 2 (压压) 强度增加,1, 2 (拉压) 强度降低,法向应力和剪应力下的强度曲
15、线,1.2.3 复合受力下的混凝土强度,正应力和剪应力下的强度,剪应力存在，抗拉和抗压强度均降低。,拉应力抗剪强度,压应力0.6fc时 抗剪强度,压应力0.6fc时 抗剪强度,圆柱体三轴受压试验,有侧向约束时的抗压强度,无侧向约束时圆柱体的单轴抗压强度,1.2.3 复合受力下的混凝土强度,三轴受压时的混凝土强度,1.2.4 荷载作用下混凝土的变形性能,单轴受压时的应力-应变关系,标准棱柱体短时加载试验,0,cu,0.30.5fc,0.750.9fc,fc,1.2.4 荷载作用下混凝土的变形性能,标准棱柱体短时加载试验,弹性阶段OA段：,弹塑性阶段AB及BC段：,弹性变形，应力-应变关系近似直线
16、，普通混凝土sA= (0.30.4)fc ，高强混凝土sA=(0.50.7)fc,AB微裂缝稳定发展，产生部分塑性变形，应力-应变曲线偏离直线，横向变形增加。,BC段内部微裂缝连通，不稳定发展，横向变形剧增，体积应变由压缩转为膨胀。普通混凝土sB=0.8fc，高强混凝土sB=0.95fc。,不稳定裂缝发展阶段CD段：,内部微裂缝连通形成破坏面，应变增长速度加剧，达到峰值应变 e 0=0.002。,应变增长，出现纵向裂缝，承载力明显下降，裂缝连通形成斜向破坏面。E点的应变e = (23) e 0，应力s = (0.40.6) fc。,破坏阶段DE段：,混凝土短时加载应力-应变曲线,1.2.4 荷
17、载作用下混凝土的变形性能,标准棱柱体短时加载试验,峰值应变,混凝土极限压应变,轴心抗压强度,长期抗压强度,混凝土应力-应变曲线关键点,混凝土的强度等级,应变加载速率,横向钢筋约束,配箍率增加，间距加密 0 ，cu,影响应力-应变曲线的因素,1.2.4 荷载作用下混凝土的变形性能,美国Hognestad模型,1.2.4 荷载作用下混凝土的变形性能,单轴受压的应力-应变关系模型,西德Rsch模型,1.2.4 荷载作用下混凝土的变形性能,单轴受压的应力-应变关系模型,1.2.4 荷载作用下混凝土的变形性能,单轴受压的应力-应变关系模型,中国现行规范采用模型,1.2.4 荷载作用下混凝土的变形性能,侧
18、向约束混凝土的变形特点,侧向约束对混凝土变形的影响,理论模型,1.2.4 荷载作用下混凝土的变形性能,轴向受拉时的应力-应变关系,混凝土轴向受拉应力-应变曲线,轴拉应力-应变模型,原点切线模量Ec (弹性模量)：拉压相同,变形模量Ec (割线/弹塑性模量):,切线模量Ec,弹性系数 受压=0.41.0； 受拉=0.5； 应力大，弹性系数小,2. 三种模量的大小关系如何？,1.2.4 荷载作用下混凝土的变形性能,混凝土的弹性模量,1. When 成立？,混凝土的弹性模量,510次,c=0.3fc时的割线模量,铁路规范采用:,建筑和公路规范采用:,1.2.4 荷载作用下混凝土的变形性能,混凝土的弹
19、性模量的测定方法,150150 300标准试件,取应力上限0.5fc重复加载卸载后的-图形斜率,混凝土弹性模量的测定,混凝土剪切模量：,Gc= 0.4Ec,泊松比c：,混凝土横向应变与纵向应变的比值.,规范取,由弹性理论：,Gc = 0.417Ec,规范取,1.2.4 荷载作用下混凝土的变形性能,混凝土的泊松比及剪切模量,应力泊松比c 应力较低时c=0.150.18； 接近破坏时c=0.5以上.,1.2.4 荷载作用下混凝土的变形性能,重复荷载下混凝土的变形性能,a. 加荷应力较小时，每次卸荷时塑性变形p逐渐减小，曲线越来越闭合成一直线； b. 加荷应力超过某一应力时，曲线由凸向应力轴逐渐转为
20、凸向应变轴，混凝土内部微裂缝发展加剧趋近破坏。（疲劳破坏）,单次加卸荷,多次重复荷载,曲线与横坐标成一环状,重复荷载下混凝土的疲劳强度,fcf的确定原则：100100 300 or 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,1.2.4 荷载作用下混凝土的变形性能,混凝土的疲劳抗压强度fcf,影响疲劳抗压强度的因素,混凝土强度等级； 荷载重复次数n； 重复荷载应力变化幅度sf,1. 重复次数n及应力幅度为何影响fcf ？,c0.5fc，线性徐变,c0.8fc，非线性徐变,应力低时，胶凝体的粘性流动;,应力高时，混凝土内部微裂缝的不断发展.,在荷载
21、(应力)不变的情况下，变形(应变)随时间而不断增长的现象.,1.2.4 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徐变,徐变的发展： 6个月完成大部分； 一年趋于稳定； 三年完成。,引起徐变的原因：,混凝土的徐变,线性徐变 初应力 c0.5fc 徐变与初应力呈正比, 为常数；,非线性徐变 初应力 c 0.5fc 徐变最终仍收敛，但ci；,不收敛徐变 当c 0.8fc ，徐变发展最终导致破坏。,定义徐变系数,1.2.4 荷载作用下混凝土的变形性能,徐变的描述,c0.5fc，线性徐变,c0.8fc，非线性徐变,混凝土的徐变,式中 cr徐变变形；,ci初始应变。,0.8fc作为混凝土的长
22、期抗压强度。,使构件的变形增加；,在截面中引起应力重分布；,在预应力混凝土结构中引起预应力损失。,1.2.4 荷载作用下混凝土的变形性能,徐变对混凝土结构的不利影响,P撤去，钢筋受压混凝土受拉，可能会引起混凝土开裂,s， c,徐变对混凝土结构的影响,内在因素:混凝土的组成和配比,骨料刚度，体积比，徐变； 水灰比，徐变。,环境影响:养护条件和使用条件,受荷前养护温湿度，徐变； 受荷后环境温度 ，相对湿度 ，徐变。,应力条件:应力水平和加荷龄期,初应力水平ci /fc ，徐变； 加荷时混凝土的龄期 t0 ，徐变。,1.2.4 荷载作用下混凝土的变形性能,影响混凝土徐变的因素,1. 怎样减小混凝土的
23、徐变？,混凝土在空气中结硬体积减小的现象。,混凝土的收缩随t 增长: 两周可完成25%； 一个月可完成 50%； 收缩可延续两年以上.,混凝土开裂应变=(0.52.7)10-4， 而终极收缩应变sh=(25)10-4， 故收缩应变如受到约束，极易导致开裂。,1.2.5 混凝土的非受力变形收缩,混凝土的收缩,混凝土的收缩,混凝土的膨胀(水下建筑物 ) 混凝土在水中硬结过程体积膨胀的现象.,自由收缩：对结构没影响,约束收缩,来自内部的钢筋约束,来自支座的外部约束,1.2.5 混凝土的非受力变形收缩,混凝土收缩的性质,凝缩：水泥水化引起的体积变化,干缩：混凝土中自由水的蒸发引起的体积变化,水泥的品种
24、：水泥等级，制成的混凝土收缩。 水泥的用量：水泥用量、水灰比，收缩。 骨料的性质：骨料弹性模量、级配差，收缩。 养护条件：干燥失水及高温环境，收缩。 混凝土制作方法：混凝土密实性，收缩。 使用环境：使用环境温度、湿度，收缩。 构件的体积与表面积比值：比值大，收缩。,1.2.4 荷载作用下混凝土的变形性能,影响混凝土收缩的因素,1. 怎样减小混凝土的收缩？,未受荷之前构件产生收缩裂缝； 预应力构件中PC筋与混凝土一同回缩引起预应力损失； 超静定结构产生内力。,配置构造钢筋减小收缩应力。 设置施工缝减小超静定结构内力；,1.2.5 混凝土的非受力变形收缩,收缩对混凝土结构的影响,粗骨料不收缩,水泥
25、砂浆收缩,二者界面及砂浆内部产生拉应力及微裂缝,收缩对混凝土结构的不利影响,影响机理,1. 减小混凝土收缩影响有哪些工程措施 ？,钢筋受压， 混凝土受拉,1.2.5 混凝土的非受力变形收缩,徐变与收缩的工程测定,徐变变形的测定,对比试件测收缩变形,徐变与收缩均是描述混凝土的变形随时间缓慢增长的现象，二者密不可分。工程中假定二者相互独立，可相互叠加：,As s1,徐变变形：,1.3 钢筋和混凝土共同工作,钢筋和混凝土粘结的目的和意义； 粘结应力及其表达； 粘结的作用机理与粘结性能； 粘结强度； 保证粘结力的措施； 混凝土对钢筋的保护作用。,主要内容：,钢筋混凝土共同工作问题属构造问题。 构造问题
26、的一些科学概念： 力的传递路径和方式(局部的和总体的) 局部：连接构造、锚固构造；微观受力和传力机理； 总体：整体性和鲁棒性整体牢固性，不应发生与原因不相称的破坏 原则：强连接弱构件,1.3.1 钢筋和混凝土粘结的目的和意义,概述,1.3.1 钢筋和混凝土粘结的意义,RC粘结的意义,钢筋与混凝土之间具有可靠的粘结是保证二者共同受力、协调变形的前提。,无粘结梁,端部锚固的无粘结梁,钢筋不参与受力，变形不协调，该梁如同素混凝土梁,钢筋参与受力，但变形不协调，该梁受力如两铰拱,单位界面面积上粘结作用力沿钢筋轴线方向的分力，即钢筋与混凝土界面上的粘结剪应力。,由钢筋微元体的平衡有,钢筋应力的变化反映了
27、粘结应力的大小； 粘结应力的大小取决于二者的相对变形（滑移）。,1.3.2 粘结应力及其表达,粘结应力的概念,粘结应力的表达,粘结应力的微元体模型,裂缝出现前的粘结作用,梁中粘结应力的分布与V的分布规律相同； 实际上由于微裂缝的存在分布规律还要变化,钢筋的周长,1.3.3 粘结的作用机理与粘结性能,裂缝出现前的粘结作用,锚固粘结,保证钢筋和混凝土共同工作,缝间粘结,改善钢筋混凝土的耗能性能,1.3.3 粘结的作用机理与粘结性能,裂缝出现后的粘结作用,裂缝出现后的粘结作用,拔出试验,半梁试验,搭接长度试验,延伸长度试验,1.3.3 粘结的作用机理与粘结性能,钢筋与混凝土的粘结性能,光圆钢筋的粘结
28、机理及破坏形态,钢筋拔出,1.3.3 粘结的作用机理与粘结性能,光圆钢筋的粘结破坏,光圆钢筋与混凝土的粘结力,胶结力,摩擦力,机械咬合力,有滑移时胶结力即消失,钢筋受力较大时粘结力主要由此二部分组成,混凝土收缩紧紧握裹而产生的摩擦力,水泥胶体与钢筋间的胶结作用,钢筋表面不平、微锈时可显著提高咬合力,粘结力： 以胶结力和摩擦力为主。 破坏过程：滑移前仅有化学吸附作用，一旦混凝土和钢筋产生滑移有摩擦力和机械咬合力，但粘结强度较小，易拔出。 工程措施：端部做弯钩、弯折或焊接短钢筋，和足够的锚固长度。,1.3.3 粘结的作用机理与粘结性能,光圆钢筋的粘结机理,光圆钢筋的锚固措施,变形钢筋的粘结破坏形态
29、,1.3.3 粘结的作用机理与粘结性能,变形钢筋的粘结破坏形态之一,保护层较薄时劈裂破坏,混凝土撕裂,混凝土局部挤碎,刮梨式破坏,变形钢筋的粘结破坏形态,1.3.3 粘结的作用机理与粘结性能,变形钢筋的粘结破坏形态之二,保护层较厚时刮梨式破坏,变形钢筋与混凝土的粘结力,胶结力,摩擦力,机械咬合力,主要作用,1.3.3 粘结的作用机理与粘结性能,变形钢筋的粘结机理,变形钢筋的粘结机理,变形肋嵌入混凝土产生的咬合力,粘结力： 滑移前有胶结力； 滑移后以摩擦力、机械咬合力为主。 破坏过程： 保护层c较薄:肋间挤压力引起的环向或斜向拉应力达到ft，产生劈裂破坏； 保护层c较厚或布置箍筋时，产生刮犁式破
30、坏，钢筋被拨出。 工程措施： 变形钢筋端部可不做弯钩，应有足够的锚固长度。,1.3.3 粘结的作用机理与粘结性能,变形钢筋的粘结机理,一般用拔出试验测出钢筋与混凝土间的平均粘结强度:,钢筋周长,埋置长度,拔出拉力,1.3.4 粘结强度,拔出试验测粘结强度,粘结强度的测定,粘结强度的测定,混凝土强度等级: 相对保护层厚度c/d: 钢筋净间距s: 横向配筋: 钢筋表面外形特征: 受力情况:,粘结强度与ft成正比；,c/d，侧向约束作用，抵抗劈裂破坏的能力，粘结强度。,横向钢筋限制了径向裂缝的发展，阻止劈裂破坏的发生，粘结强度.,光面筋表面凹凸较小，机械咬合作用小，粘结强度低; 变形筋肋的相对受力面
31、积越大，其粘结强度越大。,侧压力可增大摩擦，粘结强度； 剪力及斜裂缝使锚固钢筋受到销栓作用，粘结强度； 反复荷载使肋前肋后的混凝土被挤碎，咬合作用，粘结强度,1.3.4 粘结强度,影响粘结强度的因素,当s较大时（s2c），可能是保护层劈裂； 当s较小时（s2c），可能沿钢筋连线劈裂，粘结强度,保证锚固长度和搭接长度；,保证钢筋周围的混凝土保护层有足够的厚度；,光圆筋在端部做成弯钩。,混凝土强度等级不宜太低；,受力较大钢筋采用变形钢筋；,接头部位、锚固区箍筋加密；,1.3.5 保证粘结力的措施,保证粘结力的主要措施,保护层厚度c不能太小,c钢筋直径d 板：c15mm 梁：c25mm 柱：c30m
32、m,1.3.5 保证粘结力的措施,足够的保护层厚度,混凝土保护层厚度,锚固设计的基本原则：保证足够的锚固粘结强度以使钢筋强度得以充分利用，即,1.3.5 保证粘结力的措施,足够的锚固长度,锚固设计的原则,钢筋屈服时正好发生锚固破坏,受拉纵筋的基本锚固长度la,钢筋抗拉强度设计值,锚固钢筋直径或锚固并筋的等效直径，双筋为1.4ds，三根为1.7ds,锚固钢筋的外形系数,混凝土的抗拉强度设计值,锚固钢筋的外形系数,受拉纵筋的锚固长度,1.3.5 保证粘结力的措施,现行规范基本锚固长度（GB50010）：,粗直径钢筋的修正：d25mm 时 1.1 环氧树脂涂层钢筋修正： 1.25 保护层厚度的修正：
33、 当c3d时 0.8 （有利） 配筋余量的修正：设计/实际配筋量 As,d/As,c; 抗震不修正 锚固长度的最低限度：上述修正系数可连乘，但,锚固长度la 的修正,1.3.5 保证粘结力的措施,1. 为何要作这些修正 ？,受压钢筋的锚固长度,连接形式,绑扎搭接,机械连接,1.3.5 保证粘结力的措施,钢筋的连接,焊接,轴心受拉及小偏拉构件的纵筋不得采用； 受拉筋d28mm，受压筋d32mm，不宜采用。,直接承受动力荷载的构件，宜采用,绑扎搭接,套筒连接,电渣压力焊,闪光对焊,宜设置在受力较小处； 同一根钢筋上宜少设接头； 接头宜相互错开。,控制同一连接区段纵向钢筋接头面积百分率(As,l/A
34、s,t ):,机械连接或焊接：不宜大于50%,绑扎搭接：,对梁板及墙类构件宜25%； 对柱类构件宜50%。,连接接头的位置,1.3.5 保证粘结力的措施,受拉纵筋搭接长度,受拉纵筋锚固长度,搭接长度修正系数,纵向受拉钢筋,绑扎搭接长度ll,1.3.5 保证粘结力的措施,受拉纵筋搭接长度修正系数,纵向受压钢筋,混凝土内部孔隙Ca(OH)2 饱和溶液高碱度（PH=12.6）,钢筋表面形成钝化膜,阻止钢筋锈蚀,保证混凝土的密实性； 足够的保护层厚度； 控制构件裂缝宽度；,1.3.6 混凝土对钢筋的保护作用,阻止钢筋锈蚀,CO2等酸性气体,中和,Cl-等有害离子,破坏,详见GB/T50476-2008
35、混凝土结构耐久性设计规范！,混凝土阻止钢筋锈蚀的机理,环境类别及设计使用年限,混凝土的导热性差，传热速度为钢材的1/50,1.3.6 混凝土对钢筋的保护作用,提高钢筋的耐火性能,混凝土保护层具有良好的隔热作用,改善混凝土结构中钢筋的耐火性能,eg. C=25mm,10001100温度作用下，1h后钢筋温度仅为550。,9.11 恐怖袭击,混凝土提高钢筋耐火性能的机理,本章小结,软钢和硬钢的应力-应变曲线不同，软钢以屈服强度作为强度设计值的取值依据，硬钢则以条件屈服强度0.2作为强度设计值的取值依据。 HPB235、HPB335及HRB400级热轧钢筋通常用于RC结构；RRB400、冷拔低碳钢丝
36、、高强钢丝、钢绞线、冷轧带肋钢筋、热处理钢筋可用于PC结构。 混凝土结构中钢筋应满足强度、塑性、可焊性及与混凝土的可靠粘结等方面的要求。 冷拉能提高钢材的抗拉强度；冷拔可同时提高抗拉及抗压强度； 我国采用边长为150mm的混凝土立方体标准试块的抗压强度评定混凝土强度等级。轴心抗压强度是混凝土最基本的强度指标，抗拉强度及复合应力状态下的混凝土强度均与其有关； 混凝土的收缩和徐变对RC及PC结构构件的性能有重大影响； 钢筋与混凝土的粘结力是二者能够共同工作的根本保证，应采取必要的措施保证二者之间的可靠粘结。,本章思考题,软钢和硬钢的应力-应变曲线有何不同？其强度设计值分别如何取值？ 我国规范采用了怎样的钢筋应力-应变模型？ 混凝土结构中钢筋的选用应满足哪些要求？ 立方体抗压强度与轴心抗压强度有何联系和区别？ 我国规范采用了怎样的混凝土应力-应变模型？ 混凝土的收缩和徐变对RC及PC结构构件的性能有哪些不利影响？ 我国规范给出钢筋的锚固长度是如何确定的？,
