1、會計學1鋼筋錨固與搭接長的確定與裂縫寬計算鋼筋錨固與搭接長的確定與裂縫寬計算模式模式鋼筋與混凝土的粘結鋼筋與混凝土的粘結鋼筋和混凝土這兩種材料結合在一起，在荷載、溫度、收縮等外界因素作用下，能夠共同工作，除了兩者具有相近的線膨脹系數外，主要是由于混凝土硬化后，鋼筋與混凝土之間產生了良好的粘結能力。通過粘結，傳遞鋼筋和混凝土之間的應力，協調變形2第1頁/共35頁粘結力的產生粘結力的產生混凝土中埋入一根直徑為d的光面鋼筋，在其端部施加拉力N，如果鋼筋和混凝土之間無粘結，鋼筋將輕易被拔出；如果有粘結，但是鋼筋埋入長度不足，也同樣被拔出。以混凝土梁為例，受荷彎曲后的變形，如果鋼筋和混凝土無粘結，兩者不

2、會產生阻止相對滑移的作用力，鋼筋不參與受拉，配筋梁就和素混凝土梁沒有區別存在粘結時鋼筋段：()sssssdAAd dx4sdddx3第2頁/共35頁兩類粘結狀態兩類粘結狀態根據混凝土構件中鋼筋受力狀態的不同，粘結應力狀態可分作兩類問題鋼筋端部的錨固粘結如簡支梁支座處的鋼筋端部、梁跨間的主筋搭接或切斷、懸臂梁和梁柱節點受拉主筋的外伸段等。要使鋼筋承受所需拉力，就要求有足夠錨固長度以積累足夠的粘結力。否則將發生錨固破壞（脆性破壞）裂縫間粘結受拉構件混凝土開裂后，裂縫截面上混凝土退出工作，使鋼筋拉應力增大。但是粘結應力使裂縫之間的混凝土參與受拉，鋼筋應力的變化受到粘結應力的影響4第3頁/共35頁粘結

3、機理粘結機理（1）混凝土顆料的化學作用產生的混凝土與鋼筋之間的膠結力； 有滑移時粘附力即消失（2）混凝土收縮將鋼筋緊緊握固而產生的摩擦力；（擠壓力越大，接觸面越粗糙，摩擦力越大）（3） 鋼筋表面凹凸不平與混凝土之間產生的咬合力；（4）鋼筋端部加彎鉤、彎折或在錨固區焊短鋼筋、焊角鋼等來提供錨固能力。光圓鋼筋：源于鋼筋表面的凹凸不平如銹蝕變形鋼筋：源于鋼筋表面突出的橫肋5第4頁/共35頁光圓鋼筋變形鋼筋粘結力的各部分都與鋼筋表面的粗糙度和銹蝕程度密切相關，在試驗中很難單獨量測或嚴格區分。面且在鋼筋的不同受力階段，隨著鋼筋滑移的發展，荷載的加卸等各部分粘結作用也有變化。6第5頁/共35頁7搭接機理搭

4、接機理基本條件：兩根鋼筋之間有足夠多的混凝土第6頁/共35頁光圓鋼筋粘結機理拔出試驗，量測到的拉力或平均粘結應力與鋼筋兩端滑移曲線關系鋼筋應力沿埋長分布粘結應力沿埋長分布滑移隨荷載變化分布8第7頁/共35頁對典型試驗的觀察與分析表明加荷初期，拉力較小，鋼筋與混凝土界面上開始受剪時，化學膠著力起主要作用，此時界面上無滑移隨著拉力增大:從加荷端開始產生滑移，化學膠著力逐漸喪失，摩擦力開始起主要作用，此時，滑移逐漸增大，粘結剛度逐漸減小。隨著滑移的增大，自由端產生滑移，粘結應力逐漸增大后達到峰值，稱為峰值粘結強度。隨著滑移急劇增大，N-S曲線進人下降段 光面鋼筋的粘結破環屬剪切型破壞，光面鋼筋與棍凝

5、土的鉆結較差，表現為粘結強度較低、滑移較大.9第8頁/共35頁變形鋼筋粘結機理當受荷開始拉力不大、鋼筋與混凝土之問的界面開始受剪時，主要是化學膠著力和摩擦力起作用。當界面剪應力逐漸增大，化學膠著力和摩擦力的作用逐漸減小或喪失，機械咬合力逐漸起主導作用。10第9頁/共35頁變形鋼筋受拉時，肋的凸緣擠壓周圍餛凝土，對混凝土產生斜向的擠壓力，大大地提高了機械咬合力，改變了粘結受力機理。有利于鋼筋在混凝土中的粘結錨固性能。11第10頁/共35頁12第11頁/共35頁13第12頁/共35頁粘結強度影響因素粘結強度影響因素影響因素混凝土強度澆注位置（水平澆注、豎向澆注）鋼筋的外形特征保護層厚度和鋼筋的凈距

6、14第13頁/共35頁錨固、搭接長度錨固、搭接長度錨固設計的基本原則是必須保證足夠的錨固粘結強度以使鋼筋強度得以充分利用ataldcdpl2)2(tdcp)21(tufdcp)21(采用鋼筋屈服時強度t24ddl aylfd4u15asuulTttf錨固破壞第14頁/共35頁當變形鋼筋肋傾角為45時uuptyafdcfdl)21(tytyafdfdcfdcdfl）（211)21(在肋傾角為45情況下：16第15頁/共35頁實用錨固長度的計算公式dffltyab外形系數aa abll不同錨固條件下錨固長度1、當帶肋鋼筋的公稱直徑大于25時取1. 10;2、環氧樹脂涂層帶肋鋼筋取1. 25 ;3、

7、施工過程中易受擾動的鋼筋取1. 10;17基本錨固長度第16頁/共35頁對于鋼筋的搭接，力學機理與錨固完全一致allll根據位于同一連接區段內的鋼筋搭接接頭面積百分率按下列公式計算縱向受拉鋼筋搭接長度修正系數18第17頁/共35頁裂縫寬度計算模式裂縫寬度計算模式第18頁/共35頁裂縫機理分析裂縫機理分析粘結滑移法 最早從鋼筋混凝土軸心受拉桿的試驗研究中提出了粘結滑移法，以后的研究遵循其基本概念加以補充和修正。20第19頁/共35頁21基本假定：開裂后，裂縫處混凝土退出工作，鋼筋和混凝土之間發生滑移，混凝土退回至虛線位置裂縫寬度=裂縫間鋼筋和混凝土的變形差值先求出裂縫間距第20頁/共35頁12s

8、sssctAAA f先確定裂縫間距，取混凝土裂縫間距L的一段混凝土隔離體，左端為裂縫，右端混凝土達到抗拉強度取鋼筋為隔離體，鋼筋兩端的不平衡力由粘結應力來平衡，假定粘結應力沿鋼筋分布均勻12ssssmAAulmctulA f2/ 4sAd4/sudAd44cttmsmA ffddlA22第21頁/共35頁混凝土材料的執拉強度與粘結強度有著幾乎成正比的關系，因此，當混凝土強度和鋼筋外形特征給定時，裂縫的平均間距將與d/p有關4tmfddlK上式表明，當配筋率 相同時，鋼筋直徑越細，裂縫間距越小，裂縫寬度也越小，也即裂縫的分布和開展會密而細，這是控制裂縫寬度的一個重要原則。12()dlKK修正公式

9、：K1和K2為試驗數據回歸分析所得參數值對于光圓鋼筋取1.0，變形鋼筋取0.723第22頁/共35頁受彎、偏心受壓、偏心受拉構件的裂縫間距對于受彎構件，可將受拉區近似作為一軸心受拉構件，根據粘結力的有效影響范圍，取有效受拉面積Ate=0.5bh+(bf-b)hf，因此將式中配筋率的用以下受拉區有效配筋率替換后，即可用于受彎構件.ffstehbbbhA)(5 . 012()tedlKK24第23頁/共35頁平均的裂縫寬度的計算 粘結滑移法假設構件開裂后橫貫截面的裂縫寬度相同，即在鋼筋附近和構件表面的裂縫寬度相等。所以，裂縫寬度應該是裂縫問距范圍內鋼筋和混凝土的受拉伸長差()mscl混凝土的平均拉

10、應變遠小于鋼筋拉應變，可以忽略不計。故裂縫寬度計算式簡化為smslE為鋼筋不均勻系數，是裂縫間鋼筋平均應變與裂縫截面上鋼筋平均應變的比值25第24頁/共35頁由于鋼筋與混凝土間存在粘結應力，隨著距裂縫截面距離的增加，裂縫間混凝土逐漸參與受拉工作，鋼筋應力逐漸減小，因此鋼筋應力沿縱向的分布是不均勻的。裂縫截面處鋼筋應力最大，裂縫中間鋼筋應力最小，其差值反映了混凝土參與受拉工作的大小。26第25頁/共35頁smslE對于鋼筋不均勻系數的確定的大小反映了受拉混凝土參與工作的程度Efsen公式Hemuponckun公式丁大鈞公式趙國藩公式601s1()fcttMfM 1.1(1)fMM1tsf27第2

11、6頁/共35頁裂縫表面是一個規則的曲面。裂縫寬度沿截面發生顯著變化，在鋼筋周界處的寬度最小，構件表面的裂縫寬度最大，二者相差3一7倍。粘結一滑移法假設裂縫兩側為平行的平面及裂縫沿截面等寬與此不符。粘結滑移理論存在的一些問題構件的受拉裂縫，除了表面上垂直于鋼筋軸線的、間距和寬度都大的裂縫外，還有自鋼筋表面橫肋處向外延伸的內部斜裂縫。這些斜裂縫首先在張拉端或裂縫截面附近產生，隨著鋼筋應力的增大而逐漸沿軸線向內發展。裂縫的數量多，間距小，往外延伸，但未達構件表面。28第27頁/共35頁無滑移理論無滑移理論配筋率和鋼筋直徑對于裂縫寬度和距離影響很小假設1.鋼筋與混凝土交界面處無相對滑移，即裂縫寬度為零

12、2. 構件表面裂縫的寬度隨著該點至鋼筋的距離（保護層厚度）成正比增大29第28頁/共35頁不同截面形狀的軸心受拉桿和受彎梁的裂縫間距與保護層厚度關系的試驗數據2mlc2mmlcmax24mc平均裂縫間距表面裂縫平均寬度裂縫最大寬度30第29頁/共35頁裂縫平均寬度與保護層厚度關系試驗數據變形鋼筋光圓鋼筋1.67mc1.89mc兩種試驗的概念和結論相同，經驗系數略有出入31第30頁/共35頁Broms（美）Base（英）等人通過試驗得出：cKwcmcK為試驗常數，主要與鋼筋類型有關C 為保護層厚度cklm1這一結論對于c=1580mm范圍內的裂縫相符較好，c80mm時，計算的裂縫寬度普遍偏高32第31頁/共35頁粘接滑移與無滑移理論的結合粘接滑移與無滑移理論的結合粘結滑移法和無滑移法都對揭示混凝土受拉裂縫的規律作出了貢獻，但是它們計算式的形式和計算結果差別很大，又都不能完全地解釋所有的試驗現象和數據考慮構件保護層厚度對裂縫寬度的作用，又修正鋼筋界面上相對滑移和裂縫寬度為零的假設Ferry-Borges根據150個拉桿試驗，給出裂縫間距公式12mtedlk ck保護層厚度決定的