⑴ 建筑结构与建筑设备辅导--钢筋的种类及其力学性能
(三)钢筋的种类及其力学性能
1.钢筋的品种和级别
在钢筋混凝土中,采用的钢材型式有两大类:一类是劲性钢筋,由型钢(如角钢、槽钢、工字钢等)组成。在钢筋混凝土构件中置人型钢的称为劲性钢筋混凝土,通常在荷重大的构件中才采用。另一类是柔性钢筋,即通常所指的钢筋。柔性钢筋又包括钢筋和钢丝两类。钢筋按外形分为光圆钢筋和变形钢筋两种。钢筋的品种很多,可分为碳素钢和普通低合金钢。碳素钢按其含碳量的多少,分为低碳钢(含碳<0.25%),中碳钢(含碳0.25%—0.6%)和高碳钢(含碳0.6%-1.4%)。低碳钢强度低但塑性好,称为软钢;高碳钢强度高但塑性、可焊性差,称为硬钢。普通低合金钢,除了含有碳素钢的元素外,又加入了少量的合金元素,如锰、硅、矾、钛等,大部分低合金钢属于软钢。
建筑工程中,常用的钢筋按加工艺的不同分为:热轧钢筋、冷拉钢筋。冷轧带肋钢筋、冷轧扭钢筋、热处理钢筋、碳素钢丝、刻痕钢丝、冷拔低碳钢丝、钢绞线等。对热轧钢筋,按其强度分为HPB235、HRB335、HRB400、RRB400四种。钢筋级别越大强度越高,但塑性越低。HPB235钢为普通碳素钢筋,HBB335、HRB400、RRB400级钢筋均为普通低合金钢。
2.钢筋的应力,应变曲线和力学性能指标
钢筋混凝土及预应力混凝土结构中所用的钢筋可分为两类:有明显屈服点的钢筋(一般称为软钢)和无明显屈服点的钢筋(一般称为硬钢)。
钢筋的力学性能指标有4个,即屈服强度、极限抗拉强度、伸长率和冷弯性能。
(1)屈服强度
对于软钢,取下屈服点的应力作为屈服强度。对无明显屈服点的硬钢,设计上通常取残余应变为0.2%时所对应的应力作为假想的屈服点,称为条件屈服强度,用σ0.2来表示。对钢丝和热处理钢筋的σ0.2,规范统一取0.8倍极限抗拉强度。
(2)极限抗拉强度
对于软钢,取应力-应变曲线备腊中的点为极限抗拉强度;对于硬钢,规范规定,将应力-应变曲线的点作为强度标准值的依据。
(3)伸长率
伸长率是衡量钢筋塑性性能的一个指称,用δ表示。δ为钢筋试件拉断后的残余应变,其值为:
式中 l1——钢筋试件受力前的量测标距长度;
12--试件经拉断并重新拼合后的量测得到的标距长度。
应变量测标距按规定有l1=5d(d为试件直径)、l0d,和按固定长度l00mm三种,相应的伸长率分别为δ5、δ10、δ100,标距越短,平均残余应变越大,因此,一般δ5>δ10>δ100。
伸长率大的钢筋塑性性能好,拉断前有明显的预兆;伸长率小的钢筋塑性性能差,其破坏会突然发生,呈脆性特征,具有明显屈服点的钢筋有较大的伸长率,而无明显屈服点的钢筋伸长率很小。
(4)冷弯试验
冷弯试验是检验钢筋塑性的另一种方法。伸长率一般不能反映仿州滑钢筋的脆化倾向,而冷弯性能可间接地反映钢筋的塑性性能和内在质量。冷弯试验的两个主要参数是弯心直径D和冷弯角度a。将要试验的钢筋(直径为d)绕某一规定直径的钢辊轴(直径为D)进行弯曲。冷弯试验合格的标准为在规定的D和a下冷弯后的钢筋无裂纹、鳞落或断裂现象。
上述钢筋的4项指标中,对有明显屈服点的钢筋均须进行测定,对无明显屈服点的钢筋则只测定后3项。
3.钢筋强度的标准值和设计值
(1)钢筋强度的标准值
规范规定,钢筋强度标准值具有不小于95%的保证率。
对热轧钢筋和冷轧钢筋(工程中称为软钢)的强度标准值根据屈服强度确定,其保证率为 97.73%。
对钢丝、钢绞线、冷拔低碳钢丝、热处理钢筋、冷轧带肋钢筋(工程中称为硬钢),取残余应变为0.2%的应力σ0.2作为“条件屈服强度”。
(2)钢筋强度的设计值
将受拉钢筋的强度标准值除以钢材的材料分项系数7,后即得受拉钢筋的强度设计值。
热轧钢筋的材料分项系数由可靠度分析确定;其他钢筋根据工程经验校准确定;预应 力钢筋的材料分项系数在取值上略高迹祥于非预应力钢筋,主要是考虑其质量还不够稳定以及 张拉钢丝时允许有5%的钢丝被拉断等原因。
别按(混凝土规范》表4.2.3-1和表4.2.3-2采用。
4.钢筋的冷加工
对低、中碳钢进行冷加工,可提高钢材的强度。
(1)冷拉钢筋
将钢筋拉到超过屈服强度的某一应力,然后卸荷至零,此时将产生残余变形。如立即重新加荷,应力-应变曲线将沿进行,屈服强度提高至,钢筋冷拉后强度得以提高。如冷拉卸荷后,经过一段时间再加荷,则应力-应变曲线将沿继续进行,屈服强度提高,此变化称为“冷拉时效”。经冷拉时效后的钢筋,其强度有所提高而延伸率却减小了。因此,如果合理地选择一个点,就可以使钢筋强度有所提高的同时,又保持了一定的塑性。
(2)冷拔钢丝
将钢筋施加强力,使其通过比其直径小的硬质合金拔丝模,就可拔成直径较细的钢丝。经多次冷拔后,钢丝的强度比原来提高很多,但塑性却降低。
冷拉只能提高钢筋的抗拉强度,因此不宜作为受压钢筋,冷拔则可同时提高钢材的抗拉及抗压强度。
(3)冷轧带肋钢筋
冷轧带肋钢筋是将热轧圆盘条经过冷轧或冷拔减轻后,在其表面形成三面(或两面)有肋的钢筋,肋呈月牙形。
冷轧带肋钢筋属硬钢,无明显的屈服点,按其抗拉强度分为LL550、LL650、LL 800三个强度等级。由于表面带肋,故增加了钢筋与混凝土之间的咬合力,具有良好的锚固性能。
LL550级的冷轧带肋钢筋,由于强度较低,主要用以代替I级光面钢筋,可用于板的受力筋或梁的架立筋中,直径一般为4—12mm。L L650级和LL 800级的冷轧带肋钢筋,强度较高,可用于取代冷拔钢丝用于预应力中,小型构件中,直径—般为4-6mm。
5.钢筋材料的选用
钢筋混凝土材料中不宜采用强度过高的钢筋。这是因为混凝土的抗拉强度很低,若钢筋强度过高,则当混凝土中的拉应力超过抗拉强度而产生裂缝时,钢筋强度还远未屈服,致使钢筋强度不能充分发挥作用。钢筋的采用可参照下述规定:
(1)普通钢筋(普通钢筋系指用于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HBB400级和HBB335级钢筋,也可采用HPB235级和RRB400级钢筋。
(2)预应力钢筋宜采用高强的预应力钢绞线、钢丝,也可采用热处理钢筋。
对中、小型构件中的预应力钢筋,宜采用Lift50级或IL800级冷轧带肋钢筋,也可采用甲级冷拔低碳钢丝。
(3)在钢筋混凝土结构中,轴心受拉和小偏心受拉构件的钢筋抗拉强度设计值大于300N/mm2时,仍应按300N/mm2取用。
⑵ 土木0705的考题
问答题参考答案
绪 论
1. 什么是混凝土结构?根据混凝土中添加材料的不同通常分哪些类型?
答:混凝土结构是以混凝土材料为主备茄,并根据需要配置和添加钢筋、钢骨、钢管、预应力钢筋和各种纤维,形成的结构,有素混凝土结构、钢筋混凝土结构、钢骨混凝土结构、钢管混凝土结构、预应力混凝土结构及纤维混凝土结构。混凝土结构充分利用了混凝土抗压强度高和钢筋抗拉强度高的优点。
2.钢筋与混凝土共同工作的基础条件是什么?
答:混凝土和钢筋协同工作的条件是:
(1)钢筋与混凝土之间产生良好的粘结力,使两者结合为整体;
(2)钢筋与混凝土两者之间线膨胀系数几乎相同,两者之间不会发生相对的温度变形使粘结力遭到破坏;
(3)设置一定厚度混凝土保护层;
(4)钢筋在混凝土中有可靠的锚固。
3.混凝土结构有哪些优缺点?
答:优点:(1)可模性好;(2)强价比合理;(3)耐火性能好;(4)耐久性能好;(5)适应灾害环境能力强,整体浇筑的钢筋混凝土结构整体性好,对抵抗地震、风载和爆炸冲击作用有良好性能;(6)可以就地取材。
钢筋混凝土结构的缺点:如自重大,不利于建造大跨结构;抗裂性差,过早开裂虽不影响承载力,但对要求防渗漏的结构,如容器、管道等,使用受到一定限制;现场浇筑施工工序多,需养护,工期长,并受施工环境和气候条件限制等。
第2章 钢筋和混凝土的力学性能
1.软钢和硬钢的区别是什么?设计时分别采用什么值作为依据?
答:有物理屈服点的钢筋,称为软钢,如热轧钢筋和冷拉钢筋;无物理屈服点的钢筋,称为硬钢,如钢丝、钢绞线及热处理钢筋。
软钢有两个强度指标:一是屈服强度,这是钢筋混凝土构件设计时钢筋强度取值的依据,因为钢筋屈服后产生了较大的塑性变形,这将使构件变形和裂缝宽度大大增加以致无法使用,所以在设计中采用屈服强度 作为钢筋的强度极限。另一个强度指标是钢筋极限强度 ,一般用作钢筋的实际破坏强度。
设计中硬钢极限抗拉强度不能作为钢筋强度取值的依据,一般取残余应变为0.2%所对应的应力σ0.2作为无明显流幅钢筋的强度限值,通常称为条件屈服强度。对于高强钢丝,条件屈服强度相当于极限抗拉强度0.85倍。对于热处理钢筋,则为0.9倍。为了简化运算,《混凝土结构设计规范》统一取σ0.2=0.85σb,其中σb为无明显流幅钢筋的极限抗拉强度。
2.我国用于钢筋混凝土结构的钢筋有几种?我国热轧钢筋的强度分为几个等级庆衡?
答:目前我国用于钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构的钢筋主要品种有钢筋、钢丝和钢绞线。根据轧制和加工工艺,钢筋可分为热轧钢筋、热处理钢筋和冷加工钢筋。
热轧钢筋分为热轧光面钢筋HPB235、热轧带肋钢筋HRB335、HRB400、余热处理钢筋RRB400(K 20MnSi,符号 ,Ⅲ级)。热轧钢筋主要用于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普通钢筋。
3.在钢筋混凝土结构中,宜采用哪些钢筋?
答:钢筋混凝土结构及预应力混凝土结构的钢筋,应按下列规定采用:(1)普通钢筋宜采用HRB400级和HRB335级钢筋,也可采用HPB235级和RRB400级钢筋;(2)预应力钢筋宜采用预应力钢绞线、钢丝,也可采用热处理钢筋。
4.简述混凝土立方体抗压强度。
答:混凝土标准立方体的抗压强度,我国《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T50081-2002)规定:边长为150mm的标准立方体试件在标准条件(温度20±3℃,相对温度≥90%)下养护28天后,以标准试验方法(中心加载,加载速度为0.3~1.0N/mm2/s),试件上、下表面不涂润滑剂,连续加载直至试件破坏,测得混凝土抗压强度为混凝土标准立方体的抗压强度fck,单位N/mm2。
fck——混凝土立方体试件抗压强度;
F——试件破坏荷载;
A——试件承压面积。
5.简述混凝土轴心抗压强度。
答:我国《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T50081-2002)采用150mm×150mm×300mm棱柱体作为混凝土轴心抗压强度试验的标准试件,混凝土试件轴心抗压强度
fcp——混凝土轴心抗压强度;
F——试件破坏荷载;
A——试件承压面积。
6.混凝土的强度等级是如何确定的。誉滚做
答:混凝土强度等级应按立方体抗压强度标准值确定,混凝土立方体抗压强度标准值fcu,k,我国《混凝土结构设计规范》规定,立方体抗压强度标准值系指按上述标准方法测得的具有95%保证率的立方体抗压强度,根据立方体抗压强度标准值划分为C15、C20、 C25、C30、C35、C40、C45、C50、 C55、 C60、C65、 C70、 C75、 C80十四个等级。
7.简述混凝土三轴受压强度的概念。
答:三轴受压试验是侧向等压σ2=σ3=σr的三轴受压,即所谓常规三轴。试验时先通过液体静压力对混凝土圆柱体施加径向等压应力,然后对试件施加纵向压应力直到破坏。在这种受力状态下,试件由于侧压限制,其内部裂缝的产生和发展受到阻碍,因此当侧向压力增大时,破坏时的轴向抗压强度相应地增大。根据试验结果分析,三轴受力时混凝土纵向抗压强度为
fcc′= fc′+βσr
式中:fcc′——混凝土三轴受压时沿圆柱体纵轴的轴心抗压强度;
fc′ ——混凝土的单轴圆柱体轴心抗压强度;
β ——系数,一般普通混凝土取4;
σr ——侧向压应力。
8.简述混凝土在单轴短期加载下的应力~应变关系特点。
答:一般用标准棱柱体或圆柱体试件测定混凝土受压时的应力应变曲线。轴心受压混凝土典型的应力应变曲线如图,各个特征阶段的特点如下。
混凝土轴心受压时的应力应变曲线
1)应力σ≤0.3 fc sh
当荷载较小时,即σ≤0.3 fc sh,曲线近似是直线(图2-3中OA段),A点相当于混凝土的弹性极限。此阶段中混凝土的变形主要取决于骨料和水泥石的弹性变形。
2)应力0.3 fc sh <σ≤0.8 fc sh
随着荷载的增加,当应力约为(0.3~0.8) fc sh,曲线明显偏离直线,应变增长比应力快,混凝土表现出越来越明显的弹塑性。
3)应力0.8 fc sh <σ≤1.0 fc sh
随着荷载进一步增加,当应力约为(0.8~1.0) fc sh,曲线进一步弯曲,应变增长速度进一步加快,表明混凝土的应力增量不大,而塑性变形却相当大。此阶段中混凝土内部微裂缝虽有所发展,但处于稳定状态,故b点称为临界应力点,相应的应力相当于混凝土的条件屈服强度。曲线上的峰值应力C点,极限强度fc sh,相应的峰值应变为ε0。
4)超过峰值应力后
超过C点以后,曲线进入下降段,试件的承载力随应变增长逐渐减小,这种现象为应变软化。
9.什么叫混凝土徐变?混凝土徐变对结构有什么影响?
答:在不变的应力长期持续作用下,混凝土的变形随时间而缓慢增长的现象称为混凝土的徐变。
徐变对钢筋混凝土结构的影响既有有利方面又有不利方面。有利影响,在某种情况下,徐变有利于防止结构物裂缝形成;有利于结构或构件的内力重分布,减少应力集中现象及减少温度应力等。不利影响,由于混凝土的徐变使构件变形增大;在预应力混凝土构件中,徐变会导致预应力损失;徐变使受弯和偏心受压构件的受压区变形加大,故而使受弯构件挠度增加,使偏压构件的附加偏心距增大而导致构件承载力的降低。
10.钢筋与混凝土之间的粘结力是如何组成的?
答:试验表明,钢筋和混凝土之间的粘结力或者抗滑移力,由四部分组成:
(1)化学胶结力:混凝土中的水泥凝胶体在钢筋表面产生的化学粘着力或吸附力,来源于浇注时水泥浆体向钢筋表面氧化层的渗透和养护过程中水泥晶体的生长和硬化,取决于水泥的性质和钢筋表面的粗糙程度。当钢筋受力后变形,发生局部滑移后,粘着力就丧失了。
(2)摩擦力:混凝土收缩后,将钢筋紧紧地握裹住而产生的力,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。它取决于混凝土发生收缩、荷载和反力等对钢筋的径向压应力、钢筋和混凝土之间的粗糙程度等。钢筋和混凝土之间的挤压力越大、接触面越粗糙,则摩擦力越大。
(3)机械咬合力: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,即混凝土对钢筋表面斜向压力的纵向分力,取决于混凝土的抗剪强度。变形钢筋的横肋会产生这种咬合力,它的咬合作用往往很大,是变形钢筋粘结力的主要来源,是锚固作用的主要成份。
(4)钢筋端部的锚固力:一般是用在钢筋端部弯钩、弯折,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。
第2章 轴心受力构件承载力
1.轴心受压构件设计时,如果用高强度钢筋,其设计强度应如何取值?
答:纵向受力钢筋一般采用HRB400级、HRB335级和RRB400级,不宜采用高强度钢筋,因为与混凝土共同受压时,不能充分发挥其高强度的作用。混凝土破坏时的压应变0.002,此时相应的纵筋应力值бs’=Esεs’=200×103×0.002=400 N/mm2;对于HRB400级、HRB335级、HPB235级和RRB400级热扎钢筋已达到屈服强度,对于Ⅳ级和热处理钢筋在计算fy’值时只能取400 N/mm2。
2.轴心受压构件设计时,纵向受力钢筋和箍筋的作用分别是什么?
答:纵筋的作用:①与混凝土共同承受压力,提高构件与截面受压承载力;②提高构件的变形能力,改善受压破坏的脆性;③承受可能产生的偏心弯矩、混凝土收缩及温度变化引起的拉应力;④减少混凝土的徐变变形。横向箍筋的作用:①防止纵向钢筋受力后压屈和固定纵向钢筋位置;②改善构件破坏的脆性;③当采用密排箍筋时还能约束核芯内混凝土,提高其极限变形值。
3.简述轴心受压构件徐变引起应力重分布?(轴心受压柱在恒定荷载的作用下会产生什么现象?对截面中纵向钢筋和混凝土的应力将产生什么影响?)
答:当柱子在荷载长期持续作用下,使混凝土发生徐变而引起应力重分布。此时,如果构件在持续荷载过程中突然卸载,则混凝土只能恢复其全部压缩变形中的弹性变形部分,其徐变变形大部分不能恢复,而钢筋将能恢复其全部压缩变形,这就引起二者之间变形的差异。当构件中纵向钢筋的配筋率愈高,混凝土的徐变较大时,二者变形的差异也愈大。此时由于钢筋的弹性恢复,有可能使混凝土内的应力达到抗拉强度而立即断裂,产生脆性破坏。
4.对受压构件中纵向钢筋的直径和根数有何构造要求?对箍筋的直径和间距又有何构造要求?
答:纵向受力钢筋直径d不宜小于12mm,通常在12mm~32mm范围内选用。矩形截面的钢筋根数不应小于4根,圆形截面的钢筋根数不宜少于8根,不应小于6根。
纵向受力钢筋的净距不应小于50mm,最大净距不宜大于300mm。其对水平浇筑的预制柱,其纵向钢筋的最小净距为上部纵向受力钢筋水平方向不应小于30mm和1.5d(d为钢筋的最大直径),下部纵向钢筋水平方向不应小于25mm和d。上下接头处,对纵向钢筋和箍筋各有哪些构造要求?
5.进行螺旋筋柱正截面受压承载力计算时,有哪些限制条件?为什么要作出这些限制条件?
答:凡属下列条件的,不能按螺旋筋柱正截面受压承载力计算:
① 当l0/b>12时,此时因长细比较大,有可能因纵向弯曲引起螺旋箍筋不起作用;
② 如果因混凝土保护层退出工作引起构件承载力降低的幅度大于因核芯混凝土强度提高而使构件承载力增加的幅度,
③ 当间接钢筋换算截面面积Ass0小于纵筋全部截面面积的25%时,可以认为间接钢筋配置得过少,套箍作用的效果不明显。
6.简述轴心受拉构件的受力过程和破坏过程?
答:第Ⅰ阶段——加载到开裂前
此阶段钢筋和混凝土共同工作,应力与应变大致成正比。在这一阶段末,混凝土拉应变达到极限拉应变,裂缝即将产生。
第Ⅱ阶段——混凝土开裂后至钢筋屈服前
裂缝产生后,混凝土不再承受拉力,所有的拉力均由钢筋来承担,这种应力间的调整称为截面上的应力重分布。第Ⅱ阶段是构件的正常使用阶段,此时构件受到的使用荷载大约为构件破坏时荷载的50%—70%,构件的裂缝宽度和变形的验算是以此阶段为依据的。
第Ⅲ阶段——钢筋屈服到构件破坏
当加载达到某点时,某一截面处的个别钢筋首先达到屈服,裂缝迅速发展,这时荷载稍稍增加,甚至不增加都会导致截面上的钢筋全部达到屈服(即荷载达到屈服荷载Ny时)。评判轴心受拉破坏的标准并不是构件拉断,而是钢筋屈服。正截面强度计算是以此阶段为依据的。
第4章 受弯构件正截面承载力
1.受弯构件适筋梁从开始加荷至破坏,经历了哪几个阶段?各阶段的主要特征是什么?各个阶段是哪种极限状态的计算依据?
答:适筋受弯构件正截面工作分为三个阶段。
第Ⅰ阶段荷载较小,梁基本上处于弹性工作阶段,随着荷载增加,弯矩加大,拉区边缘纤维混凝土表现出一定塑性性质。
第Ⅱ阶段弯矩超过开裂弯矩Mcrsh,梁出现裂缝,裂缝截面的混凝土退出工作,拉力由纵向受拉钢筋承担,随着弯矩的增加,受压区混凝土也表现出塑性性质,当梁处于第Ⅱ阶段末Ⅱa时,受拉钢筋开始屈服。
第Ⅲ阶段钢筋屈服后,梁的刚度迅速下降,挠度急剧增大,中和轴不断上升,受压区高度不断减小。受拉钢筋应力不再增加,经过一个塑性转动构成,压区混凝土被压碎,构件丧失承载力。
第Ⅰ阶段末的极限状态可作为其抗裂度计算的依据。
第Ⅱ阶段可作为构件在使用阶段裂缝宽度和挠度计算的依据。
第Ⅲ阶段末的极限状态可作为受弯构件正截面承载能力计算的依据。
2.钢筋混凝土受弯构件正截面有哪几种破坏形式?其破坏特征有何不同?
答:钢筋混凝土受弯构件正截面有适筋破坏、超筋破坏、少筋破坏。
梁配筋适中会发生适筋破坏。受拉钢筋首先屈服,钢筋应力保持不变而产生显着的塑性伸长,受压区边缘混凝土的应变达到极限压应变,混凝土压碎,构件破坏。梁破坏前,挠度较大,产生较大的塑性变形,有明显的破坏预兆,属于塑性破坏。
梁配筋过多会发生超筋破坏。破坏时压区混凝土被压坏,而拉区钢筋应力尚未达到屈服强度。破坏前梁的挠度及截面曲率曲线没有明显的转折点,拉区的裂缝宽度较小,破坏是突然的,没有明显预兆,属于脆性破坏,称为超筋破坏。
梁配筋过少会发生少筋破坏。拉区混凝土一旦开裂,受拉钢筋即达到屈服,并迅速经历整个流幅而进入强化阶段,梁即断裂,破坏很突然,无明显预兆,故属于脆性破坏。
2.什么叫最小配筋率?它是如何确定的?在计算中作用是什么?
答:最小配筋率是指,当梁的配筋率ρ很小,梁拉区开裂后,钢筋应力趋近于屈服强度,这时的配筋率称为最小配筋率ρmin。是根据Mu=Mcy时确定最小配筋率。
控制最小配筋率是防止构件发生少筋破坏,少筋破坏是脆性破坏,设计时应当避免。
3.单筋矩形受弯构件正截面承载力计算的基本假定是什么?
答:单筋矩形受弯构件正截面承载力计算的基本假定是(1)平截面假定;(2)混凝土应力—应变关系曲线的规定;(3)钢筋应力—应变关系的规定;(4)不考虑混凝土抗拉强度,钢筋拉伸应变值不超过0.01。以上规定的作用是确定钢筋、混凝土在承载力极限状态下的受力状态,并作适当简化,从而可以确定承载力的平衡方程或表达式。
4.确定等效矩形应力图的原则是什么?
《混凝土结构设计规范》规定,将实际应力图形换算为等效矩形应力图形时必须满足以下两个条件:(1) 受压区混凝土压应力合力C值的大小不变,即两个应力图形的面积应相等;(2) 合力C作用点位置不变,即两个应力图形的形心位置应相同。等效矩形应力图的采用使简化计算成为可能。
1. 什么是双筋截面?在什么情况下才采用双筋截面?
答:在单筋截面受压区配置受力钢筋后便构成双筋截面。在受压区配置钢筋,可协助混凝土承受压力,提高截面的受弯承载力;由于受压钢筋的存在,增加了截面的延性,有利于改善构件的抗震性能;此外,受压钢筋能减少受压区混凝土在荷载长期作用下产生的徐变,对减少构件在荷载长期作用下的挠度也是有利的。
双筋截面一般不经济,但下列情况可以采用:(1)弯矩较大,且截面高度受到限制,而采用单筋截面将引起超筋;(2)同一截面内受变号弯矩作用;(3)由于某种原因(延性、构造),受压区已配置 ;(4)为了提高构件抗震性能或减少结构在长期荷载下的变形。
7.双筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算的基本公式及适用条件是什么?为什么要规定适用条件?
答:双筋矩形截面受弯构件正截面承载力的两个基本公式:
适用条件:(1) ,是为了保证受拉钢筋屈服,不发生超筋梁脆性破坏,且保证受压钢筋在构件破坏以前达到屈服强度;(2)为了使受压钢筋能达到抗压强度设计值,应满足 , 其含义为受压钢筋位置不低于受压应力矩形图形的重心。当不满足条件时,则表明受压钢筋的位置离中和轴太近,受压钢筋的应变太小,以致其应力达不到抗压强度设计值。
8.双筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算为什么要规定 ?当x<2a‘s应如何计算?
答:为了使受压钢筋能达到抗压强度设计值,应满足 , 其含义为受压钢筋位置不低于受压应力矩形图形的重心。当不满足条件时,则表明受压钢筋的位置离中和轴太近,受压钢筋的应变太小,以致其应力达不到抗压强度设计值。
此时对受压钢筋取矩
x< 时,公式中的右边第二项相对很小,可忽略不计,近似取 ,即近似认为受压混凝土合力点与受压钢筋合力点重合,从而使受压区混凝土合力对受压钢筋合力点所产生的力矩等于零,因此
9.第二类T形截面受弯构件正截面承载力计算的基本公式及适用条件是什么?为什么要规定适用条件?
答:第二类型T形截面:(中和轴在腹板内)
适用条件:
规定适用条件是为了避免超筋破坏,而少筋破坏一般不会发生。
10.计算T形截面的最小配筋率时,为什么是用梁肋宽度b而不用受压翼缘宽度bf?
答:最小配筋率从理论上是由Mu=Mcy确定的,主要取决于受拉区的形状,所以计算T形截面的最小配筋率时,用梁肋宽度b而不用受压翼缘宽度bf 。
11.单筋截面、双筋截面、T形截面在受弯承载力方面,哪种更合理?,为什么?
答:T形截面优于单筋截面、单筋截面优于双筋截面。
12.写出桥梁工程中单筋截面受弯构件正截面承载力计算的基本公式及适用条件是什么?比较这些公式与建筑工程中相应公式的异同。
答:
适用条件:
;
《公路桥规》和《混凝土结构设计规范》中,受弯构件计算的基本假定和计算原理基本相同,但在公式表达形式上有差异,材料强度取值也不同。
第5章 受弯构件斜截面承载力
1. 斜截面破坏形态有几类?分别采用什么方法加以控制?
答:(1)斜截面破坏形态有三类:斜压破坏,剪压破坏,斜拉破坏
(2)斜压破坏通过限制最小截面尺寸来控制;剪压破坏通过抗剪承载力计算来控制;斜拉破坏通过限制最小配箍率来控制;
2. 影响斜截面受剪承载力的主要因素有哪些?
答:(1)剪跨比的影响,随着剪跨比的增加,抗剪承载力逐渐降低;
(2)混凝土的抗压强度的影响,当剪跨比一定时,随着混凝土强度的提高,抗剪承载力增加;
(3)纵筋配筋率的影响,随着纵筋配筋率的增加,抗剪承载力略有增加;
(4)箍筋的配箍率及箍筋强度的影响,随着箍筋的配箍率及箍筋强度的增加,抗剪承载力增加;
(5)斜裂缝的骨料咬合力和钢筋的销栓作用;
(6)加载方式的影响;
(7)截面尺寸和形状的影响;
3. 斜截面抗剪承载力为什么要规定上、下限?具体包含哪些条件?
答:斜截面抗剪承载力基本公式的建立是以剪压破坏为依据的,所以规定上、下限来避免斜压破坏和斜拉破坏。
4.钢筋在支座的锚固有何要求?
答:钢筋混凝土简支梁和连续梁简支端的下部纵向受力钢筋,其伸入梁支座范围内的锚固长度 应符合下列规定:当剪力较小( )时, ;当剪力较大( )时, (带肋钢筋), (光圆钢筋), 为纵向受力钢筋的直径。如纵向受力钢筋伸入梁支座范围内的锚固长度不符合上述要求时,应采取在钢筋上加焊锚固钢板或将钢筋端部焊接在梁端预埋件上等有效锚固措施。
5.什么是鸭筋和浮筋?浮筋为什么不能作为受剪钢筋?
答:单独设置的弯起钢筋,两端有一定的锚固长度的叫鸭筋,一端有锚固,另一端没有的叫浮筋。由于受剪钢筋是受拉的,所以不能设置浮筋。
第7章 偏心受力构件承载力
1.判别大、小偏心受压破坏的条件是什么?大、小偏心受压的破坏特征分别是什么?
答:(1) ,大偏心受压破坏; ,小偏心受压破坏;
(2)破坏特征:
大偏心受压破坏:破坏始自于远端钢筋的受拉屈服,然后近端混凝土受压破坏;
小偏心受压破坏:构件破坏时,混凝土受压破坏,但远端的钢筋并未屈服;
2.偏心受压短柱和长柱有何本质的区别?偏心距增大系数的物理意义是什么?
答:(1)偏心受压短柱和长柱有何本质的区别在于,长柱偏心受压后产生不可忽略的纵向弯曲,引起二阶弯矩。
(2)偏心距增大系数的物理意义是,考虑长柱偏心受压后产生的二阶弯矩对受压承载力的影响。
3.附加偏心距 的物理意义是什么?如何取值?
答:附加偏心距 的物理意义在于,考虑由于荷载偏差、施工误差等因素的影响, 会增大或减小,另外,混凝土材料本身的不均匀性,也难保证几何中心和物理中心的重合。其值取20mm和偏心方向截面尺寸的1/30两者中的较大者。
4.偏心受拉构件划分大、小偏心的条件是什么?大、小偏心破坏的受力特点和破坏特征各有何不同?
答:(1)当 作用在纵向钢筋 合力点和 合力点范围以外时,为大偏心受拉;当 作用在纵向钢筋 合力点和 合力点范围之间时,为小偏心受拉;
(2)大偏心受拉有混凝土受压区,钢筋先达到屈服强度,然后混凝土受压破坏;小偏心受拉破坏时,混凝土完全退出工作,由纵筋来承担所有的外力。
5.大偏心受拉构件为非对称配筋,如果计算中出现 或出现负值,怎么处理?
答:取 ,对混凝土受压区合力点(即受压钢筋合力点)取矩,
,
第8章 钢筋混凝土构件的变形和裂缝
1.为什么说裂缝条数不会无限增加,最终将趋于稳定?
答:假设混凝土的应力σc由零增大到ft需要经过l长度的粘结应力的积累,即直到距开裂截面为l处,钢筋应力由σs1降低到σs2,混凝土的应力σc由零增大到ft,才有可能出现新的裂缝。显然,在距第一条裂缝两侧l的范围内,即在间距小于2l的两条裂缝之间,将不可能再出现新裂缝。
2.裂缝宽度与哪些因素有关,如不满足裂缝宽度限值,应如何处理?
答:与构件类型、保护层厚度、配筋率、钢筋直径和钢筋应力等因素有关。如不满足,可以采取减小钢筋应力(即增加钢筋用量)或减小钢筋直径等措施。
3.钢筋混凝土构件挠度计算与材料力学中挠度计算有何不同? 为何要引入“最小刚度原则”原则?
答:主要是指刚度的取值不同,材料力学中挠度计算采用弹性弯曲刚度,钢筋混凝土构件挠度计算采用由短期刚度修正的长期刚度。
“最小刚度原则”就是在简支梁全跨长范围内,可都按弯矩最大处的截面抗弯刚度,亦即按最小的截面抗弯刚度,用材料力学方法中不考虑剪切变形影响的公式来计算挠度。这样可以简化计算,而且误差不大,是允许的。
4.简述参数ψ的物理意义和影响因素?
答:系数ψ的物理意义就是反映裂缝间受拉混凝土对纵向受拉钢筋应变的影响程度。ψ的大小还与以有效受拉混凝土截面面积计算的有效纵向受拉钢筋配筋率ρte有关。
5.受弯构件短期刚度Bs与哪些因素有关,如不满足构件变形限值,应如何处理?
答:影响因素有:配筋率ρ、 截面形状、 混凝土强度等级、 截面有效高度h0。可以看出,如果挠度验算不符合要求,可增大截面高度,选择合适的配筋率ρ。
6.确定构件裂缝宽度限值和变形限值时分别考虑哪些因素?
答:确定构件裂缝宽度限值主要考虑(1)外观要求;(2)耐久性。
变形限值主要考虑(1) 保证建筑的使用功能要求 (2) 防止对非结构构件产生不良影响 (3) 保证人们的感觉在可接受的程度之内。
⑶ 钢筋混凝土 力学性能
第一节 钢筋
一、钢筋的化学成分、级别和品种
1.化学成分:铁碳、锰、硅、硫、磷等元素。
其中碳元素含量越高,钢筋的强度越高,但塑性和可焊性降低。通常可分为低碳钢(含碳量少于0.25%)和高碳钢(含碳量在0.6%~1.4%范围内)。
锰、硅元素可提高钢材强度,并保持一定塑性;
磷、硫是有害元素,其含量超过一定限度时,钢材塑性明显降低,磷使钢材冷脆,硫使钢材热脆,且焊接质量也不易保证。
合金元素,如锰、硅、钒、钛等即制成低合金钢。
钢筋的分类:
钢筋按其生产加工工艺和力学性能分为热轧钢筋、冷加工钢筋、热处理钢筋和钢丝四类,其中应用量最大的是热轧钢筋。
热轧钢筋按其强度由低到高分成四级:HPB235、HRB335、HRB400、RRB400。钢筋的肋纹有螺纹和人字纹,近年来为了改进生产工艺并改善使用性能,变形钢筋的螺纹形式已逐步被月牙纹取代。
冷拉钢筋和冷拔钢筋是通过对某些等级的热轧钢筋进行冷加工而成。
钢丝是指直径小于6mm的钢筋。品种包括:碳素钢丝、刻痕钢丝、钢绞线及冷拔低碳钢丝四种。钢丝的直径越细,其强度越高。冷拔低碳钢丝是用直径较小的HPB235级热轧钢筋用冷拔机经过几次冷拔后成型的。钢丝主要应用于预应力混凝土结构。预应力钢筋以钢绞线及高强钢筋作为主导钢筋。
二、钢筋的强度和变形
1.有明显屈服点的钢筋
有明显屈服点的钢筋工程上习惯称为软钢,从加荷到拉断,可分成四个受力阶段。
弹性工作阶段;
屈服阶段:为屈服强度、屈服台阶;
强化阶段:抗拉强度或极限强度,
破坏阶段。
钢筋的伸长率,可用下式计算:
(2-1)
式中 ----伸长率;
----钢筋拉断后和起来的长度;
----钢筋拉断前的长度。
伸长率的大小标志钢筋的塑性性能。 越大,表示钢筋的塑性性能好。钢筋的塑性除用伸长率标志外,还可用冷弯性能试验来检验。钢筋塑性越好,冷弯角就越大。
屈服强度作为钢筋强度标准值的取值依据。从屈服强度到极限强度钢筋还有一定的强度储备。
2.无明显屈服点的钢筋
条件屈服强度: =0.8 ,作为强度标准值的取值。
三、钢筋的冷加工
1.冷拉
冷拉是将有明显屈服点的热轧钢筋在常温下把钢筋应力拉到超过其原有的屈服点,然后再卸载,若钢筋再次受拉,则能获得较高屈服强度的一种加工方法。通过冷拉提高了钢筋的强度,但降低了钢筋的塑性。对HPB235级盘圆钢筋通过冷拉还可达到除锈的目的,一般伸长率可达7%~10%,节约了钢材。
应注意,钢筋经过冷拉只可提高其抗拉屈服强度,却不能提高其抗压屈服强度。
2.冷拔
冷拔是将盘条钢筋用强力使其通过直径比其还小的硬质合金拔丝模,经过多次冷拔,盘条钢筋截面减小而长度增长,其抗拉强度和抗压强度都得以提高,但降低了钢筋塑性。
3.冷轧
热轧钢筋再经过冷轧,轧制成表面不同的形状,其内部组织结构更加紧密,使钢材的强度和粘结性有所提高,但塑性有所降低。冷轧是目前钢筋冷加工的普遍采用的一种方法,主要品种有以下两种:
(1)冷轧扭钢筋
冷轧扭钢筋是以HPB235级盘圆钢筋为原材料,经冷轧成扁平状并经扭转而成的钢筋(图2-6),直径为6.5~14mm,强度比原材料强度可提高近一倍,抗拉设计强度可达360 N/mm2,但延性较差,主要用于钢筋混凝土板的受力钢筋。
(2)冷轧带肋钢筋
冷轧带肋钢筋是采用低碳热轧盘圆进行减小直径冷轧,可提高其抗拉强度,表面轧制成带横肋的月牙形钢筋,外形有两面肋和三面肋两种,直径为4~12mm,多用于钢筋混凝土板的受力钢筋,也适用于预应力混凝土构件的配筋。
第二节 混凝土
一、混凝土强度
混凝土是由水泥、细骨料(如砂子)、粗骨料(如碎石、卵石)和水按一定比例配合搅拌,并经一定的条件养护经凝结和硬化后形成的人工石材。
1.混凝土立方体抗压强度
我国现行《规范》规定以立方体抗压强度标准值作为衡量混凝土强度的指标。以边长为150mm的立方体试块,在温度为20℃±3℃,相对湿度不低于90%的环境里养护28天,以标准试验方法(加荷速度在0.3~0.5 N/mm2/s)测得的具有95%保证率的抗压强度,用 表示。现行《规范》将混凝土等级分为14个强度等级,以立方体抗压强度标准值的大小划分,即C15、C20、C25、C30、C35、 C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80,各个等级中的数字单位都以N/mm2表示,称为立方体抗压强度标准值。一般将强度等级C50以下成为普通混凝土,C60~C80为高强混凝土。
尺寸效应:对100mm的立方体试块,测得的立方体抗压强度应乘以换算系数0.95;对于200mm的立方体试块,测得的立方体抗压强度应乘以换算系数1.05。
混凝土的立方体抗压强度与试件的龄期和养护条件有关。
混凝土强度等级选用:一般混凝土强度等级不应低于C15,当采用HRB335级钢筋时,混凝土强度等级不宜低于C20;当采用HRB400和RRB400级钢筋以及承受重复荷载的构件,混凝上强度等级不得低于C20;预应力混凝土结构的混凝土强度等级不应低于C30,当采用钢绞线、钢丝、热处理钢筋作预应力钢筋时,混凝土的强度等级不宜低于C40。
2.混凝土轴心抗压强度(棱柱体抗压强度)
试件有150mm×l50mm×450mm、100mm×100mm×300mm等尺寸。试验所得到的抗压强度极限值,即为混凝土轴心抗压强度。设计时称为抗压强度标准值,用 表示。
=0.76 (2-2)
考虑到试验室条件与工程实际情况的差异及构件尺寸的不同等因素,《规范》取
=O.67 (2-3)
3.混凝土轴心抗拉强度
常用的试验方法有直接轴心受拉试验、劈裂试验及弯折试验三种。
=O.26 (2-4)
现行《规范》考虑到实际构件与试验的差异,采用:
=O.23 (2-5)
4.复杂应力状态下混凝土的强度
混凝土双向受压时,两个方向的抗压强度都有所提高,最大可以达到单向受表压时的1.2倍左右。
混凝土三向受压时,各个方向的抗压强度都有很大的提高。在实际工程中,通过在混凝土构件中配置密排螺旋箍筋及采用钢管等加强对混凝土的侧向约束,以提高混凝土的抗压强度和延性。
剪压和剪拉:垂直与剪切面的正应力能提高混凝土的抗剪能力,但压应力过大时又将削弱混凝土的抗剪能力。垂直与剪切面的拉应力会削弱混凝土的抗剪能力。在计算混凝土构件抗剪能力时要考虑上述这种影响。
二、混凝土变形
混凝土的变形可以分成两类:一类是由荷载作用下产生的变形;另一类为混凝土的体积变形,包括混凝土的收缩变形以及温度、湿度变化产生的变形。
1.混凝土在一次短期加荷时的变形性能
通常采用 =3~4的棱柱体试件来测定。曲线可分为上升段和下降段。
从混凝土的应力-应变曲线可以看出:混凝土的应力-应变关系图形是一条曲线,这说明混凝土是一种弹塑性材料,只有当压应力很小时,可将其视为弹性材料。曲线分为上升段和下降段,说明混凝土在破坏过程中承载力有一个从增加到减少的过程,当混凝土的压应力达到最大时,并不意味着立即破坏。因此,混凝土最大应变对应的不是最大应力,最大应力对应的也不是最大应变。
对于不同强度等级的混凝土,其相应的应力—应变曲线有着相似的形状,但也有区别。随着混凝土强度的提高,曲线上升段和峰值应变的变化不很显着,而下降段形状有较大的差异。强度越高,下降段越陡,材料的延性越差。
2.混凝土受约束时的变形特点
三向受压状态。当受压混凝土受到横向约束时,混凝土的强度不仅提高,而且也可以大大提高混凝土的延性。
箍筋越密,强度提高越多。但最多不超过20%,而变形能力却大幅度增长。
3.混凝土的弹性模量
(1)混凝土的初始弹性模量
= = (2-6)
根据大量的试验结果,混凝土的弹性模量与混凝土的立方体抗压强度之间经统计分析有如下关系:
(N/mm2) (2-7)
(2)混凝土的割线模量
(2-8)
式中 = ,表示为混凝土弹性系数。当 =0.5 时, =0.8~0.9;当 =0.9 时,
=0.4~0.7;当 ≤0.3 时, =1.0。
(3)混凝土的切线模量
= (2-10)
由于混凝土塑性变形的发展,混凝土的切线模量也是一个变值,它随着混凝土的应力增大而减小。
混凝土受拉弹性模量与受压时基本一致,因此可取相同值。当混凝土达到极限抗拉强度即将开裂时,可取其受拉弹性模量为0.5 。
混凝土横向压应变和纵向压应变之比称为泊松比。当压应力较小时,混凝土的泊松比约为0.15~0.18,可近似取0.2;接近破坏时可达0.5以上。
混凝土的剪切模量为
(2-11)
混凝土的剪切模量可按混凝土弹性模量的0.4倍采用(相当于 )。
4.混凝土在重复荷载作用下的变形性能
对混凝土棱柱体试件加载,当压应力达到某一数值时(一般不超过0.5 ),卸载至零,如此重复循环加载卸载,称为多次重复加载。经过多次重复循环后变形曲线趋于一条倾斜的直线。如果施加的重复应力高于某一应力值,随着重复次数的增加,其加荷段的应力—应变曲线由凸向应力轴到直线再到凸向应变轴,。当重复到某一次数时,混凝土因严重开裂或变形过大而破坏,这一现象称为“疲劳破坏”。
通常取加载应力0.5 并能使试件循环次数不低于二百万次时发生破坏的压应力值作为混凝土疲劳抗压强度的计算指标,以 表示。
5.混凝土在长期持续荷载作用下的变形----徐变
混凝土在长期荷载作用下,应力即使不变,变形也会随时间增长而增长,这一现象称为混凝土的徐变。
关于徐变产生的原因:一是混凝土中的水泥凝胶体在荷载作用下产生粘性流动,并把它所承受的压应力逐渐传递给骨料颗粒,使骨料压应力增大,试件变形也随之增大;二是混凝土内部的微裂缝在荷载长期作用下不断发展和增加,也使变形增大。当应力不大时,徐变的发展以第一种原因为主;当应力较大时,则以第二种原因为主。
徐变的特点:混凝土的徐变开始增长较快,以后逐渐减慢,通常在最初六个月内可完成最终徐变量的70~80%,第一年内可完成90%左右,其余部分在以后几年内逐渐完成,经过2~5年可认为徐变基本结束。
影响混凝土徐变的因素:混凝土的压应力越大,徐变也越大;加荷时混凝土的龄期越短,徐变也越大。另外,水泥用量越多,徐变越大;水灰比越大,徐变也越大;混凝土养护时相对湿度高,徐变会显着减少,在加载前混凝土采用低压蒸汽养护可使徐变减少。
徐变对结构的影响:①使变形增大;②使构件中产生内力重分布现象。如钢筋混凝土受压短柱,荷载开始作用时,钢筋和混凝土的压应力是按弹性变形分配的,随着时间的增长,由于徐变的作用,混凝土压应力减少,钢筋的压应力增加,配筋量越大内力重分布现象越明显。③引起预应力构件中预应力损失。这些影响不可忽略,《规范》中不少规定都考虑了这种影响。
6.混凝土的收缩和膨胀变形
混凝土在空气中硬结时体积减小的现象称为收缩。当混凝土在水中硬结时体积略有膨胀。一般来说,混凝土的收缩值比膨胀值大得多。
引起混凝土收缩的原因:一是在硬化初期,水泥与水的水化作用形成一种水泥晶体,而这种水泥晶体化合物较原材料的体积小,宏观上引起混凝土的收缩,我们把这种收缩称为凝缩;另一原因是后期混凝土内自由水分的蒸发而引起的干缩。
混凝土的收缩变形随时间而增长,初期发展较快,二周可完成全部收缩量的25%,一个月约可完成50%,三个月后增长缓慢,一般两年后趋于稳定。
收缩对钢筋混凝土构件的也有不利的影响:对一般构件来说,当混凝土不能自由收缩时,会在混凝土内产生拉应力,甚至产生收缩裂缝。因此,应采取措施减少混凝土的收缩,其办法有:
(1)加强养护。在养护期内使混凝土保持潮湿环境。
(2)减小水灰比。水灰比越大,混凝上收缩量也越大。
(3)减小水泥用量。水泥含量减少,骨料含量相对增加,骨料的体积稳定性比水泥浆好 可减少混凝土的收缩。
(4)加强施工振捣,提高混凝土的密实性。混凝土内部孔隙愈少,收缩量也就愈小。
第三节 钢筋与混凝土之间的粘结
一、粘结的概念
所谓粘结应力是分布在钢筋与混凝土接触面上产生的剪应力,它在钢筋与周围混凝土之间起传递应力的作用,由于构件内粘结应力的存在,能阻止钢筋与混凝土之间的相对滑动,使钢筋与混凝土能共同参与受力工作。
钢筋混凝土构件中的粘结应力分类:一是锚固粘结应力;二是裂缝附近的局部粘结应力,。
钢筋与混凝土之间的粘结力的组成:
(1)化学胶结力:混凝土在结硬过程中因水化作用,在水泥胶体与钢筋间产生胶结力作用。混凝土的强度等级越高,胶结力也越高。
(2)摩擦力:由于混凝土结硬时体积收缩,将钢筋裹紧,当钢筋和混凝土之间出现相对滑动的趋势,则此接触面上将产生摩擦力。
(3)机械咬合力:由于钢筋表面粗糙不平所产生的机械咬合作用而形成的挤压力。
二、粘结破坏的过程
对于光面钢筋,当外力较小时,钢筋与混凝土表面的粘结力以化学胶结力为主,两者接触面无相对滑移。随着外力的加大,胶结力被破坏,钢筋与混凝土之间有明显的相对滑移,这时粘结力主要是钢筋与混凝土之间的摩擦力。
对于变形钢筋来说,粘结力主要是摩擦力和机械咬合力。钢筋表面凸出的肋与混凝土之间形成楔的作用。其径向分力使混凝土环向受拉,而水平分力和摩擦力一起构成了粘结力
影响粘结力的主要因素有:
(1)混凝土强度越高,钢筋与混凝土之间的粘结力也越高。
(2)混凝土保护层越薄,相应的粘结力也降低。
(3)钢筋的外形特征越粗糙,粘结力越大。
(4)粘结力还与配箍情况、混凝土浇筑状况以及锚固受力情况等有关。
三、粘结的应用
为了保证钢筋与混凝土能共同工作,两者之间应有足够的粘结力。由于粘结破坏机理复杂,影响粘结力的因素很多,工程结构中的粘结受力多样性,目前尚无比较完整的粘结力计算理论。《规范》采用不计算而用构造措施来保证钢筋与混凝土粘结力的方法。
保证粘结的构造措施有以下几个方面:
(1)对于不同等级的钢筋和混凝土,要保证最小的搭接长度和锚固长度;
(2)为保证钢筋与混凝土有足够的粘结,必须满足钢筋最小间距和混凝土保护层最小厚度的要求;
(3)在钢筋的搭接范围内应加密箍筋;
(4)为保证足够的粘结,在钢筋末端应设置弯钩等措施。