鋼筋與混凝土的粘結(jié)

1、鋼筋與混凝土的粘結(jié)鋼筋與混凝土的粘結(jié)粘結(jié)粘結(jié)一、粘結(jié)作用一、粘結(jié)作用 鋼筋混凝土受力后會沿鋼筋和混凝土接觸面上產(chǎn)生鋼筋混凝土受力后會沿鋼筋和混凝土接觸面上產(chǎn)生剪應(yīng)力，通常把這種剪應(yīng)力稱為剪應(yīng)力，通常把這種剪應(yīng)力稱為粘結(jié)應(yīng)力粘結(jié)應(yīng)力。 粘結(jié)應(yīng)力分為粘結(jié)應(yīng)力分為鋼筋端部的錨固粘結(jié)應(yīng)力鋼筋端部的錨固粘結(jié)應(yīng)力和和裂縫之間裂縫之間的局部粘結(jié)應(yīng)力。的局部粘結(jié)應(yīng)力。錨固粘結(jié)應(yīng)力錨固粘結(jié)應(yīng)力，是，是指鋼筋伸入支座或指鋼筋伸入支座或支座負(fù)彎矩鋼筋在支座負(fù)彎矩鋼筋在跨間截?cái)鄷r，必須跨間截?cái)鄷r，必須具有足夠的錨固長具有足夠的錨固長度，通過錨固長度度，通過錨固長度積累粘結(jié)力，如果積累粘結(jié)力，如果錨固不良，鋼筋將錨固不

2、良，鋼筋將在未充分發(fā)揮作用在未充分發(fā)揮作用前就被拔出。前就被拔出。SASlasSAS裂縫間的局部粘結(jié)應(yīng)裂縫間的局部粘結(jié)應(yīng)力力是在相鄰兩個開裂是在相鄰兩個開裂截面之間產(chǎn)生的，鋼截面之間產(chǎn)生的，鋼筋應(yīng)力的變化受到粘筋應(yīng)力的變化受到粘結(jié)應(yīng)力的影響，粘結(jié)結(jié)應(yīng)力的影響，粘結(jié)應(yīng)力使相鄰兩裂縫之應(yīng)力使相鄰兩裂縫之間混凝土參與受拉，間混凝土參與受拉，局部粘結(jié)應(yīng)力的喪失局部粘結(jié)應(yīng)力的喪失會影響構(gòu)件的剛度的會影響構(gòu)件的剛度的降低和裂縫的開展。降低和裂縫的開展。lcrMMSASSASSS二、粘結(jié)力的組成二、粘結(jié)力的組成由四部分組成：由四部分組成： 化學(xué)膠結(jié)力：化學(xué)膠結(jié)力：這種力一般較小，只在鋼筋和混凝土界面存這種力

3、一般較小，只在鋼筋和混凝土界面存在，當(dāng)鋼筋受力后變形，發(fā)生局部滑移后，粘結(jié)力就喪失了。在，當(dāng)鋼筋受力后變形，發(fā)生局部滑移后，粘結(jié)力就喪失了。 摩擦力：摩擦力：混凝土收縮后將鋼筋緊緊地握裹住，當(dāng)鋼筋和混混凝土收縮后將鋼筋緊緊地握裹住，當(dāng)鋼筋和混凝土產(chǎn)生相對滑移時，在鋼筋和混凝土界面上將產(chǎn)生摩擦力。凝土產(chǎn)生相對滑移時，在鋼筋和混凝土界面上將產(chǎn)生摩擦力。 機(jī)械咬合力：機(jī)械咬合力：這是鋼筋表面凹凸不平與混凝土產(chǎn)生的機(jī)械這是鋼筋表面凹凸不平與混凝土產(chǎn)生的機(jī)械咬合作用而產(chǎn)生的力。咬合作用而產(chǎn)生的力。 鋼筋端部的錨固力：鋼筋端部的錨固力：指用在鋼筋端部彎鉤、彎折，以及在指用在鋼筋端部彎鉤、彎折，以及在錨固區(qū)

4、焊接鋼筋、短角鋼等機(jī)械作用來維持錨固力。錨固區(qū)焊接鋼筋、短角鋼等機(jī)械作用來維持錨固力。各種粘結(jié)力中，化學(xué)膠結(jié)力較??；光面鋼筋以摩擦力為主；各種粘結(jié)力中，化學(xué)膠結(jié)力較??；光面鋼筋以摩擦力為主；變形鋼筋以機(jī)械咬合力為主。變形鋼筋以機(jī)械咬合力為主。三、粘結(jié)機(jī)理三、粘結(jié)機(jī)理鋼筋的粘結(jié)強(qiáng)度通常鋼筋的粘結(jié)強(qiáng)度通常采用標(biāo)準(zhǔn)抗拔試驗(yàn)獲采用標(biāo)準(zhǔn)抗拔試驗(yàn)獲得，鋼筋和混凝土之得，鋼筋和混凝土之間的平均粘結(jié)應(yīng)力為間的平均粘結(jié)應(yīng)力為:dlFAS100100自由端套管加荷端Fdl=5d(23)d21(s/mm)/(N/mm2)2124101230865476ABCD43123(s/mm)/(N/mm2)0ABC 光面鋼筋

5、的光面鋼筋的- s曲線曲線 變形鋼筋的變形鋼筋的- s曲線曲線四、影響粘結(jié)強(qiáng)度的因素四、影響粘結(jié)強(qiáng)度的因素 試驗(yàn)結(jié)果表明，鋼筋的極限粘結(jié)強(qiáng)度與混凝土抗拉試驗(yàn)結(jié)果表明，鋼筋的極限粘結(jié)強(qiáng)度與混凝土抗拉強(qiáng)度近似成正比。強(qiáng)度近似成正比。 增大保護(hù)層厚度，保持一定的鋼筋間增大保護(hù)層厚度，保持一定的鋼筋間距，可以提高外圍混凝土的抗劈裂能力，有利于粘結(jié)強(qiáng)度的充分距，可以提高外圍混凝土的抗劈裂能力，有利于粘結(jié)強(qiáng)度的充分發(fā)揮。發(fā)揮。 鋼筋的直徑越大，粘結(jié)強(qiáng)度越??；與光圓鋼鋼筋的直徑越大，粘結(jié)強(qiáng)度越??；與光圓鋼筋相比，變形鋼筋具有較高的粘結(jié)強(qiáng)度。筋相比，變形鋼筋具有較高的粘結(jié)強(qiáng)度。 橫向鋼筋（如梁中的箍筋）可以限

6、制混凝土內(nèi)部裂縫橫向鋼筋（如梁中的箍筋）可以限制混凝土內(nèi)部裂縫的發(fā)展，提高粘結(jié)強(qiáng)度。的發(fā)展，提高粘結(jié)強(qiáng)度。 澆筑混凝土?xí)r，澆筑深度過大（超過澆筑混凝土?xí)r，澆筑深度過大（超過300mm）時，會削弱鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)作用。時，會削弱鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)作用?；炷翉?qiáng)度混凝土強(qiáng)度保護(hù)層厚度和鋼筋的凈距保護(hù)層厚度和鋼筋的凈距鋼筋的直徑和外形鋼筋的直徑和外形橫向鋼筋橫向鋼筋澆筑混凝土?xí)r鋼筋的位置澆筑混凝土?xí)r鋼筋的位置2.3.2 鋼筋的錨固和連接鋼筋的錨固和連接一、鋼筋的錨固一、鋼筋的錨固鋼筋的錨固鋼筋的錨固是指通過混凝土中鋼筋埋置段或機(jī)械措施將鋼筋所受是指通過混凝土中鋼筋埋置段或機(jī)械措施將鋼筋所受

7、的力傳給混凝土，使鋼筋錨固于混凝土而不滑出，包括的力傳給混凝土，使鋼筋錨固于混凝土而不滑出，包括直鋼筋的直鋼筋的錨固、帶彎鉤或彎折鋼筋的錨固，以及采用機(jī)械措施的錨固等。錨固、帶彎鉤或彎折鋼筋的錨固，以及采用機(jī)械措施的錨固等。 基本錨固長度基本錨固長度 ：混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定縱向受拉鋼筋的錨固長度縱向受拉鋼筋的錨固長度作為鋼作為鋼筋的筋的基本錨固長度基本錨固長度 。如下圖所示，可得平衡公式：如下圖所示，可得平衡公式：alaldyfalyfdadl424 Flad混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范在通常的保護(hù)層厚度和相應(yīng)的構(gòu)造混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范在通常的保護(hù)層厚度和相應(yīng)的構(gòu)造條件下，考慮鋼筋

8、的抗拉強(qiáng)度、外形系數(shù)和適當(dāng)?shù)目煽慷?，條件下，考慮鋼筋的抗拉強(qiáng)度、外形系數(shù)和適當(dāng)?shù)目煽慷?，錨固長度按下式計(jì)算：錨固長度按下式計(jì)算：dtfyfal 其中其中 指錨固鋼筋的外形系數(shù)，按表取用。指錨固鋼筋的外形系數(shù)，按表取用。 錨固長度的修正：錨固長度的修正：當(dāng)當(dāng)HRB335、HRB400和和RRB400級鋼筋級鋼筋直徑大于直徑大于25mm時，錨固時，錨固長度應(yīng)乘以修正系數(shù)長度應(yīng)乘以修正系數(shù)1.1。HRB335、HRB400和和RRB400級級涂環(huán)氧樹脂鋼筋涂環(huán)氧樹脂鋼筋，其錨固長度應(yīng)，其錨固長度應(yīng)乘以修正系數(shù)乘以修正系數(shù)1.25。鋼筋在施工中鋼筋在施工中易受擾動易受擾動（如滑模施工），錨固長度應(yīng)乘以

9、修正系（如滑模施工），錨固長度應(yīng)乘以修正系數(shù)數(shù)1.1。當(dāng)當(dāng)HRB335、HRB400和和RRB400級鋼筋級鋼筋保護(hù)層厚度大于鋼筋直保護(hù)層厚度大于鋼筋直徑的徑的3倍且配置有箍筋倍且配置有箍筋時，錨固長度可乘以修正系數(shù)時，錨固長度可乘以修正系數(shù)0.8。經(jīng)過上述修正，錨固長度不得小于計(jì)算錨固長度的經(jīng)過上述修正，錨固長度不得小于計(jì)算錨固長度的0.7倍，且不倍，且不應(yīng)小于應(yīng)小于250mm，這是錨固長度的最低限值。這是錨固長度的最低限值。 鋼筋的機(jī)械錨固：鋼筋的機(jī)械錨固：D = 4d1355ddd5dddd5d(a)末端帶135 彎鉤(b)末端與鋼板穿孔塞焊(c)末端與短鋼筋雙面貼焊返回返回 受壓鋼筋的

10、錨固：受壓鋼筋的錨固：受壓鋼筋的錨固長度可取受壓鋼筋的錨固長度可取為受拉錨固長度為受拉錨固長度 的的0.7倍。倍。al二、鋼筋的連接二、鋼筋的連接當(dāng)鋼筋長度不夠，或需要采用施工縫或后澆帶等構(gòu)造措施時，當(dāng)鋼筋長度不夠，或需要采用施工縫或后澆帶等構(gòu)造措施時，鋼筋就需要連接。鋼筋就需要連接。鋼筋連接的目的是通過混凝土中兩根鋼筋的鋼筋連接的目的是通過混凝土中兩根鋼筋的連接，將一根鋼筋所受的力傳給另一根鋼筋。連接，將一根鋼筋所受的力傳給另一根鋼筋。 連接的基本要求：連接的基本要求：保證接頭區(qū)域應(yīng)有足夠的保證接頭區(qū)域應(yīng)有足夠的承載力承載力、剛度剛度、延性延性、恢復(fù)性能恢復(fù)性能以及以及疲勞性能疲勞性能。 鋼

11、筋連接的基本類型：鋼筋連接的基本類型：受力鋼筋的連接方式分三個類型：受力鋼筋的連接方式分三個類型：搭接搭接、機(jī)械連接機(jī)械連接和和焊接焊接。 鋼筋連接設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則：鋼筋連接設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則： 接頭應(yīng)盡量設(shè)置在受力較小處；接頭應(yīng)盡量設(shè)置在受力較小處； 在同一受力鋼筋上宜少設(shè)連接接頭；在同一受力鋼筋上宜少設(shè)連接接頭； 接頭位置應(yīng)互相錯開；接頭位置應(yīng)互相錯開； 在鋼筋連接區(qū)域應(yīng)采取必要的構(gòu)造措施；在鋼筋連接區(qū)域應(yīng)采取必要的構(gòu)造措施； 機(jī)械連接接頭能產(chǎn)生較牢固的連接力，所以應(yīng)優(yōu)先采用機(jī)械機(jī)械連接接頭能產(chǎn)生較牢固的連接力，所以應(yīng)優(yōu)先采用機(jī)械 連接。連接。 鋼筋連接的措施：鋼筋連接的措施：幾個概念：幾個

12、概念：連接區(qū)段、鋼筋搭接接頭面積百分率、縱向受拉鋼連接區(qū)段、鋼筋搭接接頭面積百分率、縱向受拉鋼 筋的搭接長度筋的搭接長度 ll 。 綁扎搭接措施：綁扎搭接措施：1）當(dāng)受拉鋼筋直徑）當(dāng)受拉鋼筋直徑 及受壓鋼筋的直徑及受壓鋼筋的直徑 時，時，不宜采用綁扎搭接接頭；軸心受拉和小偏心受拉桿件（如桁架和不宜采用綁扎搭接接頭；軸心受拉和小偏心受拉桿件（如桁架和拱的拉桿），一旦連接失效，后果嚴(yán)重，因此，其縱向鋼筋不得拱的拉桿），一旦連接失效，后果嚴(yán)重，因此，其縱向鋼筋不得采用綁扎搭接接頭。采用綁扎搭接接頭。mmd28mmd32ll1.3ll2）應(yīng)控制搭接接頭面積百分率，）應(yīng)控制搭接接頭面積百分率，對梁類、板類及墻類構(gòu)件，不對梁類、板類及墻類構(gòu)件，不宜大于宜大于25%;對柱類構(gòu)件，不宜大于對柱類構(gòu)件，不宜大于50%。3）在任何情況下，縱向受拉鋼筋綁扎搭接接頭的搭接長度均不）在任何情況下，縱向受拉鋼筋綁扎搭接接頭的搭接長度均不應(yīng)小于應(yīng)小于300mm；受壓縱向鋼筋的搭接長度不應(yīng)小于縱向受拉鋼筋搭接長度的受壓縱向鋼筋的搭接長度不應(yīng)小于縱向受拉鋼筋搭接長度的0.7倍，且在任何情況下，搭接長度均不應(yīng)小于倍，且在任何情況下，搭接長度均不應(yīng)小于200mm。4)為了防止缺乏側(cè)向約束，導(dǎo)致縱向受力鋼筋劈裂分離，應(yīng)規(guī)定為了防止缺乏側(cè)向約束，導(dǎo)致縱向受力鋼筋劈裂分離，應(yīng)規(guī)定搭接區(qū)的構(gòu)造措施。如搭接區(qū)的構(gòu)造措施