混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理幻燈片一一

第2章

混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理和力學(xué)性能

返回總目錄教學(xué)提示：鋼筋與混凝土材料的物理和力學(xué)性能是混凝土結(jié)構(gòu)的計(jì)算理論、計(jì)算公式建立的基礎(chǔ)。本章主要介紹混凝土在各種受力狀態(tài)下的強(qiáng)度與變形性能；建筑工程中所用鋼筋的品種、級(jí)別及其性能；鋼筋與混凝土的黏結(jié)機(jī)理、鋼筋的錨固與連接構(gòu)造。教學(xué)要求：本章要求學(xué)生熟悉混凝土在各種受力狀態(tài)下的強(qiáng)度與變形性能；掌握混凝土的選用原則；熟悉建筑工程中所用鋼筋的品種、級(jí)別及其性能；掌握建筑工程對(duì)鋼筋性能的要求及選用原則；了解鋼筋與混凝土共同工作的原理，熟悉保證鋼筋與混凝土之間協(xié)同工作的構(gòu)造措施?；炷两Y(jié)構(gòu)是由鋼筋和混凝土這兩種性質(zhì)不相同的材料組成，它們共同承受和傳遞結(jié)構(gòu)的荷載?；炷两Y(jié)構(gòu)的計(jì)算理論、計(jì)算公式的建立，都與這兩種材料的力學(xué)性能密切相關(guān)。在工程中，適當(dāng)?shù)剡x用材料，合理地利用這兩種材料的力學(xué)性能，不僅可以改善結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的受力性能，也有可能取得較好的經(jīng)濟(jì)效果。因此，了解鋼筋和混凝土這兩種材料的力學(xué)性能是非常重要的。本章主要介紹鋼筋與混凝土的物理和力學(xué)性能、共同工作的原理及這兩種材料在工程中的選用原則?！?.1混凝土●2.2鋼筋●2.3鋼筋與混凝土之間的黏結(jié)●2.4鋼筋錨固與接頭構(gòu)造●2.5思考題●2.6習(xí)題本章內(nèi)容2.1混凝土普通混凝土是由水泥、石子和砂3種材料用水拌和經(jīng)凝固硬化后形成的人造石材，是一種多相復(fù)合材料。混凝土中的砂、石子、水泥膠體中的晶體、未水化的水泥顆粒組成了錯(cuò)綜復(fù)雜的彈性骨架，主要承受外力，并使混凝土具有彈性變形的特點(diǎn)。水泥膠體中的凝膠、孔隙和界面初始微裂縫等，在外力作用下使混凝土產(chǎn)生塑性變形。而且混凝土中的孔隙、界面微裂縫等缺陷又往往是混凝土受力破壞的起源，在荷載作用下，微裂縫的擴(kuò)展對(duì)混凝土的力學(xué)性能有著極為重要的影響。由于水泥膠體的硬化過(guò)程需要多年才能完成，所以混凝土的強(qiáng)度和變形也隨時(shí)間逐漸增長(zhǎng)。2.1.1混凝土的強(qiáng)度混凝土的強(qiáng)度是其受力性能的一個(gè)基本指標(biāo)。荷載的性質(zhì)不同及混凝土受力條件不同，混凝土就會(huì)具有不同的強(qiáng)度。工程中常用的混凝土強(qiáng)度有：立方體抗壓強(qiáng)度、棱柱體軸心抗壓強(qiáng)度、軸心抗拉強(qiáng)度等。2.1混凝土1.混凝土的基本強(qiáng)度指標(biāo)1)立方體抗壓強(qiáng)度采用標(biāo)準(zhǔn)試塊(規(guī)范規(guī)定邊長(zhǎng)為150mm的混凝土立方體)，在標(biāo)準(zhǔn)條件下(溫度為20℃±3℃，相對(duì)濕度在90%以上)養(yǎng)護(hù)28天，按規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法(中心加載，平均速度為0.3～0.8MPa/s，試件上下表面不涂潤(rùn)滑劑)測(cè)得的具有95%保證率的抗壓強(qiáng)度稱(chēng)為混凝土立方體抗壓強(qiáng)度f(wàn)cu,k(N/mm2)。為滿(mǎn)足設(shè)計(jì)、施工和質(zhì)量檢驗(yàn)的需要，必須對(duì)混凝土的強(qiáng)度規(guī)定統(tǒng)一的級(jí)別，即混凝土強(qiáng)度等級(jí)。GB50010—2002規(guī)定，混凝土強(qiáng)度等級(jí)按立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值確定，用符號(hào)fcuk表示，共14個(gè)等級(jí)，即C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80。例如，C40表示立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為40N/mm2。其中，C50及C50以上為高強(qiáng)混凝土。立方體抗壓強(qiáng)度受試件尺寸、試驗(yàn)方法和齡期因素的影響。試驗(yàn)表明，對(duì)于同一種混凝土材料，采用不同尺寸的立方體試件所測(cè)得的強(qiáng)度不同。尺寸越大，測(cè)得的強(qiáng)度越低。邊長(zhǎng)為l00mm或200mm的立方體試件測(cè)得的強(qiáng)度要轉(zhuǎn)換為邊長(zhǎng)150mm試件的強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)分別乘以尺寸效應(yīng)換算系數(shù)0.95或1.05。

2.1混凝土美國(guó)、日本等都采用直徑6英寸(約150mm)和高度12英寸(約300mm)的圓柱體作為標(biāo)準(zhǔn)試塊。不同直徑圓柱體的強(qiáng)度值也不同。對(duì)圓柱體試塊尺寸100mm×200mm和250mm×500mm的強(qiáng)度要轉(zhuǎn)換為150mm×300mm的強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)分別乘以尺寸效應(yīng)換算系數(shù)0.97或1.05?；炷翀A柱體強(qiáng)度不等于立方體強(qiáng)度，對(duì)普通強(qiáng)度等級(jí)混凝土來(lái)說(shuō)，圓柱體強(qiáng)度約取立方體強(qiáng)度乘以系數(shù)0.83或0.85?；炷翜y(cè)定強(qiáng)度還與試驗(yàn)方法有關(guān)，其中有兩個(gè)因素影響最大。一是加載速度，加載速度越快，所測(cè)得的數(shù)值越高。因此，通常規(guī)定的加載速度是每秒增加壓力0.3～0.8MPa。二是壓力機(jī)墊板與立方體試塊接觸面的摩擦阻力對(duì)試塊受壓后的橫向變形的約束作用，其破壞如圖2.1(a)所示。如果在接觸面上涂一層油脂，使摩擦力減小到不能約束試件的橫向變形的程度，其破壞如圖2.1(b)所示，后者測(cè)得的強(qiáng)度較前者低，GB50010—2002規(guī)定采用前一種試驗(yàn)方法。2.1混凝土2.1混凝土(a)不涂油脂(b)涂油脂圖2.1立方體抗壓強(qiáng)度試塊圖2.2混凝土立方體強(qiáng)度隨齡期的變化混凝土的立方體強(qiáng)度與齡期有關(guān)，如圖2.2所示。圖中曲線1、2分別代表在潮濕環(huán)境和干燥環(huán)境下測(cè)得的數(shù)據(jù)?；炷恋牧⒎襟w抗壓強(qiáng)度隨著齡期逐漸增長(zhǎng)，增長(zhǎng)速度開(kāi)始時(shí)較快，后來(lái)逐漸緩慢，強(qiáng)度增長(zhǎng)過(guò)程往往要延續(xù)幾年，在潮濕環(huán)境中往往延續(xù)更長(zhǎng)。2)棱柱體軸心抗壓強(qiáng)度實(shí)際工程中的混凝土構(gòu)件高度通常比截面邊長(zhǎng)大很多，因此，采用棱柱體比立方體能更好地反映混凝土結(jié)構(gòu)的實(shí)際抗壓能力。GB50010—2002規(guī)定棱柱體試件試驗(yàn)測(cè)得的具有95%保證率的抗壓強(qiáng)度為混凝土軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，用符號(hào)fck表示。棱柱體試件與立方體試件的制作條件相同，試件上下表面不涂潤(rùn)滑劑。棱柱體的抗壓試驗(yàn)及試件破壞情況如圖2.3所示。棱柱體試件的高度越大，試驗(yàn)機(jī)壓板與試件之間摩擦力對(duì)試件高度中部的橫向變形的約束影響越小，所以棱柱體試件的抗壓強(qiáng)度比立方體的強(qiáng)度值小，棱柱體試件高寬比越大，強(qiáng)度越小，但當(dāng)高寬比達(dá)到一定值后棱柱體抗壓強(qiáng)度變化很小，因此，試件的高寬比一般取為3～4?！镀胀ɑ炷亮W(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T50081—2002)規(guī)定以150mm×150mm×300mm的棱柱體作為混凝土軸心抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)試件，試件制作、養(yǎng)護(hù)和加載試驗(yàn)方法同立方體試件。2.1混凝土如圖2.4所示是是根據(jù)據(jù)我國(guó)國(guó)所做做的混混凝土土棱柱柱體與與立方方體抗抗壓強(qiáng)強(qiáng)度對(duì)對(duì)比試試驗(yàn)的的結(jié)果果。從從圖中中可以以看到到，試試驗(yàn)值值與與的的統(tǒng)計(jì)計(jì)平均均值大大致成成一條條直線線，它它們的的比值值大致致為0.7～0.92，強(qiáng)度度大的的比值值大些些。2.1混混凝凝土土圖2.3混凝土土棱柱柱體抗抗壓試試驗(yàn)及及試件件破壞壞情況況圖2.4混凝土土軸心心抗壓壓強(qiáng)度度與立立方體體抗壓壓強(qiáng)度度的關(guān)關(guān)系考慮到到實(shí)際際構(gòu)件件強(qiáng)度度與試試件強(qiáng)強(qiáng)度在在構(gòu)件件制作作、養(yǎng)養(yǎng)護(hù)與與受力力狀態(tài)態(tài)等方方面的的差異異，軸軸心抗抗壓強(qiáng)強(qiáng)度標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值值與立立方體體抗壓壓強(qiáng)度度標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值的的關(guān)系系按可可下式式確定定：(2-1)式中，，——棱柱體體強(qiáng)度度與立立方體體強(qiáng)度度之比比值，，對(duì)C50及C50以下混混凝土土取=0.76，對(duì)C80混凝土土取=0.82，中間按線性規(guī)律律取值；——高強(qiáng)度混凝土的脆脆性折減系數(shù)，對(duì)對(duì)C40及以下取=1.00，對(duì)C80取=0.87，中間按線性規(guī)律律取值。0.88——考慮實(shí)際構(gòu)件與試試件混凝土強(qiáng)度之之間的差異而取用用的折減系數(shù)。2.1混凝凝土3)軸心抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度也是混凝凝土的基本力學(xué)指指標(biāo)之一，用它可可確定混凝土抗裂裂能力，也可間接接地衡量混凝土的的沖切強(qiáng)度等其他他力學(xué)性能?；炷恋妮S心抗拉強(qiáng)強(qiáng)度可以采用直接接軸心受拉的試驗(yàn)驗(yàn)方法來(lái)測(cè)定，也也可用間接的方法法來(lái)測(cè)定。但是，，由于混凝土內(nèi)部部的不均勻性、安安裝試件的偏差等等，加上混凝土軸軸心抗拉強(qiáng)度很低低，一般為立方體體強(qiáng)度的1/18～1/10，所以，準(zhǔn)確測(cè)定定抗拉強(qiáng)度是很困困難的。因此，國(guó)國(guó)內(nèi)外常采用間接接的方法來(lái)測(cè)定混混凝土軸心抗拉強(qiáng)強(qiáng)度，按圖2.5所示的圓柱體或立立方體的劈裂試驗(yàn)驗(yàn)來(lái)間接測(cè)定混凝凝土的軸心抗拉強(qiáng)強(qiáng)度。根據(jù)彈性理理論，劈裂試驗(yàn)的的水平拉應(yīng)力即為為混凝土的軸心抗抗拉強(qiáng)度f(wàn)tk，可按下式計(jì)算：：(2-2)(2-3)式中，Pu——破壞荷載；d——立方體試件的邊長(zhǎng)長(zhǎng)或圓柱體試件的的直徑；l——圓柱體試件的長(zhǎng)度度。2.1混凝凝土試驗(yàn)表明，劈裂抗抗拉強(qiáng)度略大于直直接受拉強(qiáng)度，劈劈裂抗拉試件大小小對(duì)試驗(yàn)結(jié)果有一一定影響，標(biāo)準(zhǔn)試試件尺寸為150mm×150mm×150mm。若采用l00mm×l00mm×l00mm非標(biāo)準(zhǔn)試件時(shí)，所所得結(jié)果應(yīng)乘以尺尺寸換算系數(shù)0.85。GB50010—2002考慮了從普通強(qiáng)度度混凝土到高強(qiáng)度度混凝土的變化規(guī)規(guī)律，軸心抗拉強(qiáng)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值ftk與立方體抗壓強(qiáng)度度標(biāo)準(zhǔn)值fcu,k的關(guān)系為:(2-4)式中，——變異系數(shù)。2.1混凝凝土圖2.5混凝土劈裂試驗(yàn)示示意圖2.混凝土復(fù)合受力強(qiáng)強(qiáng)度在實(shí)際工程結(jié)構(gòu)中中，構(gòu)件的受力情情況中單向受力很很少，而往往受軸軸力、彎矩、剪力力、扭矩等不同組組合力的作用，處處于復(fù)雜的復(fù)合應(yīng)應(yīng)力狀態(tài)。如框架架梁、柱節(jié)點(diǎn)區(qū)的的混凝土，既受到到柱軸向力的作用用也受到兩個(gè)方向向梁的約束；處于于局部受壓狀態(tài)下下的混凝土，所受受的也是多向應(yīng)力力。所以研究這種種應(yīng)力狀態(tài)下的混混凝土強(qiáng)度問(wèn)題具具有重要意義。由由于混凝土材料的的復(fù)雜性，當(dāng)前主主要依據(jù)一些試驗(yàn)驗(yàn)研究結(jié)果，得出出近似的公式。1)雙向受力對(duì)于雙向應(yīng)力力狀態(tài)，兩個(gè)個(gè)相互垂直的的平面上作用用有法向應(yīng)力力和時(shí)，，雙向應(yīng)力狀狀態(tài)下混凝土土強(qiáng)度變化曲曲線如圖2.6所示。2.1混混凝土土圖2.6雙向受力下的的應(yīng)力狀態(tài)當(dāng)雙向受壓時(shí)時(shí)(第Ⅲ象限)，混凝土一向向的強(qiáng)度隨另另一向壓應(yīng)力力的增加而增增加。雙向受受壓混凝土的的強(qiáng)度要比單單向受壓的強(qiáng)強(qiáng)度最多可提提高約27%。當(dāng)雙向受拉拉時(shí)(第Ⅰ象限)，混凝土一向向的抗拉強(qiáng)度度與另一向拉拉應(yīng)力大小基基本無(wú)關(guān)，即即抗拉強(qiáng)度和和單向應(yīng)力時(shí)時(shí)的抗拉強(qiáng)度度基本相等。。當(dāng)一向受拉拉，一向受壓壓時(shí)(第Ⅱ、Ⅳ象限)混凝土一向的的強(qiáng)度幾乎隨隨另一向應(yīng)力力的增加而呈呈線性降低。。2.1混混凝土土2)三向受壓混凝土在三向向受壓的情況況下，由于受受到側(cè)向壓力力的約束作用用，延遲和限限制了沿軸線線方向的內(nèi)部部微裂縫的發(fā)發(fā)生和發(fā)展，，因而混凝土土受壓后的極極限抗壓強(qiáng)度度和極限應(yīng)變變均有顯著的的提高和發(fā)展展。由試驗(yàn)得得到的經(jīng)驗(yàn)公公式為：(2-5)式中，——三軸受壓狀態(tài)態(tài)混凝土圓柱柱體沿縱軸的的抗壓強(qiáng)度；；——混凝土單軸受受壓時(shí)的抗壓壓強(qiáng)度；——側(cè)向約束壓應(yīng)應(yīng)力。三軸受壓時(shí)，，混凝土的強(qiáng)強(qiáng)度及變形能能力均有較大大的提高。在在實(shí)際工程中中，常利用此此特性來(lái)提高高混凝土構(gòu)件件的抗壓強(qiáng)度度和變形能力力。例如采用用螺旋箍筋、、加密箍筋等等。2.1混混凝土土三軸受壓時(shí)，，混凝土的強(qiáng)強(qiáng)度及變形能能力均有較大大的提高。在在實(shí)際工程中中，常利用此此特性來(lái)提高高混凝土構(gòu)件件的抗壓強(qiáng)度度和變形能力力。例如采用用螺旋箍筋、、加密箍筋等等。3)局部受壓強(qiáng)度度當(dāng)構(gòu)件的承壓壓面積A大于荷載的局局部傳力面積積Ac時(shí)(如圖2.7所示)，承壓混凝土土局部受力，，周?chē)炷镣翆?duì)核心混凝凝土受壓后產(chǎn)產(chǎn)生的側(cè)向變變形有約束作作用，所以，，局部承壓強(qiáng)強(qiáng)度比棱柱體體強(qiáng)度要高。。此時(shí)混凝土土的極限承壓壓強(qiáng)度稱(chēng)為局局部承壓強(qiáng)度度，以fcl表示。局部承承壓強(qiáng)度可按按公式(2-6)計(jì)算：(2-6)式中，——局部承壓強(qiáng)度度提高系數(shù)，，大于1，其值可用計(jì)計(jì)算。2.1混混凝土土圖2.7混凝土局部承承壓示意圖圖圖2.8法向正應(yīng)力和和剪應(yīng)力組合合受力時(shí)的混混凝土強(qiáng)度曲曲線2.1混混凝土土4)單軸正應(yīng)力和和剪應(yīng)力共同同作用時(shí)的強(qiáng)強(qiáng)度圖2.8所示為法向正正應(yīng)力和剪應(yīng)應(yīng)力組合受力力時(shí)的混凝土土強(qiáng)度曲線，，圖中面積可可分為3個(gè)區(qū)域，Ⅰ區(qū)為拉剪狀態(tài)態(tài)，隨的的加大，，抗拉強(qiáng)度下下降；隨著增增大大，抗剪強(qiáng)度度下降；Ⅱ區(qū)為壓剪狀態(tài)態(tài)，隨增增大抗剪剪強(qiáng)度增加，，這是因?yàn)閴簤簯?yīng)力在剪切切面產(chǎn)生的約約束，阻礙剪剪切變形的發(fā)發(fā)展，使抗剪剪強(qiáng)度提高；；Ⅲ區(qū)為壓剪狀態(tài)態(tài)，隨進(jìn)進(jìn)一步步加大，抗剪剪能力反而開(kāi)開(kāi)始下降，同同時(shí)可以看出出，由于剪應(yīng)應(yīng)力的存在，，混凝土的極極限抗壓強(qiáng)度度要低于單向向抗壓強(qiáng)度f(wàn)c，所以當(dāng)結(jié)結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)現(xiàn)剪應(yīng)力時(shí)時(shí)，其抗壓壓強(qiáng)度會(huì)有有所降低，，而且抗拉拉強(qiáng)度也會(huì)會(huì)降低。2.1混混凝凝土2.1.2混凝土的變變形混凝土的變變形一般有有兩種。一一種是受力力變形，如如混凝土在在一次短期期加載、荷荷載長(zhǎng)期作作用和多次次重復(fù)荷載載作用下會(huì)會(huì)產(chǎn)生變形形。另一種種是體積變變形，如混混凝土由于于硬化過(guò)程程中的收縮縮以及溫度度和濕度變變化也會(huì)產(chǎn)產(chǎn)生變形。。變形也是是混凝土的的一個(gè)重要要力學(xué)性能能。2.1混混凝凝土1.單軸向受壓壓時(shí)混凝土土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系(1)一次短期加加載下混凝凝土的變形形性能圖2.9所示為棱柱柱體試件一一次短期加加荷下混凝凝土受壓應(yīng)應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)€線，反映了了受荷各階階段混凝土土內(nèi)部結(jié)構(gòu)構(gòu)變化及破破壞機(jī)理，，是研究混混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)極限強(qiáng)度度理論的重重要依據(jù)。。曲線分為為上升段OC和下降段CE兩部分。上上升段又可可分為3段：OA段為第Ⅰ階段，=(0.3～0.4)fc，應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系接接近直線，，稱(chēng)為彈性性階段，A點(diǎn)為比例極極限點(diǎn)，這這時(shí)混凝土土變形主要要取決于骨骨料和水泥泥石的彈性性變形，而而水泥膠體體的黏性流流動(dòng)以及初初始微裂縫縫變化的影影響一般很很小；AB段為第Ⅱ階段，=(0.3～0.8)fc，由于水泥泥凝膠體的的塑性變形形，應(yīng)力-應(yīng)變曲線開(kāi)開(kāi)始凸向應(yīng)應(yīng)力軸，隨隨著加加大，，微裂縫開(kāi)開(kāi)始擴(kuò)展，，并出現(xiàn)新新的裂縫，，在AB段，混凝土土表現(xiàn)出明明顯的塑性性性質(zhì)，=0.8fc可作為混凝凝土長(zhǎng)期荷荷載作用下下的極限強(qiáng)強(qiáng)度；BC段為第Ⅲ階段，>fc，此時(shí)，微微裂縫發(fā)展展貫通，增增長(zhǎng)更快，，曲線曲率率隨荷載不不斷增加，，應(yīng)變加大大，表現(xiàn)為為混凝土體體積加大，，直至應(yīng)力力峰值點(diǎn)C，這時(shí)的峰峰值應(yīng)力max通常作為混混凝土棱柱柱體的抗壓壓強(qiáng)度f(wàn)c，相應(yīng)的應(yīng)應(yīng)變稱(chēng)為峰峰值應(yīng)變0，其值取0.0015～0.0025，通常取為為0.002。2.1混混凝凝土C點(diǎn)以后，裂裂縫繼續(xù)擴(kuò)擴(kuò)展、貫通通，使裂縫縫迅速發(fā)展展，由于堅(jiān)堅(jiān)硬骨料顆顆粒的存在在，沿裂縫縫面產(chǎn)生摩摩擦滑移，，試件能繼繼續(xù)承受一一定的荷載載，并產(chǎn)生生變形，使使應(yīng)力-應(yīng)變曲線出出現(xiàn)下降段段CE，下降段曲曲線的凹向向開(kāi)始改變變，即曲率率為O的點(diǎn)D稱(chēng)為拐點(diǎn)。。D點(diǎn)以后，試試件破裂，，但破裂的的碎塊逐漸漸擠密，仍仍保持一定定的應(yīng)力，，至收斂點(diǎn)點(diǎn)E，曲線平緩緩下降，這這時(shí)貫通的的主裂縫已已經(jīng)很寬，，對(duì)無(wú)側(cè)限限的混凝土土，E點(diǎn)以后的曲曲線已失去去結(jié)構(gòu)意義義。圖2.9混凝土棱柱柱體受壓應(yīng)應(yīng)力-應(yīng)變曲線2.1混混凝凝土進(jìn)行混凝土土結(jié)構(gòu)理論論分析需要要準(zhǔn)確擬合合混凝土受受壓應(yīng)力-應(yīng)變曲線。。為此，國(guó)國(guó)內(nèi)外學(xué)者者做了大量量的研究工工作，提出出了多種數(shù)數(shù)學(xué)表達(dá)式式。目前較較常用的有有美國(guó)E．Hognestad建議的方程程(如圖2.10所示)和德國(guó)Rusch建議的方程程(如圖2.11所示)。(1)E.Hognestad應(yīng)力-應(yīng)變曲線：：如圖2.10所示，該模模型上升段段為二次拋拋物線，下下降段為斜斜直線。上升段：≤≤(2-7)下降段：≤≤≤≤(2-8)式中，——峰值強(qiáng)度；；——相應(yīng)于峰值值應(yīng)力時(shí)的的應(yīng)變，取取；；——極限壓應(yīng)變變，取。。2.1混混凝凝土(2)Rusch應(yīng)力-應(yīng)變曲線：：如圖2.11所示，該模模型上升段段為二次拋拋物線，下下降段為水水平直線。。上升段：≤≤(2-9)下降段：≤≤≤≤(2-10)(3)GB50010——2002采用的模型型：GB50010——2002采用Rusch應(yīng)力-應(yīng)變曲線，，但取。。圖2.10E.Hognestad應(yīng)力-應(yīng)變曲線圖圖2.11Rusch應(yīng)力-應(yīng)變曲線2.1混混凝凝土2)混凝土的變變形模量混凝土與彈彈性材料不不同，受壓壓應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系不不是一條曲曲線，在不不同的應(yīng)力力階段，應(yīng)應(yīng)力與應(yīng)變變之比的變變形模量不不是一個(gè)常常數(shù)?；炷恋淖冃涡文Ａ坑腥缛缦?種表示方法法。(1)混凝土的彈彈性模量(原點(diǎn)模量)：如圖2.12所示，為應(yīng)應(yīng)力-應(yīng)變曲線原原點(diǎn)處的切切線斜率，，稱(chēng)為混凝凝土的彈性性模量。(2-11)式中，——混凝土應(yīng)力力-應(yīng)變曲線在在原點(diǎn)處的的切線與橫橫坐標(biāo)的夾夾角。2.1混混凝凝土由于要在混混凝土一次次加載應(yīng)力力-應(yīng)變曲線上上作原點(diǎn)的的切線，找找出角是不不容易作準(zhǔn)準(zhǔn)確的，所所以通用的的做法是采采用棱柱體體(150mm×150mm×300mm)試件，先加加載至，，然然后卸載至至零，再重重復(fù)加載卸卸載。由于于混凝土不不是彈性材材料，每次次卸載至應(yīng)應(yīng)力為零時(shí)時(shí)，存在殘殘余變形，，隨著加載載次數(shù)增加加(5～10次)，應(yīng)力-應(yīng)變曲線漸漸趨穩(wěn)定并并基本上趨趨于直線，，該直線的的斜率即定定為混凝土土的彈性模模量。統(tǒng)計(jì)計(jì)得混凝土土彈性模量量與立方體體強(qiáng)度的關(guān)關(guān)系為：(2-12)與彈性材料料不同，混混凝土進(jìn)入入塑性階段段后，初始始的彈性模模量已不能能反映這時(shí)時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變性質(zhì)，，因此，有有時(shí)用變形形模量或切切線模量來(lái)來(lái)表示這時(shí)時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系。。2.1混混凝凝土圖2.12混凝土變形形模量的表表示方法2.1混混凝凝土(2)混凝土的變變形模量：：在圖2.12中O點(diǎn)至曲線任任一點(diǎn)應(yīng)力力為處處割割線的斜率率，稱(chēng)為任任意點(diǎn)割線線模量或稱(chēng)稱(chēng)變形模量量。它的表表達(dá)式為：：(2-13)由于總變形形中包含彈彈性變形和和塑性變形形兩部分，，因此所確確定的模量量也可稱(chēng)為為彈塑性模模量或割線線模量?；旎炷恋淖冏冃文Ａ渴鞘莻€(gè)變值，，它與原點(diǎn)點(diǎn)模量的關(guān)關(guān)系如下：：(2-14)式中，——彈性特征系系數(shù)，與與混凝凝土所受的的應(yīng)力大小小有關(guān)。當(dāng)當(dāng)時(shí)時(shí)，，=0.8～0.9；當(dāng)時(shí)時(shí)，=0.4～0.8?；炷翉?qiáng)強(qiáng)度越高，，越大，彈彈性特征越越明顯。2.1混混凝凝土(3)混凝土的切切線模量：：在混凝土應(yīng)應(yīng)力-應(yīng)變曲線上上某一應(yīng)力力值處作一一切線，如如圖2.12所示，其應(yīng)應(yīng)力增量與與應(yīng)變?cè)隽苛恐戎捣Q(chēng)稱(chēng)為相應(yīng)于于該應(yīng)力值值時(shí)混凝土土的切線模模量。(2-15)從式(2-15)可以看出，，混凝土的的切線模量量是一個(gè)變變值，它隨隨著混凝土土應(yīng)力的增增大而減小小。2.1混混凝凝土2.重復(fù)荷載下下混凝土應(yīng)應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系(疲勞變形)如鋼筋混凝凝土吊車(chē)梁梁受到重復(fù)復(fù)荷載的作作用，港口口海岸的混混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)受到波浪浪沖擊而損損傷等，這這種重復(fù)荷荷載作用下下引起的結(jié)結(jié)構(gòu)破壞稱(chēng)稱(chēng)之為疲勞勞破壞。其其破壞特征征是裂縫小小而變形大大，在重復(fù)復(fù)荷載作用用下，混凝凝土的強(qiáng)度度和變形有有著重要的的變化。圖2.13(a)所示是混凝凝土棱柱體體(150mm×150mm××450mm)在多次重復(fù)復(fù)荷載作用用下的應(yīng)力力-應(yīng)變曲線。。當(dāng)混凝土土棱柱體一一次短期加加荷，其應(yīng)應(yīng)力達(dá)到A點(diǎn)時(shí)，應(yīng)力力-應(yīng)變曲線為為OA，此時(shí)卸荷荷至零，其其卸荷的應(yīng)應(yīng)力-應(yīng)變曲線為為AB，如果停留留一段時(shí)間間，再量測(cè)測(cè)試件的變變形，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)變形恢復(fù)復(fù)一部分而而到達(dá)B'，則BB'恢復(fù)的變形形稱(chēng)為彈性性后效，而而不能恢復(fù)復(fù)的變形B'O稱(chēng)為殘余變變形。可見(jiàn)見(jiàn)，一次加加卸荷過(guò)程程的應(yīng)力應(yīng)應(yīng)變圖形，，是一個(gè)環(huán)環(huán)狀曲線。。2.1混混凝凝土圖2.13(b)所示是混凝凝土棱柱體體在多次重重復(fù)荷載作作用下的應(yīng)應(yīng)力-應(yīng)變曲線。。若加荷、、卸荷循環(huán)環(huán)往復(fù)進(jìn)行行，當(dāng)小小于疲疲勞強(qiáng)度時(shí)時(shí)，，在一定循循環(huán)次數(shù)內(nèi)內(nèi)，塑性變變形的累積積是收斂的的，滯回環(huán)環(huán)越來(lái)越小小，趨于一一條直線CD。繼續(xù)循環(huán)環(huán)加載、卸卸載，混凝凝土將處于于彈性工作作狀態(tài)。如如加大應(yīng)力力至(仍小于)時(shí)，荷載多多次重復(fù)后后，應(yīng)力-應(yīng)變曲線也也接近直線線EF；CD與EF直線都大致致平行于在在一次加載載曲線的原原點(diǎn)所作的的切線。如如果再加大大應(yīng)力至(大于)，則經(jīng)過(guò)不不多幾次循循環(huán)，滯回回環(huán)變成直直線后，繼繼續(xù)循環(huán)，，塑性變形形會(huì)重新開(kāi)開(kāi)始出現(xiàn)，，而且塑性性變形的累累積成為發(fā)發(fā)散的，即即累積塑性性變形一次次比一次大大，且由凸凸向應(yīng)力軸軸轉(zhuǎn)變?yōu)榘及枷驊?yīng)變軸軸，如此循循環(huán)若干次次以后，由由于累積變變形超過(guò)混混凝土的變變形能力而而破壞，破破壞時(shí)裂縫縫小但變形形大，這種種現(xiàn)象稱(chēng)為為疲勞。塑塑性變形收收斂與不收收斂的界限限，就是材材料的疲勞勞強(qiáng)度，大大致在(0.4～0.5)fc左右，小于于一次加載載的棱柱強(qiáng)強(qiáng)度，，此值與與荷載的重重復(fù)次數(shù)、、荷載變化化幅值及混混凝土強(qiáng)度度等級(jí)有關(guān)關(guān)，通常以以使材料破破壞所需的的荷載循環(huán)環(huán)次數(shù)不少少于200萬(wàn)次時(shí)的疲疲勞應(yīng)力作作為疲勞強(qiáng)強(qiáng)度。2.1混混凝凝土(a)(b)圖2.13混凝土在重重復(fù)荷載作作用下的應(yīng)應(yīng)力-應(yīng)變曲線2.1混混凝凝土施加荷載時(shí)時(shí)的應(yīng)力大大小是影響響應(yīng)力-應(yīng)變曲線不不同的發(fā)展展和變化的的關(guān)鍵因素素，即混凝凝土的疲勞勞強(qiáng)度與重重復(fù)作用時(shí)時(shí)應(yīng)力變化化的幅度有有關(guān)。在相相同的重復(fù)復(fù)次數(shù)下，，疲勞強(qiáng)度度隨著疲勞勞應(yīng)力比值值的增大而而增大，疲疲勞應(yīng)力比比值按下式式計(jì)算：(2-16)式中，、、——分別表示構(gòu)構(gòu)件截面同同一纖維上上的混凝土土最小應(yīng)力力及最大應(yīng)應(yīng)力。2.1混混凝凝土3.單軸向受拉拉時(shí)混凝土土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系混凝土受拉拉時(shí)的應(yīng)力力-應(yīng)變曲線形形狀與受壓壓時(shí)是相似似的，如圖圖2.14所示。采用用等應(yīng)變速速度加載，，可以測(cè)得得應(yīng)力-應(yīng)變曲線的的下降段，，只不過(guò)其其峰值應(yīng)力力和應(yīng)變均均比受壓時(shí)時(shí)小很多。。采用一般般的拉伸試試驗(yàn)方法，，只能測(cè)得得應(yīng)力-應(yīng)變曲線的的上升段。。受拉應(yīng)力力-應(yīng)變曲線的的原點(diǎn)切線線斜率與受受壓時(shí)是基基本一致的的，因此，，受拉彈性性模量可取取與受壓彈彈性模量相相同的值.當(dāng)拉應(yīng)力≤≤0.5ft時(shí)，應(yīng)力-應(yīng)變曲線接接近于直線線，隨著應(yīng)應(yīng)力的增大大，曲線逐逐漸偏離直直線，反映映了混凝土土受拉時(shí)塑塑性變形的的發(fā)展。一一般試驗(yàn)方方法得出的的極限拉應(yīng)應(yīng)變?cè)?.5×10-4～2.7×10-4范圍內(nèi)，與混凝凝土的強(qiáng)度等級(jí)級(jí)、配合比、養(yǎng)養(yǎng)護(hù)條件有關(guān)。。在構(gòu)件計(jì)算中中常常取1×10-4～1.5×10-4。達(dá)到最大拉應(yīng)應(yīng)力ft時(shí)，彈性特征系系數(shù)≈，，相應(yīng)于ft的變形模量為：：2.1混凝凝土圖2.14混凝土受拉時(shí)應(yīng)應(yīng)力-應(yīng)變曲線2.1混凝凝土4.混凝土的收縮混凝土在空氣中中結(jié)硬時(shí)體積減減小的現(xiàn)象稱(chēng)為為收縮；在水中中結(jié)硬時(shí)體積增增大的現(xiàn)象稱(chēng)為為膨脹。一般情情況下混凝土的的收縮值比膨脹脹值大很多，因因此，分析研究究收縮和膨脹的的現(xiàn)象以分析研研究收縮現(xiàn)象為為主。圖2.15所示為中華人民民共和國(guó)鐵道部部科學(xué)研究院的的混凝土自由收收縮試驗(yàn)結(jié)果(測(cè)試試件尺寸100mm×l00mm×400mm；fcu=42.3N/mm2；水灰比=0.45，525號(hào)硅酸鹽水泥，恒溫20℃±1℃，恒濕65%5%)?；炷恋氖湛s縮值隨時(shí)間而增增長(zhǎng)，結(jié)硬初期期收縮較快，1個(gè)月大約可完成成1/2的收縮，3個(gè)月后收縮增長(zhǎng)長(zhǎng)緩慢，一般在在2年后趨于穩(wěn)定，，最終收縮應(yīng)變變大約為(2～5)×10-4，一般取收縮應(yīng)應(yīng)變值為3×10-4。引起收縮的重重要因素是干燥燥失水。所以構(gòu)構(gòu)件的養(yǎng)護(hù)條件件、使用環(huán)境的的溫濕度都對(duì)混混凝土的收縮有有影響。使用環(huán)環(huán)境的溫度越高高、濕度越低，，收縮越大，蒸蒸汽養(yǎng)護(hù)的收縮縮值要小于常溫溫養(yǎng)護(hù)的收縮值值，這是因?yàn)樵谠诟邷?、高濕條條件下養(yǎng)護(hù)可加加快水化和凝結(jié)結(jié)硬化作用。2.1混凝凝土在工程中，養(yǎng)護(hù)護(hù)不好或混凝土土構(gòu)件的四周受受約束而阻止混混凝土的收縮時(shí)時(shí)，會(huì)使混凝土土構(gòu)件表面或水水泥地面出現(xiàn)收收縮裂縫。通過(guò)試驗(yàn)還表明明，水泥強(qiáng)度等等級(jí)越高制成的的混凝土收縮越越大；水泥用量量越多、水灰比比越大，收縮越越大；骨料的級(jí)級(jí)配越好、彈性性模量越大，收收縮越?。火B(yǎng)護(hù)護(hù)時(shí)溫、濕度越越大，收縮越小小；構(gòu)件的體積積與表面積比值值大時(shí)，收縮小小。圖2.15混凝土的收縮2.1混凝凝土5.混凝土的徐變結(jié)構(gòu)在荷載或應(yīng)應(yīng)力保持不變的的情況下，變形形或應(yīng)變隨時(shí)間間增長(zhǎng)的現(xiàn)象稱(chēng)稱(chēng)為徐變。徐變變對(duì)于結(jié)構(gòu)的變變形和強(qiáng)度、預(yù)預(yù)應(yīng)力混凝土中中的鋼筋應(yīng)力有有重要的影響。。圖2.16所示為中華人民民共和國(guó)鐵道部部科學(xué)研究院的的試驗(yàn)結(jié)果，由由圖可見(jiàn)，某一一組棱柱體試件件，當(dāng)加荷應(yīng)力力達(dá)到0.5fc時(shí)，其加荷瞬間間產(chǎn)生的應(yīng)變?yōu)闉樗矔r(shí)應(yīng)變，，若荷載保持不不變，隨著加荷荷時(shí)間的增長(zhǎng)，，應(yīng)變也將繼續(xù)續(xù)增長(zhǎng)，這就是是混凝土的徐變變應(yīng)變，，通常，徐徐變開(kāi)始時(shí)增長(zhǎng)長(zhǎng)較快，以后逐逐漸減慢，經(jīng)過(guò)過(guò)一定時(shí)間后，，徐變趨于穩(wěn)定定，徐變應(yīng)變值值約為瞬時(shí)彈性性應(yīng)變的1～4倍。兩年后卸載載，試件瞬時(shí)恢恢復(fù)的應(yīng)變略略小于于瞬時(shí)應(yīng)變，，卸載后經(jīng)經(jīng)過(guò)一段時(shí)間量量測(cè)，發(fā)現(xiàn)混凝凝土并不處于靜靜止?fàn)顟B(tài)，而是是逐漸地恢復(fù)，，這種恢復(fù)變形形稱(chēng)為彈性后效效，，彈性后后效的恢復(fù)時(shí)間間為20天左右，其值約約為徐變變形的的1/12，最后剩下的大大部分不可恢復(fù)復(fù)變形為，，成為為殘余應(yīng)變。2.1混凝凝土圖2.16混凝土的徐變2.1混凝凝土圖2.17應(yīng)力與徐變的關(guān)關(guān)系2.1混凝凝土混凝土的應(yīng)力條條件是影響徐變變的主要因素。。加荷時(shí)混凝土土的齡期越長(zhǎng)，，徐變?cè)叫?，混混凝土的?yīng)力越越大，徐變?cè)酱蟠?。隨著混凝土土應(yīng)力的增加，，徐變將發(fā)生不不同的情況，圖圖2.17所示為不同應(yīng)力力水平下的徐變變變形增長(zhǎng)曲線線，當(dāng)應(yīng)力≤≤0.5fc時(shí)，曲線接近等等距離分布，說(shuō)說(shuō)明徐變與初應(yīng)應(yīng)力成正比，這這種情況稱(chēng)為線線性徐變。在線線性徐變的情況況下，加載初期期徐變?cè)鲩L(zhǎng)較快快，6個(gè)月時(shí)，一般已已完成徐變的大大部分，后期徐徐變?cè)鲩L(zhǎng)逐漸減減小，一年以后后趨于穩(wěn)定，一一般認(rèn)為3年徐變基本終止止；當(dāng)=(0...5～0.8)fc時(shí)，徐變與應(yīng)力力不成正比，徐徐變變形增長(zhǎng)較較快，這種情況況稱(chēng)為非線性徐徐變；當(dāng)應(yīng)力>0.8fc時(shí)，徐變的發(fā)展展不再收斂，最最終將導(dǎo)致混凝凝土破壞。實(shí)際際工程中，=0.8fc即為混凝土的長(zhǎng)長(zhǎng)期抗壓強(qiáng)度。。2.1混凝凝土混凝土的徐變會(huì)會(huì)使構(gòu)件的變形形增加，會(huì)引起起結(jié)構(gòu)構(gòu)件的內(nèi)內(nèi)力重新分布，，會(huì)造成預(yù)應(yīng)力力混凝土結(jié)構(gòu)中中的預(yù)應(yīng)力損失失等。影響混凝土徐變變有多種因素：：水泥用量越多多和水灰比越大大，徐變也越大大；骨料越堅(jiān)硬硬、彈性模量越越高，徐變就越越?。还橇系南嘞鄬?duì)體積越大，，徐變?cè)叫?；?gòu)構(gòu)件形狀及尺寸寸，混凝土內(nèi)鋼鋼筋的面積和鋼鋼筋應(yīng)力性質(zhì)，，對(duì)徐變也有不不同的影響；養(yǎng)養(yǎng)護(hù)時(shí)溫度高、、濕度大、水泥泥水化作用充分分，徐變就小。。實(shí)踐證明，采采用蒸汽養(yǎng)護(hù)可可使徐變減小約約20%～35%；受荷后構(gòu)件所所處環(huán)境的溫度度越高、濕度越越低，則徐變?cè)皆酱?；如環(huán)境溫溫度為70℃的試件受荷一年年后的徐變，要要比溫度為20℃的試件大1倍以上，因此，，高溫干燥環(huán)境境將使徐變顯著著增大。2.1混凝凝土2.1.3混凝土的選用原原則GB50010—2002規(guī)定：鋼筋混凝凝土構(gòu)件的混凝凝土強(qiáng)度等級(jí)不不應(yīng)低于C15；當(dāng)采用HRB335級(jí)鋼筋時(shí)，混凝凝土強(qiáng)度等級(jí)不不宜低于C20；當(dāng)采用HRB400和RRB400級(jí)鋼筋以及承受受重復(fù)荷載的構(gòu)構(gòu)件，混凝土強(qiáng)強(qiáng)度等級(jí)不得低低于C40；預(yù)應(yīng)力混凝土土構(gòu)件的混凝土土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)應(yīng)低于C30；當(dāng)采用鋼絞線線、鋼絲、熱處處理鋼筋作預(yù)應(yīng)應(yīng)力鋼筋時(shí)，混混凝土的強(qiáng)度等等級(jí)不應(yīng)低于C40。公路橋涵工程中中，鋼筋混凝土土構(gòu)件的混凝土土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)應(yīng)低于C20；當(dāng)采用HRB400和KL400級(jí)鋼筋時(shí)，混凝凝土強(qiáng)度等級(jí)不不應(yīng)低于C25；預(yù)應(yīng)力混凝土土結(jié)構(gòu)的混凝土土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)應(yīng)低于C40；位于嚴(yán)寒區(qū)、、海水區(qū)或使用用除冰鹽且受其其影響的橋涵構(gòu)構(gòu)件，混凝土的的強(qiáng)度等級(jí)不低低于C30；有氣態(tài)、液態(tài)態(tài)或固態(tài)侵蝕物物質(zhì)的環(huán)境時(shí)，，混凝土強(qiáng)度等等級(jí)不低于C35。2.1混凝凝土2.2.1鋼筋的品種和級(jí)級(jí)別在鋼筋混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)中使用的鋼鋼筋品種很多，，主要有兩大類(lèi)類(lèi)：一類(lèi)是有明明顯屈服點(diǎn)(流幅)的鋼筋，如熱軋軋鋼筋；另一類(lèi)類(lèi)是無(wú)明顯屈服服點(diǎn)(流幅)的鋼筋，如鋼絲絲、鋼鉸線及熱熱處理鋼筋。按外形分，鋼筋筋可分為光面鋼鋼筋和變形鋼筋筋兩種。變形鋼鋼筋有熱軋螺紋紋鋼筋、冷軋帶帶肋鋼筋等，如如圖2.18所示。光面鋼筋筋直徑為6～50mm，握裹性能稍差差；變形鋼筋直直徑一般大于10mm，握裹性能好，，其直徑是“標(biāo)標(biāo)志尺寸”，即即與光面鋼筋具具有相同重量的的“當(dāng)量直徑””，其截面面積積即按此當(dāng)量直直徑確定。2.2鋼筋筋圖2.18鋼筋的外形示意意圖按化學(xué)成分劃分分，混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)中的鋼材可分分為碳素鋼和普普通低合金鋼兩兩類(lèi)。碳素鋼除除含有鐵元素之之外，還含有少少量的碳、硅、、錳、硫、磷等等元素，根據(jù)含含碳量的多少又又可分為低碳鋼鋼(含碳量<0.25%)、中碳鋼(含碳量為0.25%～0.6%)、高碳鋼(含碳量為0.6%～1.4%)，含碳量越高，，強(qiáng)度越高，但但塑性與可焊性性降低，反之則則強(qiáng)度降低而塑塑性與可焊性好好。普通低合金金鋼是在碳素鋼鋼的基礎(chǔ)上添加加小于5%的合金元素的鋼鋼材，具有強(qiáng)度度高、塑性和低低溫沖擊韌性好好等特點(diǎn)。通常常加入的合金元元素有硅(Si)、錳(Mn)、鈦(Ti)、釩(V)、鉻(Gr)、鈮(Nb)等。目前我國(guó)生生產(chǎn)的品種有20MnSi、20MnSiNb、20MnTi、20MnSiV、K20MnSi、40Si2Mn、48Si2Mn、45Si2Cr等，代號(hào)前邊的的數(shù)字表示含碳碳量的百分?jǐn)?shù)，，元素符號(hào)后的的數(shù)字表示合金金含量的百分?jǐn)?shù)數(shù)，如數(shù)字2表示含量1.5%～2.5%，元素符號(hào)后面面無(wú)數(shù)字表示平平均含量小于1.5%。2.2鋼筋筋按鋼筋的加工方方法，又可將其其分為熱軋鋼筋筋、熱處理鋼筋筋、冷加工鋼筋筋、冷軋鋼筋等等。熱軋鋼筋是由低低碳鋼、普通低低合金鋼在高溫溫狀況下軋制而而成，屬于軟鋼鋼。常用熱軋鋼鋼筋的種類(lèi)、代代表符號(hào)和直徑徑范圍見(jiàn)表2-1。2.2鋼筋筋強(qiáng)度等級(jí)代號(hào)鋼種符號(hào)d/mmHPB235Q235820HRB33520MnSi650HRB40020MnSiV，20MnSiNb，20MnTiR650RRB400K20MnSiR840表2-1常用熱軋鋼筋的的種類(lèi)、代表符符號(hào)和直徑范圍圍熱處理鋼筋是將將特定的熱軋鋼鋼筋再通過(guò)加熱熱淬火和回火等等調(diào)質(zhì)工藝處理理的鋼筋。處理理后，強(qiáng)度有較較大提高，但塑塑性有所降低，，經(jīng)處理后的鋼鋼筋的應(yīng)力-應(yīng)變曲線上不再再有明顯的屈服服點(diǎn)。鋼筋冷加工方法法有很多，如冷冷拉、冷拔，冷冷加工后的鋼筋筋強(qiáng)度提高，塑塑性降低。冷拉拉是在常溫下將將熱軋鋼筋張拉拉，使其超過(guò)屈屈服點(diǎn)進(jìn)入強(qiáng)化化段，然后再放放松鋼筋；冷拔拔鋼筋是將熱軋軋光面鋼筋多次次用強(qiáng)力拔過(guò)比比它直徑還小的的硬質(zhì)合金模，，冷拔后強(qiáng)度有有較大幅度的增增長(zhǎng)，但塑性降降低很多。冷軋帶肋鋼筋是是采用普通低碳碳鋼或低合金鋼鋼熱軋圓盤(pán)條為為母材，經(jīng)冷軋軋后在其表面形形成具有三面或或二面月牙形橫橫肋的鋼筋。還有用于預(yù)應(yīng)力力結(jié)構(gòu)中的高強(qiáng)強(qiáng)鋼絲、鋼絞線線等品種，如圖圖2.19所示。另外，還有混凝凝土中使用的勁勁性鋼筋，是由由各種型鋼、鋼鋼軌或型鋼與鋼鋼筋焊成的骨架架，承載力比較較大。2.2鋼筋筋2.2鋼筋筋(a)刻痕鋼絲(b)鋼絞線圖2.19強(qiáng)度鋼絲與鋼絞絞線2.2.2鋼筋的強(qiáng)度與變變形1.有明顯屈服點(diǎn)的的鋼筋圖2.20所示為有明顯流流幅的鋼筋的應(yīng)應(yīng)力-應(yīng)變曲線。圖中中可見(jiàn)，在A點(diǎn)以前，應(yīng)力-應(yīng)變曲線為直線線，A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力稱(chēng)稱(chēng)為比例極限。。OA為理想彈性階段段，卸載后可完完全恢復(fù)，無(wú)殘殘余變形。過(guò)A點(diǎn)后，應(yīng)變較應(yīng)應(yīng)力增長(zhǎng)得快，，曲線開(kāi)始彎曲曲，到達(dá)點(diǎn)后鋼鋼筋開(kāi)始塑流，，點(diǎn)稱(chēng)為屈服上上限，當(dāng)點(diǎn)應(yīng)力力降至下屈服點(diǎn)點(diǎn)B點(diǎn)，此時(shí)，應(yīng)力力基本不增加，，而應(yīng)變急劇增增長(zhǎng)，曲線出現(xiàn)現(xiàn)一個(gè)波動(dòng)的小小平臺(tái)，這種現(xiàn)現(xiàn)象稱(chēng)為屈服。。B點(diǎn)到C點(diǎn)的水平距離稱(chēng)稱(chēng)為流幅或屈服服臺(tái)階，上屈服服點(diǎn)通常不穩(wěn)定定，下屈服點(diǎn)B數(shù)值比較穩(wěn)定，，稱(chēng)為屈服點(diǎn)或或屈服強(qiáng)度，有有明顯流幅的熱熱軋鋼筋的屈服服強(qiáng)度是按下屈屈服點(diǎn)來(lái)確定的的。曲線過(guò)C點(diǎn)后，應(yīng)力又繼繼續(xù)上升，說(shuō)明明鋼筋的抗拉能能力又有所提高高。曲線達(dá)最高高點(diǎn)D，相應(yīng)的應(yīng)力稱(chēng)稱(chēng)為鋼筋的極限限強(qiáng)度，CD段稱(chēng)為強(qiáng)化階段段。D點(diǎn)后，試件在最最薄弱處會(huì)發(fā)生生較大的塑性變變形，截面迅速速縮小，出現(xiàn)頸頸縮現(xiàn)象，變形形迅速增加，應(yīng)應(yīng)力隨之下降，，直至E點(diǎn)斷裂破壞。對(duì)有明顯屈服點(diǎn)點(diǎn)的鋼筋，屈服服點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的應(yīng)應(yīng)力為屈服強(qiáng)度度，是重要的力力學(xué)指標(biāo)。在鋼鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)中，當(dāng)鋼筋超超過(guò)屈服強(qiáng)度時(shí)時(shí)就會(huì)發(fā)生很大大的塑性變形，，此時(shí)混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)件也會(huì)出出現(xiàn)較大變形或或裂縫，導(dǎo)致構(gòu)構(gòu)件不能正常使使用。所以，在在計(jì)算承載力時(shí)時(shí)，以屈服點(diǎn)作作為鋼筋強(qiáng)度值值。2.2鋼筋筋另外，鋼筋除滿(mǎn)滿(mǎn)足強(qiáng)度要求外外，還應(yīng)具有一一定的塑性變形形能力，通常用用伸長(zhǎng)率和冷彎彎性能指標(biāo)衡量量鋼筋的塑性。。鋼筋拉斷后的的伸長(zhǎng)值與原長(zhǎng)長(zhǎng)的比率稱(chēng)為伸伸長(zhǎng)率，表示材材料在破壞時(shí)產(chǎn)產(chǎn)生的應(yīng)變大小小，用公式表示示為：(2-17)式中，——伸長(zhǎng)率；——拉斷時(shí)的鋼筋長(zhǎng)長(zhǎng)度；——鋼筋原長(zhǎng)。2.2鋼筋筋2.2鋼筋筋圖2.20有明顯流幅的曲線圖圖2.21鋼筋冷彎試驗(yàn)示示意圖伸長(zhǎng)率越大，說(shuō)說(shuō)明材料的塑性性越好。冷彎性性能是指鋼筋在在常溫下達(dá)到一一定彎曲程度而而不破壞的能力力。冷彎試驗(yàn)是是將直徑為d的鋼筋繞彎芯直直徑D彎曲到規(guī)定的角角度，通過(guò)檢查查被彎曲后的鋼鋼筋試件是否發(fā)發(fā)生裂紋、斷裂裂及起層來(lái)判斷斷合格與否，如如圖2.21所示。彎芯的直直徑D越小，彎轉(zhuǎn)角越越大，說(shuō)明鋼筋筋的塑性越好。。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定定了各種鋼筋必必須達(dá)到的伸長(zhǎng)長(zhǎng)率和冷彎時(shí)相相應(yīng)的彎心直徑徑和彎曲角的要要求。有關(guān)參數(shù)數(shù)可參照相應(yīng)的的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。2.2鋼筋筋圖2.22無(wú)明顯流幅的-曲線2.無(wú)明顯屈服點(diǎn)的的鋼筋圖2.22所示為無(wú)明顯流流幅的鋼筋應(yīng)力力-應(yīng)變曲線，大約約在極限抗拉強(qiáng)強(qiáng)度的65%以前，應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系為直線線，此后，鋼筋筋表現(xiàn)出塑性性性質(zhì)，直至到曲曲線最高點(diǎn)之前前都沒(méi)有明顯的的屈服點(diǎn)，曲線線最高點(diǎn)對(duì)應(yīng)的的應(yīng)力稱(chēng)為極限限抗拉強(qiáng)度。對(duì)對(duì)無(wú)明顯流幅的的鋼筋，如預(yù)應(yīng)應(yīng)力鋼絲、鋼絞絞線、和熱處理理鋼筋，GB50010—2002規(guī)定在構(gòu)件承載載力設(shè)計(jì)時(shí)，取取極限抗拉強(qiáng)度度的85%作為條件屈服點(diǎn)點(diǎn)，加載至該點(diǎn)點(diǎn)后對(duì)應(yīng)的殘余余應(yīng)變?yōu)?.2%，鋼筋強(qiáng)度的取取值為0.85，稱(chēng)條件屈服強(qiáng)強(qiáng)度，為為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)規(guī)定的極限抗拉拉強(qiáng)度。鋼筋的的伸長(zhǎng)率、冷彎彎性能的概念與與有明顯流幅的的鋼筋相同。2.2鋼筋筋3.鋼筋的彈性模量量鋼筋的彈性模量量為鋼筋拉伸試試驗(yàn)應(yīng)力-應(yīng)變曲線在屈服服點(diǎn)前的直線的的斜率，即：(2-18)4.鋼筋的設(shè)計(jì)指標(biāo)標(biāo)為保證設(shè)計(jì)時(shí)的的材料強(qiáng)度取值值的可靠性，一一般對(duì)同一等級(jí)級(jí)的材料，取具具有一定保證率率的強(qiáng)度值作為為該級(jí)強(qiáng)度的標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值。GB50010—2002規(guī)定強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值應(yīng)具有不小小于95%的保證率。熱軋軋鋼筋的強(qiáng)度標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值按屈服強(qiáng)強(qiáng)度確定，符號(hào)號(hào)為；；預(yù)應(yīng)力鋼絞線線和鋼絲的強(qiáng)度度標(biāo)準(zhǔn)值根據(jù)極極限強(qiáng)度確定，，符號(hào)為，，見(jiàn)附表表5。2.2鋼筋筋2.2.3鋼筋的冷加工及及塑性性能鋼筋的冷加工是是指在常溫下采采用某種工藝對(duì)對(duì)熱軋鋼筋進(jìn)行行加工而得到的的鋼筋。常用的的工藝有：冷拉拉、冷拔、冷軋軋與冷軋扭四種種。冷加工的目目的主要是為了了提高鋼筋的強(qiáng)強(qiáng)度和節(jié)約鋼材材，但經(jīng)冷加工工后的鋼筋雖然然強(qiáng)度提高了，，但塑性明顯降降低，只有經(jīng)冷冷拉的鋼筋仍具具有屈服點(diǎn)，其其余的都無(wú)明顯顯的屈服點(diǎn)。2.2鋼筋筋1.冷拉冷拉是用超過(guò)屈屈服強(qiáng)度的應(yīng)力力對(duì)熱軋鋼筋進(jìn)進(jìn)行拉伸。如圖圖2.23所示，當(dāng)拉伸到到K點(diǎn)()后卸載，在卸載載過(guò)程中，應(yīng)力力-應(yīng)變曲線沿著直直線KO'(KO∥BO)回到O'點(diǎn)，鋼筋產(chǎn)生殘殘余變形為OO'。如果立即重新新加載張拉，則則應(yīng)力-應(yīng)變曲線仍沿著著O'KDE變化，即彈性模模量不變，仍符符合胡克定律。。但屈服點(diǎn)卻從從原來(lái)的B點(diǎn)提高到K點(diǎn)，說(shuō)明鋼筋的的強(qiáng)度提高了，，但沒(méi)有出現(xiàn)流流幅，盡管極限限破壞強(qiáng)度沒(méi)有有變，但延性降降低了，如圖2.23中的虛線所示。。如果停留一段段時(shí)間后再進(jìn)行行張拉，則應(yīng)力力-應(yīng)變曲線沿著O'KK'D'E'變化，屈服點(diǎn)從從K又提高到K'點(diǎn)，即屈服強(qiáng)度度進(jìn)一步提高，，且流幅較明顯顯，這種現(xiàn)象稱(chēng)稱(chēng)為時(shí)效硬化。。溫度對(duì)時(shí)效硬化化影響很大，如如HPB235級(jí)鋼筋在常溫下下需要20天才能完成時(shí)效效硬化，若溫度度為100℃時(shí)則僅需2h。但如果對(duì)冷拉拉后的鋼筋再次次加溫，則強(qiáng)度度又降低到冷拉拉前的力學(xué)指標(biāo)標(biāo)。所以，有焊焊接接頭的鋼筋筋，一定要先焊焊接再冷拉，切切不可相反。冷拉質(zhì)量的控控制主要有兩兩個(gè)指標(biāo)：即即冷拉應(yīng)力和和冷拉率，即即K(K')點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的應(yīng)應(yīng)力及其對(duì)應(yīng)應(yīng)的應(yīng)變OO'。對(duì)各種鋼筋筋進(jìn)行冷拉時(shí)時(shí)，必須規(guī)定定冷拉控制應(yīng)應(yīng)力和控制應(yīng)應(yīng)變(冷拉率)，如果二者都都必須滿(mǎn)足其其標(biāo)準(zhǔn)稱(chēng)之為為雙控，僅滿(mǎn)滿(mǎn)足控制冷拉拉率稱(chēng)為單控控。但應(yīng)注意意，鋼筋冷拉拉只能提高其其抗拉強(qiáng)度，，不能提高其其抗壓強(qiáng)度。。2.2鋼鋼筋筋2.2鋼鋼筋筋圖2.23鋼筋冷拉的曲曲線圖圖2.24冷拔對(duì)鋼筋曲曲線的影響2.冷拔冷拔是將鋼筋筋用強(qiáng)力數(shù)次次拔過(guò)比其直直徑小的硬質(zhì)質(zhì)合金模具。。在冷拔的過(guò)過(guò)程中，鋼筋筋受到縱向拉拉力和橫向壓壓力的作用，，其內(nèi)部晶格格發(fā)生變化，，截面變小而而長(zhǎng)度增加，，鋼筋強(qiáng)度明明顯提高，但但塑性則顯著著降低，且沒(méi)沒(méi)有明顯的屈屈服點(diǎn)，如圖圖2.24所示。冷拔可可以同時(shí)提高高鋼筋的抗拉拉強(qiáng)度和抗壓壓強(qiáng)度。2.2鋼鋼筋筋3.冷軋帶肋鋼筋筋冷軋帶肋鋼筋筋是用熱軋圓圓盤(pán)條經(jīng)冷軋軋后，在其表表面帶有沿長(zhǎng)長(zhǎng)度方向均勻勻分布的三面面或二面橫肋肋的鋼筋，如如圖2.25所示。它的極極限強(qiáng)度與冷冷拔低碳鋼絲絲相近，但伸伸長(zhǎng)率比冷拔拔低碳鋼絲有有明顯提高。。用這種鋼筋筋逐步取代普普通低碳鋼筋筋和冷拔低碳碳鋼絲，可以以改善構(gòu)件在在正常使用階階段的受力性性能且節(jié)省鋼鋼材。冷軋帶肋鋼筋筋的牌號(hào)由字字母CRB和鋼筋的抗拉拉強(qiáng)度的最小小值構(gòu)成。C、R、B分別為冷軋、帶肋肋、鋼筋三個(gè)詞的的英文首位字母。。冷軋帶肋鋼筋分分為CRB550、CRB650、CRB800、CRB970、CRBll70五個(gè)牌號(hào)，CRB550為普通鋼筋混凝土土用鋼筋，其他牌牌號(hào)為預(yù)應(yīng)力混凝凝土用鋼筋。CRB550鋼筋的公稱(chēng)直徑范范圍為4mm～12mm，CRB650以上牌號(hào)鋼筋的公公稱(chēng)直徑為4mm、5mm、6mm。2.2鋼筋筋2.2鋼筋筋圖2.25冷軋帶肋鋼筋示意意圖4.冷軋扭鋼筋冷軋扭鋼筋是經(jīng)專(zhuān)專(zhuān)用鋼筋冷軋扭機(jī)機(jī)調(diào)直、冷軋并冷冷扭一次成型，具具有規(guī)定截面形狀狀和節(jié)距的連續(xù)螺螺旋狀鋼筋，如圖圖2.26所示。冷軋扭鋼筋筋的型號(hào)標(biāo)記由產(chǎn)產(chǎn)品的名稱(chēng)代號(hào)：：LZN；特性代號(hào)：標(biāo)志志直徑符號(hào)t；主要參數(shù)代號(hào)：：Ⅰ型和Ⅱ型；改型代號(hào)a、b、c四部分組成。標(biāo)記記示例：冷軋扭鋼鋼筋標(biāo)志直徑10mm，矩形截面，應(yīng)標(biāo)標(biāo)記為L(zhǎng)ZNt(I)a。原材料采用的牌號(hào)號(hào)為Q235、Q215，當(dāng)采用Q215時(shí)，碳的含量不宜宜小于0.12%。(a)I型—矩形(b)Ⅱ型—菱形圖2.26冷軋扭鋼筋外形(t——軋扁厚度、l1——節(jié)距)2.2鋼筋筋2.2.4鋼筋的疲勞特性鋼筋的疲勞是指鋼鋼筋在承受重復(fù)、、周期性的動(dòng)荷載載作用下，經(jīng)過(guò)一一定次數(shù)后，突然然脆性斷裂，這種種現(xiàn)象稱(chēng)為疲勞破破壞。吊車(chē)梁、橋橋面板等承受重復(fù)復(fù)荷載的鋼筋混凝凝土構(gòu)件在使用期期間會(huì)發(fā)生疲勞破破壞。鋼筋的疲勞勞強(qiáng)度與一次循環(huán)環(huán)應(yīng)力中的應(yīng)力幅幅度有關(guān)，是指在在某一規(guī)定應(yīng)力幅幅度內(nèi)，經(jīng)受一定定次數(shù)循環(huán)荷載后后發(fā)生疲勞破壞的的最大應(yīng)力值。我我國(guó)要求滿(mǎn)足循環(huán)環(huán)次數(shù)為200萬(wàn)次。鋼筋疲勞斷裂的原原因，一般認(rèn)為是是首先從局部缺陷陷處形成細(xì)小裂紋紋，裂紋尖端處的的應(yīng)力集中使其逐逐漸擴(kuò)展直至最后后斷裂。鋼筋的疲勞強(qiáng)度除除與應(yīng)力變化的幅幅值有關(guān)外，還與與最小應(yīng)力值的大大小、鋼筋外表面面幾何尺寸和形狀狀、鋼筋的直徑、、鋼筋的強(qiáng)度、鋼鋼筋的加工和使用用環(huán)境以及加載的的頻率等有關(guān)。由于承受重復(fù)性荷荷載的作用，鋼筋筋疲勞強(qiáng)度低于其其在靜荷載作用下下的極限強(qiáng)度。2.2鋼筋筋2.2.5選用鋼筋的原則鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)及及預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)的鋼筋，應(yīng)按按下列規(guī)定選用：：①鋼筋混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)中的鋼筋和預(yù)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)中的非預(yù)應(yīng)力鋼鋼筋宜優(yōu)先采用HRB400級(jí)和HRB335級(jí)鋼筋，以節(jié)省鋼鋼材，也可以采用用HPB235級(jí)和RRB400級(jí)熱軋鋼筋以及強(qiáng)強(qiáng)度級(jí)別較低的冷冷拔、冷軋和冷軋軋扭鋼筋。②預(yù)應(yīng)力鋼筋宜宜采用預(yù)應(yīng)力鋼絞絞線、中高強(qiáng)鋼絲絲，也可以采用熱熱處理鋼筋，除此此之外，還可以采采用冷拉鋼筋和強(qiáng)強(qiáng)度級(jí)別較高的冷冷拔低碳鋼絲和冷冷軋扭鋼筋。為了提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件件的質(zhì)量，應(yīng)盡量量選用強(qiáng)度較高、、塑性較好、價(jià)格格較低的鋼材。2.2鋼筋筋2.3.1黏結(jié)力鋼筋與混凝土能夠夠結(jié)合在一起共同同工作，主要有兩兩個(gè)因素：①二者者具有相近的線膨膨脹系數(shù)；②由于于混凝土硬化后，，鋼筋與混凝土之之間產(chǎn)生了良好的的黏結(jié)力。鋼筋混混凝土受力后會(huì)沿沿其接觸面產(chǎn)生剪剪應(yīng)力，通常把這這種剪應(yīng)力稱(chēng)為黏黏結(jié)應(yīng)力。黏結(jié)作用可以用如如圖2.27所示的鋼筋和其周周?chē)炷林g產(chǎn)產(chǎn)生的黏結(jié)應(yīng)力來(lái)來(lái)說(shuō)明。根據(jù)受力力性質(zhì)的不同，鋼鋼筋與混凝土之間間的黏結(jié)應(yīng)力可分分為裂縫間的局部部黏結(jié)應(yīng)力和鋼筋筋端部的錨固黏結(jié)結(jié)應(yīng)力兩種。裂縫縫間的局部黏結(jié)應(yīng)應(yīng)力是在相鄰兩個(gè)個(gè)開(kāi)裂截面之間產(chǎn)產(chǎn)生的，鋼筋應(yīng)力力的變化受到黏結(jié)結(jié)應(yīng)力的影響，黏黏結(jié)應(yīng)力使相鄰兩兩個(gè)裂縫之間混凝凝土參與受拉，局局部黏結(jié)應(yīng)力的喪喪失會(huì)使構(gòu)件的剛剛度降低、促進(jìn)裂裂縫的開(kāi)展。鋼筋筋伸進(jìn)支座或在連連續(xù)梁中承擔(dān)負(fù)彎彎矩的上部鋼筋在在跨中截?cái)鄷r(shí)，需需要延伸一段長(zhǎng)度度，即錨固長(zhǎng)度。。要使鋼筋承受所所需的拉力，就要要求受拉鋼筋有足足夠的錨固長(zhǎng)度以以積累足夠的黏結(jié)結(jié)力，否則，將發(fā)發(fā)生錨固破壞。2.3鋼筋與混凝土之間間的黏結(jié)(a)錨固黏結(jié)應(yīng)力(b)裂縫間的局部黏結(jié)結(jié)應(yīng)力圖2.27鋼筋和混凝土之間間黏結(jié)應(yīng)力示意圖圖2.3鋼筋與混凝土之間間的黏結(jié)2.3.2黏結(jié)機(jī)理1.黏結(jié)力的組成一般黏結(jié)力由以下下四部分組成：①化學(xué)膠結(jié)力：：由混凝土中水泥泥凝膠體和鋼筋表表面化學(xué)變化而產(chǎn)產(chǎn)生的吸附作用力力，這種作用力很很弱，一旦鋼筋與與混凝土接觸面上上發(fā)生相對(duì)滑移即即消失。②摩阻力(握裹力)：混凝土收縮后緊緊緊地握裹住鋼筋筋而產(chǎn)生的力。這這種摩擦力與壓應(yīng)應(yīng)力大小及接觸界界面的粗糙程度有有關(guān)，擠壓應(yīng)力越越大、接觸面越粗粗糙，則摩阻力越越大。③機(jī)械咬合力：：由于鋼筋表面凹凹凸不平與混凝土土之間產(chǎn)生的機(jī)械械咬合作用力。變變形鋼筋的橫肋會(huì)會(huì)產(chǎn)生這種咬合力力。④鋼筋端部的錨錨固力：一般是通通過(guò)鋼筋端部的彎彎鉤、彎折、在鋼鋼筋端部焊短鋼筋筋或焊短角鋼來(lái)提提供的錨固力。2.3鋼筋與混凝土之間間的黏結(jié)2.黏結(jié)強(qiáng)度鋼筋的黏結(jié)強(qiáng)度通通常采用如圖2.28所示的直接拔出試試驗(yàn)來(lái)測(cè)定，通常常按下式計(jì)算平均均黏結(jié)應(yīng)力：(2-19)式中，P——拔出力；d——鋼筋直徑；——錨固長(zhǎng)度。由拔出試驗(yàn)知，黏黏結(jié)應(yīng)力和相對(duì)滑滑移曲線如圖2.29所示，黏結(jié)性能與與混凝土強(qiáng)度有關(guān)關(guān)系，混凝土強(qiáng)度度等級(jí)越高，黏結(jié)結(jié)強(qiáng)度越大，相對(duì)對(duì)滑移越小，黏結(jié)結(jié)錨固性能越好，，劈裂破壞黏結(jié)強(qiáng)強(qiáng)度較高。2.3鋼筋與混凝土之間間的黏結(jié)圖2.28鋼筋拔出試驗(yàn)圖圖2.29不同強(qiáng)度混凝土的的黏結(jié)應(yīng)力和相對(duì)對(duì)滑移曲線2.3鋼筋與混凝土之間間的黏結(jié)2.3.3影響?zhàn)そY(jié)性能的因因素影響鋼筋與混凝土土黏結(jié)強(qiáng)度的因素素很多，主要影響響因素有混凝土強(qiáng)強(qiáng)度、保護(hù)層厚度度、鋼筋凈距、橫橫向配筋、側(cè)向壓壓力以及澆注混凝凝土?xí)r鋼筋的位置置等。1.混凝土強(qiáng)度等級(jí)無(wú)論光面鋼筋還是是變形鋼筋，混凝凝土強(qiáng)度對(duì)黏結(jié)性性能的影響都是顯顯著的。大量試驗(yàn)驗(yàn)表明：當(dāng)其他條條件基本相同時(shí)，，黏結(jié)強(qiáng)度與混凝凝土抗拉強(qiáng)度大致致成正比關(guān)系。2.鋼筋的外形、直徑徑和表面狀態(tài)相對(duì)于光面鋼筋而而言，變形鋼筋的的黏結(jié)強(qiáng)度較高，，但是，使用變形形鋼筋，在黏結(jié)破破壞時(shí)容易使周?chē)鷩炷廉a(chǎn)生劈裂裂裂縫。變形鋼筋筋的外形(肋高)與直徑不成正比，，大直徑鋼筋的相相對(duì)肋高較低，肋肋面積小，所以粗粗鋼筋的黏結(jié)強(qiáng)度度比細(xì)鋼筋有明顯顯降低。例如，d=32mm的鋼筋比d=16mm的鋼筋黏結(jié)強(qiáng)度約約降低12%，設(shè)計(jì)中，對(duì)d>25mm的鋼筋的錨固長(zhǎng)度度加以修正，其原原因即在于此。2.3鋼筋與混凝土之間間的黏結(jié)3.混凝土保護(hù)層厚度度與鋼筋凈距混凝土保護(hù)層太薄薄，可能使外圍混混凝土產(chǎn)生徑向劈劈裂而使黏結(jié)強(qiáng)度度降低。增大保護(hù)護(hù)層厚度或鋼筋之之間保持一定的鋼鋼筋凈距，可提高高外圍混凝土的抗抗劈裂能力，有利利于黏結(jié)強(qiáng)度的充充分發(fā)揮。國(guó)內(nèi)外外的直接拔出試驗(yàn)驗(yàn)或半梁式拔出試試驗(yàn)的結(jié)果表明，，在一定相對(duì)埋置置長(zhǎng)度l/d的情況下，相對(duì)黏黏結(jié)強(qiáng)度/ft與相對(duì)保護(hù)層厚度度c/d的平方根成正比，，但黏結(jié)強(qiáng)度隨保保護(hù)層厚度加大而而提高的程度是有有限的，當(dāng)保護(hù)層層厚度大到一定程程度時(shí)，試件不再再是劈裂式破壞而而是刮犁式破壞，，黏結(jié)強(qiáng)度將不再再隨保護(hù)層厚度加加大而提高。4.橫向鋼筋構(gòu)件中配置箍筋能能延遲和約束縱向向裂縫的發(fā)展，阻阻止劈裂破壞，提提高黏結(jié)強(qiáng)度。因因此，在使用較大大直徑鋼筋的錨固固區(qū)、搭接長(zhǎng)度范范圍內(nèi)，以及同排排的并列鋼筋根數(shù)數(shù)較多時(shí)，應(yīng)設(shè)置置一定數(shù)量的附加加箍筋，以防止混混凝土保護(hù)層的劈劈裂崩落。試驗(yàn)表表明箍筋對(duì)保護(hù)后后期黏結(jié)強(qiáng)度、改改善鋼筋延性也有有明顯作用。2.3鋼筋與混凝土之間間的黏結(jié)5.側(cè)向壓力在側(cè)向壓力作用下下，由于摩阻力和和咬合力增加，黏黏結(jié)強(qiáng)度提高。但但過(guò)大的側(cè)壓將導(dǎo)導(dǎo)致混凝土裂縫提提前出現(xiàn)，反而降降低黏結(jié)強(qiáng)度。6.混凝土澆注狀況當(dāng)澆注混凝土的深深度過(guò)大(超過(guò)300mm)時(shí)，澆注后會(huì)出現(xiàn)現(xiàn)沉淀收縮和離析析泌水現(xiàn)象，對(duì)水水平放置的鋼筋，，鋼筋下部會(huì)形成成疏松層，導(dǎo)致黏黏結(jié)強(qiáng)度降低。試試驗(yàn)表明，隨著水水平鋼筋下混凝土土一次澆注的深度度加大，黏結(jié)強(qiáng)度度降低最大可達(dá)30%。若混凝土澆注方方向與鋼筋平行，，黏結(jié)強(qiáng)度比澆注注方向與鋼筋垂直直的情況有明顯提提高。2.3鋼筋與混凝土之間間的黏結(jié)2.4.1鋼筋錨固與搭接的的意義為了保證鋼筋不被被從混凝土中拔出出或壓出，除要求求鋼筋與混凝土之之間有一定的黏結(jié)結(jié)強(qiáng)度之外，還要要求鋼筋有良好的的錨固，如光面鋼鋼筋在端部設(shè)置彎彎鉤、鋼筋在伸入入支座一定的長(zhǎng)度度等；當(dāng)鋼筋長(zhǎng)度度不足、或需要采采用施工縫或后澆澆帶等構(gòu)造措施時(shí)時(shí)，鋼筋就需要有有接頭，為保證在在接頭部位的傳力力，就必須有一定定的構(gòu)造要求。錨錨固與接頭的要求求也都是保證鋼筋筋與混凝土黏結(jié)的的措施。由于黏結(jié)破壞機(jī)理理復(fù)雜，影響?zhàn)そY(jié)結(jié)力的因素眾多，，工程結(jié)構(gòu)中黏結(jié)結(jié)受力的多樣性，，目前尚無(wú)比較完完整的黏結(jié)力計(jì)算算理論。GB50010—2002采用的是：不進(jìn)行行黏結(jié)計(jì)算，用構(gòu)構(gòu)造措施來(lái)保證混混凝土與鋼筋的黏黏結(jié)。2.4鋼筋錨固與接頭構(gòu)構(gòu)造通常采用的構(gòu)造措措施有：①對(duì)不同等級(jí)的的混凝土和鋼筋，，規(guī)定了要保證最最小搭接長(zhǎng)度與錨錨固長(zhǎng)度和考慮各各級(jí)抗震設(shè)防時(shí)的的最小搭接長(zhǎng)度與與錨固長(zhǎng)度。②為了保證混凝凝土與鋼筋之間有有足夠的黏結(jié)強(qiáng)度度，必須滿(mǎn)足混凝凝土保護(hù)層最小厚厚度和鋼筋最小凈凈距的要求。③在鋼筋接頭范范圍內(nèi)應(yīng)加密箍筋筋。④受力的光面鋼鋼筋端部應(yīng)做彎鉤鉤。2.4鋼筋錨固與接頭構(gòu)構(gòu)造2.4.2鋼筋錨固的長(zhǎng)度在鋼筋與混凝土接接觸界面之間實(shí)現(xiàn)現(xiàn)應(yīng)力傳遞，建立立結(jié)構(gòu)承載所必須須的工作應(yīng)力的長(zhǎng)長(zhǎng)度為鋼筋的錨固固長(zhǎng)度。鋼筋的基基本錨固長(zhǎng)度取決決于鋼筋強(qiáng)度及混混凝土抗拉強(qiáng)度，，并與鋼筋的直徑徑及外形有關(guān)。為為了充分利用鋼筋筋的抗拉強(qiáng)度，GB50010—2002規(guī)定縱向受拉鋼筋筋的錨固長(zhǎng)度作為為鋼筋的基本錨固固長(zhǎng)度，可按式(2-20)計(jì)算。2.4鋼筋錨固與接頭構(gòu)構(gòu)造普通鋼筋：(2-20)預(yù)應(yīng)力鋼筋：(2-21)式中，——受拉鋼筋的錨固長(zhǎng)長(zhǎng)度；、——分別為普通鋼筋、、預(yù)應(yīng)力鋼筋的抗抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；；——混凝土軸心抗拉強(qiáng)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；d——鋼筋直徑；——鋼筋的外形系數(shù)，，按表2-2取值。2.4鋼筋錨固與接頭構(gòu)構(gòu)造鋼筋類(lèi)型光面鋼筋帶肋鋼筋刻痕鋼絲螺旋肋鋼三股鋼絞七股鋼絞α0.160.140.190.130.160.17注：光面鋼筋系系指