混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理材料及性能

1、 4 例：一跨度為4m，跨中作用集中荷載的簡支梁，梁截 面尺寸200300mm，混凝土為C20。如圖所示： 4000 A A F a) 200 300 AA b) 4000 B B BB 200 300 210 316 開裂不等于破壞！受拉鋼筋替代。開裂不等于破壞！受拉鋼筋替代。極限荷載P=36kN 由此得出鋼筋和混凝土結(jié)合的有效性： 大大提高結(jié)構(gòu)的承載力 結(jié)構(gòu)的受力性能得到改善 圖圖1-2 素混凝土和鋼筋混凝土軸心受壓構(gòu)件的受力性能比較素混凝土和鋼筋混凝土軸心受壓構(gòu)件的受力性能比較 a) 柱的壓力柱的壓力混凝土應(yīng)變曲線混凝土應(yīng)變曲線；b) 素混凝土柱素混凝土柱； c) 鋼筋混凝土柱鋼筋混凝土

2、柱 1. 混凝土與鋼筋之間有可靠的粘結(jié)力，二者在荷載作用下能混凝土與鋼筋之間有可靠的粘結(jié)力，二者在荷載作用下能 協(xié)調(diào)地共同受力、共同變形。協(xié)調(diào)地共同受力、共同變形。 2. 二者的溫度線膨脹系數(shù)相近，不會由于溫度變化產(chǎn)生較二者的溫度線膨脹系數(shù)相近，不會由于溫度變化產(chǎn)生較 大的溫度應(yīng)力而破壞粘結(jié)力。大的溫度應(yīng)力而破壞粘結(jié)力。 鋼筋 st = 1.2 105 混凝土 ct =( 1.0 1.5 ) 105 3. 呈堿性的混凝土可以保護鋼筋免遭銹蝕，使鋼筋混凝土呈堿性的混凝土可以保護鋼筋免遭銹蝕，使鋼筋混凝土 結(jié)構(gòu)具有較好的耐久性。結(jié)構(gòu)具有較好的耐久性。 鋼筋與混凝土共同工作的三要素鋼筋與混凝土共同工

3、作的三要素 混凝土的性質(zhì)：混凝土的性質(zhì)： 非勻質(zhì)、各向異性、離散性、抗壓強度高的非勻質(zhì)、各向異性、離散性、抗壓強度高的 彈塑性材料。彈塑性材料。 其破壞是由于其破壞是由于內(nèi)部微裂縫內(nèi)部微裂縫引起的。引起的。 1-2 混凝土混凝土 hydrated cores C-S-H C-S-H Capillary pore microcracks 1%mm =28d 12 常用等級：C15，C20， C25，C30， C35， C40， C45，C55， C60，C65 ，C70， C75， C80 一般將C50以下稱為普通砼，C50及以上稱為高強砼 混凝土強度等級： 圖圖1-3 立方體抗壓強度試件立方體

4、抗壓強度試件 a)立方體試件的受力立方體試件的受力；b)承壓板與試件表面之間未涂潤滑劑時承壓板與試件表面之間未涂潤滑劑時；c)承壓板與試件表面之間涂潤滑劑時承壓板與試件表面之間涂潤滑劑時 規(guī)定采用的方法是不加油脂潤滑劑的試驗方法規(guī)定采用的方法是不加油脂潤滑劑的試驗方法。 套箍作用套箍作用 立方體抗壓強度試驗，試塊的受力狀態(tài)，加壓板與砼 接觸面間產(chǎn)生摩阻力形成環(huán)箍效應(yīng)。 端部砼單元體處于三向受壓，由于試塊高度小，中部砼也受到較大的 側(cè)向約束，處于三向受壓，強度提高。 尺寸效應(yīng)尺寸效應(yīng) 尺寸大，中部側(cè)向約束小，強度值偏低。 尺寸小，中部側(cè)向約束大，強度值偏高。 尺寸不標(biāo)準(zhǔn)時應(yīng)加以修正。 非標(biāo)準(zhǔn)試件

5、修正系數(shù) 100100100 0.95 200200200 1.05 加荷速度的影響加荷速度的影響 加荷速度越快，強度值越高； 加荷速度越慢，強度值越低。 一般每秒鐘壓應(yīng)力增量為 fcuC30 0.30.5MPa/s fcuC30 0.50.8MPa/s 2）混凝土軸心抗壓強度（棱柱體抗壓強度混凝土軸心抗壓強度（棱柱體抗壓強度） 棱柱體試件（高度大于截面邊長的試件）的受力狀態(tài)更棱柱體試件（高度大于截面邊長的試件）的受力狀態(tài)更 接近于實際構(gòu)件中混凝土的受力情況。接近于實際構(gòu)件中混凝土的受力情況。 按照與立方體試件相同條件下制作和試驗方法所得的棱按照與立方體試件相同條件下制作和試驗方法所得的棱 柱

6、體試件的抗壓強度值，稱為混凝土軸心抗壓強度，用符柱體試件的抗壓強度值，稱為混凝土軸心抗壓強度，用符 號號fc表示表示。 v 混凝土的軸心抗壓強度試驗以混凝土的軸心抗壓強度試驗以 150mm150mm300mm的的 試件為標(biāo)準(zhǔn)試件試件為標(biāo)準(zhǔn)試件。 圖圖1-4 h/b對抗壓強度的影響對抗壓強度的影響 cuc ff 76. 0 3 3）軸心抗拉強度）軸心抗拉強度 Tensile StrengthTensile Strength 混凝土的軸心抗拉強度可以采用直接軸心受拉的試驗 方法來測定，但由于試驗比較困難，目前國內(nèi)外主要采 用圓柱體或立方體的劈裂試驗來間接測試混凝土的軸心 抗拉強度。 劈拉試驗 F

7、a F 拉 壓 壓 2 2 a F ft 也可以用圓柱體進行劈拉試驗 t f 18 砼的抗拉強度很低，砼的抗拉強度很低， ct ff)18181 ( 隨混凝土強度等級的提高，抗拉強度的增長隨混凝土強度等級的提高，抗拉強度的增長 慢于抗壓強度的增長。慢于抗壓強度的增長。 32 )(26. 0 fcuft 19 Biaxial loading device 4) Concrete strength under combination of multiple stresses （1）bidirectional stresses 4) 砼在多軸應(yīng)力狀態(tài)下的強度砼在多軸應(yīng)力狀態(tài)下的強度 20 6 . 0

8、 4 . 0 2 . 0 0 . 1 2 . 1 8 . 0 4 . 02 . 06 . 08 . 0 0 . 12 . 1 2 1 1 2 c2 / f c1 / f c2 27. 1f c1 27. 1maxf 21 5 . 0 0 1 . 0 21 n結(jié)論 雙向受壓雙向受壓，抗壓強度提高，最多可達，抗壓強度提高，最多可達 1.27 左右；左右； 雙向受拉雙向受拉，抗拉強度影響不大；，抗拉強度影響不大； 一向受拉，另一向受壓一向受拉，另一向受壓，抗壓強度要降低。，抗壓強度要降低。 抗拉強度要降低?？估瓘姸纫档?。 c f 22 混凝土的抗壓強度混凝土的抗壓強度: 由于剪應(yīng)力的存在而降低。由

9、于剪應(yīng)力的存在而降低。 混凝土的抗剪強度：混凝土的抗剪強度： 隨隨拉拉應(yīng)力增大而減小應(yīng)力增大而減小 隨隨壓壓應(yīng)力增大而增大應(yīng)力增大而增大 （0.6fc 后后，則由于內(nèi)裂縫發(fā)展明顯，抗剪強度將隨壓應(yīng)，則由于內(nèi)裂縫發(fā)展明顯，抗剪強度將隨壓應(yīng) 力的增大而減小。力的增大而減小。 正應(yīng)力和剪應(yīng)力共同作用下：正應(yīng)力和剪應(yīng)力共同作用下： 23 砼三軸受壓砼三軸受壓 2cc :kff c 抗壓強度大大提高 工程應(yīng)用：約束混凝土 鋼管砼 密排螺旋箍筋 200 2= 50N/mm2 35N/mm2 1 2 2 10N/mm2 150 100 50 0510152025 1 () 砼強度對比砼強度對比 24 1.2

10、.2 砼的變形砼的變形 Concrete Deformations n受力變形受力變形 n 體積變形體積變形 長期加載 重復(fù)加載 一次短期加載下的變形 溫度變化 收縮 25 1 1）混凝土在一次單調(diào)加載作用下的變形性能混凝土在一次單調(diào)加載作用下的變形性能 （1）短期荷載作用下混凝土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān) 系 , 近似呈直線 ， 明顯呈曲線 ， 增加更快。 試件破壞 c f3 . 02 . 0 c f5 . 0 c f8 . 0 cc f, 0 cu 26 砼強度等級對砼強度等級對 曲線的影響（圖曲線的影響（圖111） 砼強度等級降低砼強度等級降低 曲線平緩，延性好 uhc Ef 002. 0 0 c c

11、 f 0035. 0003. 0 cu (反彎點反彎點) 延性指標(biāo)延性指標(biāo) cu 27 （2 2）混凝土的彈性模量）混凝土的彈性模量與與變形模量變形模量 v混凝土的彈性模量有三種表示方法混凝土的彈性模量有三種表示方法 原點彈性模量原點彈性模量Ec 切線模量切線模量Ec 變形模量變形模量Ec 圖圖1-12 混凝土變形模量的表示方法混凝土變形模量的表示方法 k c c 1 0 cecp 0 原點彈性模量原點彈性模量： ce c 0c tan E 變形模量變形模量 or or 割線模量割線模量 c c c E 1 tan cc c ce EE 彈性特征系數(shù) 0 . 1，一般 c f5 . 0，取0

12、. 1 29 n我國公路橋規(guī)我國公路橋規(guī)混凝土混凝土彈性模量彈性模量Ec取取 值方法值方法： 試驗采用棱柱體試件，取應(yīng)力上限為試驗采用棱柱體試件，取應(yīng)力上限為=0.5 fc ，然后卸荷至零，再重復(fù)加載卸，然后卸荷至零，再重復(fù)加載卸荷荷510次，變次，變 形已基本趨于穩(wěn)定，應(yīng)力形已基本趨于穩(wěn)定，應(yīng)力應(yīng)變曲線接近于應(yīng)變曲線接近于 直線（圖直線（圖1-13），該直線的斜率即作為混凝土），該直線的斜率即作為混凝土 彈性模量的取值。彈性模量的取值。 30 圖圖1-13 測定混凝土彈性模量的方法測定混凝土彈性模量的方法 混凝土混凝土E Ec c的經(jīng)驗公式為的經(jīng)驗公式為： 取取混凝土的受拉彈性模量與受壓彈性

13、模量相等混凝土的受拉彈性模量與受壓彈性模量相等。 ) 74.34 (2 . 2 10 , 5 kcu c f E （MPa） （1-7） 混凝土立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值混凝土立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值. 混凝土彈性模量值見混凝土彈性模量值見附表附表1-2。 kcu f , 混凝土的剪切彈性模量混凝土的剪切彈性模量Gc，一般可根據(jù)試驗測得的混凝，一般可根據(jù)試驗測得的混凝 土彈性模量土彈性模量Ec和泊松比按式（和泊松比按式（1-8）確定：）確定： （1-8） 其中其中vc為混凝土的橫向變形系數(shù)（泊松比）。取為混凝土的橫向變形系數(shù)（泊松比）。取vc=0.2 時，代入式（時，代入式（1-8）得到）得到Gc=0.

14、4Ec。 c c c E G 12 2 2）混凝土在長期荷載作用下的變形性能混凝土在長期荷載作用下的變形性能徐變變形徐變變形 在荷載的長期作用下，混凝土的變形將隨時間而增加，即在荷載的長期作用下，混凝土的變形將隨時間而增加，即 在應(yīng)力不變的情況下，混凝土的應(yīng)變隨時間繼續(xù)增長，這種現(xiàn)在應(yīng)力不變的情況下，混凝土的應(yīng)變隨時間繼續(xù)增長，這種現(xiàn) 象被稱為混凝土的徐變。象被稱為混凝土的徐變。 混凝土徐變變形是在持久作用下混凝土結(jié)構(gòu)隨時間推移而混凝土徐變變形是在持久作用下混凝土結(jié)構(gòu)隨時間推移而 增加的應(yīng)變。增加的應(yīng)變。 CREEP MEASUREMENT DEVICE 徐變測試裝置 extensometer

15、 sample 34 混凝土的徐變特性主要與時間參數(shù)有關(guān)?；炷恋男熳兲匦灾饕c時間參數(shù)有關(guān)。 35 凝膠體的粘性流動 微裂縫的發(fā)展 水分逐漸壓出 徐變的原因： 徐變系數(shù) 穩(wěn)定后的最終徐變系數(shù) 常數(shù) 0 cc 42 36 應(yīng)力大小應(yīng)力大小 線性徐變線性徐變 初應(yīng)力 c0.5fc ，徐變與初應(yīng)力呈正比。 非線性徐變非線性徐變 當(dāng)c 0.8fc ，發(fā)散，徐變發(fā)展最終導(dǎo)致破壞。 作為混凝土的長期抗壓強度。 0.8fc （ c f8 . 05 . 0） ， cr 與不再成比例， cr 增長速度比快，徐變?nèi)匀皇諗浚?徐變的影響因素：徐變的影響因素： 37 38 圖圖1-15 壓應(yīng)力與徐變的關(guān)系壓應(yīng)力與徐

16、變的關(guān)系 加載齡期加載齡期 內(nèi)在因素內(nèi)在因素是混凝土的組成和配比。骨料是混凝土的組成和配比。骨料(aggregate)的剛度（彈的剛度（彈 性模量）越大，體積比越大，徐變就越小。水灰比越小，徐變性模量）越大，體積比越大，徐變就越小。水灰比越小，徐變 也越小。也越小。 環(huán)境影響環(huán)境影響包括養(yǎng)護和使用條件。受荷前養(yǎng)護包括養(yǎng)護和使用條件。受荷前養(yǎng)護(curing)的溫濕度越的溫濕度越 高，水泥水化作用越充分，徐變就越小。采用蒸汽養(yǎng)護可使徐高，水泥水化作用越充分，徐變就越小。采用蒸汽養(yǎng)護可使徐 變減少（變減少（2035）%。受荷后構(gòu)件所處的環(huán)境溫度越高，相對濕。受荷后構(gòu)件所處的環(huán)境溫度越高，相對濕 度

17、越小，徐變就越大。度越小，徐變就越大?；炷羶?nèi)水分的逸失取決于構(gòu)件的尺寸混凝土內(nèi)水分的逸失取決于構(gòu)件的尺寸 和和體表比（構(gòu)件體積與表面積之比）體表比（構(gòu)件體積與表面積之比）。構(gòu)件的尺寸越大，體表。構(gòu)件的尺寸越大，體表 比越大，徐變就越小。比越大，徐變就越小。 39 徐變對結(jié)構(gòu)的影響：有利？不利？徐變對結(jié)構(gòu)的影響：有利？不利？ 使構(gòu)件的長期變形增加；使構(gòu)件的長期變形增加； 在截面中引起應(yīng)力重分布；在截面中引起應(yīng)力重分布； 在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中引起預(yù)應(yīng)力損失。在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中引起預(yù)應(yīng)力損失。 40 41 3) 收縮收縮 shrink sh 42 在混凝土凝結(jié)和硬化的物理化學(xué)過程中體積隨時間在混

18、凝土凝結(jié)和硬化的物理化學(xué)過程中體積隨時間 推移而減小的現(xiàn)象稱為混凝土收縮。推移而減小的現(xiàn)象稱為混凝土收縮。 n混凝土的收混凝土的收縮縮是一種隨時間而增長的變形是一種隨時間而增長的變形（圖（圖1-18）。）。 結(jié)硬初期收縮變形發(fā)展很快，兩周可完成全部收縮的結(jié)硬初期收縮變形發(fā)展很快，兩周可完成全部收縮的25% ，一個月約可完成，一個月約可完成50%，三個月后增長緩慢，一般兩年后，三個月后增長緩慢，一般兩年后 趨于穩(wěn)定，最終收縮變形值約為趨于穩(wěn)定，最終收縮變形值約為(26)10-4。 43 圖圖1-18 混凝土的收縮變形與時間關(guān)系混凝土的收縮變形與時間關(guān)系 v 引起混凝土收縮的原因引起混凝土收縮的原

19、因： 主要是硬化初期水泥石在水化凝固結(jié)硬過程中產(chǎn)生的體主要是硬化初期水泥石在水化凝固結(jié)硬過程中產(chǎn)生的體 積變化，后期主要是混凝土內(nèi)自由水分蒸發(fā)引起的干縮。積變化，后期主要是混凝土內(nèi)自由水分蒸發(fā)引起的干縮。 v 影響混凝土收縮的因素：影響混凝土收縮的因素： （1 1）混凝土的組成和配混凝土的組成和配合合比。比。 （2 2）混凝土）混凝土構(gòu)件的養(yǎng)護條件、使用環(huán)境的溫度與濕度構(gòu)件的養(yǎng)護條件、使用環(huán)境的溫度與濕度等等。 （3 3）混凝土構(gòu)件的體表比?；炷翗?gòu)件的體表比。 收縮對結(jié)構(gòu)的影響收縮對結(jié)構(gòu)的影響 自由收縮：一般不會引起拉應(yīng)力， 故不會開裂 約束收縮：產(chǎn)生收縮應(yīng)力甚至開裂 來自內(nèi)部的鋼筋約束來自

20、內(nèi)部的鋼筋約束 來自支座的外部約束來自支座的外部約束 收縮與徐變收縮與徐變 45 46 溫度變形溫度變形受到約束時產(chǎn)生溫度應(yīng)力受到約束時產(chǎn)生溫度應(yīng)力 水工中的大體積混凝土結(jié)構(gòu)，變形受到約束時水工中的大體積混凝土結(jié)構(gòu)，變形受到約束時, 溫度應(yīng)力溫度應(yīng)力 ?？赡艹^外部荷載引起的應(yīng)力。有時，僅溫度應(yīng)力就可?？赡艹^外部荷載引起的應(yīng)力。有時，僅溫度應(yīng)力就可 能形成貫穿性裂縫，導(dǎo)致滲漏、鋼筋銹蝕，結(jié)構(gòu)整體性、能形成貫穿性裂縫，導(dǎo)致滲漏、鋼筋銹蝕，結(jié)構(gòu)整體性、 承載力、耐久性降低。承載力、耐久性降低。 47 1.3 鋼筋 v 配筋混凝土結(jié)構(gòu)中采用的鋼配筋混凝土結(jié)構(gòu)中采用的鋼 筋有由熱軋低碳鋼、低合金筋有

21、由熱軋低碳鋼、低合金 鋼所制成的普通鋼筋和由高鋼所制成的普通鋼筋和由高 碳鋼制成的預(yù)應(yīng)力鋼筋（例碳鋼制成的預(yù)應(yīng)力鋼筋（例 如，高強度碳素鋼絲、鋼絞如，高強度碳素鋼絲、鋼絞 線等）。線等）。 v 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)采用的普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)采用的普通 鋼筋為熱軋鋼筋。鋼筋為熱軋鋼筋。 圖圖1-19 熱軋鋼筋的外形熱軋鋼筋的外形 a)光圓鋼筋光圓鋼筋；b)螺紋鋼筋螺紋鋼筋； c)人字形鋼筋人字形鋼筋；d)月牙形鋼筋月牙形鋼筋 Coil bars 盤條 49 50 51 v 熱軋帶肋鋼筋截面包括縱肋和橫肋，外周不是一個光滑連熱軋帶肋鋼筋截面包括縱肋和橫肋，外周不是一個光滑連 續(xù)的圓周，因此，續(xù)的圓周，因此

22、，熱軋帶肋鋼筋直徑采用公稱直徑。熱軋帶肋鋼筋直徑采用公稱直徑。 v 公稱直徑是與鋼筋的公稱橫截面積相等的圓的直徑，即以公稱直徑是與鋼筋的公稱橫截面積相等的圓的直徑，即以 公稱直徑的圓面積就是鋼筋的截面面積。對于熱軋光圓鋼公稱直徑的圓面積就是鋼筋的截面面積。對于熱軋光圓鋼 筋截面，其直徑就是公稱直徑。筋截面，其直徑就是公稱直徑。 熱軋鋼筋的強度等級和牌號 v 鋼筋的牌號是根據(jù)鋼筋屈服強度標(biāo)準(zhǔn)值、制造成型方式及種類等規(guī)定加以鋼筋的牌號是根據(jù)鋼筋屈服強度標(biāo)準(zhǔn)值、制造成型方式及種類等規(guī)定加以 分類的代號。熱軋鋼筋的牌號是由英文字母縮寫和屈服強度標(biāo)準(zhǔn)值組成。分類的代號。熱軋鋼筋的牌號是由英文字母縮寫和屈

23、服強度標(biāo)準(zhǔn)值組成。 國產(chǎn)熱軋鋼筋牌號及力學(xué)能特征值國產(chǎn)熱軋鋼筋牌號及力學(xué)能特征值 表表1-1 v細(xì)晶粒系列細(xì)晶粒系列HRBF鋼筋，鋼筋，HRB500鋼筋和熱處理鋼筋鋼筋和熱處理鋼筋 RRB400都不能用作承受都不能用作承受疲勞作用疲勞作用的鋼筋，這時宜采用的鋼筋，這時宜采用 HRB400鋼筋。鋼筋。 v目前，目前，公路橋規(guī)公路橋規(guī)規(guī)定公路橋梁鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)使用規(guī)定公路橋梁鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)使用 的熱軋鋼筋牌號為的熱軋鋼筋牌號為R235（HPB235）、）、HRB335、HRB400和和 KL400（RRB400）。）。 當(dāng)鋼筋混凝土構(gòu)件處于受侵蝕物質(zhì)等影響的環(huán)境當(dāng)鋼筋混凝土構(gòu)件處于受侵蝕物質(zhì)等影響

24、的環(huán)境 中時，中時，公路橋規(guī)公路橋規(guī)建議可以采用環(huán)氧樹脂涂層鋼筋。建議可以采用環(huán)氧樹脂涂層鋼筋。 環(huán)氧樹脂涂層鋼筋是在工廠生產(chǎn)條件下，用熱軋環(huán)氧樹脂涂層鋼筋是在工廠生產(chǎn)條件下，用熱軋 鋼筋采用環(huán)氧樹脂粉來以靜電噴涂方法生產(chǎn)的鋼筋。鋼筋采用環(huán)氧樹脂粉來以靜電噴涂方法生產(chǎn)的鋼筋。 55 56 1.3.3 熱軋鋼筋的強度與變形 熱軋鋼筋試件單向拉伸試驗的典型應(yīng)力熱軋鋼筋試件單向拉伸試驗的典型應(yīng)力應(yīng)變曲線見圖應(yīng)變曲線見圖1-20： 圖圖1-20 有明顯流幅的鋼筋應(yīng)力有明顯流幅的鋼筋應(yīng)力應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線 彈性階段（彈性階段（0a） 屈服階段（屈服階段（af） 強化階段（強化階段（fd） 破壞階段（破壞階

25、段（de） 屈服 強度 極限 抗拉 強度 o (N/mm2) s b e d a bc s屈服強度屈服強度 b極限抗拉強度極限抗拉強度 有明顯屈服點的鋼筋有明顯屈服點的鋼筋 伸長率伸長率 58 有明顯屈服點的鋼筋四個檢驗指標(biāo)：有明顯屈服點的鋼筋四個檢驗指標(biāo)： n屈服強度屈服強度s n極限抗拉強度極限抗拉強度b n伸長率伸長率 n冷彎性能冷彎性能 以屈服強度作為鋼筋強度的取值依據(jù)以屈服強度作為鋼筋強度的取值依據(jù) 屈強比屈強比0.8 59 （2）冷彎性能）冷彎性能 工程上鋼筋在工地現(xiàn)場進行冷加工，形成滿足設(shè)計要求的工程上鋼筋在工地現(xiàn)場進行冷加工，形成滿足設(shè)計要求的 各種形狀的鋼筋，基本型式是鋼筋的

26、彎鉤和彎折（圖各種形狀的鋼筋，基本型式是鋼筋的彎鉤和彎折（圖1-21）。）。 60 為了使鋼筋在加為了使鋼筋在加 工、使用時不開裂、工、使用時不開裂、 彎斷或脆斷，鋼筋必彎斷或脆斷，鋼筋必 須滿足冷彎性能要求。須滿足冷彎性能要求。 圖圖1-21 鋼筋的彎鉤與彎折示意圖鋼筋的彎鉤與彎折示意圖 （尺寸單位：（尺寸單位：mm） a) 鋼筋鋼筋135彎鉤彎鉤； b) 鋼筋的彎折鋼筋的彎折 鋼筋冷彎性能試驗鋼筋冷彎性能試驗 將鋼筋標(biāo)準(zhǔn)試件放在冷彎試驗機上，用有一定彎心直徑將鋼筋標(biāo)準(zhǔn)試件放在冷彎試驗機上，用有一定彎心直徑D的沖頭，的沖頭， 在常溫下對標(biāo)準(zhǔn)試件施加力使之彎曲達到規(guī)定彎角在常溫下對標(biāo)準(zhǔn)試件施加

27、力使之彎曲達到規(guī)定彎角(180或或90)。 檢查鋼筋標(biāo)準(zhǔn)試件表面，不出現(xiàn)裂紋，起層，鱗落或斷裂現(xiàn)象，檢查鋼筋標(biāo)準(zhǔn)試件表面，不出現(xiàn)裂紋，起層，鱗落或斷裂現(xiàn)象， 則認(rèn)為鋼筋冷彎性能合格。則認(rèn)為鋼筋冷彎性能合格。 沖頭沖頭 冷彎試驗后的冷彎試驗后的 鋼筋試件鋼筋試件 鋼筋試件冷彎試驗鋼筋試件冷彎試驗 試驗前冷彎后 鋼沖頭鋼沖頭 鋼筋標(biāo)鋼筋標(biāo) 準(zhǔn)試件準(zhǔn)試件 試驗臺座試驗臺座 61 1）強度：要求鋼筋有足夠的強度和適宜的強屈比 (極限強度與屈服強度的比值)。例如，對抗震等級為一、 二級的框架結(jié)構(gòu)，其縱向受力鋼筋的實際強屈比不應(yīng)小 于1.25。 2）塑性：要求鋼筋應(yīng)有足夠的變形能力。 3）可焊性：要求鋼筋

28、焊接后不產(chǎn)生裂縫和過大的 變形，焊接接頭性能良好。 4）與混凝土的粘結(jié)力：要求鋼筋與混凝土之間有 足夠的粘結(jié)力，以保證兩者共同工作。 混凝土結(jié)構(gòu)對鋼筋性能的要求混凝土結(jié)構(gòu)對鋼筋性能的要求 62 1.4 鋼筋與混凝土之間的粘結(jié) v 在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，鋼筋和混凝土這兩種材料之所以能在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，鋼筋和混凝土這兩種材料之所以能 共同工作的基本前提是具有足夠的粘結(jié)強度，能承受由于共同工作的基本前提是具有足夠的粘結(jié)強度，能承受由于 變形差（相對滑移）沿鋼筋與混凝土接觸面上產(chǎn)生的剪應(yīng)變形差（相對滑移）沿鋼筋與混凝土接觸面上產(chǎn)生的剪應(yīng) 力，通常把這種剪應(yīng)力稱為力，通常把這種剪應(yīng)力稱為粘結(jié)應(yīng)力粘結(jié)應(yīng)力

29、。 1.4.1 粘結(jié)的作用 v 通過拔出試驗可以測定出粘結(jié)通過拔出試驗可以測定出粘結(jié) 應(yīng)力的分布情況，了解鋼筋和應(yīng)力的分布情況，了解鋼筋和 混凝土之間的粘結(jié)作用的特性?；炷林g的粘結(jié)作用的特性。 粘結(jié)失效時的平均粘結(jié)應(yīng)力粘結(jié)失效時的平均粘結(jié)應(yīng)力粘結(jié)強度粘結(jié)強度 1.4.2 粘結(jié)機理分析 v 光圓鋼筋與混凝土的粘結(jié)作用主要由三部分組成：光圓鋼筋與混凝土的粘結(jié)作用主要由三部分組成： （1 1）混凝土中水泥膠體與鋼筋表面的化學(xué)膠著力；）混凝土中水泥膠體與鋼筋表面的化學(xué)膠著力； （2 2）鋼筋與混凝土接觸面上的摩擦力）鋼筋與混凝土接觸面上的摩擦力； （3 3）鋼筋表面粗糙不平產(chǎn)生的機械咬合作用。）鋼

30、筋表面粗糙不平產(chǎn)生的機械咬合作用。 其中膠著力所占比例很小，發(fā)生相對滑移后，其中膠著力所占比例很小，發(fā)生相對滑移后，光圓鋼光圓鋼 筋與混凝土之間的筋與混凝土之間的粘結(jié)力主要由摩擦力和咬合力提供。粘結(jié)力主要由摩擦力和咬合力提供。 v帶肋鋼筋與混凝土帶肋鋼筋與混凝土之間的之間的膠著力和摩擦力仍然存在，膠著力和摩擦力仍然存在， 但但帶肋鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)力帶肋鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)力主要是鋼筋表面凸起的主要是鋼筋表面凸起的 肋紋與混凝土的機械咬合作用（圖肋紋與混凝土的機械咬合作用（圖1-241-24）。 圖圖1-24 變形鋼筋橫肋處的擠壓力和內(nèi)部變形鋼筋橫肋處的擠壓力和內(nèi)部裂縫圖裂縫圖 1.4.3 影響粘結(jié)強度的因素 （1 1）光圓鋼筋及變形鋼筋的粘結(jié)強度均隨混凝土強度等級）光圓鋼筋及變形鋼筋的