钢筋与混凝土的粘结解析

钢筋与混凝土的粘结粘结一、粘结作用钢筋混凝土受力后会沿钢筋和混凝土接触面上产生剪应力，通常把这种剪应力称为粘结应力。粘结应力分为钢筋端部的锚固粘结应力和裂缝之间的局部粘结应力。锚固粘结应力，是指钢筋伸入支座或支座负弯矩钢筋在跨间截断时，必须具有足够的锚固长度，通过锚固长度积累粘结力，如果锚固不良，钢筋将在未充分发挥作用前就被拔出。σSASlaτσσsσSASτ裂缝间的局部粘结应力是在相邻两个开裂截面之间产生的，钢筋应力的变化受到粘结应力的影响，粘结应力使相邻两裂缝之间混凝土参与受拉，局部粘结应力的丧失会影响构件的刚度的降低和裂缝的开展。τlcrMMσSASσSASσSσS二、粘结力的组成由四部分组成：化学胶结力：这种力一般较小，只在钢筋和混凝土界面存在，当钢筋受力后变形，发生局部滑移后，粘结力就丧失了。摩擦力：混凝土收缩后将钢筋紧紧地握裹住，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。机械咬合力：这是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。钢筋端部的锚固力：指用在钢筋端部弯钩、弯折，以及在锚固区焊接钢筋、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。三、粘结机理钢筋的粘结强度通常采用标准抗拔试验获得，钢筋和混凝土之间的平均粘结应力为:dlFAS100100自由端套管加荷端Fdl=5d(2~3)d21(s/mm)τ/(N/mm2)2124101230865476ABCD43123(s/mm)τ/(N/mm2)0ABC光面钢筋的τ-s曲线变形钢筋的τ-s曲线四、影响粘结强度的因素试验结果表明，钢筋的极限粘结强度与混凝土抗拉强度近似成正比。增大保护层厚度，保持一定的钢筋间距，可以提高外围混凝土的抗劈裂能力，有利于粘结强度的充分发挥。钢筋的直径越大，粘结强度越小；与光圆钢筋相比，变形钢筋具有较高的粘结强度。横向钢筋（如梁中的箍筋）可以限制混凝土内部裂缝的发展，提高粘结强度。浇筑混凝土时，浇筑深度过大（超过300mm）时，会削弱钢筋与混凝土之间的粘结作用。混凝土强度保护层厚度和钢筋的净距钢筋的直径和外形横向钢筋浇筑混凝土时钢筋的位置2.3.2钢筋的锚固和连接一、钢筋的锚固钢筋的锚固是指通过混凝土中钢筋埋置段或机械措施将钢筋所受的力传给混凝土，使钢筋锚固于混凝土而不滑出，包括直钢筋的锚固、带弯钩或弯折钢筋的锚固，以及采用机械措施的锚固等。基本锚固长度：《混凝土结构设计规范》规定纵向受拉钢筋的锚固长度作为钢筋的基本锚固长度。如下图所示，可得平衡公式：alaldyfalyfdadl424Flad《混凝土结构设计规范》在通常的保护层厚度和相应的构造条件下，考虑钢筋的抗拉强度、外形系数和适当的可靠度，锚固长度按下式计算：dtfyfal其中指锚固钢筋的外形系数，按表取用。锚固长度的修正：当HRB335、HRB400和RRB400级钢筋直径大于25mm时，锚固长度应乘以修正系数1.1。HRB335、HRB400和RRB400级涂环氧树脂钢筋，其锚固长度应乘以修正系数1.25。钢筋在施工中易受扰动（如滑模施工），锚固长度应乘以修正系数1.1。当HRB335、HRB400和RRB400级钢筋保护层厚度大于钢筋直径的3倍且配置有箍筋时，锚固长度可乘以修正系数0.8。经过上述修正，锚固长度不得小于计算锚固长度的0.7倍，且不应小于250mm，这是锚固长度的最低限值。钢筋的机械锚固：D=4d135°5ddd5dddd5d(a)末端带135°弯钩(b)末端与钢板穿孔塞焊(c)末端与短钢筋双面贴焊返回受压钢筋的锚固：受压钢筋的锚固长度可取为受拉锚固长度的0.7倍。al二、钢筋的连接当钢筋长度不够，或需要采用施工缝或后浇带等构造措施时，钢筋就需要连接。钢筋连接的目的是通过混凝土中两根钢筋的连接，将一根钢筋所受的力传给另一根钢筋。连接的基本要求：保证接头区域应有足够的承载力、刚度、延性、恢复性能以及疲劳性能。钢筋连接的基本类型：受力钢筋的连接方式分三个类型：搭接、机械连接和焊接。钢筋连接设计应遵循的原则：接头应尽量设置在受力较小处；在同一受力钢筋上宜少设连接接头；接头位置应互相错开；在钢筋连接区域应采取必要的构造措施；机械连接接头能产生较牢固的连接力，所以应优先采用机械连接。钢筋连接的措施：几个概念：连接区段、钢筋搭接接头面积百分率、纵向受拉钢筋的搭接长度ll。•绑扎搭接措施：1）当受拉钢筋直径及受压钢筋的直径时，不宜采用绑扎搭接接头；轴心受拉和小偏心受拉杆件（如桁架和拱的拉杆），一旦连接失效，后果严重，因此，其纵向钢筋不得采用绑扎搭接接头。mmd28mmd32ll1.3ll2）应控制搭接接头面积百分率，对梁类、板类及墙类构件，不宜大于25%;对柱类构件，不宜大于50%。3）在任何情况下，纵向受拉钢筋绑扎搭接接头的搭接长度均不应小于300mm；受压纵向钢筋的搭接长度不应小于纵向受拉钢筋搭接长度的0.7倍，且在任何情况下，搭接长度均不应小于200mm。4)为了防止缺乏侧向约束，导致纵向受力钢筋劈裂分离，应规定搭接区的构造措施。如在钢筋的搭接接头范围内应加密箍筋。•机械连接措施：钢筋机械接头连接区段的长度为35d（d为纵向受力钢筋的较大直径）。•焊接连接措施：钢筋焊接接头连接区段的长度为35d（d为纵向受力钢筋的较大直径）且不小于500mm。