钢筋锚固搭接长度的确定-裂缝计算模式

高等混凝土课程报告报告人：王峰——钢筋锚固与搭接长度裂缝宽度计算模式一、锚固与搭接长度1.1锚固原则如果钢筋在混凝土中没有可靠的锚固，构件将会提前破坏。保证钢筋的锚固可靠，就是要钢筋屈服时仍未出现破坏。通常是将钢筋在混凝土中延伸一段长度来实现锚固的，此延伸长度称作为钢筋的锚固长度。最小锚固长度实际上为钢筋屈服时的传递长度，因此，锚固长度的基本原则是：在钢筋受力屈服的同时正好发生锚固破坏。1、锚固1.2理论分析dc′c′模型：直径2c的圆形截面混凝土试件内配置直径d的带肋钢筋la试件发生纵向劈裂即认为锚固失效；内压p引起的混凝土中拉应力线性分布。假定：dptt平衡方程：ataldcdpl2)'2(tdcp)21'(得：dc′c′dptt当时，出现纵向劈裂，锚固失效。ttftufdcp)21'(则极限内压应力：当带肋钢筋的倾角45°时，钢筋肋与混凝土间斜向挤压力的纵向分量和径向分量相等uupayayasuuldfdlfdlT44/2又：则：4'4(2)yyautfflcdfd2ctyafdcfdl)2'4(dc2'令dffltya6当c′2d时，la的数值比上式的数值要小，因此，混凝土保护层厚度较大时，用下式估算锚固长度是偏安全的。1.3实用锚固长度计算公式上式难于直接应用工程实际，《混凝土结构设计规范》（GB50010）中锚固长度计算公式yatfldf钢筋类型光面钢筋-带钩带肋钢筋螺旋肋钢筋三股钢绞线七股钢绞线0.160.140.130.160.17—钢筋外形系数2、钢筋的搭接构件中纵向受力钢筋如由于长度不够或其他原因时，可将钢筋搭接一段长度，称为搭接长度。搭接方式有：绑扎搭接；机械连接；焊接。搭接的原则：受力钢筋接头设置在受力较小处；相邻绑扎接头宜错开，接头端面保持一定间距2.1绑扎搭接接头ll1.3ll基本概念搭接长度：连接区段：同一连接区段：接头中心在同一连接区段内。搭接接头面积百分比：同一连接区段内有接头的钢筋截面积与全部纵向钢筋面积比值。图中钢筋搭接接头面积百分比为50%。ll1.3ll2.1.1纵向受拉钢筋搭接长度搭接长度与搭接接头面积百分比有关。对于梁、板及墙类构件不宜大于25%。确有必要时，根据情况放宽。受拉绑扎钢筋搭接长度按下式计算：lall搭接接头面积百分比（%）≤2550100ζ1.21.41.6al——纵向受拉钢筋锚固长度；——搭接长度修正系数，按下表取用。2.1.2纵向受压钢筋搭接长度构件中的纵向受压钢筋，当采用搭接连接时，其受压搭接长度不应小于纵向受拉钢筋搭接长度的0.7倍，且在任何情况下不应小于200mm。2.2机械连接接头机械连接接头有套筒挤压连接技术、锥螺纹连接技术及直螺纹连接技术等。机械连接接头连接区段长度取为35d；同一连接区纵向受拉钢筋接头面积百分比不宜大于50%，纵向受压钢筋不受限制；直接承受动力荷载的接头。面积百分比不宜大于50%；机械连接接头连接件的混凝土保护层厚度宜满足纵向受力钢筋的最小保护层厚度的要求。2.3焊接接头纵向钢筋焊接接头应相互错开。连接区段长度35d，且不小于500mm；同一连接区焊接接头面积百分比，对于受拉钢筋接头，不宜大于50%，受压钢筋接头面积百分比不受限制；需进行疲劳验算的构件，如吊车梁等，起纵向受拉钢筋不得采用绑扎搭接接头，也不宜采用焊接接头，且严禁在钢筋上焊有任何附件。二、裂缝宽度计算模式1粘结滑移理论该理论认为，当混凝土出现裂缝以后，由于钢筋和混凝土之间产生了相对滑移，变形不一致导致裂缝开展。因此，钢筋伸长和混凝土伸长之差就是裂缝平均宽度()fcrscWl由于通常远远小于，可忽略不计。由此得到：cssfcrscrsWllE钢筋应变不均匀系数l（s+s）AssAsc=ftl（s+s）AssAsm平均裂缝间距由平衡条件：AfAtssssmcrAld211444tttcrmmmfAffdldddA平均裂缝间距：1.5crcrdllk则：sfsdWkE平均裂缝间距公式为一通过原点的直线方程，而试验表明，即使很大时，平均裂缝间距也不等于0，而是趋于某一常数。在推导此式时，假定开裂截面混凝土拉应力是均匀分布的，但实际的分布并非均匀，这说明粘结—滑移理论将作为影响裂缝间距的唯一变量是不全面的。/dcrdlk2无滑移理论该理论认为混凝土开裂后，混凝土与钢筋之间无相对滑移，裂缝的发展宽度与裂缝量测点距最近一根钢筋表面的距离c直接相关。裂缝随着保护层c增大而增大。无滑移理论认为，裂缝的开展是由于外围混凝土的回缩。CBroms与Base等人通过试验得出：cklEckwmsswm21离钢筋越远裂缝宽度越大，主要由于钢筋与混凝土之间存在粘结握裹，对混凝土的回缩起着约束作用。但此作用有一定范围，离钢筋越近，混凝土收到约束越大，回缩越小，裂缝越细。随着距离增大，约束作用减弱，混凝土回缩增大。钢筋对混凝土回缩起约束作用的范围称为钢筋的有效约束区。可见，随着混凝土保护层厚度增大，外表混凝土比靠近内表混凝土受到的约束小，因此外表裂缝宽度要大。3、粘结滑移与无滑移综合理论1971年日本的Y.Goto在轴心拉杆的钢筋周围预埋导管并用墨水注入，试验后剖开试件发现主裂缝附近变形钢筋周围形成如图内部微裂。主裂缝附近粘结力遭到破坏，同时证明裂缝宽度在构件外表最大。综合理论既考虑了混凝土保护层厚度对裂缝的影响，也考虑了钢筋和混凝土之间可能出现的滑移，比前2种更合理。我国《混凝土结构设计规范》（GB50010）采用综合理论进行裂缝宽度计算式如下：(1.90.08)eqsfcrstedWcE1.10.65tktesf2iieqiiinddndspteteAAA其中：——构件受力特征系数——裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数，0.2~1.0——按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率；当，取；——有效受拉混凝土截面面积，轴心受拉为截面面积，受弯、偏心拉压构件取；——受拉区纵向钢筋的等效直径；——受拉区第i种纵向钢筋的相对粘结特性系数。crteteAeqdi0.01te0.01te0.5()teffAbhbbh