混凝土结构基础原理 第3章 思考题参考答案

第3章思考题参考答案
3-1 什么是钢筋与混凝土之间的粘结作用？有哪些类型？
（1）钢筋与混凝土这两种材料能够承受由于变形差（相对滑移）沿钢筋与混凝土接触面上产生的剪应力，这种剪应力称为粘结应力，通过粘结应力传递二者的应力，使钢筋与混凝土共同受力，为粘结作用。

（2）根据受力性质，钢筋与混凝土之间的粘结作用分为两类：锚固粘结与裂缝间粘结。

3-2 钢筋与混凝土间的粘结力有哪几部分组成？哪一种作用为主要作用？
（1）钢筋与混凝土间的粘结作用有三部分组成：○1混凝土中水泥胶体与钢筋表面的化学胶着力；○2钢筋与混凝土接触面上的摩擦力；○3钢筋表面粗糙不平产生的机械咬合力。

（2）光圆钢筋的粘结力主要由摩擦力和机械咬合作用所组成；带肋钢筋主要表现为机械咬合作用。

3-3 带肋钢筋的粘结破坏形态有哪些？
（1）由斜向挤压力径向分量引起的环向拉力增加至一定量时，会在最薄弱的部位沿钢筋的纵轴方向产生劈裂裂缝，出现粘结破坏，引起:○1梁底的纵向裂缝；○2梁侧的纵向裂缝。

（2）由斜向挤压力纵向分量引起：○1会在肋间混凝土“悬臂梁”上产生剪应力，使其根部的混凝土撕裂；○2钢筋表面的肋与混凝土的接触面上会因斜向挤压力的纵向分量产生较大的局部压应力，使混凝土局部被挤碎，从而使钢筋有可能沿挤碎后粉末堆积物形成的新的滑移面，产生较大的相对滑移；○3当混凝土的强度较低时，带肋钢筋有可能被整体拔出，发生刮出式的相对破坏。

3-4 影响钢筋与混凝土之间粘结强度的主要因素有哪些？
影响钢筋与混凝土之间粘结强度的因素很多，其中主要有：（回答题目可以只写要点）（1）混凝土强度。

光圆钢筋及带肋钢筋的粘结强度均随混凝土强度等级的提高而提高，且与混凝土的劈裂抗拉强度近似成正比。

（2）浇筑混凝土时钢筋所处的位置。

浇筑深度超过300mm时的“顶部”水平钢筋，钢筋的底面混凝土由于水分、气泡的逸出和混凝土泌水下沉，并不与钢筋紧密接触，形成强度较低的疏松空隙层，削弱了钢筋与混凝土的粘结作用。

“顶部”水平钢筋的粘结强度要比竖位钢筋和“底部”钢筋（位于浇筑深度在300mm以下的水平钢筋）的粘结强度降低20%~30%。

（3）钢筋的外形。

带肋钢筋较光圆钢筋具有较大的粘结强度。

带肋钢筋的外形特征对粘结强度有一定影响，但并不显著。

（4）保护层厚度及钢筋净距。

带肋钢筋的主要危险是有可能产生劈裂裂缝，而不是出现较大的滑移，钢筋混凝土构件出现沿钢筋长度的纵向裂缝对结构的安全和耐久性是非常不利的。

增大钢筋外部混凝土保护层厚度（钢筋外边缘到混凝土表面的最小距离）和保持一定的钢筋净距，可以提高外围混凝土的劈裂抗力，保证粘结强度的充分发挥。

（5）横向钢筋。

横向钢筋的存在延缓了内裂缝的发展，使粘结强度有了较大的提高，并限制到达构件表面的劈裂裂缝的宽度。

因此，在较大直径的锚固区和搭接长度范围内，均应设置一定数量的横向钢筋，如梁中的环状箍筋。

当一排并列钢筋的根数较多时尚应设置附加钢箍，以防止保护层混凝土的劈裂剥落。

（6）横向压应力。

当钢筋锚固区作用有横向压应力时，横向压应力制约了混凝土的横向变形，使钢筋与混凝土间抵抗滑动的摩阻力增大，因而可以提高粘结强度。

因此，在直接支承的支座处，如梁的简支端，考虑到支座压应力的有利影响，可适当减少钢筋支座中的锚固长度。

3-5 确定基本锚固长度的原则是什么？如何确定钢筋的基本锚固长度？
（1）确定基本锚固长度的原则：在钢筋受力屈服的同时正好发生锚固破坏。

（2）确定基本锚固长度的方法：○1理论分析。

利用拔出试验，直接确定钢筋的锚固长度，以直径为2c ’的圆形截面混凝土构件内配直径为d 的带肋钢筋，推导可得：
'4(2)y a t f l c d f d
=- 令'2c d =，得
6y
a t f l d f =⋅
当'2c d >时，即当混凝土保护层厚度较大时，用上式估算的锚固长度偏安全。

由于混凝土总是在最薄弱处纵向劈裂，上述圆柱形试件的推导结果可适用于任何截面形状构件锚固长度计算。

○
2实用锚固长度计算 建立的锚固长度的理论计算公式，一般难以直接应用于工程实际。

我国规范规定当计算
中充分考虑钢筋受拉强度时，其锚固长度按下式计算：
6y
a t f l d f α=⋅⋅
当计算中充分利用钢筋的抗压强度时，受压钢筋的锚固长度不应小于相应受拉锚固长度的0.7倍。

若空间所限，钢筋不能延伸至所需长度，则要在钢筋的端部采取附加的锚固措施，如设弯钩，加焊短钢筋或钢板等。

3-6 对水平浇筑的钢筋混凝土梁，其顶部钢筋与混凝土间的粘结强度和底部钢筋与混凝土的粘结强度相比有何区别？为什么？
（1）“顶部”水平钢筋的粘结强度要比竖位钢筋和“底部”钢筋（位于浇筑深度在300mm 以下的水平钢筋）的粘结强度降低20%~30%。

（2）这是因为浇筑深度超过300mm 时的“顶部”水平钢筋，钢筋的底面混凝土由于水分、气泡的逸出和混凝土泌水下沉，并不与钢筋紧密接触，形成强度较低的疏松空隙层，削弱了钢筋与混凝土的粘结作用。

3-7 两根钢筋在混凝土搭接时是否允许钢筋并拢？为什么？
（1）不允许。

（2）带肋钢筋的主要危险是有可能产生劈裂裂缝，而不是出现较大的滑移，钢筋混凝土构件出现沿钢筋长度的纵向裂缝对结构的安全和耐久性是非常不利的。

增大钢筋外部混凝土保护层厚度（钢筋外边缘到混凝土表面的最小距离）和保持一定的钢筋净距，可以提高外围混凝土的劈裂抗力，保证粘结强度的充分发挥。

若钢筋并拢，使钢筋净距为零，导致粘结强度得不到充分发挥；而搭接区一端的钢筋是通过与混凝土之间粘结将其所受的力传给另外一端的钢筋，故不允许将钢筋并拢。

3-8 钢筋传递长度tr l 和锚固长度a l 之间的区别和联系是什么？
（1）区别：
传递长度tr l 是钢筋通过粘结作用把加于其上的拉力T 传递给混凝土所需的粘结长度；锚固长度a l 是将钢筋在混凝土中延伸一段来实现钢筋与混凝土之间锚固的这段延伸长度。

（2）联系：最小的锚固长度就是钢筋屈服时的传递长度。