钢筋与混凝土粘结滑移性能研究进展

收稿日期:2007-03-051

作者简介:谢明辉(1974～),男,吉林省榆树市人,讲师,硕士.

钢筋与混凝土粘结滑移性能研究进展

谢　明　辉

(吉林建筑工程学院研究生处,长春　130021)

摘要:钢筋混凝土结构中的钢筋和混凝土两种性质完全不同的材料之所以能够共同工作,主要是依靠钢筋与混凝土间的粘结应力.笔者从粘结力的组成、试验方法、极限粘结强度计算、粘结滑移本构关系4个方面叙述了钢筋与混凝土粘结滑移性能研究进展的现状.

关键词:钢筋混凝土结构;钢筋强度;粘结问题

中图分类号:TU 33 文献标识码:A 文章编号:100921288(2008)0120025203

R esearch Progress of Steel and Concrete C aking Slipping Performance

XIE Ming 2hui

(Depart ment of Graduate A dminist ration Jilin A rchitectural and Civil Engineering Institute ,Changchun 130021)

Abstract :It is becease the binding power between steel reinforcement and concrete ,the two different materials that steel reinforcement and concrete in reinforced concrete structure can work together.This paper describes the present development of steel reinforcement and concrete binding slipping nature from the following four aspect :the composition of binding power ,experimental method ,extreme bond strength calculation and binding slipping constitutive relation.

K eyw ords :reinfored concrete structure ;steel strenghth ;stick question

钢筋混凝土结构的粘结问题不仅在理论上具有重要意义,而且在工程实践中也很重要,如:影响钢筋的锚固、搭接和延伸等.钢筋细部构造设计最主要的目的之一,就是获得良好的粘结性能,如果粘结性能不好,对结构的使用性能将产生极大地影响.因此,粘结问题是一个很早就引起学术界和工程界关注的问题.1　粘结力的组成

钢筋与混凝土之间的粘结力主要由3部分组成[1].

(1)钢筋与混凝土接触面上的化学胶着力.化学胶着力是混凝土中水泥凝胶体与钢筋表面产生的吸附胶着作用.化学胶着力一般很小,发生相对滑移后就不复存在.

(2)钢筋与混凝土之间的摩擦力.摩擦力是由于混凝土硬化时的收缩对钢筋产生的握裹挤压作用产生的.挤压力越大,接触面越粗糙,则摩擦力越大.

(3)钢筋与混凝土的机械咬合力.机械咬合力对于光面钢筋,主要是由于表面凸凹不平产生的.对带肋钢筋,主要是由于在钢筋表面突出的横肋之间嵌入混凝土而形成的.

2　粘结试验方法

(1)中心拔出试验.通常用来作为对各种类型钢筋的粘结性进行相对比较的试验方法.这种试验的试件　第25卷　第1期2008年3月吉　林　建　筑　工　程　学　院　学　报Journal of Jilin Architectural and Civil Engineering Institute Vol.25　No.1Mar 12008　

图1　试件构造 图2　内贴应变片测局部粘结-滑移制作及试验装置比较简单,试验

结果便于分析,特别是对于钢筋

外形特征的变化也比较敏感[2],

如图1所示.

(2)内贴片式局部粘结—滑

移试验.为了量测粘结应力沿锚

固长度的分布,徐有邻等研究人

员采取了在钢筋内开槽,布置电阻应变片精确量测和由加载端、

图3　RIL EM -FIP -CEB 梁式粘结试验自由端滑移推算内滑移分布的方法,实现了τ-s 本构关系更精

确的描述,如图2所示.

(3)梁式试验.梁锚试验能较好地模拟实际钢筋混凝土结

构中钢筋在混凝土中粘结锚固性能.梁式试验一般有全梁式试

验和半梁式试验,试件尺寸和构造有多种.因其与实际构件受力

相符,常用于确定梁纵筋的延伸长度等构造要求.半梁式试验可

以减少构件尺寸和试验成本,同时,可以调整弯矩与剪力的比例,甚至可以施加“销栓力”.但梁式试验的缺点在于制作成本高、试验复杂,如图3所示.

3　极限粘结强度的计算[3-4]

钢筋与混凝土之间极限粘结强度τu 的计算公式,主要是根据粘结试验结果统计出来的.我国规范中并未规定粘结强度的计算公式,而是规定了最小锚固长度、必要的搭接长度等构造措施.欧美国家大多按计算来确定锚固长度,目前我国也有向这方面过渡的趋势.

(1)滕智明建议式[5].τu f t ,s =(1114+1181d l )c d

(2)徐有邻建议[4].τu =(0.82+0.9

d l a )(1.6+0.7c d +20A sv cS sv )f t ;τu =(0.2+4

d l a )(5.9+0.7c d +18A sv cS sv )f t (直径4mm ～8mm 的螺旋肋钢丝)(3)美国ACI 规范.τu =2.9f c .对于一般梁内钢筋的间距,τu 应乘以018的降低系数.

(4)英国BS 810规范.τu =βf cu .(5)欧洲CEB -EIP 模式规范.τu =η1η2η3f t .

式中,f t ,s 为混凝土劈拉强度;d 为受力钢筋直径;c 为保护层厚度;l 为埋入长度;τu 为极限粘结强度;l a 为钢筋锚固长度;A sv 为箍筋截面面积;S sv 为箍筋间距;f t 为混凝土抗拉强度,f cu 为混凝土立方体强度;β为系数,与钢筋类型和受力状况有关:对光面钢筋,受拉时取0128,受压时取0135,对带肋钢筋,受拉时取0150,受压时取0163;η1为考虑钢筋类型系数:对光面钢筋取110,对刻痕钢筋取114,对带肋钢筋取2125;η2为钢筋的位置系数:一般取110,不利时取017;η3为考虑钢筋直径的系数:d ≤

32mm 时,取110;d >32mm 时,取η3=132-d 100

.4　粘结滑移本构关系

钢筋和混凝土的界面在粘结力的作用下,由于两者之间的变形差而产生的相对滑动即为粘结滑移.钢筋与混凝土的粘结-滑移本构关系是建立在对钢筋与混凝土粘结性能深刻认识的基础上的,是钢筋混凝土结构有限元分析中的基本条件之一.由于影响粘结性能的因素很多,使得钢筋与混凝土界面的传力机理非常复杂,试验所得的曲线离散性较大,因此,研究人员对大量粘结-滑移曲线拟合的结果差异较大,几个较具代表

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