第二章 混凝土结构材料的物理力学性能 联系客服

发布时间 : 星期三 文章第二章 混凝土结构材料的物理力学性能更新完毕开始阅读9cdf24747fd5360cba1adb81

规定应力幅度内,经受一定次数循环荷载后发生疲劳破坏的最大应力值。我国要求满足循环次数为200万次。

钢筋疲劳断裂的原因,一般认为是首先从局部缺陷处形成细小裂纹,裂纹尖端处的应力集中使其逐渐扩展直至最后断裂。

钢筋的疲劳强度除与应力变化的幅值有关外,还与最小应力值的大小、钢筋外表面几何尺寸和形状、钢筋的直径、钢筋的强度、钢筋的加工和使用环境以及加载的频率等有关。

《混凝土结构设计规范》规定了不同等级钢筋的疲劳应力幅度限值,并规定该值与同一截面同一纤维上钢筋最小应力与最大应力比值

?f??min?fmaxf有关。(P318)

由于承受重复性荷载的作用,钢筋疲劳强度低于其在静荷载作用下的极限强度。 影响疲劳破坏的因素有:

1)应力幅;应力幅相差越大,越容易破坏。

2)最小应力值的大小;增加最小应力值将降低疲劳强度,当最小应力值为压应力时,可增加疲劳强度。

3)钢筋形式(外表面几何尺寸、直径、强度以及加工方式)

变形钢筋的鼓出的肋产生应力集中,随着直径的增加,疲劳强度降低;钢筋的强度增加,疲劳强度增加。

4)使用条件;处于高湿地区,由于钢筋容易锈蚀,导致疲劳强度降低。

5)加载的频率;加载的频率越快,疲劳强度越低。 2.2.5钢筋混凝土对钢筋的要求

1.强度包括屈服强度和极限强度(强度极限)。

钢筋的屈服强度是设计计算时的依据;

33

屈强比是保证安全储备、延性的条件,不大于0.8 2.塑性

塑性是为了使钢筋在断裂前有足够的变形。

施工单位检验软钢是否合格的四个主要指标为屈服强度、极限强度、伸长率和冷弯性能。检验硬钢是否合格的三个指标为极限强度、伸长率和冷弯性能。 3.可焊性

可焊性是评定钢筋焊接后的接头性能的指标。可焊性取决于材料中含碳及各种合金元素的含量。 4.耐火性

钢筋受到火灾后性能变化大小的指标。(热轧钢筋耐火性最好,冷轧钢筋次之,预应力钢筋最差)。 保护层厚度应满足耐火极限的要求。 5.粘结力(握裹力)

另外,在寒冷地区,为防止钢筋发生脆性破坏,对钢筋的低温性能也有一定的要求。

§2.3混凝土与钢筋的粘结

2.3.1粘结的意义

钢筋混凝土这两种材料能够结合在一起共同工作,除了二者具有相近的线膨胀系数外,更主要的是由于混凝土硬化后,钢筋与混凝土之间产生了良好的粘结力。

为了保证钢筋不被从混凝土中拔出或压出,还要求钢筋有良好的锚固。

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。粘结应力通常是用粘结力、粘结应力-

34

滑移曲线来标志的。

粘结作用可以用上图所示的钢筋和其周围混凝土之间产生的黏结应力来说明。

根据受力性质的不同,钢筋与混凝土之间的黏结应力可分为裂缝间的局部粘结应力和钢筋端部的锚固粘结应力两种。

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,粘结应力使相邻两个裂缝之间混凝土参与受拉,局部黏结应力的丧失会使构件的刚度降低、促进裂缝

开展。

35

钢筋伸进支座或在连续梁中承担负弯矩的上部钢筋在跨中截断时,需要延伸一段长度,即锚固长度。要使钢筋承受所需的拉力,就要求受拉钢筋有足够的锚固长度以积累足够的锚固粘结力,否则,将发生锚固破坏。

通常,采用钢筋端部加弯钩、弯折,或在锚固区贴焊短钢筋、贴焊角钢等措施来提高锚固能力。 2.3.2粘结力的组成

光圆钢筋与变形钢筋具有不同的粘结机理。 光圆钢筋与混凝土的粘结作用主要由四部分组成: 1)钢筋与混凝土接触面上上的化学吸附作用力。

这种吸附作用力来自浇注时水泥浆体对钢筋氧化层的渗透以及水化过程中水泥晶体的生长和硬化。

这种吸附力一般很小,仅在受力阶段的局部无滑移区域起作用。当接触面发生相对滑移时,该力即消失。

2)混凝土收缩握裹钢筋而产生摩阻力。这种摩擦力与压应力大小及接触界面的粗糙程度有关,挤压应力越大、接触面越粗糙,则摩阻力越大。

3)机械咬合力:由于钢筋表面凹凸不平与混凝土之间产生的机械咬合作用力。

4)钢筋端部的锚固力:一般是通过钢筋端部的弯钩、弯折、在钢筋端部焊短钢筋或焊短角钢来提供的锚固力。

变形钢筋与混凝土之间有机械咬合作用,改变了钢筋与混凝土间相互作用方式,显著提高了粘结强度。

对于变形钢筋,咬合力是由于变形钢筋肋间嵌入混凝土而产生的。虽然也存在胶结力和摩擦力,但变形钢筋的粘结主要来自钢筋表

36