鋼筋混凝土的組合作用(編輯修改稿)
2025-06-18 00:34 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 試件一般為棱柱形，鋼筋埋設(shè)在其中心，水平方向澆注混凝土。試驗(yàn)時，試件的一端支承在帶孔的墊板上，試驗(yàn)機(jī)夾持外露鋼筋端施加拉力，直至鋼筋被拔出或者屈服。 上述試件的加載端混凝土受到局部擠壓，與結(jié)構(gòu)中鋼筋端部附近的應(yīng)力狀態(tài)差別大，影響試驗(yàn)結(jié)果的真實(shí)性。后來改為試件加載端的局部鋼筋與周圍混凝土脫空的試件。 為了更好地模擬鋼筋在梁端的粘結(jié)錨固狀況，可采用梁式試件。梁試件（圖 65）分兩半制作，鋼筋在加載端和支座端個有一段無粘結(jié)區(qū)，中間的粘結(jié)長度為 10d。梁跨中的拉區(qū)為試驗(yàn)鋼筋，壓區(qū)用鉸相連，力臂明確，以便根據(jù)試驗(yàn)荷載準(zhǔn)確地計(jì)算鋼筋拉力。 有些試驗(yàn)還在鋼筋拔出過程中研究混凝土內(nèi)部裂縫的發(fā)展。在試件中預(yù)留的孔道內(nèi)壓注了紅墨水，混凝土開裂后紅墨水滲入縫隙，卸載后剖開試件可清楚地觀察到裂縫的數(shù)量和形狀。 ? 光圓鋼筋 在光圓鋼筋的拔出試驗(yàn)中，量測到的拉力或平均粘結(jié)應(yīng)力與鋼筋兩端的滑移曲線及其分布曲線如圖 67。 試驗(yàn)中鋼筋拔出過程是指埋入長度較短的試件。如果鋼筋的埋入長度大，當(dāng)施加的拉力使鋼筋的加載端發(fā)生屈服 ﹑ 而鋼筋不被拔出時，所需的最小埋長稱為錨固長度。 當(dāng)試件開始受力后， 加載端的粘著力很 快被波壞，即可測得 加載端鋼筋和混凝土 的相對滑移。此時鋼 筋只有靠近加載端的 一部分受力，粘結(jié)力 分布也限于這一區(qū)段。 當(dāng)荷載增大后，鋼筋的受力段和滑移段繼續(xù)擴(kuò)展，加載端滑移明顯增長，但自由端仍無滑移。當(dāng)加載到極限強(qiáng)度的大約 80%時，鋼筋的自由端開始滑移，加載段的滑移發(fā)展更迅速。此時滑移段已遍及鋼筋全埋長，粘結(jié)應(yīng)力的峰點(diǎn)很靠近自由端。加載端附近的破壞嚴(yán)重，粘結(jié)應(yīng)力已很小，鋼筋的應(yīng)力接近均勻。 當(dāng)自由端的滑移為 ~，試件的荷載達(dá)最大值，即得鋼筋的極限粘結(jié)強(qiáng)度。此后，鋼筋的滑移急速增大，拉拔力由鋼筋表面的摩阻力和殘存咬合力承擔(dān)，周圍混凝土受碾磨而破碎，阻抗力減小，形成曲線的下降段。最終，鋼筋從混凝土中被徐徐拔出，表面上帶有少量磨碎的混凝土粉碴。 ? 變形鋼筋 變形鋼筋拔出試驗(yàn)中量測的粘結(jié)應(yīng)力 滑移典型曲線如圖 68（ a），鋼筋應(yīng)力 ﹑ 粘結(jié)應(yīng)力和滑移 S.沿鋼筋埋長的分布隨荷載的變化過程見圖 68（ b） ,試件內(nèi)部裂縫的發(fā)展過程示意于圖 69。 變形鋼筋和光圓鋼筋的主要區(qū)別是鋼筋表面具有不同形狀的橫肋或斜肋。變形鋼筋受拉 時，肋的凸緣擠壓周圍混凝土，大大地提高了機(jī)械咬合力，改變了粘結(jié)受力機(jī)理，有利于鋼筋在混凝土中的粘結(jié)錨固性能。 一個不配橫向鋼筋的拔出試件，開始受力后鋼筋的加載端局部就因?yàn)閼?yīng)力集中而破壞了與混凝土的粘著力，發(fā)生滑移。當(dāng)荷載增大到極限粘結(jié)力的大約 30%時，鋼筋自由端的粘著力也被破壞，開始出現(xiàn)滑移，加載端的滑移加快增長。和光圓鋼筋相比，變形鋼筋自由端滑移時的應(yīng)力值接近，但比值大大減小，鋼筋的受力段和滑移段的長度也較早的遍及鋼筋的全埋長。 當(dāng)平均粘結(jié)應(yīng)力達(dá)極限粘結(jié)應(yīng)力的 40%~50%時，即曲線上的 A點(diǎn)，鋼筋靠近加載端橫肋的背面發(fā)生粘結(jié)力破壞，出現(xiàn)拉脫裂縫 ，此裂縫向后（拉力的反方向）延伸，形成表面縱向滑移裂縫 ，肋頂混凝土受鋼筋肋部的擠壓，使裂縫 1向前延伸，并轉(zhuǎn)為斜裂縫 3，試件內(nèi)部形成一圓錐形裂縫面。隨著荷載繼續(xù)增加，鋼筋肋部的裂縫 3不斷加寬，并且從加載端往自由端依次地在各肋部發(fā)生，滑移的發(fā)展加快，曲線的斜率漸減。和光圓鋼筋相比，變形鋼筋的應(yīng)力沿埋長的變化率較小，故粘結(jié)應(yīng)力分布比較均勻。 這些裂縫形成后，試件的拉力主要依靠鋼筋表面的摩阻力和肋部的擠壓力傳遞。肋前壓應(yīng)力的增大，使混凝土局部擠壓，形成肋前破碎區(qū) 肋部對周圍混凝土的擠壓力，其橫向分力在混凝土中產(chǎn)生環(huán)向應(yīng)力。當(dāng)此拉應(yīng)力超過混凝土的極限強(qiáng)度時，試件內(nèi)形成徑向 縱向裂縫 由鋼筋表面沿徑向往試件外表發(fā)展，同時由加載端往自由端延伸。此后，裂縫沿縱向往自由端延伸，并發(fā)出劈裂聲響，鋼筋的滑移急劇增長，荷載增加不多即達(dá)峰點(diǎn)，很快轉(zhuǎn)入下降段，不久試件被劈成 2塊或 3塊。混凝土劈裂面上
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