ch02 钢筋和混凝土的材料性能

null第二章 混凝土结构的材料的力学性能第二章 混凝土结构的材料的力学性能第一节 钢 筋第一节 钢 筋一、钢筋的品种一、钢筋的品种图2-1 常用钢筋形式热轧钢筋、中高强钢丝和钢绞线、热处理钢筋和冷加工钢筋null图2-1 常用钢筋形式D－公称直径 A－3股钢筋线量尺寸刚绞线null图2-1 常用钢筋形式刻痕钢丝螺旋肋钢丝null1.热轧钢筋 用普通低碳钢(含碳量不大于0.25%)和普通低合金钢(合金元素不大于5％)制成。为了简化起见，在计算书和施工图上，各种强度等级的热扎钢筋均以下的符号代表null表1 常用热轧钢筋的种类、代表符号和直径范围null(1)Ⅰ级钢筋(HPB235)钢筋多为光面钢筋，多作为现浇楼板的受力钢筋和箍筋。 (2)Ⅱ级钢筋(HRB335) 钢筋强度较高，多作为钢筋混凝土构件的受力钢筋，尺寸较大的构件。为增强与混凝土的粘结也有用Ⅱ级钢筋作箍筋的null(3)Ⅲ级钢筋 (HRB400)钢筋强度较高，多作为钢筋混凝土构件的受力钢筋，尺寸较大的构件。null(4)Ⅳ级钢筋( RRB400)是余热处理钢筋，它是将屈服强度相当于HRB335的钢筋在轧制后穿水冷却，然后利用芯部的余热对钢筋表面的淬水硬壳回火处理而形成的变形钢筋null 其性能接近于HRB400 钢筋，但不如HRB400 钢筋稳定，焊接时钢筋回火强度有所降低，因此应用范围受到限制null图2-2 变形钢筋null HRB335和 HRB400以及RRB400由于强度较高，为了与混凝土更好地粘结，发挥其强度，制做成变形钢筋。变形钢筋有螺旋纹、人字纹和月牙纹。螺旋纹、人字纹的钢筋由两条纵肋和螺旋形横肋或人字形横肋组成null 缺点：横肋较密，消耗于肋纹的钢材较多，且纵肋与横肋相交，容易造成应力集中，对钢筋的动力性能不利。而月牙纹钢筋的横肋与纵肋不相交，且横肋比前面两种变形钢筋大,可以克服前面两种钢筋的缺点,但是，其粘结强度降低不少null2.钢丝 中强钢丝的强度为800～1200MPa，高强钢丝、钢绞线的为 1470 ~1860MPa；钢丝的直径3~9mm；外形有光面、刻痕和螺旋肋三种，另有二股、三股和七股钢绞线，外接圆直径9.5~15.2 mm。中高强钢丝和钢绞线均用于预应力混凝土结构null3.冷加工钢筋 冷加工钢筋是由热轧钢筋和盘条经冷拉、冷拔、冷轧、冷扭加工后而成。冷加工的目的是为了提高钢筋的强度，节约钢材。但经冷加工后，钢筋的延伸率降低。近年来，冷加工钢筋的品种很多，应根据专门规程使用，《》未将其列入其中null(1)冷拉钢筋图2-3null 冷拉是使热轧钢筋的冷拉应力值先超过屈服强度，如图至K点，然后卸载，在卸载过程中，应力－应变曲线沿直线K’O回到O’点，这时钢筋产生残余变形OO’。如果立刻重新张拉，应力－应变曲线将沿O’KDE变化，这时的拉伸曲线就是O’KDEnull 如果停留一段时间后再进行张拉，则应力应变曲线将沿O’KK’D’E’变化，屈服点也从K提高到K’，这种现象称为时效硬化。为了使钢筋冷拉时效后，既能提高强度，又能使钢材具有一定的塑性，应合理选择张拉控制点K 冷拉工艺：控制应力和控制应变两种方法null(2)冷拔钢筋 冷拔是将钢筋用强力拔过比其直径小的硬质合金模。这时钢筋受到纵向拉力和横向压力的作用，内部结构发生变化，截面变小而长度增加nullnullnull(3)冷轧带肋钢筋(LL550,LL650, LL8000) 冷轧带肋钢筋是以低碳钢筋或低合金钢筋为原料，在常温下进行轧制而成的表面带有纵肋和月牙纹横肋的钢筋。它的极限强度与冷拔低碳钢丝相近，但伸长率比冷拔低碳钢丝有明显提高null 用这种钢筋逐步取代普通低碳钢筋和冷拔低碳钢丝，可以改善构件在正常使用阶段的受力性能和节省钢材null(4)冷轧扭钢筋 冷轧扭钢筋是以热轧光面钢筋HPB235为原料，按规定的工艺参数，经钢筋冷轧扭机一次加工轧扁扭曲呈连续螺旋状的冷强化钢筋null图2-6null4.热处理钢筋 热处理钢筋是将Ⅳ级钢筋通过加热、淬火和回火等调质工艺处理，使强度得到较大幅度的提高，而延伸率降低不多。用于预应力混凝土结构二、钢筋的力学性能二、钢筋的力学性能有明显屈服点的钢筋(热扎钢筋)nulla为比例极限 c为屈服极限 即屈服强度 fy cd为屈服台阶 de为强化段 e为极限抗拉强度 null ①屈服强度：是钢筋强度的设计依据，因为钢筋屈服后将很大的塑性变形，且卸载时这部分变形不可恢复，这会使钢筋混凝土构件产生很大的变形和不可闭合的裂缝。所以取屈服极限作为屈服强度(1)反映钢筋力学性能的几个基本指标null ②延伸率：钢筋拉断时的应变，是反映钢筋塑性性能的指标。延伸率大的钢筋，在拉断前有足够预兆，延性较好 null图2-8null④强屈比 极限强度与屈服强度的比值。反映钢筋的强度储备 ⑤冷弯性能 也是反映钢筋塑性性能的指标。冷弯就是把钢筋围绕直径为D的钢辊弯绕角α而要求不发生裂纹。钢筋塑性越好，冷弯角α就越大，钢筋直径也可越小 null(2)弹性模量null表2 钢筋的弹性模量(N/mm2)null无明显屈服点的钢筋(钢绞丝、消除应力钢丝、刻痕钢丝)图2-11nulla点：比例极限，约为0.65fu a点前：应力-应变关系为线弹性 a点后：应力-应变关系为非线性，有一定塑性变形，且没有明显的屈服点 强度设计指标—条件屈服点 残余应变为0.2%所对应的应力 《规范》取σ0.2 =0.85 σu三、混凝土结构对钢筋的要求三、混凝土结构对钢筋的要求1.强度高 强度指的是屈服强度和极限强度。钢筋的屈服强度是混凝土结构构件的计算的主要依据之一(对无明显屈服点的钢筋取条件屈服强度)。采用较高强度的钢筋可以节省钢材，获得较好的经济效益。null2.塑性好 要求钢筋在断裂前有足够的变形，能给人以破坏的预兆。因此，应保证钢筋伸长率和冷弯性能合格null3.可焊性好 在许多情况下，钢筋的接长和钢筋之间的连接通过焊接。因此，要求在一定的工艺条件下钢筋焊接后不产生裂纹及过大的变形，保证焊接后的接头性能良好null4.与混凝土的粘结锚固性能好 为了使钢筋的强度能够充分被利用和保证钢筋与混凝土共同工作，二者之间应有足够的粘结力 在寒冷地区，对钢筋的低温性能也有一定的要求四、钢筋的选用原则四、钢筋的选用原则钢筋混凝土结构中的钢筋和预应力混凝土结构中的非预应力钢筋宜优先采用HRB400级和HRB335级钢筋，以节省钢筋用量，改善建筑建筑结构质量。此外，也可采用HRB235级钢筋和RRB400级热轧钢筋以及强度级别较低的冷拔冷轧和冷轧扭钢筋null预应力钢筋宜采用预应力钢绞丝、中高强钢丝，也可采用热处理钢筋。此外，还可以采用冷拉钢筋和强度级别较高的冷拔低碳钢丝和冷轧扭钢筋nullHPB235强度低，多作为现浇楼板的受力钢筋、箍筋和构造钢筋；HRB335、HRB400和RRB400多作为钢筋混凝土构件的受力钢筋，大的构件也可HRB335作为箍筋null第二节 混凝土null 在实际工程中，单向受力构件是极少见，一般混凝土均处于复合应力状态。研究复合应力作用下混凝土的强度必须以单向应力作用下的强度为基础,因此单向受力状态下的混凝土的强度指标就很重要，它是结构构件分析和建立强度理论的重要依据。混凝土的强度与水泥强度、水灰比、骨料品种、混凝土配合比、硬化条件和龄期等有很大关系。此外，试件的尺寸及形状、试验方法和加载时间的不同，所测得的强度也不同。 一、混凝土的强度 1、立方体抗压强度（混凝土强度等级） 混凝土结构中，主要是利用它的抗压强度。因此抗压强度是混凝土力学性能中最主要和最基本的指标。 混凝土的强度等级是用抗压强度来划分的 null混凝土强度等级：边长150mm立方体试件，在标准条件下（20±3℃，≥90%湿度）养护28天，用标准试验方法（加载速度0.15~0.3N/mm2/sec，两端不涂润滑剂）测得的具有95%保证率的立方体抗压强度标准值，用符号C表示， C30表示fcu，k=30N/mm2 《规范GB50010》根据强度范围，从C15~C80共划分为14个强度等级，级差为5N/mm2。与原《规范GBJ10-89》相比，混凝土强度等级范围由C60提高到C80，C50以上为高强混凝土。null影响立方体抗压强度的主要因素： （1）试验方法 立方体试块在压力机上受压时，纵向压缩、横向膨胀，试件上下两端因受钢板与试件端面间横向摩擦力的作用，横向膨胀受到约束限制，这种水平约束使混凝土三向受压，称为“围箍效应”，并使混凝土强度能有所提高。null（2）尺寸影响 混凝土立方体试块尺寸愈大，实测破坏强度愈低，这种现象称为尺寸效应。尺寸效应是由混凝土内部缺陷和试件承压面摩擦力影响等因素造成的。 当采用边长200名模、100mm非标准试件时，其实测破坏强度强度应分别乘以1.05和0.95的换算系数，以得到相当于150mm标准试件的立方体抗压强度。null（3）加载速度 加载速度过快，内部微裂缝不能充分扩展，塑性变形受到一定限制，所以强度较高。 （4）试验时的龄期 在一定的温度和湿度下，混凝土的强度随龄期而增长，开始快，后来逐渐减慢，这一增长过程可延续几年。这是因混凝土凝胶体转变成晶体需经过较长的时间。null2、轴心抗压强度 由于实际结构和构件往往不是立方体，而是棱柱体，所以用棱柱体试件比立方体试件能更好地反映混凝土的实际抗压能力。实验证明，轴心抗压钢筋混凝土短柱中的混凝土抗压强度基本上和棱柱体抗压强度相同。可以用棱柱体测得的抗压强度作为轴心抗压强度，又称棱柱体抗压强度。null 轴心抗压强度采用棱柱体试件测定（试验制作、养护和加载试验方法同立方体试件），它比较接近实际构件中混凝土的受压情况。棱柱体试件高宽比一般为h/b=3~4，我国《普通混凝土力学性能试验方法标准》（GB/T50081-2002)采用150mm×150mm×300mm的棱柱体作为混凝土轴心抗压强度试验的标准试件。null轴心抗压强度标准值fck ， 《规范GB50010》考虑各种综合因素，轴心抗压强度标准值与立方体抗压强度标准值的关系：null3、轴心抗拉强度也是其基本力学性能，用符号 ft 表示。混凝土构件开裂、裂缝、变形，以及受剪、受扭、受冲切等的承载力均与抗拉强度有关。null由于轴心受拉试验对中困难，也常常采用立方体或圆柱体劈拉试验测定混凝土的抗拉强度（加载速度C30以下为0.02MPa/s~0.05MPa/s，C30以上为0.05MPa/s ~0.08MPa/s）null《混凝土结构设计规范》规定，混凝土轴心抗拉强度标准值 与立方体抗压强度标准值的关系：δ—变异系数 系数0.395和指数0.55是根据原规范和近年来科研成果综合 方析后得出。二、混凝土破坏机理二、混凝土破坏机理混凝土是由水泥、水、石骨料按一定的比例混合搅拌后，经过凝固硬化而成的。在硬化过程中，由于水泥石的收缩、骨料下沉以及温度变化等原因，在骨料和水泥石的界面上形成一些不规则的微裂缝，成为混凝土中的薄弱部位。混凝土的最终破坏是由于这些微裂缝的发展造成的。 下面请看混凝土棱柱体试件在压力作用下，内部裂缝的发展过程：null当荷载达到65％的极限荷载前，初始微裂缝基本不发展； 当荷载达到约65％的极限荷载时，在水泥石和骨料之间的接触面上出现一些新裂缝（砂浆裂缝），同时初始微裂缝进一步扩展； 当荷载加载至约85％极限荷载时，砂浆裂缝急剧扩展形成非稳定裂缝； 在极限荷载下，在平行加载方向形成纵向贯通裂缝，将试块分割成许多小柱体，最后小柱体破坏而导致混凝土破坏。null混凝土受压破坏机理：随着应力的增大，沿着粗骨料界面和砂浆内部的微裂缝逐渐延伸和扩展，导致砂浆的损伤不断积累；裂缝贯通后混凝土的连续性遭到破坏，逐渐丧失承载能力。破坏的实质是由连续材料逐步变成不连续材料。混凝土受压破坏的根本原因是由于竖向受压而横向扩胀拉伸所产生裂缝的非稳定发展引起，所以对横向拉伸变形加以限制，在一定程度上能提高混凝土的抗压强度。null图2-15null图2-15null图2-15nullnullnullfc < fcu ?>≈null由上述混凝土的破坏机理可知,微裂缝的发展导致横向变形的 增大。对横向变形加以约束，就可以限制微裂缝的发展，从而 可提高混凝土的抗压强度。立方体试件受约束范围大，而棱柱 体试件中部未受约束，因此造成了不同受压试件强度的差别和 破坏形态的不同null了解混凝土的破坏机理，不仅可以解释各种不同试验混凝土强度的差别，还可以通过约束混凝土的横向变形来提高混凝土的抗压强度。如图采用配置螺旋箍筋形成所谓“约束混凝土”，可显著提高混凝土的抗压强度，并且可以提高混凝土变形能力。null“约束混凝土”的概念在工程中许多地方都有应用，如螺旋箍筋柱、后张法预应力锚具下局部受压区域配置的钢筋网或螺旋筋等。而钢管混凝土对内部混凝土的约束效果更好，因此近年来在我国工程中得到许多应用。 约束混凝土可以提高混凝土的强度，但更值得注意的是可以提高混凝土的变形能力，这一点对于抗震结构非常重要。在抗震结构对于可能出现塑性铰的区域，均要求加密箍筋配置来提高构件的变形能力，达到坏而不倒的目的。三、复杂应力下混凝土的受力性能三、复杂应力下混凝土的受力性能 实际结构中，混凝土很少处于单向受力状态。更多的是处于双向或三向受力状态。如剪力和扭矩作用下的构件、弯剪扭和压弯剪扭构件、混凝土拱坝、核电站安全壳等null1.双轴应力状态 (1)双向受压时：一向强度随另一向压应力的增加而增加 (2)双向受拉时：一向抗拉强度基本上与另一向拉应力的 大小无关 (3)一向受拉一向受压时：一向的抗压强度随另一向的拉 应力的增加而降低；一向的抗拉强度随着另一向的压应力的增加而降低 nullnull 构件受剪或受扭时常遇到剪应力τ和正应力σ共同作用下的复合受力情况null2.三轴应力状态 三轴应力状态有多种组合，实际工程遇到较多的螺旋箍筋柱和钢管混凝土柱中的混凝土为三向受压状态。三向受压试验一般采用圆柱体在等侧压条件进行null 局部受压试件 混凝土局部受压强度fcl 比轴心抗压强度 fc 大很多，也是因为局部受压面积以 外的混凝土对局部受压区 域内部混凝土微裂缝产生 了较强的约束局部抗压强度 混凝土局部受压试验，局部受压区的混凝土基本处于三轴受力状态nullAl 局部承压面积Ab 影响局部受压强度的计算面积局部受压强度与均匀(轴心)受压强度的关系为四、混凝土的变形四、混凝土的变形1、 混凝土在单轴短期加载下的变形性能 混凝土单轴受力时的变形性能反映了混凝土受力全过程的重要力学特征 是分析混凝土构件应力、建立承载力和变形计算理论的必要依据，也是利用计算机进行非线性分析的基础。null1）混凝土轴心受压时的应力-应变关系 混凝土单轴受压应力-应变关系曲线，常采用棱柱体试件来测定。 在普通试验机上采用等应力速度加载，达到轴心抗压强度fc时，试验机中集聚的弹性应变能大于试件所能吸收的应变能，会导致试件产生突然脆性破坏，只能测得应力-应变曲线的上升段。 采用等应变速度加载，或在试件旁附设高弹性元件与试件一同受压，以吸收试验机内集聚的应变能，可以测得应力-应变曲线的下降段。nullnullnull(1）混凝土应力-应变曲线的特性： 应力－应变全曲线分为上升段和下降段上升段①当时， 应力-应变曲线接近直线null 当应力继续增大时，应力-应变曲线逐渐向下弯曲，呈现塑性性质，当应力增大到接近0.8fc时，应变就增长的更快②null③ 当应力接近极限强度D点时，试件表面上出现与加压方向平行的纵向裂纹，试件开始破坏，这 时达到最大的应力值称为混凝土的棱柱体抗压 强度fc，相应的应变为ε0 。 ε0 约为0.002 左右null 下降段：当应力达到fc后应力逐渐减小而应变逐渐持续增加，相应于曲线末端的应变称为混凝土的极限压应变εcu，εcu越大，表示混凝土的塑性变形能力越强，也就是延性越好null (2) 影响混凝土应力-应变曲线形状的因素 ①混凝土的强度等级 混凝土的强度等级较低的应力-应变曲线下降段较长，顶部较平缓；强度等级较高的混凝土应力-应变曲线下降段顶部陡峭，曲线较短。这表明强度等级较低的混凝土受压时延性比强度等级高的好。null②加载速度 加载应变速度降低，应力峰值fc也略有降低，但相应的峰值应 变ε0增大，并且下降段曲线平缓。null强度等级越高，线弹性段越长，峰值应变也有所增大。但高强混凝土中，砂浆与骨料的粘结很强，密实性好，微裂缝很少，最后的破坏往往是骨料破坏，破坏时脆性越显著，下降段越陡。null（3）《规范》推荐的混 凝土应力-应变的表达式null2、混凝土受拉应力-应变关系混凝土受拉应力应变曲线上升段与受压情况相似；原点切线摸量与受压时基本一致。当应力达到抗拉强度时 ν =0.5，此时峰值拉应变为：注意：★混凝土的实际断裂不是发生在达到最大拉应力时，而是发生在到达极限拉应变。null3、箍筋约束混凝土受压的应力-应变关系 ◎螺旋箍筋约束对强度和变形能力均有很大提高 ◎矩形箍筋约束对强度的提高不是很显著，但对变形能力有显著改善null ⑴ 箍筋与内部混凝土的体积比； ⑵ 箍筋的屈服强度； ⑶ 箍筋间距与核心截面直径或边长的比值； ⑷ 箍筋直径与肢距的比值； ⑸ 混凝土强度，对高强混凝土的约束效果差一些。影响因素null4、混凝土的弹性模量 原点切线模量 割线模量 切线模量 弹性系数ν随应力增大而减小 ν =1~0.5null弹性模量测定方法(使用棱柱体标准试件)五、混凝土的收缩和徐变五、混凝土的收缩和徐变1、混凝土的收缩 混凝土在空气中硬化时体积会缩小，这种现象称为混凝土的收缩。 收缩是混凝土在不受外力情况下体积变化产生的变形。 null当这种自发的变形受到外部（支座）或内部（钢筋）的约束时，将使混凝土中产生拉应力，甚至引起混凝土的开裂。混凝土收缩会使预应力混凝土构件产生预应力损失。 某些对跨度比较敏感的超静定结构（如拱结构），收缩也会引起不利的内力。null墙板干燥收缩裂缝与边框架的变形null混凝土的收缩是随时间而增长的变形，早期收缩变形发展较快，两周可完成全部收缩的25%，一个月可完成50%，以后变形发展逐渐减慢，整个收缩过程可延续两年以上。 一般情况下，最终收缩应变值约为(2~5)×10-4 混凝土开裂应变为(0.5~2.7)×10-4null 影响因素 ： 混凝土的收缩受结构周围的温度、湿度、构件断面形状及尺寸、配合比、骨料性质、水泥性质、混凝土浇筑质量及养护条件等许多因素有关。 null水泥用量多、水灰比越大，收缩越大。 骨料弹性模量高、级配好，收缩就小。 干燥失水及高温环境，收缩大。 小尺寸构件收缩大，大尺寸构件收缩小。 高强混凝土收缩大。 影响收缩的因素多且复杂，要精确计算尚有一定的困难。 在实际工程中，要采取一定措施减小收缩应力的不利影响——施工缝。null2、混凝土的徐变 实验表明，把混凝土棱柱体加压到某个应力之后维持荷载不变，则混凝土会在加载瞬间时变形的基础上，产生随时间而增长的应变。这种在荷载保持不变的情况下随时间而增长的变形称为徐变。徐变对于结构的变形和强度，预应力混凝土中的钢筋应力都将产生重要的影响null(1)产生徐变的原因 ①混凝土受力后水泥凝胶体产生粘性流动，并延续一个很长的时间 ②混凝土受力后结合面的微裂缝进一步增加发展null 与混凝土的收缩一样，徐变也与时间有关。因此，在测定混凝土的徐变时，应同批浇筑同样尺寸不受荷的试件，在同样环境下同时量测混凝土的收缩变形，从徐变试件的变形中扣除对比的收缩试件的变形，才可得到徐变变形null①加载瞬时有一个初始变形εe ②随时间延续，应力不变，应变随时间增长而加大(2)徐变的特性(主要与时间参数有关)③加载前4个月徐变增长较快，6个月可达最终徐变的(70~80)%,以后增长逐渐缓慢，2~3年后趋于稳定，最终总徐变量约为瞬时应变的2-4倍。④当(t-t0)时间后的总应变为εc(t,t0)，此时混凝土的收缩应变为εsh(t，t0)，则徐变为εcr (t,t0) =εc(t,t0)- εel-εsh(t,t0)nullnull⑤如在时间t1卸载，则会产生瞬时弹性恢复应变ε’e 。由于混凝土弹性模量随时间增大，故弹性恢复应变εe'小于加载时的瞬时弹性应变εe。再经过一段时间后，还有一部分应变εe''可以恢复，称为弹性后效或徐变恢复，但仍有不可恢复的残留永久应变εcr'null图2-33null(3）影响因素 ①内在因素是混凝土的组成和配比。骨料的刚度(弹性模量)越大，体积比越大，徐变就越小。水灰比越小，徐变也越小②环境影响包括养护和使用条件。受荷前养护的温湿度越高，水泥水化作用月充分，徐变就越小。采用蒸汽养护可使徐变减少(20~35)%。受荷后构件所处的环境温度越高，相对湿度越小，徐变就越大null③应力条件：是指初应力水平σi/fc和加荷时混凝土的龄期t0，它们影响徐变的非常主要的因素。当初始应力水平σ i/fc ≤ 0.5时，徐变值与初应力基本上成正比，也即(最终) 徐变系数 =常数， 这种徐变称为线性徐变null 当初应力σi在(0.5~0.8) fc范围时，徐变最终虽仍收敛，但最终徐变与初应力σi不成比例，也即徐变系数φ随σi的增大而增大，这种徐变称为非线性徐变。当初应力σi>0.8fc时，混凝土内部微裂缝的发展已处于不稳定的状态，徐变的发展将不收敛，最终导致混凝土的破坏。因此将0.8fc作为混凝土的长期抗压强度null④龄期的影响，加载时混凝土的龄期越长，徐变越小，为了减少徐变，应避免过早给结构施加长期荷载。null(5)徐变对混凝土构件受力性能的影响 ①徐变使钢筋混凝土柱截面的混凝土应力下降，钢筋应力上升 ②徐变会使受弯构件的变形增大，挠度增加null③徐变缓和应力集中现象，有利于结构构件产生内（应）力重分布，降低结构的受力(如支座不均匀沉降)，减小大体积混凝土内的温度应力，徐变有利于防止结构裂缝的形成。 ④对预应力混凝土结构会产生预应力损失 六、混凝土的选用原则六、混凝土的选用原则建筑工程中，钢筋混凝土构件的混凝土强度等级不应低于C15；当采用HRB335级钢筋时，混凝土强度等级不宜低于C20；当采用HRB400和RRB400级钢筋以及承受重复荷载的构件，混凝土强度等级不得低于C40。预应力混凝土结构的混凝土强度等级不应低于C30；当采用钢绞丝、钢丝、热处理钢筋作为预应力钢筋时，混凝土强度等级不宜低于C40。 第三节 钢筋与混凝土的相互作用－粘结第三节 钢筋与混凝土的相互作用－粘结一、粘结作用及粘结力的组成一、粘结作用及粘结力的组成粘结力的作用－钢筋与混凝土共同工作的保证 粘结力是钢筋和混凝土接触界面上沿钢筋纵向的抗剪能力null 设钢筋与混凝土接触面上的粘结应力为τb钢筋直径为d，钢筋应力增量为dσs。 钢筋混凝土梁取dx段 钢筋与混凝土接触面上的粘结力为钢筋应力为null应力平衡公式null 粘结应力使钢筋应力沿长度变化，没有粘结应力τb，也就没有钢筋应力的变化，反之，同样成立 可见，由钢筋应力σs的分布曲线即可得到粘结应力τb的分布规律null2.粘结力的组成 ①混凝土凝结时，水泥凝胶体使钢筋与混凝土接触面上产生胶结力 ②由于混凝土凝结时的收缩作用，将钢筋紧握而产生磨擦力 ③钢筋表面粗糙不平，使钢筋表面与混凝土表面产生机械胶合力二、粘结力的测试二、粘结力的测试钢筋拔出实验图1 拉拔钢筋实验null由拔出实验得到 粘结应力按曲线分布，最大粘结应力在离端部某一距离处，距离随拔出力的大小而改变粘结强度null图2 钢筋应力及粘结应力图null钢筋埋入长度越长，拔出力越大，但过长时，尾部的粘结应力趋于零 粘结强度fτ随混凝土等级的提高而增大 变形钢筋的粘结强度比光圆钢筋大，圆钢筋有横肋时，混凝土产生挤压力null图3 钢筋横肋对混凝土的挤压力三、保证钢筋与混凝土之间粘结力的措施三、保证钢筋与混凝土之间粘结力的措施受拉钢筋为充分发挥强度必须保证有足够的锚固长度≥la la可根据钢筋应力达到屈服强度fy时，钢筋才被拔出的条件确定 null 　－平均粘结应力，与混凝土强度等级及钢筋表面形状有关 　u－钢筋与混凝土接触面的周长，null　规范规定受力的光面钢筋末端必须做成半圆弯钩，弯钩的形式和尺寸见下图为了保证光面钢筋的粘结强度的可靠性null图4 钢筋弯钩的形式与尺寸null钢筋接长，采用绑扎搭接时，为保证钢筋之间力的传递(钢筋之间的力的传递是靠钢筋和混凝土之间的粘结力来保证的) ，必须有足够的搭接长度