2鋼筋混凝土材料的力學性能第二章鋼筋和混凝土的材料性能2.1鋼筋的形式和品種1鋼筋的成分（1）碳素鋼：低碳鋼（含C量少于0.25%）；高碳鋼（含C量0.6%-1.4%）。*鋼筋含C量越高強度越高，但塑性和可焊性降低。（2）普通低合金鋼：在鋼材中除C元素外加入Mn（錳）、Si（硅）、V（礬）、Nb（鈮）、Ti（鈦）、Cr（鉻）等合金元素，既能使鋼筋的強度提高，又能保持一定的塑性。第二章鋼筋和混凝土的材料性能2鋼筋的品種和級別第二章鋼筋和混凝土的材料性能（1）熱軋鋼筋：第二章鋼筋和混凝土的材料性能RRB400（KL400）級(Ⅳ級)（《鋼筋混凝土用余熱處理鋼筋》GB1499-1998）鋼筋強度太高，不適宜作為鋼筋混凝土構件中的配筋，一般冷拉后作預應力筋。第二章鋼筋和混凝土的材料性能（2）冷拉鋼筋：由熱軋鋼筋和盤條經冷拉、冷拔、冷軋、冷扭加工后而成。冷加工的目的：為了提高鋼筋的強度，節約鋼材。但經冷加工后，鋼筋的延伸率降低。近年來，冷加工鋼筋的品種很多，應根據專門規程使用。（3）鋼絲、鋼絞線：高強鋼絲（1570Mpa、1860Mpa），中強鋼絲（800-1370Mpa），鋼絞線（1570Mpa、1860Mpa，分為7股、3股等）。第二章鋼筋和混凝土的材料性能（4）熱處理鋼筋：是將Ⅳ級鋼筋通過加熱、淬火和回火等調質工藝處理，使強度得到較大幅度的提高，而延伸率降低不多。用于預應力混凝土結構。第二章鋼筋和混凝土的材料性能柔性鋼筋和勁性鋼筋

(1)勁性鋼筋：由各種型鋼或型鋼與鋼筋焊成骨架，施工時模板及混凝土的重量由鋼筋本身承擔。

(2)柔性鋼筋：由鋼筋經綁扎或焊接成鋼筋網及空間骨架，便于固定在模板中澆注混凝土。第二章鋼筋和混凝土的材料性能2.2鋼筋的力學性能1鋼筋的應力-應變關系Stress-StrainRelation

有明顯屈服點的鋼筋（軟鋼）

第二章鋼筋和混凝土的材料性能①

比例極限，應力和應變成比例，卸荷后應變恢復為零，②

彈性極限，超過比例極限后應變增長速度比應力增長速度略快，但卸荷后應變仍能恢復為零，③

上屈服點（其值不夠穩定），④

下屈服點（其值穩定），對有明顯屈服點的鋼筋，下屈服點的應力值稱為鋼筋的屈服強度或流限，⑤

屈服臺階或流幅，⑥

強化階段，d點的應力稱為極限抗拉強度，⑦

頸縮階段。第二章鋼筋和混凝土的材料性能幾個指標：屈服強度：是鋼筋強度的設計依據。？因為鋼筋屈服后將發生很大的塑性變形，且卸載時這部分變形不可恢復，這會使鋼筋混凝土構件產生很大的變形和不可閉合的裂縫。延伸率：鋼筋拉斷后的伸長值與原長的比率，是反映鋼筋塑性性能的指標。延伸率大的鋼筋，在拉斷前有足夠預兆，延性較好。屈強比：反映鋼筋的強度儲備，fy/fu=0.6~0.7。在抗震結構中：fy/fu不小于0.8第二章鋼筋和混凝土的材料性能有明顯屈服點鋼筋的應力-應變關系一般可采用雙線性的理想彈塑性關系1Es第二章鋼筋和混凝土的材料性能（2）無明顯屈服點的鋼筋（硬鋼）a點：比例極限，約為0.65fua點前：應力-應變關系為線彈性a點后：應力-應變關系為非線性，有一定塑性變形，且沒有明顯的屈服點強度設計指標——條件屈服點(Equivalentyieldpoint)殘余應變為0.2%所對應的應力《規范》取s0.2=0.85fu第二章鋼筋和混凝土的材料性能2.3鋼筋的冷加工和熱處理鋼筋的冷加工（冷拉、冷拔、冷軋、冷軋扭）（1）冷拉冷拉（所有冷加工鋼筋）一般情況下不能焊接，如必須焊接，應先焊后拉。

冷拉只能提高鋼材的抗拉強度第二章鋼筋和混凝土的材料性能（2）冷拔*冷拔可同時提高鋼筋的抗拉屈服強度和抗壓屈服強度。(3)冷軋：冷軋帶肋鋼筋(4)冷軋扭：冷軋扭鋼筋2.鋼筋的熱處理

對某些特定鋼號（40Si2Mn、48Si2Mn、45Si2Cr）的熱軋鋼筋進行淬火和回火處理，鋼筋強度大幅度提高，并保留較好的塑性和韌性，成為較理想的預應力鋼筋。

第二章鋼筋和混凝土的材料性能2.4對鋼筋質量的要求1強度

鋼筋的屈服強度是設計依據，極限強度表示鋼筋拉斷時的實際強度。2塑性（1）伸長率（伸長率越大，表示鋼筋塑性或延性越好）鋼筋的斷后伸長率：（2）冷彎性能第二章鋼筋和混凝土的材料性能=90°,180°,反復彎曲要求：冷彎過程中無裂縫、鱗落或斷裂。D

愈小，要求愈高。反復次數愈高，要求愈高。冷彎是檢驗鋼筋局部變形能力的指標。鋼筋塑性愈好，構件破壞前預兆愈明顯。

冷彎第二章鋼筋和混凝土的材料性能*對有明顯屈服點的鋼筋：檢驗屈服強度、極限抗拉強度、伸長率、冷彎性能四項指標，*對沒有明顯屈服點的鋼筋：只須檢驗極限抗拉強度、伸長率、冷彎性能三項指標。可焊性第二章鋼筋和混凝土的材料性能松弛：鋼筋受力后，若保持長度不變，其應力隨時間增長而降低的現象。鋼筋的疲勞：指鋼筋在重復、周期荷載作用下，經過一定次數后，從塑性破壞的性質轉變為脆性突然斷裂的現象。蠕變：鋼筋在高應力作用下，隨時間的增長其應變繼續增長的現象為蠕變。2.5鋼筋的蠕變、松弛和疲勞第二章鋼筋和混凝土的材料性能鋼筋的直徑常用：6mm，6.5mm，8mm，8.2mm，10mm，12mm，14mm，16mm，18mm，20mm，22mm，25mm，28mm，32mm，36mm，40mm，50mm。其中，8.2mm僅適用有縱肋的熱處理鋼筋。鋼筋的選用d=6~50mm第二章鋼筋和混凝土的材料性能公路橋涵應按下列規定采用：1.鋼筋混凝土及預應力混凝土構件中的普通鋼筋宜選用熱軋HRB300、HRB335、HRB400及KL400鋼筋，預應力混凝土構件中的箍筋應選用其中的帶肋鋼筋；按構造要求配置的鋼筋網可采用冷軋帶肋鋼筋。2.預應力混凝土構件中的預應力鋼筋應選用鋼絞線、鋼絲；中小型構件或豎、橫向預應力鋼筋，也可選用精軋螺紋鋼筋。注意：上述“鋼筋”系指普通鋼筋和預應力鋼筋的統稱，“普通鋼筋”指鋼筋混凝土構件中鋼筋和預應力混凝土構件中的非預應力鋼筋。第二章鋼筋和混凝土的材料性能第二章鋼筋和混凝土的材料性能《規范》根據強度范圍，從C15~C80共劃分為14個強度等級，級差為5N/mm2。與原《規范GBJ10-89》相比，混凝土強度等級范圍由C60提高到C80，C50以上為高強混凝土。非標準試塊強度換算系數：200mm×200mm×200mm:1.05；100mm×100mm×100mm:0.95。

2.6混凝土的強度等級第二章鋼筋和混凝土的材料性能2.7混凝土的強度(Strengthofconcrete)1、立方體抗壓強度（強度等級）（StrengthGrade

）混凝土結構中，主要是利用它的抗壓強度(CompressiveStrength)。因此抗壓強度是混凝土力學性能中最主要和最基本的指標。混凝土的強度等級是用抗壓強度來劃分的混凝土強度等級：邊長150mm立方體標準試件，在標準條件下[20±3℃，≥90%濕度(Degreeofhumidity)]養護(curing)28天，用標準試驗方法（加載速度0.15~0.3N/mm2/sec，兩端不涂潤滑劑(lubricant)）測得的具有95%保證率的立方體抗壓強度(CubeStrength)，用符號C表示。

C30：fcu,k=30N/mm2

第二章鋼筋和混凝土的材料性能美國、日本、加拿大等國家，采用圓柱體（直徑150mm，高300mm）標準試件測定的抗壓強度來劃分強度等級，符號記為fc'。圓柱體強度(Cylinderstrength)與我國標準立方體抗壓強度(Unfactoredcubestrength)的換算關系為，立方體和圓柱體抗壓試驗都不能代表混凝土在實際構件中的受力狀態，只是用來在同一標準條件下比較混凝土強度水平和品質的標準（制作、測試方便）。第二章鋼筋和混凝土的材料性能2、軸心抗壓強度AxialCompressiveStrength

軸心抗壓強度采用棱柱體試件(Prismsample)測定，用符號fc表示，它比較接近實際構件中混凝土的受壓情況。棱柱體試件高寬比一般為h/b=3~4，國家標準《普通混凝土力學性能試驗方法》規定采用100×100×300試件。脆性影響系數

棱柱體強度與立方體強度之比值對于同一混凝土，棱柱體抗壓強度小于立方體抗壓強度。棱柱體抗壓強度和立方體抗壓強度的換算關系為：第二章鋼筋和混凝土的材料性能混凝土強度等級≤C40C45C50C55C60C65C70C75C80

c10.760.760.760.770.780.790.800.810.82

c21.000.9840.9680.9510.9350.9190.9030.8870.87

c1

和c2值第二章鋼筋和混凝土的材料性能第二章鋼筋和混凝土的材料性能

規范對混凝土試件強度取修正系數0.88，則結構中混凝土軸心抗壓強度平均值fc0為：在鋼筋混凝土結構中，計算軸心受壓構件時，要采用混凝土的軸心抗壓強度。第二章鋼筋和混凝土的材料性能3、軸心抗拉強度AxialTensileStrength也是其基本力學性能，用符號ft表示。混凝土構件開裂、裂縫、變形，以及受剪、受扭、受沖切等的承載力均與抗拉強度有關。0102030405060708090100123456

ft

fcuGBJ10-89規范軸心受拉強度與立方體強度間的換算關系3/226.0cutff=第二章鋼筋和混凝土的材料性能劈拉試驗PaP拉壓壓由于軸心受拉試驗對中困難，也常常采用立方體或圓柱體劈拉試驗測定混凝土的抗拉強度(SplittingStrength)第二章鋼筋和混凝土的材料性能考慮到結構中混凝土的工作條件與試件的工作條件的差異，規范乘以修正系數0.88，則結構中混凝土軸心抗拉強度值ft0為：各個強度等級混凝土的軸心抗壓、軸心抗拉強度，我國規范已經給出具體設計計算數值，進行結構計算時，可以直接查用。第二章鋼筋和混凝土的材料性能第二章鋼筋和混凝土的材料性能◆三軸應力狀態

TriaxialStressState三軸應力狀態有多種組合，實際工程遇到較多的螺旋箍筋柱和鋼管混凝土柱中的混凝土為三向受壓狀態。一般采用圓柱體在等側壓條件下的試驗測定抗壓強度。第二章鋼筋和混凝土的材料性能2.8荷載作用下混凝土的變形性能不涂潤滑劑涂潤滑劑>≈混凝土的破壞機理02468102030s(MPa)e×10-3第二章鋼筋和混凝土的材料性能混凝土在結硬過程中，由于水泥石的收縮、骨料下沉以及溫度變化等原因，在骨料和水泥石的界面上形成很多微裂縫Micro-fissure，成為混凝土中的薄弱部位。混凝土的最終破壞就是由于這些微裂縫的發展造成的。BACED02468102030s(MPa)e×10-3第二章鋼筋和混凝土的材料性能AA點以前，微裂縫沒有明顯發展，混凝土的變形主要是彈性變形，應力-應變關系近似為直線。A點應力隨混凝土強度的提高而增加，對普通強度混凝土sA約為

(0.3~0.4)fc，對高強混凝土sA可達(0.5~0.7)fc。BCED02468102030s(MPa)e×10-3第二章鋼筋和混凝土的材料性能BAA點以后，由于微裂縫處的應力集中，裂縫開始有所延伸發展，產生部分塑性變形，應變增長開始加快，應力-應變曲線逐漸偏離直線。微裂縫的發展導致混凝土的橫向變形增加Expansion。但該階段微裂縫的發展是穩定的。CED02468102030s(MPa)e×10-3第二章鋼筋和混凝土的材料性能BA達到B點，內部一些微裂縫相互連通，裂縫發展已不穩定，橫向變形突然增大，體積應變開始由壓縮轉為增加。在此應力的長期作用下，裂縫會持續發展最終導致破壞。取B點的應力作為混凝土的長期抗壓強度。普通強度混凝土sB約為0.8fc，高強度混凝土sB可達0.95fc以上。CED02468102030s(MPa)e×10-3第二章鋼筋和混凝土的材料性能BACED達到C點fc，內部微裂縫連通形成破壞面，應變增長速度明顯加快，C點的縱向應變值稱為峰值應變

e0，約為0.002。縱向應變發展達到D點，內部裂縫在試件表面出現第一條可見平行于受力方向的縱向裂縫。02468102030s(MPa)e×10-3第二章鋼筋和混凝土的材料性能BACED隨應變增長，試件上相繼出現多條不連續的縱向裂縫，橫向變形急劇發展，承載力明顯下降。02468102030s(MPa)e×10-3第二章鋼筋和混凝土的材料性能BACED混凝土骨料與砂漿的粘結不斷遭到破壞，裂縫連通形成斜向破壞面。E點的應變e=(2~3)e0，應力s=(0.4~0.6)fc。02468102030s(MPa)e×10-3第二章鋼筋和混凝土的材料性能BACEDE點以后，縱向裂縫形成一斜向破壞面，此破壞面受正應力和剪應力的作用繼續擴展，形成一破壞帶。此時試件的強度由斜向破壞面上的骨料間的摩阻力提供。隨應變繼續發展，摩阻力和粘結力不斷下降，但即使在很大的應變下，骨料間仍有一定摩阻力，殘余強度，約為(0.1~0.4)fc。第二章鋼筋和混凝土的材料性能由上述混凝土的破壞機理可知，微裂縫的發展導致橫向變形的增大。對橫向變形加以約束(LateralConstraint

)，就可以限制微裂縫的發展，從而可提高混凝土的抗壓強度。立方體試件受約束范圍大，而棱柱體試件中部未受約束，因此造成了不同受壓試件強度的差別和破壞形態的不同。第二章鋼筋和混凝土的材料性能了解混凝土的破壞機理，不僅可以解釋各種不同試驗混凝土強度的差別，還可以通過約束混凝土的橫向變形來提高混凝土的抗壓強度。如圖采用配置螺旋箍筋形成所謂“約束混凝土”，可顯著提高混凝土的抗壓強度，并且可以提高混凝土變形能力。螺旋箍筋約束混凝土螺旋箍筋約束混凝土第二章鋼筋和混凝土的材料性能由螺旋箍筋約束混凝土的應力-應變曲線可見，當應力較小時，橫向變形很小，箍筋的約束作用不明顯；當應力超過B點的應力時，由于混凝土的橫向變形開始顯著增大，側向膨脹使螺旋箍筋產生環向拉應力，其反作用力使混凝土的橫向變形受到約束，從而使混凝土的強度和變形能力都得到提高。第二章鋼筋和混凝土的材料性能“約束混凝土(ConfinedConcrete)”的概念在工程中許多地方都有應用，如螺旋箍筋柱、后張法預應力錨具下局部受壓區域配置的鋼筋網或螺旋筋等。鋼管混凝土(ConcreteFilledTube)對內部混凝土的約束效果更好，因此近年來在我國工程中得到許多應用。約束混凝土可以提高混凝土的強度，但更值得注意的是可以提高混凝土的變形能力(DeformationCapacity)，這一點對于抗震結構非常重要。在抗震結構對于可能出現塑性鉸的區域，均要求加密箍筋配置來提高構件的變形能力，達到壞而不倒的目的。第二章鋼筋和混凝土的材料性能1.混凝土的應力-應變關系Stress-strainRelationship

混凝土單軸受力時的應力-應變關系反映了混凝土受力全過程的重要力學特征是分析混凝土構件應力、建立承載力和變形計算理論的必要依據，也是利用計算機進行非線性分析的基礎。

混凝土單軸受壓應力-應變關系曲線，常采用棱柱體試件來測定。在普通試驗機上采用等應力速度加載，達到軸心抗壓強度fc時，試驗機中集聚的彈性應變能大于試件所能吸收的應變能，會導致試件產生突然脆性破壞，只能測得應力-應變曲線的上升段(AscendingCurve)。

采用等應變速度加載，或在試件旁附設高彈性元件與試件一同受壓，以吸收試驗機內集聚的應變能，可以測得應力-應變曲線的下降段(DescendingCurve)。第二章鋼筋和混凝土的材料性能第二章鋼筋和混凝土的材料性能不同強度混凝土的應力-應變關系曲線強度等級越高，線彈性段越長，峰值應變也有所增大。高強混凝土中，砂漿與骨料的粘結很強，密實性好，微裂縫很少，最后的破壞往往是骨料破壞，破壞時脆性越顯著，下降段越陡。第二章鋼筋和混凝土的材料性能◆Hognestad建議的應力-應變曲線第二章鋼筋和混凝土的材料性能◆《規范》應力-應變關系上升段：下降段：《規范》混凝土應力-應變曲線參數fcu≤C50C60C70C80n21.831.671.5e00.0020.002050.00210.00215eu0.00330.00320.00310.003影響混凝土應力—應變曲線形狀的因素:a).混凝土強度b).組成材料的性質及配合比c).試驗方法:如:加荷速度d).約束情況:如:橫向鋼筋的約束第二章鋼筋和混凝土的材料性能第二章鋼筋和混凝土的材料性能3、混凝土的彈性模量

ModulusofElasticity原點切線模量InitialModulus割線模量SecantModulus切線模量TangentModuluseel第二章鋼筋和混凝土的材料性能◆彈性模量測定方法◆取10次加載循環后應力差與應變差的比值◆彈性模量與抗壓強度之間的關系混凝土的泊松比和剪切模量混凝土的泊松比，在壓力較小時為0.15~0.18，接近破壞時可達0.5以上，一般可取0.2混凝土的剪切模量：第二章鋼筋和混凝土的材料性能第二章鋼筋和混凝土的材料性能2.9混凝土的收縮和徐變ShrinkageandCreep1、混凝土的徐變Creep:在荷載長期作用下，混凝土的變形隨時間而徐徐增長的現象。徐變的特點：開始增長較快，以后逐漸減慢，最后趨于穩定。混凝土的徐變

第二章鋼筋和混凝土的材料性能在應力（≤0.5fc）作用瞬間，首先產生瞬時彈性應變ece。隨荷載作用時間的延續，變形不斷增長，前4個月徐變增長較快，6個月可達最終徐變的（70~80）%，以后增長逐漸緩慢，2~3年后趨于穩定。彈性后效：徐變的原因：①水泥凝膠體的黏性流動，使骨料應力增大。②混凝土中內部微裂縫的發展。影響徐變的因素：①應力的大小；應力大徐變小；②混凝土的齡期；加荷時齡期長，徐變小；③混凝土的制作、養護環境；溫度、濕度；④水灰比與水泥用量；水泥用量多，徐變大；⑤骨料用量及力學性能。骨料強度高，用量多，徐變小；第二章鋼筋和混凝土的材料性能徐變對結構設計的影響：①使鋼筋混凝土構件截面產生內力重分布；②使受彎構件和偏壓構件的變形加大；③使預應力混凝土構件產生預應力損失。第二章鋼筋和混凝土的材料性能第二章鋼筋和混凝土的材料性能2、混凝土的收縮Shrinkage

混凝土在空氣中硬化(hardening)時體積會縮小，這種現象稱為混凝土的收縮。

收縮是混凝土在不受外力情況下體積變化產生的變形。

當這種自發的變形受到外部（支座）或內部（鋼筋）的約束時，將使混凝土中產生拉應力，甚至引起混凝土的開裂。混凝土收縮會使預應力混凝土構件產生預應力損失。某些對跨度比較敏感的超靜定結構（如拱結構），收縮也會引起不利的內力。墻板干燥收縮裂縫與邊框架的變形第二章鋼筋和混凝土的材料性能第二章鋼筋和混凝土的材料性能混凝土的收縮是隨時間而增長的變形，早期收縮變形發展較快，兩周可完成全部收縮的25%，一個月可完成50%，以后變形發展逐漸減慢，整個收縮過程可延續兩年以上。一般情況下，最終收縮應變值約為(2~5)×10-4

混凝土開裂應變為(0.5~2.7)×10-4第二章鋼筋和混凝土的材料性能◆影響因素

混凝土的收縮受結構周圍的溫度、濕度、構件斷面形狀及尺寸、配合比、骨料性質、水泥性質、混凝土澆筑質量及養護條件等許多因素有關。

水泥用量多、水灰比越大，收縮越大

骨料彈性模量高、級配好，收縮就小

干燥失水及高溫環境，收縮大

小尺寸構件收縮大，大尺寸構件收縮小高強混凝土收縮大影響收縮的因素多且復雜，要精確計算尚有一定的困難。減少收縮的措施：限制水泥用量；減小水灰比；加強振搗和養護；構造鋼筋數量加強；設置變形縫；摻膨脹劑。混凝土的選用原則鋼筋混凝土結構中混凝土強度等級不應低于C15。

用HRB335級鋼筋時，不宜低于C20；

用HRB400和RRB400級鋼筋時，不得低于C20。預應力混凝土結構中

混凝土強度等級不應低于C30。

當采用鋼絲、鋼絞線、熱處理鋼筋時，不宜低于C40。第二章鋼筋和混凝土的材料性能1、表示嚴格，非這樣做不可的用詞：正面采用“必須”，反面采用“禁止”。2、表示嚴格，在正常情況下均應這樣做，正面采用“應”，反面采用“不應”或“不得”。3、表示允許稍有選擇，在條件允許時首先這樣做的詞：正面采用“宜”，反面采用“不宜”。表示有選擇，在一定條件下可以這樣做的，采用“可”。2.10鋼筋與混凝土的粘結鋼筋和混凝土之間的粘結，是保證鋼筋和混凝土這兩種力學性能截然不同的材料在結構中共同工作的基本前提。粘結力的定義及組成1.定義：當鋼筋于混凝土之間產生相對變形（滑移），在鋼筋和混凝土的交界面上產生沿鋼筋軸線方向的相互作用力，此作用力稱為粘結力。2.組成：①化學膠結力——鋼筋與混凝土接觸面上的化學吸附作用力（一般很小，一旦產生相對滑移即消失）。第二章鋼筋和混凝土的材料性能

②摩擦力——混凝土收縮后將鋼筋緊握產生的摩擦力，鋼筋表面越粗糙，摩擦力越大。（鋼筋表面微銹摩擦力增加）。

③機械咬合力——鋼筋表面凹凸不平與混凝土產生的機械咬合作用（是變形鋼筋粘結力的主要組成部分）。④鋼筋端部的錨固作用——鋼筋端部的彎鉤、彎折，在鋼筋端部焊短鋼筋、短角鋼等措施（布置不當，會產生較大的鋼筋與混凝土的相對滑移、混凝土內部裂縫和局部混凝土破碎）。粘結強度：鋼筋單位表面積上所能承擔的最大縱向剪應力。第二章鋼筋和混凝土的材料性能第二章鋼筋和混凝土的材料性能第二章鋼筋和混凝土的材料性能得上式表明，粘結應力τ使鋼筋應力σs發生變化，或者說沒有τ就不會有此dσs

。反之，沒有鋼筋應力的變化就不存在τ。因此在構件中間距離端部超過lt的各個截面上τ=0，σs和σc均不再改變。鋼筋混凝土梁在荷載作用使混凝土的下部受拉，粘結應力τ將混凝土承受的部分拉力傳給鋼筋，使鋼筋受拉。局部粘結：梁開裂后，混凝土開裂前承受的拉力通過粘結應力τ傳遞給鋼筋、從而使裂縫處鋼筋應力增大、這種粘結應力稱為局部粘結應力，其作用是使裂縫之間的混凝土參與受拉。錨固粘結：鋼筋在支座處的錨固粘結應力是構件承載力至關重要的因素。梁、柱和屋架的支座.受拉鋼筋在支座處必須要有足夠的錨固長度才能通過在錨固長度上粘結應力的積累，受鋼筋中建立能發揮鋼筋強度的應力。如錨固粘結長度不夠，將會造成錨固粘結應力的喪失使構件提前破壞。第二章鋼筋和混凝土的材料性能鋼筋的粘結性能

1.光面鋼筋的粘結性能粘結作用在鋼筋與混凝土間出現相對滑移前主要取決于化學膠著力，發生滑移后則由摩擦力和機械咬合力提供。粘結強度通常采用標準拔出試件來測定，設拔出力為F，鋼筋中的總拉力F=σsAs，則鋼筋與混凝土界面上的平均粘結應力τ為

τ＝F/(πdl)

試驗中可同時量測加荷端滑移和自由端滑移，由于埋入長度l較短。可認為達到最大荷載時粘結應力沿埋長近乎相等，可用粘結破壞時的最大平均粘結應力代表鋼筋與混凝士的粘結強度。

第二章鋼筋和混凝土的材料性能第二章鋼筋和混凝土的材料性能上圖為典型的光面鋼筋拔出試驗曲線(τ-sl曲線)。光面鋼筋的粘結強度較低，τu=(0.4～1.4)ft，到達最大粘結應力后，加荷端滑移sl急劇增大。曲線出現下降段、試件的破壞是鋼筋徐徐被拔出的剪切破壞

，滑移可達數毫米。τｕ很大程度上取決于鋼筋的表面狀況，表面越凹凸不平，則τu越高。光面鋼筋的主要問題是強度低滑移大。

第二章鋼筋和混凝土的材料性能粘結強度仍由膠著力、摩擦力和機械咬合力組成。但主要為機械咬合力。鋼筋開始滑移后，粘結力主要由鋼筋凸肋對混凝土的斜向擠壓力和界面上的摩擦力組成。若鋼筋外圍混凝土很薄且沒有環向箍筋約束，形成縱向劈裂裂縫，沿鋼筋縱向產生劈裂破壞。若有環向箍筋約束混凝土的變形，縱向劈裂裂縫的發展受到限制，最后鋼筋沿肋外徑的圓柱面出現整體滑移，發生刮犁式破壞（剪切破壞）。2.變形鋼筋的粘結性能第二章鋼筋和混凝土的材料性能第二章鋼筋和混凝土的材料性能變形鋼筋的拔出實驗①加荷初期期(τ＜τA)，鋼筋肋對混凝土斜向擠壓形成了滑動阻力，滑動的產生使肋根部混凝土出現局部擠壓變形，粘結剛度較大。曲線近似為直線關系。第二章鋼筋和混凝土的材料性能變形鋼筋的拔出實驗②隨荷載的增大，斜向擠壓力沿鋼筋縱向分力產生內部斜裂縫，徑向分力使混凝土環向受拉，從而產生內部徑向裂縫，當徑向內裂縫到達試件表面時，相應的應力稱劈裂粘結應力τσ=(0.8～0.85)τu，第二章鋼筋和混凝土的材料性能變形鋼筋的拔出實驗③τ-s曲線到達峰值τu時，相應的滑移s隨混凝土的強度的不同約在0.35～0.45㎜之間波動、對于無橫向配筋的一段保護層試件，到達τu后，在s增長不大的情況下出現脆性劈裂破壞。影響粘結強度的因素（1）混凝土的強度等級：鋼筋的粘結強度均隨混凝土的強度提高而提高；（2）混凝土保護層c和鋼筋之間凈距離越大，劈裂抗力越大，因而粘結強度越高，但當l/d＞5時，τu與ft,s不再增長，也就是說粘結強度不由壁裂破壞來決定，而是沿鋼筋外徑圓柱面上發生剪切破壞。（3）橫向鋼筋限制了縱向裂縫的發展，可使粘結強度提高，因而在鋼筋錨固區和搭接長度范圍內，加強橫向鋼筋(如箍筋加密等)可提高混凝土的粘結強度。（4)鋼筋端部的彎鉤、彎折及附加錨固措施（如焊鋼筋和焊鋼板等）可以提高的錨固粘接能力。

(5)側向壓力約束也有提高粘接強度的作用。第二章鋼筋和混凝土的材料性能粘結機理的研究及應用現狀影響粘結力的因素較多，在實際工程中粘結受力情況復雜，到目前為止還沒有比較完整的計算理論。目前常用的處理粘結的方法有兩種：以實驗得到的粘結應力為基本粘結應力，計算錨固長度；以規范的形式規定相應的構造措施來保證鋼筋混凝土的粘結力。----我國規范采用的方法。第二章鋼筋和混凝土的材料性能2.11鋼筋混凝土的一般構造規定1.混凝土的保護層：定義：鋼筋外邊緣到混凝土外邊緣的距離。規定：不應小于鋼筋的直徑或并筋的等效直徑不應小于骨料最大粒徑的1.5倍并符合附表10的規定2.鋼筋的錨固：計算中充分利用鋼筋的抗拉強度時，其錨固長度按下式計算α－鋼筋的外形系數（按附表12取用）當錨固長度不能滿足時，則需采用機械錨固，如彎折、焊短鋼筋、焊短角鋼等。第二章鋼筋和混凝土的材料性能錨固長度的修正：當HRB335、HRB400、RRB400級鋼筋的直徑大于25mm時，其錨固長度乘以修正系數1.1。當HRB335、HRB400、RRB400級的環氧樹脂涂層鋼筋，其錨固長度乘以修正系數1.25。當鋼筋在施工工程中容易擾動時，其錨固長度乘以修正系數1.1。當HRB335、HRB400、RRB400級鋼筋在錨固區的混凝土保護層厚度大于鋼筋直徑的3倍且配有箍筋時，其錨固長度乘以修正系數0.8。厚度修正系數：附表13鋼筋余量修正系數：當鋼筋的實際配筋面積大于其計算面積時，錨固長度可以乘以鋼筋余量修正系數，其數值為：設計計算面積與實際配筋面積的比值。但對有抗震要求的及直接承受動力荷載的結構構件，不得采用此項修正。受拉鋼筋的最小錨固長度應符合附表14的規定，且在任何情況下不應小于計算值的0.7倍及250mm。第二章鋼筋和混凝土的材料性能機械錨固的形式及構造要求：機械錨固的形式及構造宜采用下圖所示的方法：錨固長度內的箍筋不應少于3個，其直徑不應小于縱向鋼筋直徑的0.25倍，其間距不應小于縱向鋼筋直徑的5倍。當縱向鋼筋的混凝土保護層厚度不小于鋼筋直徑的5倍時，可不受以上限制。第二章鋼筋和混凝土的材料性能3.鋼筋的連接：分類：綁扎搭接、機械連接和焊接搭接規定：鋼筋綁扎搭接接頭連接區段的長度為1.3倍搭接長度，凡搭接接頭中點位于該連接區段長度內的搭接接頭均屬于同一連接區段。同一連接區段內縱向鋼筋搭接接頭面積百分率為該區段內有搭接接頭的縱向受力鋼筋截面面積與全部縱向受力鋼筋截面面積的比值。第二章鋼筋和混凝土的材料性能3.鋼筋的連接：分類：綁扎搭接、機械連接和焊接搭接規定：第二章鋼筋和混凝土的材料性能圖示為同一區段內縱向受拉鋼筋綁扎搭接接頭試計算該搭接區段內的接頭百分率？設鋼