12型钢混凝土结构粘结强度分析

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发布时间：2022-06-22

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[提要] 根据国内外关于型钢混凝土粘结性能的试验研究,对型钢混凝土结构(SRC结构)中型钢-混凝土的粘结
强度进行了分析和探讨,并对型钢混凝土粘结应力沿锚固长度的分布规律进行了分析,从粘结力的力扩散角度对
型钢混凝土构件的临界保护层厚度进行了理论推导,提出了一种型钢-混凝土粘结强度的计算方法,并建立了粘结
强度和极限荷载的计算模式。与已有的试验结果进行对比验证,符合较好,可为型钢混凝土结构中型钢-混凝土粘
结性能的试验研究及实际设计中粘结强度的计算提供参考和依据。
[关键词] 型钢混凝土
粘结强度极限荷载临界保护层厚度
Acconding to the fomer experiments rescarch on bond-slip performance the distribution of the bond stress between steel
shapes and concrete in SRC strurtures is analyzed in detail,bas ed on which bond strength between sted and ooncrete in
SRC structures is theoretically derived.A calculation method of bond stre ength and ultimate lbad of bond fracture is estab-
lished, which is in good agreement with the experiment results. All these may contnbute to the further analysis of perfor-
mance of bond relation between steel and concrete in SRC structures.
Keywords:steel reinforoed concrete:bond strength:ultimate loed:cntical thicknem of concrete cover
一、前言
中的比重远远大于在光圆钢筋中的比重。当化学胶结
各国的国情和研究的出发点不同，对型钢混凝土
力退出工作后，粘结力就主要依靠摩擦阻力和机械咬
结构所采用的计算方法也不相同，但他们的共同特点
合力来维持,摩擦阻力主要取决于型钢与混凝土界面
是都避开了型钢混凝土结构中实质的、也是非常难于
上的正应力和摩擦系数，主要与型钢混凝土构件的受
处理的型钢与混凝土之间的粘结滑移问题,虽然在研
力和横向约束（混凝土凝固时的收缩、混凝土保护层厚
究中都普遍承认型钢与混凝土之间存在粘结滑移现
度和横向配箍率等）及型钢的表面特性有关。机械咬
象，而且对型钢混凝土构件受力性能有显著影响，但都
合力主要取决于型钢表面的粗糙程度和表面状况，但
未曾从机理方面作进一步的分析和理论上的总结概
其极限值受到混凝土强度的限制。总体来说,型钢与
括，特别对在承载能力后期型钢与混凝土之间较为明
混凝土二者之间的粘结强度相对于变形钢筋和混凝土
显的粘结滑移机理，由于其较为复杂而很少有人研究，
的粘结强度来说较小,Eumcode 4 允许在一定的锚固
所提出的设计计算方法没有较好地考虑粘结滑移的影
长度内，自然粘结力取为0.5MPa,日本规范[7]规定取
响，仍采用平截面假定或稍加以修正，缺乏充分的理论
为0.02/（混凝土抗压强度）且不能大于0.45MPa。
依据[1]。而型钢混凝土之间的粘结强度又是确定粘结
国内外试验研究表明，型钢与混凝土之间的粘结强度
滑移的本构关系和破坏强度准则的重要参数，是型钢
相当于变形钢筋的30%-50%
[5:7]
混凝土结构和构件进行非线性有限元分析的关键问
三、粘结强度及粘结破坏荷载的计算
题，同时也是型钢混凝土结构强度、刚度和裂缝宽度计
1. 粘结强度与混凝土强度等级的关系
算的关键问题。因此，从试验和理论角度对粘结强度
型钢-混凝土的粘结强度主要取决于型钢与混凝
进行分析和探讨是必要的。
土连接面上的化学胶结力，而且粘结破坏大多是由于
二、型钢-混凝土粘结机理分析
连接面上混凝土的开裂加快了粘结滑移的发展甚至引
根据国内外现有试验资料[26],型钢与混凝土之间
起胶结滑脱，从而降低粘结应力并导致粘结滑移沿型
的粘结和光圆钢筋与混凝土之间的粘结相类似,主要
钢锚固长度的扩展,所以混凝土的强度对型钢.混凝土
由三部分组成：混凝土中水泥胶体与型钢表面的化学
粘结强度有较大的影响。
胶结力，型钢与混凝土接触面上的摩擦阻力和型钢表
西安建筑科技大学[6]通过对4组钢板的梁式拉拔
面粗糙不平的机械咬合力。化学胶结力主要存在于型
试件得出表1中的试验结果，笔者根据试验结果统计
钢与混凝土表面发生相对粘结滑移之前，当连接面上
分析,得到随着混凝土立方体强度 ∫,的增大,平均粘
发生相对粘结滑移后，水泥晶体被剪断或挤碎，化学胶
结力大大降低，对于型钢而言，化学胶结力在总粘结力
x国家自然科学基金资助项目（资助号：59378363）。