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混凝土的钢筋锚固裂缝及绑扎搭接裂缝

作者:扑克王app官网下载链接 日期:2019-12-21 12:45

  在钢筋混凝土结构构件中,其钢筋在锚固长度及绑扎搭接接头的连接区段内都有可能产生混凝土开裂,前者称锚固裂缝,后者称连接裂缝。

  混凝土在变形钢筋的表面上以齿状物嵌入钢筋横肋之间。钢筋滑移前,钢筋与混凝土交界面上的剪切应力是由两者之间的粘着作用来承担。随着剪力应力的不断增大,粘着作用不断被破坏,滑移量开始增加,剪切应力则主要是通过变形钢筋各道横肋前面的斜面传给混凝土的齿状突起部分,当剪切应力增大到一定程度时,齿状突起部分将在齿状突起的折点处,因拉应力集中被拉裂,裂缝将向斜上方开展。

  从整个变形钢筋的表面来看,这种裂缝是沿着每条横肋呈放射状朝斜向开裂,形成一个个圆锥形开裂面。由于咬合面是倾斜面,其锚固挤压力可分解为纵向和径向两部分,其中纵向应力使混凝土受剪力,径向应力则使外围混凝土产生环向拉应力,可能致使钢筋保护层沿钢筋纵向劈裂。

  如果钢筋外围混凝土的钢筋保护层厚度较小,而环向箍筋的约束较弱或没有箍筋的约束,这种劈裂裂缝就有可能发展到混凝土表面,而把混凝土沿纵向钢筋劈成两半,并造成钢筋与周围混凝土脱离,以致完全失去粘结能力,这种破坏称为劈裂破坏。如果钢筋外围混凝土的钢筋保护层厚度较大,这种劈裂裂缝的开展和延伸就要受到阻碍和限制,钢筋的粘结应力就可进一步提高。或者当钢筋保护层虽然不大,但钢筋四周配有矩形或环形箍筋时,由于箍筋能够阻碍和限制混凝土的环向变形,可以限制或推迟劈裂裂缝的形成和发展,劈裂裂缝有时虽然可能发展至混凝土表面,但也不会迅速发展,钢筋的粘结应力也可以进一步提高。随着钢筋滑移的不断增加,滑移面上的混凝土碎块逐渐被磨圆和磨碎,其抗剪能力逐渐降低,但不论滑移为多大时,仍旧残存一定的抗剪能力,这种破坏称为刮犁地式破坏。

  在锚固钢筋端部粘结力集中的区段,如果钢筋锚固长度不足或者钢筋保护层厚度太小,或者锚固钢筋布置过密,或者混凝土强度过低及其配箍率不足等原因,都有可能在受力钢筋锚固端产生纵向劈裂锚固裂缝(图1)。

  钢筋与混凝土之间的粘结力是二者共同工作的重要保证,同时也是确定锚固长度的重要依据。粘结强度对钢筋的搭接、锚固混凝土的抗裂性都有极其重要的影响。

  锚固裂缝虽然是混凝土结构中构造设置上的欠妥而造成的,但是这类裂缝实属受力裂缝。如果因裂缝的存在而影响钢筋与混凝土的粘结强度致使握裹力降低,则可能导致严重后果,因此如有发生锚固裂缝而导致混凝土劈裂,则应认真分析并及时进行技术处理。

  纵向钢筋长度不足时,经常采用施工简便易行的绑扎搭接接头连接。钢筋的绑扎接头是采用铅丝把搭接在一起的两根钢筋绑扎在一块,因此习惯上称绑扎搭接接头,其连接的基本原理,仍然是两根钢筋分别在混凝土中的锚固,施工中的“绑扎”只是简单的临时固定措施,搭接连接传力并非依靠绑扎。

  由于绑扎搭接接头的两根钢筋的受力方向相反,在两根相背受力钢筋搭接长度内的中间混凝土,则同时受到两根钢筋横肋的斜向挤压,由于钢筋与混凝土咬合作用的径向推力,使其搭接接头的两根钢筋具有分离的趋势,致使在绑扎搭接接头的重叠部分产生纵向劈裂裂缝(图2)。与此同时,搭接接头的两根钢筋在其尽端由于传力间断而使伸长或压缩变形集中于此,很有可能产生较粗的横向裂缝,与其搭接长度上的两纵向钢筋之间的短小横缝一起,构成了搭接接头区段上的多根交叉裂缝,如果在同一连接区段上有多根钢筋连接,这些纵横交叉裂缝往往形成网状分布,导致钢筋保护层剥落而破坏,因此必须限制绑扎搭接接头连接区段上的接头百分率。在同一连接区段上,如果搭接钢筋所占比率较大,尽管其传力性能有所保证,但搭接钢筋之间的相对滑移将大大超过整根钢筋的弹性变形,不仅裂缝相对集中,其内力和应变也相对集中,形成很大的端头横向裂缝及沿搭接钢筋之间的纵向劈裂裂缝。这些裂缝在构件破坏前会发展成整个接头区段的龟裂鼓出(图3)。

  由于钢筋绑扎搭接接头如同其他钢筋连接方法一样,都是对其受力性能减弱,无疑是对受力来说是一薄弱环节,为此,对钢筋连接区段上的接头数量及接头位置应受到限制。

  1.钢筋绑扎搭接接头宜设在受力较小处,同一根钢筋不宜设置两个或两个以上接头,接头末端至钢筋弯起点不应小于钢筋直径的10倍。

  3.受拉钢筋直径大于28mm及受压钢筋直径大于32mm时,不宜采用绑扎搭接接头。

  4.同一构件相邻纵向受力钢筋的绑扎搭接接头宜相互错开,绑扎搭接接头中钢筋的横向净距不应小于钢筋直径,且不应小于25mm。

  5.限制同一钢筋连接区段上的绑扎搭接接头受拉钢筋接头面积的百分率,对于梁类、板类及墙类构件不宜大于25%;对于柱类构件不宜大于50%,对于其他构件可根据具体情况放宽。

  6.因搭接强度小于锚固强度,所以应对连接钢筋加强约束,为此可对绑扎搭接接头区段内采用增加钢筋保护层厚度、增加钢筋间距,保证配箍率等构造措施,以保证搭接强度不低于锚固强度,其中增加箍筋数量是一种常用方法,为此在梁类及柱类构件的纵向受力钢筋在绑扎搭接长度内,应按设计要求配置箍筋,当设计无具体要求时,应符合以下规定:(1)箍筋直径不应小于搭接钢筋较大直径的0.25倍;(2)受拉搭接区区段的箍筋间距不应大于搭接钢筋较小直径的5倍,且不应大于100mm;(3)受压搭接区段的箍筋间距不应大于搭接钢筋较小直径的10倍,也不应大于200mm;(4)当柱中纵向受力钢筋直径大于25mm时,应在搭接接头的两个端面外100mm范围内各增设两个箍筋,其间距宜为50mm。

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