结构设计原理 考虑到钢筋达到屈服强度后,钢筋变形渐增,引起构件变形过大,以致不能使用,所以在实 用上取用软钢的屈服强度作为软钢钢筋设计强度的依据。 硬钢的应力一应变曲线如图1-10所示。因曲线本身无明 显的屈服台阶,所以硬钢没有明确的屈服极限:在实用上取残 余应变为0.2%时的应力作为假定的屈服点用002表示。2-水k 相当于它的极限强度的0.7~0.85倍,多称为条件屈服点,又 称协定流限。《桥规》(JTGD62-2004)规定:取σ02=0.85σb 钢筋的屈服台阶大小,随钢筋的品种异。钢筋的屈服极 限低,其屈服台阶大;屈服极限高,其屈服台阶小。屈服台阶大 的钢筋延伸率大,塑性好,配有这种钢筋的钢筋混凝土构件,破 坏前有明显预兆;无屈服点的钢筋或屈服台阶小的钢筋,延伸 率小,塑性差,配有这种钢筋的构件,破坏前无明显预兆,破坏 突然,属于脆性破坏。 (二)钢筋的弹性模量 钢筋的弹性模量是一项很稳定的材料常数。即使强度级 别相差很大的钢筋,弹性模量却很接近,而H强度高的钢筋,弹图10硬钢拉伸应力一应变图 性模量反而偏低。各种类型钢筋的弹性模量见表1-3 钢筋的弹性模量(Ma) 表1-3 钢筋种类 钢筋种类 Ep 消除力光面钢丝 螺旋助钢丝、刻衰钢丝 2.05×105 HRB33S. HRB4DD 2.0×1053 钢绞线 KA∞0,精轧螺纹钢筋 1.95×10 注:E、为普通钢筋的弹性模量;E为换应力钢觞的弹性模量 (三)钢筋的冷作硬化 经过机械冷加!使钢筋产生塑性变形以后,钢筋的屈服极限和抗拉极限强度会提高,但塑 性和弹性模量会降低,这种现象称为钢筋的冷作硬化(变形硬化或冷加工硬化)。 冷加工后的钢材随时间的延长而逐渐硬化的倾向称为时效ε般情况下,时效是个缓慢 的过程。但在人T加热的条件下,时效可以在很短的时间内完成。在常温下产生的时效称为 日然时效,人工加热后出现的时效称为人⊥时效:冷加工钢筋经人工时效后,不但强度可得到 进一步提高而且弹性模量也可以恢复到冷加工以前的数值。 人们掌握了钢筋冷作硬化和时效的规律以后,便可利用这些规律来提高钢材的强度,以达 到节约钢材的目的 工程上常用的冷加工钢筋的方法主要有冷拉和冷拔两种。冷拉是将热轧钢筋张拉到强化 阶段中的点E(见图19),然后卸荷回到O,经过时效后,再加荷。此时由拉伸应力应变曲 线OED中可明显看出钢筋的屈服点E比原来的屈服点B有所提高,反映了钢筋新的硬化特 征;冷拔是使热轧钢筋强行通过小于原钢材直衿的拔丝模,使钢筋在纵向拉伸的同时还增加了 线
钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能 横向挤压,因而硬化的时效更加显著,所以冷拔比冷拉提高的强度要大。但冷拔钢丝的塑性变 形能力很差,作为纵向主筋时,往往具有脆性破坏的特征,这是一个值得注意的问题。 (四)钢筋的强度标准和设计值 为∫保证钢材的质量,根据叮靠度要求,《桥规》(JIGDκ2-2004)规定,普通钢筋抗拉强度 标准值,取用现行国家标准的钢筋屈服点,具有不小于%5%保证率的抗拉强度,普通钢筋的 强度标准值∫见表1-4 按承载能力极限状态计算时,采用钢筋的强度设计值。强度设计值为钢筋强度标准值f 除以材料强度分项系数后的值、普通钢筋的强度分项系数γ.=1.2。普通钢筋强度设计值见 表14 普通钢筋强度标准值和设计值 表 符号钢抗抆强度柝准值∫钢筋抗拉强度设计值∫钢筋抗压强度设计值∫, R235d=8-20 2,5 195 HRB335d=6~50 335 HRHA d=6 50 KA00d=8~40 注:表中d系指国家标准中的钢筋公称直径单位mm; ③钢筋混凝土轴心受拉和小偏心受拉构件的钢筋抗拉強设计值大f30MPa时仍按30MPa取用; 构件中配有不同种类的钢筋时,每种钢筋应采用各自的强度设计值。 钢丝、钢绞线强度标准值与设计值,按《桥规》(TJGD62-2004)规定,取值见表1-5a)和表 预应力钢筋抗拉强度标准值MPa) 表1-5a) 钢筋种类 符号 抗拉强度标准值f t!=8.0、10.0 (股) =12.0 1470、1570,I720 =)新 t=12,9 1470.157、1720 七股) d=15, 1720、1850 d=4.5 1470、1570、1670、1770 消除 i570、l670 应螺旋助 d=7、8、9 1470,1570 钢丝 刻痕 d=537 1470.1570 精轧螺纹钢觞 d=18.25.3 540、785930 ;表中d系指国家标准中钢纹线钢丝和精轧螺纹钢筋的公称直径,单位um
结构设计原理 预应力钢筋抗拉、抗压强度设计值(MPa) 表1-5b) 钢筋种类 抗拉强度标准值/抗拉强度设计值/杭厍强度设计值 钢纹线 1470 1000 ×2(..股) 1×3(三股) l170 1×7(七股) l860 消除应力光面钢丝 1570 1070 和螺旋肋钢丝 1470 消除应力刻痕钢丝 410 精轧螺纹钢筋 935 70 、钢筋的弯钩、弯转与接头 (一)弯钩 承受拉力的光面圆钢筋,为了防止在混凝土内滑动需把钢筋两端做成半圆弯钩。螺纹钢 筋的端头叮不加弯钩,也可采用直弯钩。直径等于或小于12mm的受压圆钢筋,以及轴心受压 构件中任意直径的纵向钢筋末端叮不做弯钩。焊接钢筋网及焊接钢筋骨架与混凝土的握裹较 好,也可不加弯钩。 钢筋的弯钩半圆内径不宜过小,一般不得小于2.54图1-l)];对于直弯钩,其半径不得小于 25d[图1-1b)],在弯钩的端部应留一直线段,其长度规定见图111 图111钢筋的弯钩与弯转 a)￥圆弯钩;b)直弯钩;c)钢筋弯转示意 (二)弯转 钢筋在弯转处应做成圆弧段钢筋轴线在圆弧段内的曲率半径应不小于10d[图1-l)] 如绑扎钢筋弯转后要截断则在弯转的末端应留有直线段S,S长度在受拉区不小于20d+半
章钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能 圆弯钩,在受压区不小于10d+半圆弯钩(图1-1le) (三)接头 出厂的钢筋,为了便于运输除小直径的盘钢外,每条长度多为10~12m。在实际工程中 往往会遇到钢筋长度不足的情况,这时 就需要把钢筋接长到设计长度。钢筋接 头有绑扎搭接与焊接两种方法。 1.绑扎接头 绑扎接头是在钢筋搭接处用铁丝绑 扎而成(图1-12)。要使搭接处接头强 zHnhituiniunnn 度可靠,必须有足够的搭接长度l,对直 径不大于25mm的钢筋,l不小于表1.6 图1-12绑扎接头 所列的长度;当受力钢筋直径大于25m及轴心受拉、小偏心受拉构件,不应采用绑扎接头。 《公路桥涵施工技术规范》(JJ041-2000规定:受拉钢筋绑扎接头的搭接长度应符合表1-6 的规定;受压钢筋绑扎接头的搭接长度应取受拉钢筋绑扎接头搭接长度的0.7倍 受拉钢筋绑扎撞头的搭换长度 表16 混凝士强度等级 钢筋类型 R235牌号钢筋 35d 30d HRB35牌号钢筋 5d 月牙助 HRB400牌号钢筋 55d 45d 注:①当带助钢筋直径d不大于25m时,其受拉钢筋的搭接长度应按表中值减少5d采用;当带肋钢筋直径d大于 25mmn时,其受拉钢筋的搭接长度应按表中值增加5d采用; ②当混凝十在凝固过程中受力钢筋易受扰动时,其搭接长度宜适当增加 ③在任何情况下,纵向受拉钢筋的搭接长度不应小于300m,受压钢筋的搭接长度不应小于20mm; ④当混凝土强度等级低于C20时,R235、HRB35牌号钢筋的搭接长度应按表中C2的数值相应增加10d;HB00锅 筋不宜采用; ⑤对有抗震妥求的受力钢筋的揩接长度,当抗震烈度为七度(及以上)时应增加5d 两根不同直径的钢筋的搭接长度,以较细的钢筋直径计算。 2焊接接头 在两条钢筋接头处采用焊接,可以大大缩短接头长度。焊接有闪光对焊和焊缝焊接两种 形式。对焊是由两条钢筋直接对头接触电焊而成,如表17第1项所示;焊缝焊接需要一定的 搭接长度l,其有关规定见表1-7第2~5项。 钢筋爆接接头的类型 表17 项次嬋接接头类型 接头结构 钢筋类别钢筋直径(mm) 接触电焊 HRB335 (闪光焊) KL400
结构设计原理 续上表 项次「焊接接头类 接头结构 适用范围 钢筋类别钢筋直径(mm 5 四条焊缝的 帮条电弧焊 尊 HRR400 R235 二条焊缝的 HRB335 帮条电弧焊 K40 ,二 二条焊缝的 搭接电弧焊 B35 10d 35 ∈ FIRB400 K400 注:①只有在无法进行项次24的电弧焊时,」允许采用项次35的形式; ②采用顶次2、3、4、5的电弧焊时,焊縫长度不应小于帮条或搭接长度 d-—钢筋直径。 冷拉钢筋应在冷拉前进行焊接;冷祓低碳钢丝的接头只能采用绑扎接头。为了保证构件 安全,受力钢筋接头应设置在内力较小处,并错开布置。在任一搭接长度(对预应力钢筋的焊 接接头,搭接长度取30d,且不小于50m)的区段内,有接头的受力钢筋截面面积的百分率应 符合表1-8的规定。 接头长度区段内受力钢筋接头面积的最大百分率 表18 接头面积最大育分率(肾 接头形式 受拉区 受压 钢筋绑扎接头 钢筋焊接接头 不限制 预应力钢筋对焊接头 不限 注:①在同根钢筋土应尽量少设接头 ②装配式构件连接处的受力钢筋焊拶接头和预哑力缏凝土构件的螟丝端杆接头可不受本条限制 ③焊接接头长度区段内是指35d长度范围内,但不得小于50m,扎援头长度区段是指13倍搭接长度; ④绑扎接头中钢筋的横向净距不应小于钢筋直径月不应小于25mm 18