通常并不考虑钢筋和混凝土间的相互作用,而是假定其位移协调,通过叠加原理分别考虑各自对结构刚度和强度的贡献。但是,两种材料性能相差巨大,比如钢筋的弹性模量比混凝土高出一个数量级,而且其应力-应变关系在受拉区和受压区对称分布,混凝土则不同。这种材料上的不兼容性导致钢筋和混凝土间发生粘结破坏、钢筋滑移及局部变形等。
下图展示了几种重要的钢筋和混凝土相互作用的机理,分别为拔出效应、受拉刚化相应、销栓效应。
1.拔出效应
“拔出”通常发生在构件支座处,由于钢筋的锚固长度不足而导致粘结破坏,钢筋被拔出。可以用沿钢筋表面分布的一系列弹簧模拟钢筋和混凝土间的接触力,进而模拟拔出效应。
2.受拉刚化效应
受拉构件或梁受拉区混凝土开裂后,裂缝截面上的混凝土退出工作,但裂缝间的混凝土继续承受拉力,使得混凝土内钢筋的平均应变或总变形小于钢筋单独受力时的相应变形,有利于减小裂缝宽度和增大构件的刚度,这种效应称为受拉刚化效应(tension-stiffness or tension-stiffening)。这种效应对于研究钢筋混凝土构件在混凝土开裂后的荷载-变形特性是重要的。
考虑受拉刚化效应的方法总体上有三种:
根据粘结应力-滑移本构模型,建立粘结单元;
增大钢筋的刚度;
基于混凝土的平均应力和平均应变关系建立的,开裂后依然有一定的抗拉强度的模型; 1/2 12下一页尾页