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刚度是在荷载效应作用下结构构件抵抗变形的能力。对于钢筋连接接头而言,则是 在拉力作用下接头区域的伸长变形。其影响到混凝土构件的挠度变形以及接头区域的裂缝状态。因此,也是钢筋连接接头的重要受力性能之一,

刚度涉及的变形问题属于正常使用极限状态。我国混凝土结构中,在使用状态下钢 筋的应力水平约为其设计强度的70%左右,故一般情况下尚处于弹性阶段。对于图2-1中的整体钢筋而言,基准段(/)受力后引起的弹性伸长变形为A/,,取决于钢筋的弹性模 量尽,如图2-3中的斜直线所示。

对搭接钢筋而言,由于重叠部分(即基准段/)两根钢筋应力是递增(减)变化的,每 根钢筋的伸长变形约为整体钢筋的一半左右。基准段两根钢筋的相对伸长是两根钢筋伸长之和,亦即单根钢筋伸长的2倍。因此,钢筋的弹性伸长A/,。与整体钢筋基本一致。 但是,在搭接传力过程中,除了钢筋的弹性变形以外,还会发生两根钢筋的相对滑移A^这部分变形是非弹性的,且随着荷载(拉力)的增大而呈非线性发展,如图23 (a)曲线所示。因此,对搭接接头而言,其相对伸长变形总量A/^A/,,始终大于弹性变形值。从变形模量的角度来衡量其刚度的话,相应的割线模量Ec小于钢筋的弹性模量尽,如图 23(a)中的虚线所示。

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量或变化不大,故可以认为焊接接头区域的刚度基本未受影响。因此其伸长变形A/丨与 弹性伸长△/,基本相当[图2-1(c)]。

对钢筋机械连接而言,由于钢筋是依靠螺纹(凹凸)的咬合作用通过套筒传力的。因 此,除了被连接钢筋段和连接套筒的弹性变形A/,以外,还有咬合齿的变形(可视为相对两个悬臂的受力状态)和螺纹之间的空隙行程(只要螺纹能够旋人就必然有预留的负公

差空间),再加上某些情况下接头钢筋经镦粗、挤压,金相组织改变而引起弹性模量的 降低,因此也会产生非线性的变形[图2—3(b)]。

这部分非弹性变形并不均衡发展。受力之初先克服螺纹间隙,此时拉力不大但滑移 较大,形成变形曲线上的第一个平缓段。当螺纹变形充分咬合以后,曲线变陡,但荷载较大时非线性变形仍难以避免。因此,总变形量八/(;=八/, +八/;7,仍比弹性变形值大八/,,

而相应的割线模量&肯定会小于钢筋的弹性模量^,如图23(b)中的虚线所示。

总之,在钢筋连接的各种形式中,除直接传力的焊接接头以外,间接传力的绑扎搭 接接头和机械连接接头总会发生非弹性的伸长变形,使总变形A/^大于弹眭变形值A/^

即接头的割线模量小于钢筋的弹性模量由于在连接区段内刚度较小,伸长变形加大,

故搭接连接区域或机械连接接头区域往往成为裂缝集中的区域,构件挠度也相对增大。

上述钢筋连接接头区段的刚度蜕化(减小)的影响,还远不止对裂缝或变形(挠度)的 影响。其还可能引起截面受力钢筋应力的差异,使纵向钢筋受力处于不均匀受力的不利状态。例如,在同一受弯构件中配置的受力钢筋,其中有连贯的整体钢筋,也有部分钢筋依靠连接接头传力。整体钢筋的弹性模量为尽,而连接钢筋由于刚度蜕化而使变形模量减小为割线模量尽,如图2-4所示。在同一受力截面中,由于平截面变形,两种钢筋 应有基本相同的应变值s。。但是,由于其变形模量的不同,整体钢筋中引起的应力'=£>();

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而连接钢筋中的应力尽〜。显然,即整 体钢筋要承担比连接钢筋更大的应力。由图2-4中看出,两者的应力差为Aff,而这与设计计算时截面内应力分布的理想状态并不一致。通常 整体钢筋应力较高,将先于被连接钢筋提前达到屈服。因而,应力不均匀将对截面抗力产生不利影响。这种连接钢筋变形模量蜕化(由尽减小为尽)引起的受力不均衡,已为试验量测所证实。

因此,必须对连接接头质量提出严格的要求,并对其接头面积百分率加以限制。一般结构技术人员往往只注意钢筋连接的强度问题而并不太注意钢筋连接区段剐度蜕化、 割线模量减小对于承载受力形态的影响,而实际这种应力差引起的承载受力状态变化,是实际存在的。在此特别详细说明,加以提醒。

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