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混凝土结构承载受力以后,产生变形、裂缝均属正常现象。但在外加荷载撤去以后, 大部分挠曲变形及裂缝宽度应该能够减小或闭合,当然也可能还剩下小部分残余变形或裂缝宽度。这种性能称为恢复性能,简称恢复力。由于作用在建筑结构上使用荷载的不确定性,偶尔的超载可能引起较大的挠曲变形和裂缝。然而,当荷载消失以后,如果能基本回复到承载前的变形和裂缝状态,就不会给继续使用造成明显的影响。反之,如造成明显的较大残余变形及残余裂缝宽度就比较不利。因此,恢复性能也是混凝土结构构件和材料的重要受力性能之一。

图25为某预应力混凝土板的加载挠度曲线。该板以强度1570MPa的三股钢绞线作 预应力配筋。试验加载后,由于直到挠曲破坏(挠度220mm,超过1/50倍跨度),钢筋一直处于弹性受力阶段。因此卸载以后,由于受力的预应力钢筋弹性回缩的作用,挠度、裂缝基本恢复。残余挠度仅11.5mm,裂缝宽度由0.30mm缩小为0.05〜0.10mm,基本闭合。静停一段时间以后,残余挠度进一步减小,而裂缝则基本闭合,已很难辨认了。因此,恢复力对于混凝土结构的使用功能,特别对丁裂缝控制性能,有着重要的影响。

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用下的弹性变形A/,在卸载以后可以基本消失,所以整体钢筋具有很好的恢复性能。

对于焊接连接接头而言,由于是通过焊缝处钢材的直接传力,且热影响区钢材的变 形基本也是弹性的,因此恢复性能较好,大体与整体钢筋相似。

但是对于绑扎搭接而言,情况就大不一样了。在搭接连接区段(图2-1基准段/)发 生非线性变形A/,以后,卸载只能基本恢复其中弹性伸长的部分A/,。由于搭接钢筋相对

滑移引起的非弹性变形无法全部恢复,遂成为残余伸长变形和残余裂缝宽度。实际工程中,也常可以观察到在搭接连接区域的可见裂缝。这些裂缝往往是由于偶然超载而 引起的,但在卸载以后无法完全恢复,因而留下了残余变形和残余裂缝。因此,绑扎搭接连接的恢复性能不良。

钢筋的机械连接情况类似。由于非弹性变形A/丨存在,在荷载消失以后不可避免地会留下残余变形(挠度),并在混凝土构件中留下残余裂缝。然而性能良好的机械连接形 式,在确保施工质量时,这种残余变形和裂缝会比搭接连接小得多。但是,由于连接接头是通过咬合套筒的间接传力的形式,机械连接在恢复力方面的弱点还是难以避免的。这也就是在混凝土结构中,机械连接所在部位往往成为产生裂缝位置的原因。

恢复力还体现在遭受高应力和大变形后抗力的蜕化。这与偶然一次(或几次)超载作 用后的恢复性能不同,在遭受地震作用下的混凝土结构中,往往由于往复的强迫位移而引起钢筋的很大的拉压反复变形。在强震情况下,由于强迫位移数值很大,往往还在混凝土结构中的某些部位形成塑性铰并使钢筋屈服。

此外,在风荷载和较小地震的作用下,钢筋虽然不一定达到屈服,但也可能达到接 近屈服的高应力状态(例如0.9/_)。相对于疲劳荷载而言,这种反复作用的次数相对不会太多,但也可能对连接钢筋的抗力造成影响。

总之,在接近或超过屈服强度和弹性极限的高应力和大变形的反复作用下,钢筋的 承载受力性能将发生蜕化。尽管连接钢筋不一定断裂或拉开,但由于高应力、大变形所引起的非弹性变形,就可能引起连接接头处的残余伸长。反映为混凝土结构中的宏观现象,则为明显的残余挠度和残余裂缝宽度。

因此,从承受反复荷载作用的角度而言,应考虑钢筋连接有可能引起的传力性能蜕 化,亦即不可恢复的残余变形或裂缝。

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