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摘要：钢筋混凝土结构中的钢筋和混凝土两种性质完全不同的材料之所以能够共同工作，主要是依靠钢筋与混凝土间的粘结应力，.笔者从粘结力的组成、试验方法、影响粘结滑移因素、粘结滑移经验公式4个方面叙述了钢筋与混凝土粘结滑移性能研究进展的现状。
关键词：钢筋混凝土 粘结滑移 本构关系
中图分类号：TU375 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）30-0136-01
1前言
钢筋混凝土结构的粘结问题不仅在理论上具有重要意义，而且在工程实践中也很重要。钢筋细部构造设计最主要的目的之一，就是获得良好的粘结性能，如果粘结性能不好，对结构的使用性能将产生极大地影响。因此，粘结问题是一个很早就引起学术界和工程界关注的问题。
2钢筋与混凝土之间的粘结力
在钢筋混凝土结构中，钢筋和混凝土两种性质完全不同的材料能共同工作，主要是依靠钢筋与混凝土间的粘结应力，主要由3部分组成：
1） 钢筋与混凝土接触面上的化学胶着力
化学胶着力是混凝土中水泥凝胶体与钢筋表面产生的吸附胶着作用。化学胶着力一般很小，发生相对滑移后就不复存在。
2） 钢筋与混凝土之间的摩擦力
摩擦力是由于混凝土硬化时的收缩对钢筋产生的握裹挤压作用产生的，挤压力越大，接触面越粗糙，则摩擦力越大。
3） 钢筋与混凝土的机械咬合力
机械咬合力对于光面钢筋，主要是由于表面凸凹不平产生的；对带肋钢筋，主要是由于在钢筋表面突出的横肋之间嵌入混凝土而形成的。
3粘结试验方法
3.1拔出试验
拔出试验试件根据试件中是否配置横向钢筋分为两类：无横向配筋试件和有横向配筋试件。无横向配筋试件主要用于量测锚固粘结应力和相对滑移量，当钢筋与混凝土粘结强度较高时，这种试件大多发生劈裂破坏，不能充分反映钢筋混凝土间粘结性能的全过程。由于拉拔试验具有试件制作简单、成本低、试验易于进行等特点，应用比较广泛。
3.2梁式试验
由于在钢筋混凝土构件中，钢筋锚固区除了受拉力之外，通常同时作用有弯矩和剪力，而拔出试验不能反映这种情况，为了更好地模拟钢筋在梁端部的粘结锚固状况，可采用梁式试件。梁式试件又分为全梁式和半梁式两类，常用于模拟梁的剪跨区的斜裂缝和正裂缝处的粘结锚固状态。梁式试件缺点是试件尺寸较大，制作成本较高，且试验较复杂。
3.3轴拉试验
轴拉试验主要用于测量缝间粘结应力及相对滑移量，可以模拟混凝土梁在纯弯段主裂缝间的粘结特性。试验时，一对相互平衡的力作用在钢筋的两端，钢筋与混凝土间产生粘结滑移。双轴拉试验还可以模拟钢筋搭接长度的粘结特性。
4影响粘结滑移的主要因素
根据大量的试验结果与粘结机理的分析，影响钢筋混凝土粘结性能的因素有很多，大致归为以下4大类：
4.1钢筋直径和表面形状
由于钢筋所受拉力与截面积成正比，粘结面积与截面周长成正比，分析可知相对粘结面积与钢筋直径成反比。也就是说，粘结强度是随着钢筋直径的增加而减小的，故在截面设计时，在满足设计要求的情况下，应尽量采用较小直径的钢筋。钢筋的外形对粘结强度的影响较大，在其他条件差别不大时，变形钢筋的粘结强度要高于光圆钢筋。且在给定滑移量的情况下，粘结应力随着变形钢筋横肋高度及倾斜角度的增加、肋间距的减小而增大。
4.2混凝土的强度
当混凝土的强度提高时，钢筋同混凝土间的化学胶结力及机械咬合力也随之增大，同时混凝土抗拉强度的提高也使得试件的內裂和劈裂应力增大，从而使得极限粘结强度提高，即粘结强度是随着混凝土强度的增加而增大的。
4.3配筋率
对于配筋率较小的构件，粘结作用对其荷载-挠度曲线的影响较小，钢筋屈服；对于配筋率较大的构件，粘结作用主要对其荷载-挠度曲线的后期刚度影响较大，钢筋不屈服。由此可知，对于配筋率较小的构件，粘结作用的影响可以忽略，而对于配筋率较大的构件，粘结作用影响构件的受力性能，不能被忽略。
4.4保护层厚度
保护层厚度对粘结强度的影响一般是通过相对保护层厚度来表示的。随着c/d的增加，粘结强度与混凝土抗拉强度的比值增大，即粘结强度提高。但当c/d大至一定程度时（月牙纹钢筋大于4.5，螺纹钢筋大于4），粘结强度与混凝土抗拉强度的比值是趨于不变的。
4.5混凝土浇筑方向
对于平位浇筑，即钢筋为水平布置，混凝土浇筑方向为垂直向的情况，由于钢筋下面的混凝土下沉及泌水，与钢筋不能紧密接触，故粘结强度降低。
4.6横向配筋
横向配置钢筋，可有效延缓径向内裂的发展、限制劈裂裂缝的开展，从而使粘结强度得以提高。因此，对于较大直径钢筋的锚固区段以及搭接长度范围内，均应设置一定数量的横向钢筋，以提高构件的粘结强度。
4.7钢筋锈蚀度
钢筋轻度锈蚀情况下，由于锈蚀物向周围混凝土渗透，从而加强了钢筋和混凝土之间的粘结作用。但当粘结强度增加至一定程度后，随着钢筋锈蚀程度的增加，粘结强度降低。
5粘结滑移关系的经验公式
钢筋和混凝土的界面在粘结力的作用下，由于两者之间的变形差而产生的相对滑动即为粘结滑移。
目前有关的关系式大多是建立在试验基础上的经验公式，主要由以下几种：
（1） Nilson、Bresler和Bertero建议
式中：的单位为；的单位为
（2） Houde和Mirza建议
式中：的单位为；的单位为
（3） 清华大学滕智明建议
式中：的单位为；为至最近裂缝的横向距离；为裂缝间距； 的单位为
（4） 东南大学宋启根建议
式中：的单位为；的单位为
6结语
尽管目前钢筋混凝土粘结滑移试验方法有多种，但大多仅限于静态的或拟静态的试验研究，但是由于影响粘结的因素太多，以致于很难得到一个真正通用而又易于应用的表达式，因此对于一些特殊的粘结问题，有必要进行单独的试验和研究。
参考文献：
[1]谢明辉.钢筋与混凝土粘结滑移性能研究进展[J].吉林建筑工程学院学报，2008年第1期
[2].赵明.苏三庆.周希茂.代建波.钢筋混凝土粘结滑移相关问题[J].施工技，2009年第38卷
[3]杜锋.肖建庄.高向玲.肖建庄.钢筋与混凝土间粘结试验方法研究[J].结构工程师，2006年第2期
关键词：钢筋混凝土 粘结滑移 本构关系
中图分类号：TU375 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）30-0136-01
1前言
钢筋混凝土结构的粘结问题不仅在理论上具有重要意义，而且在工程实践中也很重要。钢筋细部构造设计最主要的目的之一，就是获得良好的粘结性能，如果粘结性能不好，对结构的使用性能将产生极大地影响。因此，粘结问题是一个很早就引起学术界和工程界关注的问题。
2钢筋与混凝土之间的粘结力
在钢筋混凝土结构中，钢筋和混凝土两种性质完全不同的材料能共同工作，主要是依靠钢筋与混凝土间的粘结应力，主要由3部分组成：
1） 钢筋与混凝土接触面上的化学胶着力
化学胶着力是混凝土中水泥凝胶体与钢筋表面产生的吸附胶着作用。化学胶着力一般很小，发生相对滑移后就不复存在。
2） 钢筋与混凝土之间的摩擦力
摩擦力是由于混凝土硬化时的收缩对钢筋产生的握裹挤压作用产生的，挤压力越大，接触面越粗糙，则摩擦力越大。
3） 钢筋与混凝土的机械咬合力
机械咬合力对于光面钢筋，主要是由于表面凸凹不平产生的；对带肋钢筋，主要是由于在钢筋表面突出的横肋之间嵌入混凝土而形成的。
3粘结试验方法
3.1拔出试验
拔出试验试件根据试件中是否配置横向钢筋分为两类：无横向配筋试件和有横向配筋试件。无横向配筋试件主要用于量测锚固粘结应力和相对滑移量，当钢筋与混凝土粘结强度较高时，这种试件大多发生劈裂破坏，不能充分反映钢筋混凝土间粘结性能的全过程。由于拉拔试验具有试件制作简单、成本低、试验易于进行等特点，应用比较广泛。
3.2梁式试验
由于在钢筋混凝土构件中，钢筋锚固区除了受拉力之外，通常同时作用有弯矩和剪力，而拔出试验不能反映这种情况，为了更好地模拟钢筋在梁端部的粘结锚固状况，可采用梁式试件。梁式试件又分为全梁式和半梁式两类，常用于模拟梁的剪跨区的斜裂缝和正裂缝处的粘结锚固状态。梁式试件缺点是试件尺寸较大，制作成本较高，且试验较复杂。
3.3轴拉试验
轴拉试验主要用于测量缝间粘结应力及相对滑移量，可以模拟混凝土梁在纯弯段主裂缝间的粘结特性。试验时，一对相互平衡的力作用在钢筋的两端，钢筋与混凝土间产生粘结滑移。双轴拉试验还可以模拟钢筋搭接长度的粘结特性。
4影响粘结滑移的主要因素
根据大量的试验结果与粘结机理的分析，影响钢筋混凝土粘结性能的因素有很多，大致归为以下4大类：
4.1钢筋直径和表面形状
由于钢筋所受拉力与截面积成正比，粘结面积与截面周长成正比，分析可知相对粘结面积与钢筋直径成反比。也就是说，粘结强度是随着钢筋直径的增加而减小的，故在截面设计时，在满足设计要求的情况下，应尽量采用较小直径的钢筋。钢筋的外形对粘结强度的影响较大，在其他条件差别不大时，变形钢筋的粘结强度要高于光圆钢筋。且在给定滑移量的情况下，粘结应力随着变形钢筋横肋高度及倾斜角度的增加、肋间距的减小而增大。
4.2混凝土的强度
当混凝土的强度提高时，钢筋同混凝土间的化学胶结力及机械咬合力也随之增大，同时混凝土抗拉强度的提高也使得试件的內裂和劈裂应力增大，从而使得极限粘结强度提高，即粘结强度是随着混凝土强度的增加而增大的。
4.3配筋率
对于配筋率较小的构件，粘结作用对其荷载-挠度曲线的影响较小，钢筋屈服；对于配筋率较大的构件，粘结作用主要对其荷载-挠度曲线的后期刚度影响较大，钢筋不屈服。由此可知，对于配筋率较小的构件，粘结作用的影响可以忽略，而对于配筋率较大的构件，粘结作用影响构件的受力性能，不能被忽略。
4.4保护层厚度
保护层厚度对粘结强度的影响一般是通过相对保护层厚度来表示的。随着c/d的增加，粘结强度与混凝土抗拉强度的比值增大，即粘结强度提高。但当c/d大至一定程度时（月牙纹钢筋大于4.5，螺纹钢筋大于4），粘结强度与混凝土抗拉强度的比值是趨于不变的。
4.5混凝土浇筑方向
对于平位浇筑，即钢筋为水平布置，混凝土浇筑方向为垂直向的情况，由于钢筋下面的混凝土下沉及泌水，与钢筋不能紧密接触，故粘结强度降低。
4.6横向配筋
横向配置钢筋，可有效延缓径向内裂的发展、限制劈裂裂缝的开展，从而使粘结强度得以提高。因此，对于较大直径钢筋的锚固区段以及搭接长度范围内，均应设置一定数量的横向钢筋，以提高构件的粘结强度。
4.7钢筋锈蚀度
钢筋轻度锈蚀情况下，由于锈蚀物向周围混凝土渗透，从而加强了钢筋和混凝土之间的粘结作用。但当粘结强度增加至一定程度后，随着钢筋锈蚀程度的增加，粘结强度降低。
5粘结滑移关系的经验公式
钢筋和混凝土的界面在粘结力的作用下，由于两者之间的变形差而产生的相对滑动即为粘结滑移。
目前有关的关系式大多是建立在试验基础上的经验公式，主要由以下几种：
（1） Nilson、Bresler和Bertero建议
式中：的单位为；的单位为
（2） Houde和Mirza建议
式中：的单位为；的单位为
（3） 清华大学滕智明建议
式中：的单位为；为至最近裂缝的横向距离；为裂缝间距； 的单位为
（4） 东南大学宋启根建议
式中：的单位为；的单位为
6结语
尽管目前钢筋混凝土粘结滑移试验方法有多种，但大多仅限于静态的或拟静态的试验研究，但是由于影响粘结的因素太多，以致于很难得到一个真正通用而又易于应用的表达式，因此对于一些特殊的粘结问题，有必要进行单独的试验和研究。
参考文献：
[1]谢明辉.钢筋与混凝土粘结滑移性能研究进展[J].吉林建筑工程学院学报，2008年第1期
[2].赵明.苏三庆.周希茂.代建波.钢筋混凝土粘结滑移相关问题[J].施工技，2009年第38卷
[3]杜锋.肖建庄.高向玲.肖建庄.钢筋与混凝土间粘结试验方法研究[J].结构工程师，2006年第2期