型鋼混凝土粘結滑移基本理論及應用
發表時間：2016-11-10T14:36:19.773Z 來源：《基層建設》2016年16期作者：吳彩虹
[導讀] 摘要：型鋼混凝土構件具有剛度大、延展性好、承載性能強等優點，是當前工程建設中常用的一種結構類型，具有很強的推廣價值。本文從型鋼混凝土粘結滑移基本理論入手，探討了其在工程實踐中應用的情況，以為相關研究和應用提供參考。
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摘要：型鋼混凝土構件具有剛度大、延展性好、承載性能強等優點，是當前工程建設中常用的一種結構類型，具有很強的推廣價值。本文從型鋼混凝土粘結滑移基本理論入手，探討了其在工程實踐中應用的情況，以為相關研究和應用提供參考。
關鍵詞：型鋼混凝土；粘結滑移；理論
型鋼混凝土組合結構是當前工程建設中常用的一種結構類型，其具有很強的工作性能，具體表現在承載力、耐久性、抗疲勞、強度等多個方面。而型鋼與混凝土二者之間的粘結作用是確保該結構整體性能的重要理論基礎，所以對其相關理論及其應用進行研究具有重要的意義。
1 型鋼混凝土粘結滑移基本理論
1.1 型鋼混凝土粘結機理
型鋼與混凝土二者之間的粘結同鋼筋與混凝土二者間的粘結機理類似，相應粘結力主要來自于以下幾個方面：（1）型鋼表面和混凝土中水泥凝膠體二者表明的粘著力（化學膠著力）；（2）型鋼表面與混凝土之間的機械咬合作用；（3）型鋼與混凝土之間的摩阻力。而就二者之間的具體粘結機理而言，其主要表現在兩個方面，即：一方面，在二者出現相對滑動之前，相應的粘結力主要來自于化學膠著力，具體就是水泥漿體在型鋼和混凝土二者界面上產生的化學吸附力，受到養護情況等因素的影響。另一方面，在型鋼和混凝土二者已經發生相對滑動之后，化學膠著力就會喪失，此時二者間的粘結力主要來自于機械咬合力和摩阻力，其中的摩阻力主要和摩擦系數和垂直于摩擦力的正壓力所決定，而機械咬合力則和型鋼混凝土保護層厚度以及鋼筋中是否配有箍筋等因素有關。但是這種說法不太準確，準確來講，型鋼和混凝土二者在不同的受力階段，相應的粘結力是由化學膠著力、機械咬合力以及摩阻力等作用單獨作用或者同時發揮作用。
1.2 型鋼混凝土粘結性能檢測試驗
在型鋼混凝土推出試驗中，在初期加載之后，加載端部范圍內的壓出荷載主要借助二者間的化學膠著力來進行抵抗，以便使二者在不出現滑動位移的情況下受力。而隨著荷載的不斷增加，型鋼表面的水泥凝膠體會出現過大的剪切表現，從而會引發剪切破壞問題。在發生剪切破壞之后，二者之間的滑移
最先出現在加載端部位處，自由端處則沒有出現。實際上，加載端的滑移標志著型鋼和混凝土二者化學膠著力開始破壞的重要開始。而隨著荷載的進一步增加，加載端部位處會形成大范圍的滑移區域，此時的摩阻力也逐步取代了化學膠著力而成為了受力的主體。但是在尚且沒有出現滑移情況的區域中，化學膠著力依舊是二者的主要受力主體。伴隨著荷載的進一步增加，膠著破壞逐漸向自由端位置處滑移，此時的化學膠著力完全喪失，相應的粘結應力也達到了極限粘結強度值。
在型鋼和混凝土二者出現滑動之后，隨著型鋼表面的摩擦以及混凝土表面碎屑的摩細，二者間的摩擦阻力會進一步降低，粘結應力峰值也有所降低，并且相應的位置也表現為內移情況，自由端的滑移還會持續進行。而在相接間的粘結應力數值下降到一定數值之后，就會保持恒定，直至型鋼和混凝土完全脫離推出，此時的粘結應力就是所謂的參與粘結強度。
綜上所述，型鋼和混凝土二者之間粘結受力情況可以依次劃分成膠著、劈裂和壓出等幾個主要階段。但是由于型鋼的表面大都比較平滑，所以二者之間的機械咬合作用在粘結作用中僅起著很小的作用，主要依靠化學膠著力和摩阻力來承受外力。但是由于型鋼混凝土受力性能的復雜性以及型鋼形狀的特殊性，所以二者的粘結性能也比較繁雜。
1.3 型鋼混凝土粘結性能影響因素
基于上述所述，型鋼混凝土結構粘結性能的影響因素主要包括以下幾個方面：
（1）混凝土強度等級。隨著混凝土強度等級的提升，粘結強度也隨之增加。而在橫向配筋率、混凝土保護層厚度、錨固長度以及型鋼類型等相同的條件下，平均極限粘結強度與其抗壓強度之間正好符合線性關系，具體的線性回歸公式類型眾多，比如：和等。但是無論那種表述方式，均可以看出二者之間的數學關系成正比。
（2）保護層厚度。混凝土保護層厚度也是影響其粘結性能的一個重要因素，具體表現在其對型鋼橫向變形的約束作用。比如，隨著混凝土厚度的增加，相應的橫向約束作用也就越強，此時其粘結應力也比較大。但是這并不意味著混凝土保護層越厚越好，其在達到一定數值之后，相應的粘結強度不會繼續隨著混凝土保護層厚度的增加而增加。
（3）橫向配箍率。理論上來講，如果混凝土沒有配置鋼筋，那么相應的劈裂裂縫出現的比較早，部分試件可能會完全出現崩落問題，反之裂縫問題出現的比較晚。可以說，箍筋是提升型鋼混凝土構件粘結力的重要手段，尤其是可以顯著提升水平參與階段的殘余粘結應力。而在型鋼混凝土中配置箍筋之后，相應的徑向內裂縫得到了很大程度的延緩，開裂粘結應力也比不配置鋼筋的高。而在形成的劈裂裂縫達到試件表面之后，橫向鋼筋會進一步限制其裂縫的開裂，有助于提升其極限粘結強度，從而可以避免其出現劈裂破壞問題。此外，由于箍筋的配置可以改善構件受力的均勻性，所以如果構件配有箍筋，相應的粘結性能也更加穩定。與此同時，待其達到極限粘結強度之后，配有箍筋構件的粘結延性更好，相應的塑性變形能力也更強。
（4）型鋼埋置長度。隨著錨固長度的增加，荷載也呈線性地增加，但是相應的平均粘結強度則會伴隨著錨固長度的增加而有所減小。這主要是由于隨著埋置長度的增加，受力之后的粘結應力分布就越不均勻，此時高應力區如果越短，相應的粘結應力水平也就越低。而待其發展到水平殘余階段之后，粘結強度會隨著型鋼埋置長度的減小而越發不明顯。
（5）其他因素。除了上述幾個影響因素之外，加載方式、型鋼表面狀況、澆筑位置和質量等也是影響型鋼混凝土粘結性能的重要因素。其中的澆筑位置和質量就是指混凝土構件澆筑的位置以及質量等情況會其成型之后粘結性能的影響，尤其是豎位澆筑更加有利于粘結性能的提升；型鋼表面狀況則是指其表面的粗糙度等情況，這會在一定程度上影響二者的摩擦力。
2 型鋼混凝土粘結滑移基本理論的應用
綜上所述，型鋼混凝土粘結滑移機理關鍵在于型鋼與混凝土二者的粘結力，具體主要表現在兩個方面，即：一方面，在二者出現相對滑動之前，相應的粘結力主要來自于化學膠著力；另一方面，在二者已經發生相對滑動之后，化學膠著力就會喪失，相應的粘結力主要來自于機械咬合力和摩阻力。而影響其滑移特性的因素包括橫向配筋率、混凝土強度等級、加載方式、保護層厚度、表面狀況以及澆筑方式
等多方面內容，所以在實際應用的過程中，要根據實際情況來合理因此，要根據工程建設的實際情況，
采取錨固措施等來提升二者間的粘結強度，以便最大程度地降低其破壞程度。
3 結語
總之，隨著工程建設的發展，型鋼混凝土組合結構得到了廣泛推廣和普及，并且該趨勢會在未來一段時間內進步得到擴展。本文對于型鋼混凝土粘結滑移基本理論進行了詳細地探究，并在此基礎上提出了其應用過程中的注意事項，以便為相關研究提供指導。
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