新型变形灌浆套筒连接接头性能试验研究

利用普通无缝钢管通过冷滚压工艺研制了一种新型钢筋连接用灌浆套筒。采用该套筒设计制作了5个接头试件并进行了单向拉伸试验,研究该灌浆套筒连接的结构性能和工作机理。研究结果表明,钢筋锚固长度取8倍钢筋直径时,试件均为钢筋断裂破坏,接头抗拉强度与钢筋抗拉强度标准值的比值fu/fbuk≥1.10,满足《钢筋机械连接技术规程》JGJ107—2010中的I级接头单向拉伸强度要求;套筒内腔结构对套筒的约束机理及应变分布有显著影响,套筒应变分布与内腔结构对应,在光滑段和变形段表现出不同的规律;套筒变形段对灌浆料的约束主要来自内壁环肋处相互挤压力的竖向分力,光滑段对灌浆料的约束取决于灌浆料劈裂变形的大小。     

变形灌浆套筒连接性能试验研究及有限元分析

为降低预制装配混凝土结构中的钢筋连接成本,采用低合金无缝钢管,通过冷滚压工艺制作了一种新型变形灌浆套筒。通过对9个钢筋连接接头试件进行单调轴向拉伸试验及有限元分析,研究了套筒的连接性能、工作机理及设计方法。结果表明,钢筋锚固长度取6.9~7.5倍连接钢筋直径时,该变型灌浆套筒连接接头的单向拉伸强度能够满足1.1倍钢筋抗拉强度标准值要求;套筒的内腔结构影响套筒的应变分布及约束机理,内壁环肋处的接触压力造成套筒变形段筒壁应力不均匀分布;文中所采用的有限元模型可有效地模拟套筒与灌浆料以及灌浆料与连接钢筋间的相互作用;探讨了变形灌浆套筒的设计方法,并应用该方法设计了不同直径的HRB400级钢筋连接用套筒,其钢筋连接接头满足规范JGJ 107-2010对Ⅰ级接头的强度和变形性能要求。     

聚乙烯醇纤维水泥基灌浆套筒接头承载性能的研究

通过对6个中心拉拔试件和27个灌浆套筒接头试件的单向拉伸试验,分析聚乙烯醇(PVA)纤维、钢筋锚固长度以及有无约束对灌浆套筒接头受力性能的影响。结果表明:PVA纤维能够提高无约束状态钢筋与灌浆料的黏结强度,对套筒约束状态接头连接性能影响不明显。增加钢筋锚固长度,接头连接刚度越大,荷载滑移曲线发展越平稳。当灌浆料强度达到85～90 MPa时,锚固长度为6倍钢筋直径即可满足接头强度要求。套筒约束能够提高套筒与灌浆料和钢筋之间的黏结强度。     

加载方式和锚固长度对钢筋套筒灌浆连接性能影响试验研究

考虑三种加载方式(重复拉伸、高应力反复拉压、大变形反复拉压)与锚固长度(6.5d、7d、8d)对接头连接性能的影响,对40个试件进行拉伸试验,研究其破坏形态、力-位移关系曲线、应变分布等,分析该连接试件的约束机理与灌浆料裂缝开展过程,确定其光滑段与变形段的应力分布及钢筋临界锚固长度。结果表明:试件破坏模式包括钢筋拉断和螺纹端钢筋拔出破坏;循环荷载作用下,接头刚度退化严重;随钢筋锚固长度减小,试件耗能能力减小。套筒表面纵向与环向峰值应变位置和光滑段与变形段的黏结应力分布受钢筋锚固长度影响显著。钢筋直径为12 mm和20 mm的试件临界锚固长度分别为5.42和5.48倍钢筋直径。     

直径10mm和14mm钢筋约束搭接连接力学性能试验研究

螺旋箍筋约束搭接连接在钢筋外围配置螺旋箍筋并灌浆,以约束搭接区域横向变形,从而提高搭接连接性能。目前,常用的灌浆材料为80MPa高强灌浆料,具有强度高、性能可靠等特点;但成本较高、对施工速度要求高。针对这一问题,本文拟通过12个试件的单向拉伸试验,开展搭接区采用C30细石混凝土浇筑的螺旋箍筋约束搭接连接受力性能试验研究;其中搭接钢筋直径分别为10mm和14mm,规格分别为HRB400和HRB500,搭接长度均为1.0la。试验结果表明:所有试件钢筋屈服前混凝土表面均未开裂;破坏时采用HRB400级和HRB500级直径10mm钢筋试件中钢筋被拉断,采用HRB400级和HRB500级直径14mm钢筋试件中混凝土出现劈裂裂缝且钢筋均已屈服。综上可见,采用C30细石混凝土浇筑的螺旋箍筋约束搭接连接用于小直径钢筋连接时钢筋搭接长度取1.0la可以满足受力要求,用于大直径钢筋连接时建议采用1.2la;此种连接构造可用于HRB500级高强钢筋的连接。     

螺旋箍筋约束高强钢筋浆锚搭接单向拉伸试验研究

设计制作了9组共78个螺旋箍筋约束高强钢筋浆锚搭接试件,通过单向拉拔试验,研究了其破坏机理以及钢筋强度、混凝土强度、钢筋搭接长度、螺旋箍筋形式等因素对搭接性能的影响。结果表明：未配置螺旋箍筋的浆锚搭接试件主要破坏模式为混凝土的锚固失效开裂,且其承载力和强屈比随钢筋搭接长度的增加逐渐增加;配置螺旋箍筋后,钢筋搭接长度大于0.80l_ab(l_ab为钢筋基本锚固长度)时,试件主要破坏模式为钢筋受拉屈服且其极限承载力较稳定;钢筋搭接长度为0.56l_ab时,试件端部混凝土出现开裂,部分试件的极限承载力显著降低。建议实际工程中钢筋直径为16mm时,螺旋箍筋约束高强钢筋浆锚搭接的搭接长度取0.80l_ab;其他直径钢筋可参考该搭接长度并经过试验验证后应用。     

锻压式半灌浆套筒结构设计及单向拉伸性能试验

针对装配式预制构件连接部位受力特点、安装控制难点及套筒加工工艺、原材料、成本等问题,基于冷锻压和热处理工艺,设计新型锻压式半灌浆套筒,按照规范要求制作对中连接试件和偏心连接试件,通过单向拉伸试验对接头连接试件极限承载力、残余变形、最大总伸长率等力学参数以及套筒表面应变分布规律等进行研究分析。结果表明:试件破坏均为连接钢筋拉断破坏,各项参数指标均满足JGJ107—2016Ⅰ级连接接头的相关要求;试件破坏荷载-位移曲线与钢筋原材相似,包含弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和连接钢筋颈缩断裂阶段,但试件屈服台阶和强化阶段曲线均较钢筋原材长,灌浆接头可靠性更高;套筒对灌浆料具有主动约束作用,在一定程度上增加灌浆锚固段锻压凹槽数量,有助于提高套筒对灌浆料的轴向滑移约束和径向膨胀开裂约束作用。     

考虑二次补浆影响下钢筋半灌浆铸造套筒灌浆连接性能试验研究北大核心CSCD

为研究半灌浆铸造套筒在二次补浆影响下的钢筋连接性能,对18个半灌浆铸造套筒接头试件进行单轴拉伸试验研究。将二次补浆量和钢筋直径作为主要试验参数,对半灌浆套筒连接接头的失效形式、抗拉性能、套筒外表面应变分布形式以及套筒内灌浆料的损伤深度进行研究。分析结果表明,试件在拉伸荷载作用下的破坏形式均为钢筋被拉断;螺纹与灌浆料交界处是整个套筒轴向应变和环向应变最大的位置;在荷载作用下端部灌浆料具有一定程度的损伤,平均损伤深度约占套筒总长度的7.58%;二次补浆对试件的极限承载能力影响可以忽略。采用屈服比、强度比和延性比三种指标对接头的连接性能进行评价,结果表明,所有试件均满足规范要求,连接性能良好。     

螺旋箍筋PVC管联合约束混凝土轴压短柱试验研究

为了研究螺旋箍筋PVC管联合约束混凝土短柱的受力性能,设计了20个试件进行轴压试验,包含12个螺旋箍筋PVC管联合约束短柱试件、7个单纯PVC管约束短柱试件和1个普通钢筋混凝土短柱对比试件。试验考虑了约束核心区面积比、螺旋箍筋直径和间距、纵向钢筋直径以及方形箍筋间距等变化参数。通过试验观察了试件的受力过程与形态,获取其轴向荷载-位移曲线、极限承载力、延性系数、耗能因子等数据,并分析了核心区面积比、螺旋箍筋直径及间距、纵向钢筋直径、方形箍筋间距等参数对试件轴压性能的影响规律。研究结果表明:单纯PVC管约束混凝土短柱及螺旋箍筋PVC管联合约束混凝土短柱的破坏过程和形态与普通钢筋混凝土短柱相似。与普通钢筋混凝土短柱相比,单纯PVC管约束的混凝土短柱的极限承载力更低,但延性及耗能能力有所增加。对于螺旋箍筋PVC管联合约束混凝土短柱而言,加密螺旋箍筋间距可以显著提高其极限承载力,但会削弱试件的延性及耗能能力;增大螺旋箍筋直径,能够略微提高试件延性及耗能能力,对极限承载力影响不大;增大螺旋箍筋PVC管核心区面积比,可以增大试件的极限承载力,但会降低其延性及耗能能力;与普通钢筋混凝土相似,增大纵向钢筋直径或加密方形箍筋间距,均能提高试件的承载能力、延性及耗能能力。     

单向拉伸荷载下堆焊成型套筒灌浆连接性能试验研究

为研究套筒灌浆连接的力学性能、工作机理以及套筒内腔构造参数对其力学性能的影响规律,采用堆焊成型套筒及开槽钢筋制作了 21个不同参数的接头试件,并进行单向拉伸试验.结果表明:试验范围内接头试件钢筋临界锚固长度在5d和6d(d为钢筋直径)之间,锚固长度小于临界锚固长度时,钢筋发生刮犁式拔出破坏,大于临界锚固长度时,钢筋发生...     

采用UHPC灌浆材料大口径全灌浆#br# 连接套筒接头的性能研究

装配式结构的薄弱环节在于连接接头,采用套筒连接时,常见问题包括多个套筒灌浆时套筒难以同时灌满、空腔以及注浆完成后的回流、灌浆料强度与收缩等灌注质量难以控制、预制构件底部预留分腔的密封性不好。为降低这些问题导致的节点连接薄弱风险,文章提出使用含有钢纤维、超细石英砂的超高性能混凝土UHPC(Ultra high Performance Concrete)灌浆材料,通过重力式灌浆来进行钢筋与套筒的全断面连接,该方法提高施工安全性,保证浇筑质量可视化。通过57个大口径全灌浆套筒重力灌浆连接接头的单向拉伸试验,改变钢筋直径d、锚固长度la及灌浆料种类,研究连接方式的可行性。结果表明：试件符合《钢筋套筒灌浆连接应用技术规程》(JGJ 355—2015)和《钢筋机械连接技术规程》(JGJ107—2016)中Ⅰ级接头要求;拉伸过程中套筒始终处于弹性阶段,满足强度要求,有较高安全储备,重力式灌浆连接方式可行;由于钢纤维的桥接作用使灌浆料抗劈裂性能增强,采用含有钢纤维的UHPC灌浆料能进一步提高钢筋与灌浆料的黏结强度,减小钢筋的锚固长度。钢筋断裂破坏时临界锚固长度建议值为5.5d,较《钢筋套筒灌浆连接应用技术规程》要求的8d降低31.25%。     

新型超高强钢筋连接套筒的性能试验与研究

将多种规格的600 MPa级高强热轧钢筋与直螺纹套筒相结合,基于4种直径的高强钢筋与套筒共45个试件的组合试验成果,得到套筒在钢筋机械连接方式下的单向拉伸试验、高应力反复拉压试验及大变形反复拉压试验各阶段性能的表现数据,相关数据均可满足规范规定。同时,将相同直径高强钢筋采用普通与新型套筒连接的试验结果进行了对比。性能试验的结果可为完善钢筋机械连接计算理论、修订结构设计、推广高强钢筋等技术应用提供参考依据,实现可持续发展。     

钢筋插入式预埋波纹管浆锚连接的锚固性能试验研究

为研究预制混凝土结构构件拼装、连接的可靠性,提出一种钢筋插入式预埋波纹管浆锚连接的连接方式。考虑钢筋直径、波纹管外径、锚固长度等参数影响,做了16组共48个施加连续荷载的抗拔试验。试验结果表明:试件最终破坏形式有黏结滑移破坏、钢筋受拉屈服或被拉断两类,没有发生非制作原因引起的黏结滑移破坏,说明此种连接方式锚固性能可靠,且施工操作简单,成型效率高,可应用于预制混凝土结构的拼装、连接。建议插入式预埋波纹管浆锚连接法的钢筋锚固长度宜为15倍的钢筋直径;波纹管外径宜为2倍的钢筋直径。     

地聚物混凝土与钢筋黏结性能研究

对24个钢筋-地聚物混凝土黏结试件进行中心拉拔试验,分析钢筋与地聚物混凝土的黏结 破坏机理,考察地聚物混凝土抗压和劈裂抗拉强度、钢筋类型、钢筋直径、混凝土保护层厚度 及钢筋黏结长度等因素对钢筋-地聚物混凝土黏结性能的影响,并与钢筋-普通水泥混凝土之间 的黏结性能进行比较。实验结果表明,当钢筋的黏结长度为5d时,相对保护层厚度c/d =3.67为 变形钢筋-地聚物混凝土中心拉拔试件破坏模式由拔出破坏向劈裂破坏转变的临界点;对于d=14 mm的钢筋-地聚物混凝土中心拉拔试件,9d的钢筋黏结长度可使钢筋屈服先于钢筋拔出或混凝土 劈裂发生。基于实验结果,还建立了变形钢筋-地聚物混凝土的黏结-滑移本构模型,采用该模 型计算得到的不同直径的变形钢筋-地聚物混凝土的黏结-滑移曲线与实测曲线接近。     

预埋钢筋混凝土梁拉拔性能数值分析

为研究锚筋和混凝土介质之间的粘结特性,利用有限元程序进行预埋钢筋混凝土梁拉拔数值模拟,得到了不同直径预埋钢筋混凝土结构内力与变形分布特征,计算表明,拉拔荷载作用下结构应力集中于混凝土梁端部,并由锚筋顶端向末端、由横截面中心向四周非线性降低,结构变形呈对称分布;特定埋深下,结构静力响应随着钢筋直径增大而减小,结构拉拔承载力增强。     

钢管灌浆套筒连接轴向受压性能试验研究

为研究钢管灌浆套筒连接轴向受压性能,设计了27个轴向受压试件,并进行静载试验,考虑了灌浆料强度和连接长度两个变化参数。通过试验得到了试件的荷载-位移曲线、钢管和套筒的应变分布,对试件的破坏过程、钢管和套筒的轴向应力、黏结应力分布规律进行了分析。研究结果表明：钢管灌浆套筒连接的荷载-位移全曲线可简化为4段式的折线本构模型;随着连接长度和灌浆料强度的增大,试件极限荷载提高;连接段内的轴向应力、黏结应力和径向应力随着荷载的增大而增大,当与钢管上抗剪键接触的灌浆料局部压碎后,连接段内部应力发生重分布,钢管上的轴向应力不再增大,钢管和套筒上的径向应力突增,接触面黏结应力分布极不均匀。提出了钢管灌浆套筒连接承载力计算公式,并将国内外相关文献中的试验结果与公式的计算结果进行对比,计算值偏于安全。     

高应力反复拉压作用下钢筋套筒灌浆连接性能试验研究

为研究钢筋套筒灌浆连接接头在地震作用下的连接性能,提高钢筋套筒连接接头的可靠性,设计并制备了钢筋直径25、28mm的钢筋套筒灌浆连接接头,通过高应力反复拉压试验,研究了钢筋套筒灌浆连接接头的破坏形态、连接性能、循环荷载对灌浆料的损伤情况,以及灌浆套筒应变分布等。试验结果表明：钢筋锚固长度约为8倍钢筋直径时,钢筋套筒灌浆连接接头的破坏形态均为钢筋拉断破坏,其强度可等同于同型号钢筋的抗拉强度,但套筒端部的灌浆料损伤严重,其损伤深度约占套筒总长度的8%,接头的屈服位移明显小于同型号钢筋的屈服位移。高应力循环作用对钢筋套筒灌浆连接接头连接性能影响不明显。采用屈服比、强度比、延性比和承载力能力利用比等指标对不同型号的钢筋套筒灌浆连接接头的连接性能进行评价,结果表明：钢筋套筒灌浆连接接头的屈服比和强度比均大于1,延性比均大于4,但是钢筋直径25mm的钢筋套筒灌浆连接接头的承载能力利用比仅为51%,可对其进行优化以降低接头对构件抗震性能的影响。     

预应力高强混凝土管桩制作中预应力状态的试验研究

为研究先张法高强混凝土(PHC)管桩有效预压应力在制造、养护过程中的损失情况,对直径为1 400 mm、不同长度的两根PHC管桩进行了试验,并与理论计算结果进行对比。通过制桩过程中在桩身预应力钢棒上预埋电阻应变片,获得桩身不同截面的钢筋拉应力,继而探讨了不同阶段桩身预应力的分布及损失。试验结果表明,PHC管桩离心成型后预应力钢棒拉应力在张拉端处比锚固端大,沿管桩长度方向呈线性递减趋势;预应力钢筋有效拉应力和混凝土有效预压应力在张拉端较大、锚固端较小;两根管桩成型后预应力损失均在放张阶段最大;各截面测点的预应力分布具有一定的离散性,且随时间延长有增大趋势,而中部预应力分布最为均匀。     

混凝土中植筋深度的理论与试验研究

通过在混凝土中植筋的拉拔试验,研究了不同条件下植筋的破坏形态,分析了混凝土强度、钢筋直径和钢筋的强度等级对植筋深度的影响。给出了粘结破坏、锥形破坏、钢筋屈服和应力传递破坏等四种破坏形态的计算模型和相应的植筋深度计算公式,并通过多组试验证明了计算公式的正确性。研究成果可为加固工程设计中的植筋提供理论指导,也可为有关加固规程的修订提供依据。