钢筋套筒灌浆连接研究进展

钢筋套筒灌浆连接是当前预制混凝土结构钢筋连接的主要方式。从材料、界面、连接的角度，针对其国内外相关研究成果开展系统分析与总结。结果表明：套筒可为金属、非金属材质(如FRP),锥形套筒的连接性能优于圆柱形的，套筒长度不应短于临界长度，内径越小越有利，壁厚不应小于被连接钢筋直径的1/13,但也不宜过厚；低温、负温灌浆料适用的环境温度分别不超过-5、-10℃,耐高温灌浆料可通过掺入聚丙烯纤维进行制备；灌浆料与钢筋界面的黏结强度主要与灌浆料抗压强度的平方根相关，并受到套筒约束能力、高温作用的显著影响；钢筋套筒灌浆连接受拉失效模式包括套筒外钢筋断裂、灌浆料与钢筋界面黏结失效以及套筒与灌浆料界面黏结失效；荷载类型对钢筋套筒灌浆连接力学性能的影响较小，失效模式转变的关键温度是400℃,灌浆缺陷率不超过20%能确保连接接头的可靠性；界面、钢筋黏结长度对钢筋套筒灌浆连接力学性能的影响显著。基于此，提出全黏结长度和双界面两个概念，以控制钢筋套筒灌浆连接的承载性能与失效模式。同时，提出有待开展的研究：灌浆料的本构关系、率敏感性、热工参数等；受高温作用、侧向约束的影响，灌浆料与钢筋界面的黏结应力-滑移本构关系...     

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。     

套筒灌浆连接受拉性能回顾与分析

首先通过文献收集与整理,总结了国内外对于套筒灌浆连接的基本要求。基于已有试验研究成果,提出普通套筒灌浆连接受拉的失效模式。基于黏结失效机理,再提出基于钢筋与灌浆料黏结的普通套筒灌浆连接受拉承载力计算表达式,通过17个文献试验数据的拟合分析与16个其他试验数据的验证分析,证明所提表达式的准确性。此外,还建立了套筒与灌浆料的摩擦力计算表达式,并指出摩擦力是灌浆料与套筒共同工作的关键因素。最后建议普通套筒灌浆连接受拉承载力取经过试验数据校正后的三个表达式计算结果的最小值,此外套筒与灌浆料之间的摩擦系数不低于0.59的要求还需要更多的研究进行验证。     

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。     

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。     

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、28 mm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25 mm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。     

高温下钢筋灌浆套筒连接件的连接性能研究

基于设定的升温曲线并结合顺序耦合法,采用有限元分析软件ABAQUS对高温下钢筋套筒灌浆连接件的连接性能进行数值模拟研究,提出受火温度对构件应力场分布和轴向抗拉荷载的影响规律。研究表明:在轴向拉伸荷载作用下,钢筋套筒灌浆连接构件中的钢筋应力值沿轴向方向由承载端向非承载端逐渐降低,最不利位置出现在钢筋承载端的第一个钢筋肋处;套筒的应力值沿轴向方向由套筒端部向中部逐渐增大,最不利位置出现在套筒与灌浆料接触的第一个套筒肋处;灌浆料的应力分布较为均匀。随着受火温度的升高,套筒内部的灌浆料将从三向受压状态逐渐转化为两向受压状态,钢筋套筒灌浆连接构件的轴向抗拉荷载随之降低。     

早期振动对钢筋套筒灌浆连接受力性能影响的试验研究

钢筋套筒灌浆连接作为装配式混凝土建筑中竖向钢筋的主要连接方式得到广泛应用,但灌浆料凝固期内,振动环境对钢筋套筒灌浆连接性能影响的研究很少.为研究早期振动对钢筋套筒灌浆连接性能的影响,对其进行了试验研究.试验制作了15组试件,对3组钢筋直径20mm、振幅0.3mm、频率2Hz的连接试件进行单向拉伸试验、高应力反复拉压试验和大变形反复拉压试验,对其他12组试件进行单向拉伸试验.试验结果均为接头外钢筋拉断破坏,接头连接性能满足规范要求.试验表明不同振幅时,连接试件的荷载-变形曲线大致相同,连接试件的极限变形随振幅增大略有增加;振动频率的变化对连接试件的受力性能影响很小;相同应力条件下,大直径钢筋的连接试件变形大于小直径钢筋.试验的振动加载方式引起了连接钢筋在套筒内偏置,但在此偏心的不利影响下,套筒灌浆连接试件性能仍满足规范要求.     

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。     

装配式建筑套筒灌浆连接系统膨胀约束关键技术研究

接点连接性能的优劣直接影响到装配式建筑的整体质量.通过对9组灌浆套筒渐进式缩径、1组0缩径、5组不同限制膨胀率的灌浆料,进行钢筋锚固长度为4d和5d的套筒灌浆连接系统极限荷载拉拨试验研究,考察了不同缩径尺寸和不同端头缩径长度下限制膨胀率对套筒灌浆连接系统极限荷载的影响.试验结果表明,端头缩径长度和缩小直径相同时,随着限制膨胀率增大,套筒灌浆连接系统的极限荷载均呈现出先增大后减小的趋势;端头缩径长度不同和缩小直径相同时,随着端头缩径长度的增加,不同限制膨胀率对应的套筒灌浆连接系统极限荷载均呈现出逐步增大的趋势;在满足灌浆套简体系标准要求和不影响施工的前提下,缩小直径的尺寸应不小于3mm,端头缩径长度应不小于50mm,灌浆料的7d限制膨胀率应不大于0.048％,同时28d限制膨胀率要求降低得越小越好.     

高应力反复拉压作用下堆焊成型套筒灌浆连接性能试验研究

为研究钢筋套筒灌浆连接在高应力反复拉压作用下的受力性能及工作机理,采用堆焊成型套筒及开槽钢筋设计制作了 4个接头试件,对其进行高应力反复拉压试验和单向拉伸对比试验.结果表明:接头试件在20次高应力反复拉压后残余变形约为0.1 mm,接头具有较为稳定可靠的使用性能;高应力反复拉压作用对接头的破坏形态和承载力基本无影响,对...     

全装配式钢筋混凝土框架-剪力墙结构抗震性能试验研究

为研究采用预制剪力墙、预制框架的全装配式RC框架-剪力墙结构的抗震性能,对2榀1/2比例两层两跨RC框架-剪力墙结构子结构模型试件（其中1榀为全装配试件PCFW2,1榀为全现浇对比试件RCFW）进行了低周反复荷载试验,分析了结构的破坏机制、破坏形态、塑性铰开展、滞回性能、位移延性、刚度退化和耗能能力等。结果表明：全装配式试件PCFW2与全现浇对比试件RCFW的开裂荷载相当,破坏过程和最终破坏形态基本相同;灌浆套筒、约束浆锚可有效传递钢筋应力;全装配式试件PCFW2整体性良好,其屈服荷载、峰值荷载、极限荷载均略大于全现浇对比试件RCFW的相应值,但相差不超过13.0%,位移延性系数较全现浇试件RCFW的略低。在大部分受力阶段,试件PCFW2耗能优于试件RCFW。建议全装配式框架-剪力墙结构中剪力墙的边柱（或边缘）纵筋,采用灌浆套筒连接,其余部分采用约束浆锚搭接连接,而框架湿节点处的后浇混凝土采用微膨胀混凝土。     

Bending behavior of grouted connections considering eccentricity errors

为研究偏心误差对海上风机灌浆连接段受弯性能的影响,完成了3根灌浆连接段四点弯曲静力加载试验,对比竖向荷载-挠度曲线、纵向应变分布等。同时采用ABAQUS进行有限元数值分析,通过比较破坏形态,荷载-位移曲线,验证模型的合理性。研究结果表明,在纯弯矩作用下,灌浆连接段最终破坏模式为套管受弯破坏并伴随局部屈曲,试件受拉侧浆体端部出现径向裂缝,同时还观察到浆体与钢管接触面张开。对该连接段进行有限元参数分析,考察灌浆材料强度、钢管材料屈服强度、偏心距和套管厚度对其受力性能的影响。试验与数值分析结果均表明在现有偏心距范围内,偏心误差对灌浆连接段受弯承载力影响有限。而钢管屈服强度和套管厚度会显著影响连接段的荷载-位移曲线。钢管屈服强度的增加会显著提高其承载力,而随着套管厚度的增加,破坏模式转为桩管受弯破坏,承载力小幅增长。     

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。     

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...     

湿式连接装配式混凝土框架抗连续倒塌静力试验研究

梁柱节点连接在大变形下的承载和变形能力对装配式混凝土框架结构抗连续倒塌性能具有显著影响。对4个不同湿式节点连接的装配式混凝土框架试件和1个现浇试件进行了静力连续倒塌试验,其中梁采用了机械套筒、弯起锚固和预应力连接,柱采用套筒灌浆和浆锚搭接连接。研究发现：采用机械套筒时梁钢筋在套筒处集中断裂,试件在压拱机制和悬链线机制下的倒塌抗力均显著降低;梁钢筋采用弯起锚固时,试件受力行为和倒塌抗力与现浇试件基本一致;预应力能够显著提升试件在两个机制下的倒塌抗力,但是在极限倒塌变形下预应力锚具传递较大的集中力,导致节点区混凝土的局部劈裂破坏;柱钢筋的套筒灌浆和浆锚搭接连接能够承受连续倒塌大变形下的水平剪力作用,但是柱接缝灌浆层在显著的水平剪力作用下发生滑移,减弱了柱对梁的约束;机制转换时,压拱机制轴压力对试件倒塌抗力产生负贡献;机械套筒和预应力连接试件的梁轴力对倒塌抗力贡献比例分别高于和低于现浇混凝土试件。     

Behaviour of grouted sleeve connections at elevated temperatures

Tubular steel jointing system that incorporates prestressed grout sleeve connections has superior strength under both static and dynamic loading. This paper reports an investigation into the effect of elevated temperatures on the load carrying capacity of such connections. Eleven specimens were heated in a furnace and the load was applied through an Instron machine. Three different grout lengths were chosen. The load deflection behaviour at different temperatures was compared. It was found that the ultimate load reduces almost linearly as temperature difference (TD) between outer and inner tubes increases. It is encouraging to observe the ductile behaviour of grouted connections at elevated temperature. Thermal analysis was also conducted to predict the temperature field in the connection.     

高强钢筋实现低配筋铁路桥墩延性抗震研究

我国铁路桥梁目前仍在大量使用只配有护面钢筋的低配筋桥墩,这类桥墩的变形能力差,在地震作用下易发生脆性破坏。为了提高这类桥墩的抗震性能,提出了采用高强钢筋实现低配筋桥墩延性抗震的思路。对1个配置HRBF500钢筋的低配筋桥墩试件进行低周反复荷载试验,研究试件的破坏形态、滞回特性、刚度退化、耗能性能和延性等。结果表明,试件的破坏模式为延性破坏。在试验研究的基础上,进一步分析高强钢筋实现低配筋桥墩延性抗震的机理。