端部缺陷对钢筋套简灌浆连接接头力学性能的影响研究

套筒灌浆连接是装配式建筑当中非常重要的节点连接技术,由于施工人员水平参差不齐,在进行灌浆作业时容易出现漏浆、灌浆不饱满等质量问题,从而对建筑结构造成安全隐患,成为装配式建筑发展的“软肋”。通过研究发现端部缺陷相比其他缺陷形式对套筒灌浆的性能影响最大。本文结合已有试验数据,采用有限元分析软件建立套筒灌浆模型,对已有的套筒灌浆试件进行校准,再通过改变模型参数,研究端部缺陷对不同直径钢筋的套筒灌浆连接受力性能的影响。结果表明,当端部缺陷长度大于钢筋锚固长度(8d)的40%时,节点的破坏形式将为钢筋拔出,节点拉伸强度不符合要求;端部缺陷对套筒灌浆连接弹性阶段的影响较小,端部缺陷越大的试件,钢筋与灌浆料之间的滑移越大。研究结果可为套筒灌浆质量评估提供依据。     

基于超高强灌浆料的高强钢筋套筒灌浆连接力学性能试验研究

套筒灌浆连接是装配式混凝土结构钢筋连接的主要方式,且采用500MPa级高强钢筋可有效提高连接及构件的承载力和经济性等。本文设计12个考虑锚固长度、灌浆料强度和钢筋强度等参数的接头试件,并进行单向拉伸试验研究,得到连接的破坏模式、应变分布和工作机理等。结果表明：接头主要发生钢筋颈缩破坏,荷载-位移曲线包括线性增长阶段、屈服阶段、强化阶段和颈缩破坏阶段;采用120MPa级超高强灌浆料的试件接头均满足残余变形要求,钢筋、套筒轴向、套筒环向应变和套筒中部约束作用随钢筋锚固长度的增大而减小,套筒和钢筋受力更为均匀。对采用85MPa和120MPa级灌浆料的500MPa级高强钢筋套筒灌浆连接,锚固长度建议值分别为10d和8d。最后,基于理论分析可明确高强钢筋套筒灌浆连接中套筒与灌浆料的粘结力、钢筋与灌浆料的粘结力和钢筋受拉承载力,并得到连接的破坏模式。     

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。     

半灌浆套筒连接接头动态性能研究

通过试验研究3种加载速率(0.6,6,60mm/s)下的半灌浆套筒连接接头动态性能,分析了试件的破坏形式和荷载-应变变化规律。研究结果表明:大部分试件的破坏始于钢筋被拉断且出现碎浆时,个别试件发生套筒滑丝破坏;试件破坏时钢筋均达到屈服状态,套筒未屈服,满足规范规定的强度要求;随着钢筋直径的增大,试件承载力明显提高;由于机械连接端螺纹与钢筋间的咬合作用消耗了部分动态荷载能量,因此加载速率对半灌浆套筒试件的承载力影响有限。进行装配式结构设计时,可不考虑动态荷载对钢筋连接接头性能的影响。     

内置楔形体灌浆套筒连接接头力学性能试验研究

采用无缝钢管加工了两种低成本灌浆套筒,并制作了22个钢筋连接接头试件,试件变量因素有连接钢筋锚固长度、连接钢筋直径、套筒类别及楔形体长度,通过静力拉伸试验对其力学性能进行了探究。研究结果表明:试件发生钢筋拔出和钢筋断裂两类破坏形式,但发生拔出破坏试件的残余承载力较高;增加连接钢筋锚固长度,试件承载力提高;增大连接钢筋直径后接头黏结强度和承载力提高;所有发生钢筋断裂破坏的试件的极限承载力均略低于相同直径钢筋在材性试验中测得的极限承载力;套筒内腔构造对套筒的受力性能有一定影响;楔形体长度和斜度均对套筒接头承载力有影响;两类套筒均在钢筋较小锚固长度下满足JGJ 107—2016《钢筋机械连接技术规程》中规定的Ⅰ级接头强度要求。最后通过回归分析提出了两个方程分别用于预测两类套筒的黏结强度,预测结果与试验结果吻合良好。     

不同位置灌浆缺陷对钢筋套筒灌浆连接接头强度影响的研究

通过在全灌浆套筒内下段钢筋锚固段中部设置灌浆缺陷,研究不同大小灌浆缺陷对钢筋套筒灌浆连接接头对中单向拉伸强度的影响;针对全灌浆套筒和半灌浆套筒,系统分析端部缺陷和中部缺陷对接头对中单向拉伸强度的不同影响。研究结果表明:无论是全灌浆套筒还是半灌浆套筒,对于保证接头外钢筋拉断破坏的近似最大缺陷长度,中部缺陷最大长度约为端部缺陷最大长度的50. 0%～66. 7%,中部缺陷对接头性能的不利影响更大。研究结果为评估中部缺陷对钢筋套筒灌浆连接接头受力性能的影响提供了依据。     

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。     

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...     

带锚固板高强热轧钢筋与混凝土黏结锚固性能试验研究

为研究带锚固板高强热轧钢筋（HRB500、HRB600）与混凝土之间的黏结性能,设计了24组共120个试件,对其进行拉拔试验。试件主要变化参数为钢筋公称直径、钢筋屈服强度、钢筋的锚固长度、混凝土强度。通过在纵肋一侧槽底面粘贴应变片（间距为30mm）的实测值,获得了各级荷载下拉拔力在锚固段钢筋黏结力和端部锚固板承压力间的分配。基于试验结果,分析了钢筋锚固板的锚固长度与钢筋公称直径之比和钢筋屈服强度与混凝土抗拉强度之比对钢筋屈服时拉拔力在钢筋锚固段黏结力和端部锚固板承压力间的分配影响。试验结果表明,锚固板承压力与加载端钢筋屈服力的比值随钢筋锚固板的锚固长度与钢筋公称直径之比的增加、随钢筋强度与混凝土抗拉强度之比的减小而线性减小。基于试验结果,拟合得到了以两个影响因素为自变量的计算公式。     

灌浆缺陷对接头高应力反复拉压和大变形反复拉压性能影响的试验研究

针对12组36个适用20mm钢筋直径的套筒接头试件,通过对中单向拉伸试验、高应力反复拉压试验和大变形反复拉压试验,研究了灌浆缺陷及补灌处理对套筒接头受力性能的影响。研究结果表明：端部灌浆缺陷长度不超过钢筋锚固长度8d(d为钢筋直径)的20%时,缺陷对套筒接头的单向拉伸、高应力反复拉压和大变形反复拉压性能均没有明显不利影响;注射补灌技术具有可靠性,可用于灌浆缺陷处理;套筒中部钻孔直径不超过12mm时,钻孔不会影响套筒接头的单向拉伸、高应力反复拉压和大变形反复拉压性能。     

钢筋-UHPC灌浆波纹管锚固性能试验研究

为研究钢筋-UHPC灌浆波纹管的锚固性能，考虑波纹管直径D、钢筋锚固长度la、波纹管材料3个因素，设计了3组共12个钢筋-UHPC灌浆波纹管试件，进行拉拔试验。试验所有试件均发生了钢筋拉断破坏，分析破坏形态、荷载-位移曲线、应变等数据，结论如下直径D为80mm的金属波纹管锚固性能最佳；当钢筋在UHPC灌浆波纹管中锚固长度la≥10d时，锚固可靠；金属波纹管比塑料波纹管锚固性能更好，推荐在UHPC灌浆波纹管节点连接中应用。     

钢筋套筒灌浆连接件受力性能试验研究

钢筋连接技术是影响预制装配式结构发展的重要因素之一。通过对26个套筒灌浆连接件的拉拔试验,研究其破坏过程和破坏形态,分析套筒材料、钢筋直径和锚固长度对筒壁应变的影响。研究表明:套筒灌浆连接件屈服台阶比钢筋的长,屈服强度和极限强度与钢筋没有明显差别,当钢筋应力相同时,钢制套筒筒壁应变值要比铸铁套筒的小。钢筋锚固长度增加,筒壁应变减小;钢筋直径增大,筒壁应变增大。     

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...     

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。     

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...     

灌浆缺陷对钢筋套筒灌浆连接试件性能影响的试验研究

钢筋灌浆套筒主要用于装配式混凝土结构的竖向受力钢筋和部分横向受力钢筋的连接。为研究各类灌浆缺陷(缺陷位置、缺陷长度、缺陷厚度、缺陷数量、灌浆方向、钢筋偏心和浆料种类等)对钢筋套筒灌浆试件的承载力和变形性能的影响,制作70个试件进行单向拉伸试验。研究表明:试件发生钢筋拔出破坏和钢筋拉断破坏;中部缺陷、水平灌浆缺陷比端部缺陷和竖向灌浆缺陷对性能的影响更大;随缺陷数量和厚度的增大,试件承载力和变形性能以不同模式下降;偏心试件的更容易产生滑移,但总体变形能力更差。     

套筒灌浆缺陷对装配式混凝土柱抗震性能影响的试验研究

为研究套筒内部的灌浆缺陷对装配式构件抗震性能的影响,完成4个剪跨比为5、轴压比为0.3的装配式混凝土柱的拟静力试验。试件BM-01灌浆饱满作为对比试件,试件QX-01~03分别减少1根、2根和3根纵筋与灌浆料锚固长度的50%以模拟灌浆缺陷(每个试件共8根纵筋)。试验结果表明,试件BM-01钢筋与灌浆料黏结良好;荷载-位移滞回曲线饱满且正负方向对称,耗能性能良好。缺陷试件破坏时在柱底坐浆层形成主水平裂缝;钢筋与灌浆料间产生滑移;随灌浆缺陷的增加,荷载-位移滞回曲线的捏缩效应和不对称性越发明显。灌浆缺陷导致试件承载力和延性性能的降低,缺陷试件负方向(灌浆缺陷套筒受拉)的峰值荷载和极限荷载为饱满试件相应值的70%~90%;灌浆缺陷最大的试件QX-03延性系数仅为饱满试件BM-01的58%。随着灌浆缺陷和水平位移的增大,缺陷试件的刚度和耗能性能相对于饱满试件加速下降。在层间位移角θ=1/50时,缺陷试件的刚度约为饱满试件BM-01的70%~90%;耗能为饱满试件BM-01的75%~95%。     

钢筋埋长对超高性能混凝土与钢筋黏结性能的影响

通过对15个中心试件进行拉拔试验,研究在不同钢筋锚固长度下超高性能混凝土与钢筋黏结性能之间的差异,包括极限拉拔荷载、极限黏结应力、自由端初始滑移荷载、峰值荷载对应的自由端滑移量与荷载-滑移曲线等。研究结果表明:(1)对于超高性能混凝土,随着钢筋锚固长度的增加,其极限拉拔荷载与自由端初始滑移荷载增加,极限黏结应力与峰值荷载对应滑移量减小,但当达到一定锚固长度后,自由端不再产生滑移量,直接发生钢筋被拉断的情况;(2)在钢筋直径为16 mm的情况下,当钢筋埋长达到一定程度后,已经无法发挥超高性能混凝土的优异性能,此时钢筋的锚固长度不再是影响黏结性能的主要因素;(3)建议用于测定超高性能混凝土与高强钢筋黏结强度的中心拉拔试件的合理锚固长度取4d。     

施工缺陷对半灌浆套筒连接件性能的影响

为研究不同类型施工缺陷对半灌浆套筒连接件承载力与黏结强度的影响,模拟实际工程中常见施工缺陷形式,制作52个半灌浆套筒连接件进行单轴拉伸试验。研究结果表明,灌浆饱满连接件极限强度与母材钢筋相当;中部缺陷连接件由于提前失效,导致相对滑移位移减小;在缺陷长度相同的情况下,分布缺陷连接件承载能力最差,极限承载力随着缺陷数量的增加逐渐降低;锚固长度不足连接件与顶部缺陷连接件试验结果较相似;钢筋偏置会降低连接件极限承载力与变形能力。