灌浆套筒连接构件的有限元分析

为了获取灌浆套筒连接构件在轴向拉伸荷载作用下的力学性能,通过有限元软件ANSYS对其进行数值模拟分析,在单向反复拉压下,得出了连接构件的Mises应力分布规律和应力集中情况;并分析了钢筋-灌浆料和灌浆料-套筒两对接触面的接触应力分布情况,探究了接触面接触压力的出现位置。研究结果表明:钢筋的肋和套筒的剪力槽的存在是灌浆连接可靠的重要保障。     

钢筋套筒灌浆连接部件的拉拔性能研究

本文采用ABAQUS有限元软件建立了钢筋套筒灌浆连接部件的数值模型,对其在轴向荷载作用下的静力响应进行了数值模拟研究,得到了轴向拉伸荷载作用下的钢筋、套筒和灌浆料的应力分布规律,分析了钢筋、套筒和灌浆料之间的传力机理。研究结果表明:在钢筋肋上表面与所对应的套筒肋下表面之间,灌浆料形成灯伞状的环形受压带,该受压带将钢筋内力传递到套筒,灌浆料性能对钢筋套筒灌浆连接部件的可靠性起着至关重要的作用。     

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。     

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。     

外置钢板对拉连接装配式柱节点力学性能试验研究

为了考察钢筋套筒灌浆连接装配式混凝土柱连接节点的力学性能,并对节点连接方式给予改进,设计并制作了6根装配式混凝土受压试件,其中3根试件采用钢筋套筒灌浆连接方式,另3根试件采用套筒灌浆+对拉钢板的连接方式。对6根试件施加轴向压力,获得各试件极限承载力、轴向变形和材料应力变化等试验数据。基于试验数据,开展了这类压弯作用下力学性能研究。结果表明:采用对拉钢板连接节点的受压试件在受力过程中,其控制截面基本符合平截面假定;在偏心受压条件下,采用对拉钢板连接节点的试件能够显著提高试件的屈服荷载和极限承载力,其受拉区裂缝得到明显的抑制,有效提高了压弯节点截面刚度,且表现出较好的延性;随着偏心距的增大,对拉钢板对压弯节点的屈服荷载和极限荷载特征值提高幅度逐渐增加。     

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。     

钢管套筒灌浆连接轴向受拉性能模拟试验研究

为研究钢管套筒灌浆连接轴向受拉破坏过程及破坏机理，试验中设计了16组48个钢管套筒灌浆连接试件，试件采用钢板代替圆钢管，并进行静载试验。分析了灌浆料裂缝扩展过程、荷载-相对位移曲线，并对抗剪键高距比、灌浆料厚度、侧向力等因素对破坏过程及承载力的影响进行分析。结果表明：对于不设置抗剪键的套筒灌浆连接试件，斜裂缝随机产生，裂缝分布不均匀；对于设置抗剪键的套筒灌浆连接试件，裂缝首先出现在底部抗剪键位置处，与水平方向夹角约为30°，随后在中部和上部抗剪键位置处分别出现斜裂缝。由于每个抗剪键上荷载分担并不均匀，与抗剪键接触的灌浆料逐渐达到极限压应力，达到极限状态时，承载力全部由抗剪键间的机械咬合力承担，在连接承载力中，可忽略摩擦力和胶结力作用。随着抗剪键高距比h/s增大，各试件初始剪切刚度相差不大，承载力增大，但增幅逐渐减小，建议抗剪键高距比0.06g/s>0.3，同时需要满足灌浆料灌注的施工要求。     

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...     

高温后钢筋套筒灌浆连接反复拉压受力性能试验研究

为研究钢筋套筒灌浆连接在高温后的力学性能,对高温后的钢筋套筒灌浆连接开展了高应力反复拉压试验,对比分析了不同温度下、不同直径的套筒灌浆连接试件的承载能力、破坏模式、极限粘结强度等。结果表明：高温后的钢筋套筒灌浆连接在高应力反复拉压作用下出现了套筒外钢筋拉断破坏、钢筋与灌浆料粘结滑移破坏两种破坏形态,试件的破坏模式随着温度的升高会发生改变,试件极限承载力随温度的升高略有降低,钢筋与灌浆料之间的极限粘结强度随温度升高呈下降趋势。     

高温后套筒灌浆连接受拉力学性能分析与仿真

通过分析套筒灌浆连接受拉的传力机理,发现套筒灌浆料强度是影响接头力学性能的关键。运用Abaqus软件,开展套筒灌浆连接仿真分析。首先实施常温下接头受拉分析,建立界面损伤变量值识别模拟对象的失效模式,通过实测结果验证分析后建立套筒灌浆连接仿真分析方法;然后引入高温作用为研究变量,发现采用抗压强度为85.1 MPa的套筒灌浆料、钢筋黏结长度为7.7倍钢筋直径的套筒灌浆连接受拉时,400℃高温作用是连接失效模式转变的临界温度。此外,通过仿真分析,成功捕捉到连接的套筒外钢筋断裂现象以及荷载-位移曲线的下降段,有利于失效模式识别,为提升连接的可靠性提供了重要依据。     

半灌浆套筒钢筋偏心连接受拉性能试验研究与数值模拟

为研究钢筋偏心缺陷对灌浆套筒钢筋连接受拉性能的影响,设计并制作了6组18个半灌浆套筒钢筋连接试件,考虑两种钢筋偏心类型,即钢筋垂直偏心和斜向偏心,分别用偏心率和偏心角表征其偏心程度。通过单向拉伸试验,研究钢筋偏心对套筒连接承载力、破坏形态、应变分布以及灌浆料损伤深度等受力性能的影响,并采用ABAQUS进行数值模拟和参数分析。研究结果表明:套筒表面纵向应变从出浆口两侧向灌浆口逐渐减小,出浆口位置为最薄弱位置,环向最大压应变位置受两种偏心影响显著;钢筋垂直偏心试件在钢筋贴近侧壁一侧的套筒表面纵向应变大于另一侧的纵向应变,斜向偏心试件套筒表面纵向应变随筒壁与钢筋距离的增大而减小;相同直径钢筋的套筒连接中,斜向偏心套筒连接的灌浆料损伤深度最大,垂直偏心的次之,垂直居中的最小;随着钢筋直径增大,灌浆料损伤深度及其占钢筋嵌入长度的百分比逐渐增大,最大约为钢筋嵌入长度的9.64%。数值模拟与试验结果吻合较好,模拟方法准确可行。     

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。     

非正常灌浆对钢筋套筒灌浆连接接头受力性能影响的试验研究

通过14组42个钢筋套筒灌浆连接接头试件的单向拉伸试验,研究了水泥净浆替代灌浆料、混凝土净浆(试验中用水泥砂浆模拟)包裹钢筋、使用过期灌浆料、使用高水灰比灌浆料、灌浆时间滞后共5种非正常灌浆对钢筋套筒灌浆连接接头受力性能的不利影响.研究表明:水泥净浆代替灌浆料、水泥砂浆包裹钢筋厚度超过钢筋肋高、灌浆料水灰比达到正常水灰比的1.35倍及以上等异常情况下,钢筋套筒灌浆连接接头试件单向拉伸性能均不能满足《钢筋套筒灌浆连接应用技术规程》(JGJ 355-2015)要求;在加载过程中,如果钢筋发生屈服,无论是接头外钢筋被拉断情况,还是钢筋未断情况,均是接头外钢筋发生屈服,接头内钢筋一般不再屈服.基于试验结果,对实际工程用灌浆料及其灌浆工艺提出了具体建议,以期提高装配式混凝土结构钢筋套筒灌浆的质量.     

关于装配式建筑中钢筋套筒灌浆技术的探讨

装配式建筑中钢筋套筒灌浆连接竖向预制构件钢筋之间的主要连接方式。工艺是吊装上部构件内的预埋套筒套入下部构件纵向带肋钢筋,套筒与钢筋之间注入高强、早强、微膨胀灌浆料,当灌浆料完全达到设计强度后,灌浆料的微膨胀的特点使套筒和钢筋之间紧固连接并产生较大的正应力。由此可见钢筋套筒灌浆连接施工质量好坏直接影响整个单体结构的质量安全。文章结合人员培训管理,构件材料质量把控,施工过程控制以及质量检验几个方面来探讨钢筋套筒灌浆技术的质量控制。     

装配式建筑钢筋套筒灌浆施工中应注意的问题

<正>钢筋套筒灌浆连接是装配式建筑混凝土结构连接的主要方式,采用主要材料是灌浆套筒和灌浆料,通过灌浆料填充于金属套筒和带肋钢筋间隙内粘结成整体进行传递载荷作用。主要适用于混凝土结构的预制剪力墙、预制柱等构件的纵向钢筋连     

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...     

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。     

高温后套筒灌浆连接受力性能试验研究

套筒灌浆连接已发展为预制混凝土结构钢筋连接的主要方式,但其在高温作用后循环荷载作用下受力性能的研究仍有待深入。为此,针对钢筋直径为20 mm的36个套筒灌浆连接开展高温后受力性能试验研究,设置常温、200℃、400℃、600℃等四种历经温度作为试验变量,采用单向拉伸、高应力反复拉压、大变形反复拉压等三种加载工况。结果表明:升降温过程中高强灌浆料未出现爆裂现象;连接极限荷载随温度下降但是降低幅度最大不超过7.6%;当经历最高温度不超过400℃时,发生套筒外钢筋断裂失效,而经历最高温度为600℃时,发生钢筋与灌浆料黏结滑移失效;当经历最高温度为600℃时,套筒中部仍然保持弹性状态;采用屈服比(不小于1.0)、强度比(不小于1.25)与延性比(不小于4.0)评价套筒灌浆连接性能,其相应取值分别为1.2～1.3、1.4～1.6、8.2～18.7。此外,基于套筒灌浆连接材料组成与受力特征的分析,认为其可能的失效模式为套筒外钢筋断裂、钢筋与灌浆料黏结滑移两种形式之一,且承载力取决于二者之间的较小值。     

不同连接形式下圆钢管混凝土构件受弯性能研究

为研究不同连接形式下圆钢管混凝土构件受弯性能,对整体钢管混凝土试件、套筒连接钢管混凝土试件和套筒灌浆连接钢管混凝土试件的受弯性能进行了拟静力试验,采用三分点加载方式,分析了受弯试件承载力、刚度和延性性能,讨论了连接节点受拉区和受压区应变分布情况。结果表明：采用套筒连接和套筒灌浆连接的圆钢管混凝土构件承载力和延性性能均优于整体钢管混凝土构件,挠度变形曲线符合正弦半波曲线,承载力可按照整体钢管混凝土统一理论计算;与整体钢管混凝土构件相比,采用套筒灌浆连接试件刚度提高,初始刚度和使用阶段刚度均提高15%以上,极限阶段抗弯刚度可提高64.3%;套筒连接钢管混凝土试件中套筒仅起到约束作用,其连接节点可视为铰接点,套筒灌浆连接钢管混凝土试件中套筒、灌浆料和所连接钢管混凝土构成统一整体,共同受力,其节点可视为固接节点。