钢筋套筒灌浆对接与搭接接头力学性能对比

为研究套筒灌浆对接和搭接接头力学性能差异,进行了24个对接和12个搭接接头单向拉伸试验,对比研究了接头的破坏形态、承载力、延性、力-位移曲线、套筒应变等.对接接头在加载过程中套筒中部灌浆料出现全截面开裂现象,加载结束发生了灌浆料从套筒中拔出破坏,搭接接头无以上现象.试验结果表明在套筒长度相同时,搭接接头承载力、总伸长率、刚度分别是对接接头的5~7倍、3~5倍、2~3倍,位移延性系数大于对接接头;在锚固长度相同时,搭接接头承载力、位移延性略大于对接接头,两者初始刚度差别不大,而搭接接头中后期刚度高于对接接头.对接接头套筒中部截面纵向受拉,而搭接接头加载前期受拉,后期受压,反映搭接接头对套筒抗拉强度要求较低;对接接头套筒中部截面环向受压,而搭接接头加载前期受压,后期受拉,说明搭接接头套筒中部对灌浆料约束作用大于对接接头.搭接接头力学性能优于对接接头,可运用于预制装配式结构钢筋连接.     

套筒灌浆搭接接头拉伸试验及受力机理分析

为研究钢筋套筒灌浆搭接接头的受力机理,进行了36个该接头拉伸试验,考察了其破坏形态、承载力、延性、套筒纵向及环向应变等。试验结果表明,当相对搭接长度相同时,试件的屈服、极限荷载随钢筋直径增大而提高;搭接长度越长,试件初始刚度、延性越好;加载前期套筒为纵向受拉、加载后期套筒纵向受压;随着搭接长度的增大,套筒纵向由拉变压的转换荷载逐渐增大;加载过程中近钢筋侧套筒纵向拉应变随着搭接长度增大而增大,极限荷载时远钢筋侧套筒纵向压应变随着搭接长度增大而变小;加载前期,套筒中部环向应变值大于边缘截面环向应变值;极限荷载时,由于端部灌浆料脱落,套筒边缘截面环向应变值小于中部截面环向应变值;细观分析了搭接接头的传力路径、力学机理,基于钢筋-混凝土黏结应力分布曲线,分析套筒纵向应力分布及发展过程,得出套筒加载前期为纵向受拉、加载后期为纵向受压,与试验结果吻合;基于试验数据,拟合出了接头极限黏结强度公式,提出套筒临界搭接长度公式。研究成果可为接头应用奠定理论基础。     

后插钢筋位置等对APC接头拉伸性能的影响

为研究后插钢筋位置等对套筒灌浆搭接接头（简称APC接头）力学性能的影响,进行了45个该接头拉伸试验,研究了其破坏形态、延性、极限承载力和套筒应变等,并利用ABAQUS进行数值模拟和参数分析。试验结果表明:接头的初始刚度和延性随两钢筋距离的增大而降低;钢筋与套筒接触和钢筋间距离减小均使接头承载力降低,前者对黏结强度降低起控制作用;极限荷载时偏转（两钢筋圆心连线）方向套筒中部截面纵向受压,钢筋拉断破坏试件,其套筒中部截面压应变随钢筋直径增大而增大;极限荷载时套筒中部截面环向应变以拉应变为主,且环向平均拉应力随钢筋直径增大而增大。基于ABAQUS进行了接头精细化数值模拟,与试验结果吻合较好。模拟参数分析表明:偏转降低试件的极限承载力,偏转对发生钢筋拔出破坏试件的极限承载力影响较大,对发生钢筋拉断破坏试件的影响较小;随搭接长度增加,黏结应力曲线峰值先增大后减小,曲线饱满程度先减小后增大。根据前期及本次试验拟合得到的极限黏结强度计算公式适用性较好,可作为实际工程参考。     

两种因素影响下套筒约束浆锚搭接接头拉伸试验

为改善已有套筒灌浆接头的施工便利性,提出了一种有自主知识产权的套筒约束浆锚搭接接头,研究了该搭接接头的连接性能,为其在装配式构件中应用提供力学数据.进行了以钢筋直径和搭接长度为变化参数的63个该类接头拉伸试验,研究了试件的破坏形态、极限承载力、力-位移曲线和钢筋及套筒的应变.试件出现了套筒外钢筋拉断和钢筋与灌浆料滑移两种破坏形态,未出现已有约束对接接头文献中的灌浆料与筒壁拉脱及套筒被拉断的破坏情况.与单根钢筋相比,该类接头力-位移曲线、极限承载力接近,刚度稍差.相同钢筋,套筒外钢筋拉断试件,随着搭接长度增加,套筒的横向约束减弱;钢筋滑移的试件,随着钢筋直径的增加,套筒的横向约束增强.分析了套筒约束浆锚搭接与对接接头受力机理,表明对接接头对套筒材料抗拉及筒壁与灌浆料的抗滑移性能要求更高.给出搭接接头的力学模型,提出了接头的平均搭接粘结应力和临界搭接长度的计算公式.由于套筒约束接头的搭接长度大大减小,建议该接头的搭接长度为12.5倍的钢筋直径.     

600 MPa钢筋滚压套筒灌浆连接参数化分析

对600 MPa钢筋套筒灌浆连接接头进行参数化分析可为高强钢筋对应套筒规格的研究提供理论依据。文章对钢筋套筒构件进行了单向拉伸试验,利用有限元软件分析了600 MPa钢筋套筒灌浆连接接头的钢筋滑移与套筒应变规律,以及钢筋锚固长度与套筒内腔构造对接头性能的影响。结果表明：环肋数量的增加对光滑段灌浆料滑移影响较大,而对环肋间灌浆料的滑移影响较小;套筒表面环向应变均为压应变,轴向应变既有拉应变也有压应变;钢筋锚固长度达到8d(8倍钢筋直径)后,环肋数量的增加对接头承载力与变形的影响减小。     

页岩陶粒混凝土预制构件钢筋浆锚连接性能试验研究

为了验证页岩陶粒混凝土预制构件纵向受力钢筋采用浆锚连接的适用性和可靠性,对采用该连接形式的钢筋连接试件分别进行了单向拉伸、高应力反复拉压和大变形反复拉压试验,分析页岩陶粒混凝土强度和钢筋搭接长度对其连接性能的影响。试验结果表明：所有试件纵筋均未出现滑移,试件的最终破坏均为接头外钢筋被拉断或屈服;采用浆锚连接的钢筋搭接长度不宜小于1.0l_aE;当钢筋搭接长度大于等于1.0l_aE时,随着页岩陶粒混凝土强度的增加,试件接头的极限抗拉强度有所提高。在满足规定的构造要求下,钢筋浆锚连接形式可用于页岩陶粒混凝土预制构件纵向受力钢筋的可靠连接。     

套筒灌浆搭接连接的L型预制剪力墙抗震试验

为研究套筒灌浆搭接连接的L型预制剪力墙的抗震性能,进行了1片现浇墙和2片竖向钢筋采用Ⅰ型、Ⅱ型套筒灌浆搭接接头(简称APC接头)连接的预制墙拟静力试验,研究了试件的破坏形式、滞回性能、特征荷载、变形、钢筋和套筒应变等。结果表明：预制墙裂缝开展情况与现浇墙基本一致,破坏形式为弯剪破坏;现浇墙破坏出现在边缘墙脚处,而预制墙底部由于套筒约束,薄弱截面上移,破坏时套筒上方混凝土压碎,钢筋压屈;当现浇和预制试件墙体底部箍筋、水平分布钢筋加密时,采用Ⅰ型接头连接的预制墙的开裂、屈服、峰值荷载,刚度,延性和耗能能力与现浇墙相当,采用Ⅱ型接头连接的预制墙的各项指标均优于现浇墙;两种接头在预制墙中均能有效传递钢筋应力,套筒在加载过程中基本处于弹性状态;由于APC接头刚度大,预制墙最大平面外位移绝对值小于现浇墙,但预制试件由于水平接缝影响,平面外扭转出现损伤变形累积。     

新型灌浆套筒的约束机理及约束应力分布

为降低预制装配混凝土结构中的钢筋连接成本,利用无缝钢管,采用冷滚压工艺研制了一种新型钢筋连接用灌浆套筒,通过接头单向拉伸试验,主要研究了套筒的约束机理及约束应力分布.结果表明:该新型接头能够满足JGJ107—2010规定的单向拉伸强度要求;套筒在灌浆料硬化阶段产生的初始约束应力与钢筋、灌浆料、套筒的力学特性及接头尺寸有关,并随灌浆料膨胀率的增加呈线性增长;套筒变形段对灌浆料的平均约束应力大于套筒光滑段,变形段约束主要来自内壁环肋处相互挤压力的径向分力,光滑段对灌浆料的约束取决于灌浆料劈裂变形的大小.     

预应力FRP加固混凝土梁的变形性能研究

结合试验结果对预应力FRP加固混凝土梁的变形性能进行了理论研究。推导了考虑预应力损失的截面屈服曲率、极限曲率和相应的屈服弯矩、极限弯矩表达式：计算了试件在不同预应力度、不同FRP补强率、不同纵筋含钢率情况下的截面曲率延性系数μφ,并进行了相关因素分析;简化M-φ曲线为两折线模型。分析结果表明：预应力度、预应力FRP补强率、纵向受拉钢筋配筋率ρ和纵向受压钢筋配筋率ρ’对截面曲率延性都有影响,其中纵向受拉钢筋配筋率ρ和纵向受压钢筋配筋率ρ’对截面曲率延性影响较显著。推导的理论计算公式和试验结果吻合较好。     

高应力循环荷载作用下钢筋套筒灌浆连接件的性能

装配式建筑结构中钢筋套筒灌浆连接件的力学性能直接关系到结构的安全性。对9种不同类型的钢筋套筒灌浆连接件进行了高应力反复拉压试验。在高应力反复拉伸作用下,试件出现钢筋断裂和粘结滑移2种破坏形式。钢筋锚固长度为8d和7d的试件,连接钢筋被拉断;钢筋锚固长度为6d的试件,套筒内部发生锚固钢筋的粘结滑移。依据弹性力学原理,对钢筋套筒灌浆连接件进行模型简化分析,结合理论计算,推导出锚固钢筋的最小锚固长度临界值为6. 5d。     

高温后灌浆料静动态单轴受压力学性能

灌浆料是套筒灌浆连接的关键组成部分。通过36个试件的单轴受压试验,设置静、动态加载应变率,研究高温后灌浆料的力学性能。结果表明：预烘干(105 ℃、120min)结合升温速率5 ℃/min的复合措施抑制了灌浆料(抗压强度85.7MPa)的爆裂;灌浆料试件的失效模式为竖向通缝式开裂;动态加载应变率(0.067s-1)下的高温后试件峰值应力普遍高于静态下的值,最高可达29.6%;高温后灌浆料应力-应变归一化曲线包括上升、下降两部分,二者均呈现非线性发展特征;通过试验数据的拟合分析,建立高温后灌浆料单轴受压归一化静动态本构模型,并将其应用于高温后套筒灌浆连接高应力反复拉压的有限元模拟分析,率先实现模拟对象的套筒外钢筋断裂,且模拟对象的荷载-位移曲线、峰值荷载等特征与实测结果吻合度较高,并得到400℃为高温作用后套筒灌浆连接失效模式转变的临界温度。     

高温后灌浆料静动态单轴受压力学性能

灌浆料是套筒灌浆连接的关键组成部分。通过36个试件的单轴受压试验,设置静、动态加载应变率,研究高温后灌浆料的力学性能。结果表明：预烘干(105 ℃、120min)结合升温速率5 ℃/min的复合措施抑制了灌浆料(抗压强度85.7MPa)的爆裂;灌浆料试件的失效模式为竖向通缝式开裂;动态加载应变率(0.067s-1)下的高温后试件峰值应力普遍高于静态下的值,最高可达29.6%;高温后灌浆料应力-应变归一化曲线包括上升、下降两部分,二者均呈现非线性发展特征;通过试验数据的拟合分析,建立高温后灌浆料单轴受压归一化静动态本构模型,并将其应用于高温后套筒灌浆连接高应力反复拉压的有限元模拟分析,率先实现模拟对象的套筒外钢筋断裂,且模拟对象的荷载-位移曲线、峰值荷载等特征与实测结果吻合度较高,并得到400℃为高温作用后套筒灌浆连接失效模式转变的临界温度。     

冲击荷载作用下内嵌泡沫铝耗能节点试验

为吸收爆炸时产生的爆炸能量以及减少建筑物所受到的爆炸荷载,提出一种连接防爆幕墙和建筑物的内嵌泡沫铝新型耗能节点.通过冲击试验对这种节点的耗能性能进行试验研究,探究了泡沫铝填充、折板厚度等参数对此节点构件耗能性能的影响.试验结果表明:冲击过程中泡沫铝填充的耗能节点试件,其受压阶段包括弹性、塑性和致密化阶段,可通过钢折板塑性变形以及泡沫铝受压密实过程实现冲击能量的吸收与消耗,而无泡沫铝填充的节点试件仅依靠折板塑性变形转动耗能.在试验结果基础上,利用LS-DYNA有限元软件建立了耗能节点构件的精细化有限元模型,并对冲击试验结果进行了验证,得到了吻合程度较好的力-位移曲线.试验和有限元分析表明,内嵌泡沫铝新型节点构件耗能性能优良,泡沫铝填充可以明显改善此类耗能节点的耗能性能.     

木-混凝土连接性能试验研究

目的研究木与混凝土间粘结作用,为木-混凝土组合结构的研究奠定前期基础．方法根据设置于木材表面抗剪连接件的形式及抗剪连接件数量的不同设计制作了三组共计九根木与混凝土间抗剪连接件试件和一根无抗剪连接件的对比试件,采用推出试验方法对木材进行加载直至木与混凝土间发生滑移破坏．结果通过推出试验获得了木-混凝土推出荷载的大小、木材在混凝土中滑移量、木材表面抗剪连接件荷载作用下其应力变化等相关实验数据．结论抗剪连接件的存在能够明显抑制木材与混凝土间受力过程中的相对滑移,相对滑移量的减少与抗剪连接件数量成正比,同时也与抗剪连接件形式有关;加载过程中抗剪连接件所受应力与抗剪连接件形式有关,同时也与抗剪连接件距加载点距离有关;研究也表明：抗剪连接件的存在对木与混凝土间粘结力的提高无明显影响。     

混凝土与钢纤维混凝土双轴拉伸与拉压作用的试验研究

对素混凝土与钢纤维混凝土在双轴拉伸与拉压应力作用下的性能进行了试验研究。试验结果表明：混凝土双轴拉拉伸强度低于单轴拉伸强度，在双轴拉压区段抗压强度随拉应力的增加而降低，钢纤维的掺入（掺量不太高）对混凝土的破坏形态影响不很明显，但使混凝土限拉应变有所增加，同时给出了混凝土在双轴拉伸与拉压区段实用的极限强度准则。