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。     

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。     

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.     

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。     

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.     

考虑端部缺陷的装配式建筑灌浆套筒力学特性研究

为解决装配式建筑构件节点连接施工时存在端部灌浆缺陷的受力性能问题，以肯尼亚内罗毕CBK基金大楼项目为研究背景，考虑全灌浆钢筋套筒端部存在灌浆缺陷对连接性能的影响，运用室内试验的方法，设计了6种不同工况进行了轴向拉伸试验，研究了钢筋直径、锚固长度和加载速率对极限承载力的影响。研究结果表明，试件的荷载-位移曲线均经历3个阶段，即加载初期的荷载线性增长阶段（Ⅰ阶段）、荷载非线性增加阶段（Ⅱ阶段）、荷载线性减低阶段（Ⅲ阶段），锚固长度减小会导致Ⅱ阶段缩短；随着锚固长度、钢筋直径的减小，加载速率的增加，灌浆套筒试件的极限强度不断降低，这3个因素对灌浆套筒的力学特性具有显著影响；相比于无端部缺陷的荷载位移曲线，存在端部缺陷时，同一工况下灌浆套筒试件的极限荷载会降低，表明存在端部缺陷时会加剧极限强度折减的不利影响。     

灌浆饱满度对半灌浆套筒钢筋连接性能影响的试验研究

灌浆饱满度是影响装配式结构钢筋套筒灌浆连接可靠性的重要因素,考虑灌浆饱满度、钢筋位置、钢筋强度级别等因素,制作了51个GTJB4 20/20型半灌浆套筒钢筋接头试件进行试验,研究灌浆饱满度对接头抗拉强度和变形性能的影响。结果表明,随着灌浆饱满度的降低,接头的变形性能先于抗拉强度出现降低,钢筋拔出破坏时,接头变形性能大幅降低;灌浆饱满度为62.5%时,接头试件出现了灌浆端钢筋拔出破坏,灌浆端拔出破坏的试件抗拉强度与灌浆饱满度密切相关;灌浆端钢筋拔出破坏试件在达到最大力后会有二次锚固现象;当灌浆饱满度不小于87.5%时,接头残余变形基本一致,当灌浆饱满度减小至75%时,接头残余变形迅速增大;套筒与灌浆端钢筋的相对滑移占接头残余变形的比例随灌浆饱满度的降低而增大;灌浆端钢筋拔出破坏时,接头最大力下总伸长率大幅降低;钢筋偏置对接头抗拉强度的影响不明显,但钢筋偏置试件的最大力下总伸长率总体上要小于钢筋对中试件,且偏置试件的变形性能对灌浆饱满度更敏感。研究结果为套筒灌浆连接质量的验收和处理提供依据。     

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。     

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。     

考虑钢筋偏心影响的铸造半灌浆套筒连接性能试验研究

为研究钢筋偏心(垂直偏心和斜向偏心)对铸造半灌浆套筒连接性能的影响,设计制作了18个铸造半灌浆套筒连接试件,通过拉伸试验研究钢筋偏心对试件破坏形态、强度与变形性能、灌浆料损伤程度的影响。结果表明,钢筋垂直偏心和斜向偏心对接头极限承载力影响较小,主要影响接头的变形性能,且出浆口所在截面为最危险截面;钢筋垂直偏心使贴近钢筋一侧筒壁应变大于另一侧对称位置应变,且钢筋斜向偏心试件具有相同的应变分布规律;钢筋居中试件灌浆料损伤深度最小,斜向偏心试件损伤深度最大,垂直偏心试件次之。最后,建立了铸造半灌浆套筒连接接头极限承载力分析模型,接头极限承载力计算结果与试验结果吻合良好,误差小于10%。     

环境温度对钢筋套筒灌浆连接接头性能的影响

钢筋套筒灌浆连接的施工质量是影响预制装配整体式混凝土结构可靠度的最关键因素。为了研究环境温度以及养护龄期对钢筋套筒灌浆连接施工质量的影响,制作了90个试件进行了单调拉伸试验。研究表明,养护温度越高,灌浆套筒试件的早期极限承载力越高;当灌浆料的强度小于62.5 MPa时,灌浆料的抗压强度与灌浆套筒试件的极限承载力呈线性关系,当灌浆料强度大于62.5 MPa时,灌浆料强度对接头性能影响不大。     

快速往复荷载下装配式钢管混凝土边框剪力墙抗震性能试验研究

为研究快速往复荷载下装配式钢管混凝土边框剪力墙的抗震性能,设计制作了3片足尺单层单跨装配式钢管混凝土边框剪力墙试件,分别进行0.1,5,20 mm/s加载速率下的往复荷载试验,对其破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、承载能力、延性系数、耗能能力及刚度退化等方面进行对比分析。试验结果表明:试件破坏均为墙体边框钢管屈服后底角混凝土压溃,而钢筋及钢管连接节点处未发生明显变化,说明套筒灌浆连接技术满足装配式结构受力要求。加载速率对装配式钢管混凝土边框剪力墙的抗震性能影响有限,加载速率较静态加载提高200倍时,剪力墙承载力提高6%,延性系数降低20%,等效黏滞阻尼比降低13.1%。     

灌浆密实度及钢筋偏置对钢筋灌浆套筒连接性能的影响研究

装配式混凝土结构中,灌浆密实度是影响钢筋套筒灌浆连接可靠性和安全性的重要因素。对不同灌浆密实度和钢筋偏置的钢筋灌浆套筒试件进行单向拉伸试验,研究试件连接性能。试验结果表明,灌浆密实度大,试件最终破坏形式为钢筋拉断,抗拉强度、残余变形和最大拉力下总伸长率均能满足标准技术要求,钢筋偏置基本不影响试件连接性能;灌浆密实度小,试件最终破坏形式为钢筋拔出,抗拉强度降低、残余变形增大、最大拉力下总伸长率减小。灌浆密实度越小,钢筋偏置距离越大,对钢筋灌浆套筒接头试件的连接性能越不利。     

钢筋套筒挤压搭接连接预制空心楼板-叠合梁节点试验

为研究受拉钢筋套筒挤压搭接连接的预制空心楼板-叠合梁连接节点在竖向荷载作用下的受力性能,进行了2个筒芯内模布设方向不同的预制空心楼板-叠合梁连接节点和1个现浇空心楼板-叠合梁连接节点的静力试验。结果表明:3个试件的裂缝分布相同、破坏形态相同,均为空心楼板受弯破坏;试件的试验承载力与规范计算承载力的比值均大于1.05,可采用规范正截面受弯承载力公式计算预制空心楼板的受弯承载力;试件的名义屈服荷载、峰值荷载、峰值点割线刚度基本相同;预制空心楼板受拉钢筋套筒挤压搭接接头可有效传递钢筋拉力。     

预制混凝土柱采用套筒灌浆连接与螺栓连接的抗震性能对比研究

通过对3个套筒灌浆连接和3个螺栓连接的预制混凝土柱在低周反复荷载作用下的试验研究,对比分析了两种连接方式在不同轴压比作用下的破坏形态、破坏模式、试验曲线、连接构造对抗震性能的影响。结果表明:轴压力的作用能够有效增强试件的耗能能力,套筒灌浆连接试件与螺栓连接试件的承载力相当,加载后期其刚度退化速率更小,位移延性更好。     

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。     

不同拼接构造的装配式圆柱墩偏压性能试验

既有的试验研究表明采用CFST凸榫-灌浆套筒混合连接的装配式圆柱墩的抗震性能优于整体现浇桥墩,但目前涉及这类拼装桥墩的偏压性能试验研究较为少见。进行了采用混合连接、灌浆套筒连接、CFST凸榫连接的拼装桥墩和整体现浇桥墩的大、小偏压性能试验,对不同类型桥墩的损伤机理和破坏模式进行比较分析,并采用JTG 3362—2018规范对试件的受压承载力进行计算,结果表明：采用混合连接桥墩的破坏模式和损伤过程与整体式桥墩在总体上是相近的,均为在小偏压状态下表现为受压侧混凝土压碎破坏,在大偏压状态下表现为受拉侧钢筋屈服破坏;相对于整体现浇试件,在大、小偏压荷载作用下,混合连接试件的承载力分别提高了6%和2%、灌浆套筒连接试件的承载力分别下降了6%和提高了8%、CFST凸榫连接试件的承载力分别下降了20%和27%;与其他类型拼装桥墩试件不同,采用混合连接的拼装桥墩试件的实测承载力均大于JTG 3362—2018规范的计算结果。     

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。     

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...