套筒约束灌浆料与钢筋黏结强度试验研究

为了对装配式混凝土结构中套筒灌浆连接接头钢筋与灌浆料的黏结性能进行研究,设计了30个灌浆套筒连接节点进行拉拔试验,研究了钢筋锚固长度、灌浆料抗压强度、灌浆料厚度和钢筋直径四个参数对黏结强度的影响.试验结果表明：随着锚固长度增加,钢筋与灌浆料之间的黏结强度降低;随着灌浆料抗压强度增加,钢筋与灌浆料之间的黏结强度增加;随着灌浆料厚度的增加,黏结强度降低,对于12 mm的钢筋,当灌浆料厚度在9 ~ 11 mm之间时,灌浆料厚度对黏结强度影响较小,当灌浆料厚度超过11 mm时,影响显著增加;黏结强度随着钢筋直径的增加而增大.根据试验量测的套筒应变和隔离体受力平衡模型,得到了黏结强度与约束应力、灌浆料抗压强度的关系式,可供工程实际中套筒灌浆连接节点锚固长度取值参考.     

钢筋套筒灌浆接头力学性能试验研究

作为装配式建筑预制构件间钢筋连接的主要方式,套筒灌浆技术得到广泛应用。通过对四种类型,共计48根套筒灌浆接头试件分别进行单向拉伸、高应力反复拉压以及大变形反复拉压试验,分析钢筋直径、套筒结构形式和钢筋偏位对套筒灌浆接头力学性能的影响。结果表明,四种类型接头试件均可满足相关标准中Ⅰ级接头性能要求;钢筋直径越大,接头试件极限承载力越大,而钢筋直径大小对钢筋与灌浆料之间锚固性能影响很小;同一钢筋直径半套筒灌浆接头试件的力学性能略优于全套筒灌浆接头试件;对于发生钢筋断裂破坏的接头试件,钢筋是否偏位对试件力学性能几乎没有影响。     

循环荷载作用下新型钢筋套筒灌浆连接结构性能

为降低钢筋连接成本,利用普通无缝钢管通过冷滚压工艺加工了一种新型钢筋连接用灌浆套筒,并制作了12个钢筋连接接头试件,通过反复拉压试验及单向拉伸试验研究其连接结构性能.结果表明,该连接能够满足JGJ107-2010规定的强度及变形要求;接头经过反复拉压循环加载后,钢筋极限黏结强度较直接拉伸试件约降低10%;由于套筒的约束作用,钢筋套筒灌浆连接残余黏结强度大于极限抗拉强度的50%;套筒每端内壁环肋数量不宜少于3道,并应根据接头承载力要求的提高而适当增加.     

钢筋半套筒灌浆连接高温后的力学性能试验研究

为避免装配式混凝土结构中钢筋半套筒灌浆连接在火灾后发生失效而造成严重后果,制作了27个14 mm钢筋半套筒灌浆连接试件,并通过高温后的单向静力拉伸试验研究其高温后的力学性能. 试验结果表明,钢筋半套筒灌浆连接试件高温后存在钢筋拉断、钢筋刮犁式拔出2种破坏模式,且浇水冷却使试件更容易出现后一种破坏模式;试件在拉伸过程中灌浆端连接钢筋与套筒之间会产生相对滑移,且随着外部温度的升高滑移量呈现非线性的增长趋势;基于600 ℃高温后的试验结果,依据已有黏结强度公式,给出了避免试件灌浆段钢筋在高温后发生刮犁式拔出破坏的建议;通过对试件弹性阶段的钢筋滑移量进行近似分析,得到了高温后自然冷却条件下钢筋滑移量与温度的二次函数关系曲线.     

钢筋半套筒灌浆连接高温后的力学性能试验研究和粘结滑移分析

为避免装配式混凝土结构中钢筋半套筒灌浆连接在火灾后发生失效而造成严重后果,制作了27个14 mm钢筋半套筒灌浆连接试件,并通过高温后的单向静力拉伸试验研究其高温后的力学性能.试验结果表明,钢筋半套筒灌浆连接试件高温后存在钢筋拉断、钢筋刮犁式拔出2种破坏模式,且浇水冷却使试件更容易出现后一种破坏模式;试件在拉伸过程中灌浆端连接钢筋与套筒之间会产生相对滑移,且随着外部温度的升高滑移量呈现非线性的增长趋势;基于600℃高温后的试验结果,依据已有黏结强度公式,给出了避免试件灌浆段钢筋在高温后发生刮犁式拔出破坏的建议;通过对试件弹性阶段的钢筋滑移量进行近似分析,得到了高温后自然冷却条件下钢筋滑移量与温度的二次函数关系曲线.     

含FRP约束环钢筋锚固性能试验

目的研究含FRP约束环的钢筋锚固连接性能,为后续此种套筒连接的钢筋搭接试验研究做准备.方法对66个试件进行静力拉伸试验,试验中主要考虑钢筋直径、约束环直径、约束环壁厚、混凝土强度以及锚固长度等参数的影响,对试验构件的破坏形态以及应力应变曲线进行分析.结果钢筋最小锚固长度为0. 8倍钢筋基本锚固长度时,仍然可以保证钢筋的锚固性能; FRP约束环与内部灌浆料及外围混凝土之间未发生相互滑移及局部破坏的现象.结论含FRP约束环的灌浆钢筋连接技术是一种连接性能可靠、工艺简单、经济效益突出,适合于建筑工业化的预制装配式混凝土结构钢筋连接技术.     

灌浆缺陷对全灌浆钢筋套筒连接性能影响

考虑缺陷类型、缺陷位置与缺陷长度对全灌浆套筒接头连接性能的影响,设计57个试件进行单向拉伸试验,研究灌浆缺陷对其破坏形态、荷载-位移曲线图、应变分布以及承载力等受力性能的影响,分析承载力利用率及黏结强度,对灌浆质量进行评价.结果表明:试件破坏模式有钢筋拉断、灌浆料剪碎后钢筋拔出破坏以及钢筋刮犁式拔出破坏;随缺陷长度增长...     

龄期对钢筋套筒灌浆连接力学性能的影响

水泥基灌浆料在钢筋套筒灌浆连接中发挥关键作用,为研究灌浆料浇筑早期强度发展对连接接头力学性能的影响,运用试验方法和有限元法研究不同龄期下的套筒灌浆连接接头,重点分析了接头的破坏形态、承载力、变形能力及应变分布等方面。结果表明:不同龄期的连接接头呈现出不同的破坏形态,受力机理也存在较大差异;灌浆料龄期对接头承载力和变形性能均有较大影响;有限元法可有效模拟套筒灌浆连接件的受力形式,并进一步验证了试验结果。     

半灌浆套筒连接件抗拉伸性能有限元研究

为了研究半灌浆套筒连接件的抗拉伸性能,采用数字建模方法建立半灌浆套筒有限元模型,研究了钢筋直径、灌浆料强度、钢筋锚固长度、钢筋偏置缺陷等参数的影响规律。研究结果表明,所建立有限元模型能很好地模拟半灌浆套筒连接件的拉伸全过程,且分析结果与试验结果较吻合;随着钢筋直径的增大,半灌浆套筒连接件的极限荷载值和极限位移值均增大;当钢筋锚固缺陷大于2 d时,灌浆料与混凝土间将产生粘结滑移,为防止灌浆料被压碎,建议灌浆料强度应大于100 MPa;钢筋偏置缺陷导致连接件强化阶段荷载值略微降低,沿钢筋受力方向的应力值增大。     

钢筋机械连接接头检验评定问题的研究

钢筋机械连接是通过钢筋与连接件的机械咬合作用或钢筋端面的承压作用,将一根钢筋中的力传递至另一根钢筋的连接方法。目前常用的钢筋机械连接接头类型有：套筒挤压接头、锥螺纹接头、镦粗直螺纹接头、滚轧直螺纹接头、熔融金属充填接头与水泥灌浆充填接头等。对于闪光对焊、电弧焊、电渣压力焊与气压焊等在建设工程中常用的焊接方式,除电渣压力焊对HRB335与HRB400牌号钢筋适用的最大直径为32mm外,其余的均为40mm。但在实际应用中,对于直径为28mm及其以上的钢筋,其焊接性能很不稳定。     

钢筋轴线偏心半套筒灌浆连接高温后的单向拉伸试验研究

为研究火灾后带钢筋轴线偏心的半套筒灌浆连接（half grouted sleeve connection,HGSC）的单向受拉性能,对 48个 HGSC 进行了单向静力拉伸试验,研究了钢筋轴线偏心和高温对不同钢筋直径的高温后 HGSC 力学性能的影响,并结合已有研究给出工程意见 . 结果表明：高温后带钢筋轴线偏心的HGSC主要发生钢筋拉断破坏与钢筋拔出破坏,且随着钢筋轴线偏心率的增大和温度的升高,试件更可能发生钢筋拉断到拔出破坏的转变;钢筋轴线偏心会在高温基础上进一步影响连接性能,钢筋偏心试件的荷载最大下降至无缺陷试件的 94%,滑移量最大增加至173%;建议对HGSC和含该连接的装配式混凝土结构进行设计、施工、火灾后性能评估与修复时,考虑火灾温度和钢筋轴线偏心率的影响,要求不出现钢筋拔出破坏,且破坏时钢筋与灌浆料之间没有明显滑移;焊接能有效地解决连接螺纹端加工质量不佳的问题.     

灌浆套筒内壁剪力槽设置对连接的影响研究

为了研究灌浆套筒内壁剪力槽设置对钢筋灌浆套筒连接受力性能的影响,设计了具有不同分布以及不同数量剪力槽的钢套筒,并对灌浆套筒连接进行单向拉伸试验.结果表明：当套筒内壁剪力槽数量增加,或者从不均匀改成均匀布置后,连接中钢筋肋前灌浆料的应力变得均匀,并且最大应力有所降低,从而提高了连接的承载力;通过ABAQUS子模型分析技术,可以直观看到：钢筋灌浆套筒连接试件受拉时,钢筋横肋和套筒剪力槽凸台之间出现受压短柱,并且随着钢筋拉力增加,受压短柱范围逐步扩大,应力也逐步增大,从而有效抵抗钢筋的拔出力.研究结果可以为灌浆套筒设计制作提供参考.     

灌浆套筒力学性能影响因素研究进展

灌浆套筒作为装配式结构重要连接方式其力学性能对结构安全性具有重大影响。极限承载力,粘结强度作为接头连接件主要力学指标受灌浆料强度,连接钢筋锚固长度,试件偏心,施工扰动,高温,冻融,锈蚀等因素影响。从灌浆套筒自身组分即灌浆料,套筒,连接钢筋出发,总结不同因素对试件力学性能影响,汇总现有不同影响因素下强度计算公式,针对目前发展状况,提出未来研究方向,为装配式建筑进一步发展奠定基础。     

钢筋半套筒灌浆连接的静力拉抻试验研究

为了研究钢筋半套筒灌浆连接试件的力学性能,对14个钢筋半套筒灌浆连接试件进行了静力拉伸试验,试验中研究的主要参数为钢筋直径、套筒尺寸以及钢筋偏位.研究表明:所采用的半灌浆套筒满足强度要求;试件发生了钢筋拉断、钢筋刮犁式拔出和套筒滑丝3类破坏;当破坏形态为钢筋拉断时,钢筋是否偏位对试件的承载力几乎没有影响.在试验结果及分析的基础上,提出了防止试件发生钢筋刮犁式拔出和套筒滑丝破坏的设计方法.     

钢筋套筒灌浆连接件抗火性能研究

目的研究高温条件下钢筋套筒灌浆连接件的连接性能,为采用钢筋套筒灌浆连接方式的装配式建筑在火灾后的性能评估提供理论依据.方法基于顺序耦合法和国际标准升温曲线ISO-834,采用ABAQUS软件对两种规格钢筋套筒灌浆连接构件的高温连接性能进行数值模拟.结果在轴向极限拉伸荷载作用下,当受火时间小于10 min时,灌浆料处于三向受压状态并形成较为明显的斜向受压带;当受火时间达到15 min时,部分灌浆料的最大主应力转变为拉应力;当受火时间大于30 min时,位于套筒中部的灌浆料逐渐转变为三向受拉状态,灌浆料斜向受压带随之消失,构件极限拉伸荷载仅为常温下的30%左右.结论随着受火时间的增加,钢筋套筒灌浆连接构件的极限拉伸荷载随之降低,且主要取决于灌浆料的应力状态.     

灌浆不足对钢筋套筒连接力学性能影响试验

基于已有钢筋套筒灌浆连接的研究成果,通过人为控制灌浆料含量,模拟实际工程中灌浆不足的缺陷,进行套筒连接的静力下单向拉伸试验,研究不同灌浆料含量对静力下钢筋套筒灌浆连接的力学性能、变形性能的影响;进行滞回受力下的高应力反复拉压试验和大变形反复拉压试验,研究不同灌浆料含量对钢筋套筒灌浆连接抗震性能的影响.试验考虑灌浆料含量为影响因素,以钢筋上表面灌浆料的覆没厚度为变量反映水平连接的灌浆料含量,以上侧钢筋在灌浆料中的锚固长度为变量反映竖向连接的灌浆料含量.试验结果表明,钢筋套筒灌浆连接的破坏模式包括钢筋拔出和钢筋拉断,主要取决于钢筋与灌浆料间黏结承载力与钢筋抗拉承载力的相对大小,黏结承载力主要受灌浆料含量的影响.     

灌浆套筒连接钢筋高温后抗拉性能试验

目的研究灌浆套筒连接钢筋高温后的抗拉性能,为采用灌浆套筒连接钢筋的装配式钢筋混凝土结构火灾后性能评估提供依据.方法选定直径为25 mm的钢筋,用灌浆套筒连接,制作5个试件,分为三组.第一组1个试件,不升温,用于抗拉性能对比.第二组和第三组各有2个试件,在火灾试验炉中按ISO 834曲线升温15 min和25 min,用热电偶采集受火试件内灌浆料的温度时间曲线,受火试件的温度降到室温后,在试验机上进行拉伸试验,测出5个试件的极限承载力.结果根据试验结果,初步确定影响试件破坏形式的灌浆料临界温度在700℃附近,拟合出了在ISO 834升温曲线下灌浆料经历的最高温度与套筒连接试件极限承载力之间关系的经验公式.结论火灾产生的高温会降低灌浆料的力学性能,对高温后套筒连接钢筋试件的极限承载力有明显影响;拟合的经验公式对装配式钢筋混凝土结构火灾后性能定量评估具有重要的参考价值.     

套筒水平灌浆缺陷复灌前后对套筒钢筋受拉性能的影响

为检测灌浆套筒由于灌浆不密实对套筒钢筋的受力影响,设计制作了灌浆率为100％、80％、70％、60％的4组不同的套筒进行了拉伸受力试验来验证缺陷对受力的影响程度.结果表明:无缺陷灌浆套筒连接的屈服强度和抗拉强度均满足标准要求,和钢筋力学性质完全一致.对灌浆率为80％灌浆套筒连接的屈服强度能够满足标准要求,但时最大应力只相当于钢筋的屈服强度.对灌浆率为70％灌浆套筒连接未达到屈服强度就被拔出,最大强度仅为钢筋标准屈服强度的33％.对灌浆率为60％灌浆套筒钢筋加载初期就被拔出,最大强度仅为钢筋标准屈服强度的9％.采用高强无收缩灌浆料(GWL)和套筒高强灌浆料(TGL)进行复灌对比试验,采用GWL的套筒不能满足受力要求,其原因是流动性不能满足要求,采用TGL的套筒的力学性能满足规范要求,在工程检测中如发现灌浆缺陷,采用复灌方法是可以解决的,其中灌浆料的选择尤为重要.     

基于数值计算的灌浆套筒受拉性能研究

套筒灌浆连接作为装配式建筑各预制构件间重要的连接方式之一,其可靠性对结构的整体性起着重要作用。以钢筋套筒外形及内部构造为变化参数设计了A、B、C、D四种形式的钢筋套筒,通过数值计算方法模拟其在单向拉力作用下的受拉特性。依据计算结果从套筒的承载能力、延性、破坏形式及与现有规范相关规定进行对比以评估各类套筒的受力特性。计算结果表明,A类套筒因构造形式简单,受力均匀,相比于其余三类套筒表现出了良好的承载力、变形能力及破坏形式,满足规范相关要求。     

套筒约束两根钢筋浆锚搭接拉伸试验研究

为了改善预制构件钢筋连接的施工便利性及提高连接效率,提出两根钢筋套筒约束浆锚搭接接头,进行了12个以搭接长度为变化参数的Ⅱ型搭接接头、63个以搭接长度和钢筋直径为变化参数的Ⅲ型搭接接头的拉伸试验,研究了试件的破坏形态、极限承载力、力-位移曲线及钢筋和套筒的应变,提出搭接接头的平均黏接应力的计算公式.与单根钢筋的I型搭接接头的相同之处为:试件破坏形态有套筒外钢筋拉断及钢筋与灌浆料滑移两种,套筒端部环向拉应变大于套筒中部,套筒中部近钢筋处拉应变大于远钢筋处.直径相同的钢筋拉断试件,套筒中部远钢筋侧环向应变随搭接长度增加而减小;不同处:Ⅲ型接头椭圆型套筒对灌浆料的约束力小于I型接头圆形套筒,造成Ⅲ型接头加载后期套筒外钢筋未表现出明显的屈服台阶,Ⅲ型接头钢筋滑移试件极限荷载时套筒中部远钢筋处环向应变未表现出I型接头随直径d增大而增大的趋势,Ⅲ型接头的搭接长度较大.