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.     

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.     

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.     

钢筋直螺纹连接强度分析

针对钢筋剥肋滚轧直螺纹套筒连接技术的强度及连接的最小螺纹扣数等方面研究处于试验研究阶段,理论分析相对匮乏的情况,通过有限元分析软件ANSYS为此研究提供一定的理论支撑.在建立螺纹接触仿真分析模型的基础上,对钢筋直螺纹连接方式下不同连接长度的钢筋与套筒的应力分布进行了计算.计算结果表明,随着钢筋和套筒连接长度的增加,连接强度增加;钢筋和套筒最佳连接长度为9～11扣螺纹.计算结果与试验结果完全吻合.     

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.     

钢筋套筒灌浆搭接连接的预制框架柱抗震试验

为研究竖向钢筋采用新型套筒灌浆搭接连接的预制柱的抗震性能,在已研发的Ⅰ、Ⅲ型套筒灌浆搭接接头的基础上进行了1个现浇柱、2个预制柱的拟静力试验.试验现象如下:现浇柱的初始水平裂缝出现在根部,预制柱由于套筒约束了混凝土的竖向应变,初始水平裂缝出现在套筒顶面;极限状态下现浇柱压碎区段长,预制柱压碎区段短.试验结果表明:预制柱的开裂、屈服荷载略大于现浇柱,极限荷载高于现浇柱;预制柱的开裂、屈服位移与现浇柱相近,极限荷载时位移、极限位移、延性系数大于现浇柱.由于预制柱根部套筒范围内箍筋加密,预制柱的耗能能力略优于现浇柱.Ⅰ、Ⅲ型套筒上下方钢筋应变基本一致,表明Ⅰ、Ⅲ型套筒在预制柱中能够很好的传递钢筋应力.     

新型灌浆套筒凸肋深度力学性能研究

良好灌浆套筒的力学性能是保证装配式结构整体性的关键。论文结合粘结滑移理论，通过对套筒凸肋深度轴向应力、各肋Mises应力、灌浆料第三主应力及套筒极限应力等参数的分析，着重研究新型灌浆套筒凸肋深度对其力学性能的影响。结果表明：套筒凸肋深度与其极限应力有着明显的对应关系，套筒凸肋深度增加，套筒极限应力逐渐增大；套筒凸肋深度与位移有着明显对应关系，套筒凸肋深度增加，其位移变化较缓，但总体位移相差不大；套筒凸肋深度与灌浆料第三主应力有明显关系，套筒在一定凸肋深度范围内，其内部凸肋深度的增加有利于提高灌浆套筒整体力学性能，当凸肋深度超过一定范围后，试件承载力有所下降。     

套筒内锈蚀钢筋与灌浆料黏结性能试验研究

为了研究钢筋锈蚀对灌浆套筒接头连接性能的影响,通过对 20个进行人工锈蚀的试件开展拉拔试验,获得灌浆套筒内不同直径的钢筋在不同锈蚀率情况下的破坏形态、锚固内部钢筋应变和荷载滑移曲线. 对比分析不同直径钢筋在不同锈蚀率情况下的黏结应力分布曲线、相对滑移曲线和不同锚固位置处的黏结滑移曲线. 通过试验结果和理论分析,发现随着...     

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.     

钢筋半套筒灌浆连接的高温静力拉伸性能

对12个钢筋半套筒灌浆连接试件在高温下进行了静力拉伸试验,并将12根同批次钢筋在同条件下进行试验作为参照.研究了温度对钢筋半套筒灌浆连接的影响,以及钢筋半套筒灌浆连接与钢筋在高温下力学性能的差异.结果表明:半套筒灌浆连接试件在高温下的极限抗拉强度与钢筋相近,试件破坏形式为钢筋被拉断、钢筋刮犁式拔出两种;钢筋半套筒灌浆连接在200℃及以下温度条件下与钢筋单向拉伸的本构关系相似,在400℃及以上温度条件下其力学性能与钢筋存在一定差异;在常温及400℃高温下,试件的破坏模式均为钢筋被拉断,在600℃高温下半套筒灌浆连接灌浆段钢筋可能先被拨出,而非拉断.     

预制装配式结构GFRP灌浆套筒设计与数值分析

目前,装配式混凝土结构预制构件的连接主要采用钢筋灌浆套筒技术,由于钢套筒在耐腐蚀性和灌浆密实度检测等方面存在不足,从而限制了装配式混凝土结构的发展和应用。为解决此问题,文章采用玻璃纤维复合材料(glass fiber reinforced polymer,GFRP)作为套筒材料,设计出一种GFRP全灌浆套筒,具有质量轻、强度高、耐腐蚀、对电磁波无屏蔽作用等优点;基于ABAQUS有限元软件,提出一种可用于模拟GFRP灌浆套筒单向拉伸的方法,并与已有GFRP灌浆套筒试验进行对比分析,验证该方法的可行性和准确性;利用该方法对8个不同参数的GFRP灌浆套筒进行数值模拟,分析其受力性能、失效特征及设计参数。结果表明,钢筋锚固长度不小于7.5倍连接钢筋直径、套筒直径40～50mm、套筒厚度不小于5mm时,GFRP灌浆套筒连接接头满足相关规范中Ⅰ级接头中单向拉伸强度要求,且具有理想的破坏形式。     

灌浆套筒连接装配式剪力墙的易损性模型

为实现灌浆套筒连接剪力墙结构的抗震性能化设计,根据57个足尺灌浆套筒连接剪力墙试验数据进行易损性分析.首先,以位移角为工程需求参数,依据该类构件的损伤演化特征提出了6个损伤状态;其次,获得了该类剪力墙的易损性模型和各损伤状态下的易损性参数,量化评价了设计轴压比和剪跨比2个关键设计参数对其易损性的影响;最后,将灌浆套筒连接剪力墙与现浇剪力墙的易损性曲线进行对比分析.结果 表明:除坐浆层或墙体开裂外,其余损伤状态下的易损性曲线均可较好满足对数正态分布;灌浆套筒连接剪力墙和现浇剪力墙之间的易损性参数存在差异,保护层剥落和钢筋受压屈曲对应的位移角拟合中值绝对差值均达到0.08％.     

灌浆套筒的冲击回波检测及信号处理方法

采用冲击回波法对不同灌浆程度、不同套筒布置的钢筋套筒-预制剪力墙模型试件进行检测试验，利用同步叠加平均算法和小波变换相结合的方法对冲击回波信号进行处理，并对试件的频谱特征进行了分析.结果表明：采用同步叠加平均算法对冲击回波信号进行去噪处理，可以有效提高信噪比；无论套筒位置如何，当套筒灌浆存在缺陷时，试件的厚度频率强度均会增加，套筒频率强度则随存在灌浆缺陷的套筒埋深的增大呈现先减小后增加的趋势；套筒尺寸较小而且套筒灌浆缺陷属于环状缺陷，相对于条带状缺陷，其更易受到材料和振型的干扰.后期可通过增加测试点数量或改进频率分析和信号处理的方法来进一步提高检测的精度和可靠性.     

海上风机基础灌浆连接段轴心受压承载力数值分析

采用有限元分析方法,对海上风机基础灌浆连接段进行数值参数分析,主要研究了径向刚度、长径比和剪力键高距比对轴心受压承载力的影响,分析了套管与灌浆料之间接触压力的分布规律。研究结果表明,径向刚度的增加可以增强套管和桩管对灌浆料的约束效应,提升灌浆连接段的轴心受压极限承载力和延性;长径比能够提升灌浆连接段轴心受压承载力,但随着长径比的提高,等效黏结强度不断减小,结构的延性也相应地降低;剪力键高距比主要通过影响灌浆段的有效剪力键对数来影响灌浆连接段的轴心受压极限承载力,因此,提升高距比能够提高灌浆连接段的轴心受压承载力。     

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。     

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.     

钢筋套筒灌浆搭接连接的预制剪力墙抗震试验

为改善钢筋灌浆套筒连接的施工便利性,在已研发的内径大、施工方便的Ⅰ和Ⅲ型套筒灌浆搭接连接的基础上,进行了1片现浇剪力墙和2片纵筋采用Ⅰ与Ⅲ型套筒搭接连接的预制剪力墙拟静力试验.结果如下,现浇墙初始裂缝出现在墙底部,而预制墙由于套筒竖向约束,初始裂缝出现在套筒上方,预制墙开裂荷载大于现浇墙;在极限状态时,现浇墙两侧根部混凝土压碎,而预制墙套筒上方混凝土先压碎,后套筒外侧混凝土保护层局部脱落而破坏;预制墙开裂、屈服荷载、极限位移大于现浇墙,极限承载力与现浇墙的基本相同,但延性略差;由于套筒区域边缘构件箍筋及墙身水平钢筋的加密,预制墙的耗能略优于现浇墙;钢筋应变曲线一致性表明,Ⅰ和Ⅲ型套筒在预制混凝土剪力墙中能够很好地传递钢筋应力.     

套筒灌浆缺陷下装配式混凝土柱及框架的抗震性能

为系统研究灌浆缺陷下装配式混凝土结构的受力性能,提出一种可行的有限元模拟方法。该方法采用截断钢筋模拟灌浆缺陷导致的钢筋连接失效,并结合多点约束绑定(MPC)的方式连接纤维单元。在此基础上,对混凝土柱及框架的抗震性能参数进行分析。研究结果表明:所提出的灌浆缺陷模拟方法适用性较强,其滞回性能模拟计算结果与试验结果较吻合;灌浆缺陷的数量及分布均对柱抗震性能产生较大的不利影响,当柱截面受拉或受压一侧的钢筋连接都有缺陷时其抗震性能下降更多;当柱钢筋连接存在灌浆缺陷时,框架抗震性能也有较大程度下降;相对于仅边柱存在灌浆缺陷的情形,边柱和中柱同时存在灌浆缺陷的框架结构抗震性能更差,其中,最不利情形下的耗能能力仅为完好框架的62.9%。