新型变形灌浆套筒连接接头性能试验研究

利用普通无缝钢管通过冷滚压工艺研制了一种新型钢筋连接用灌浆套筒。采用该套筒设计制作了5个接头试件并进行了单向拉伸试验,研究该灌浆套筒连接的结构性能和工作机理。研究结果表明,钢筋锚固长度取8倍钢筋直径时,试件均为钢筋断裂破坏,接头抗拉强度与钢筋抗拉强度标准值的比值fu/fbuk≥1.10,满足《钢筋机械连接技术规程》JGJ107—2010中的I级接头单向拉伸强度要求;套筒内腔结构对套筒的约束机理及应变分布有显著影响,套筒应变分布与内腔结构对应,在光滑段和变形段表现出不同的规律;套筒变形段对灌浆料的约束主要来自内壁环肋处相互挤压力的竖向分力,光滑段对灌浆料的约束取决于灌浆料劈裂变形的大小。     

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。     

半套筒灌浆连接的性能检验与施工技术

套筒灌浆连接作为装配式建筑中钢筋的主要连接方式得到广泛应用,其中半套筒灌浆连接采用螺纹连接与灌浆连接共同作用的方法,能够有效减少灌浆料用量并加快施工速度。通过对GT4型钢筋半套筒灌浆接头进行单向拉伸试验、高应力反复拉压试验、大变形反复拉压试验,证明该型套筒灌浆接头能够满足相关标准中I级接头所规定的强度及变形性能要求,可用于装配式建筑施工。同时对半套筒灌浆连接施工工艺及灌浆饱满度检查方法进行要点总结,对于该技术能够安全有效应用于装配式混凝土结构连接节点提供了参考。     

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.     

聚乙烯醇纤维水泥基灌浆套筒接头承载性能的研究

通过对6个中心拉拔试件和27个灌浆套筒接头试件的单向拉伸试验,分析聚乙烯醇(PVA)纤维、钢筋锚固长度以及有无约束对灌浆套筒接头受力性能的影响。结果表明:PVA纤维能够提高无约束状态钢筋与灌浆料的黏结强度,对套筒约束状态接头连接性能影响不明显。增加钢筋锚固长度,接头连接刚度越大,荷载滑移曲线发展越平稳。当灌浆料强度达到85～90 MPa时,锚固长度为6倍钢筋直径即可满足接头强度要求。套筒约束能够提高套筒与灌浆料和钢筋之间的黏结强度。     

采用UHPC灌浆材料大口径全灌浆#br# 连接套筒接头的性能研究

装配式结构的薄弱环节在于连接接头,采用套筒连接时,常见问题包括多个套筒灌浆时套筒难以同时灌满、空腔以及注浆完成后的回流、灌浆料强度与收缩等灌注质量难以控制、预制构件底部预留分腔的密封性不好。为降低这些问题导致的节点连接薄弱风险,文章提出使用含有钢纤维、超细石英砂的超高性能混凝土UHPC(Ultra high Performance Concrete)灌浆材料,通过重力式灌浆来进行钢筋与套筒的全断面连接,该方法提高施工安全性,保证浇筑质量可视化。通过57个大口径全灌浆套筒重力灌浆连接接头的单向拉伸试验,改变钢筋直径d、锚固长度la及灌浆料种类,研究连接方式的可行性。结果表明：试件符合《钢筋套筒灌浆连接应用技术规程》(JGJ 355—2015)和《钢筋机械连接技术规程》(JGJ107—2016)中Ⅰ级接头要求;拉伸过程中套筒始终处于弹性阶段,满足强度要求,有较高安全储备,重力式灌浆连接方式可行;由于钢纤维的桥接作用使灌浆料抗劈裂性能增强,采用含有钢纤维的UHPC灌浆料能进一步提高钢筋与灌浆料的黏结强度,减小钢筋的锚固长度。钢筋断裂破坏时临界锚固长度建议值为5.5d,较《钢筋套筒灌浆连接应用技术规程》要求的8d降低31.25%。     

采用UHPC灌浆材料大口径全灌浆连接套筒接头的性能研究

装配式结构的薄弱环节在于连接接头,采用套筒连接时,常见问题包括多个套筒灌浆时套筒难以同时灌满、空腔以及注浆完成后的回流、灌浆料强度与收缩等灌注质量难以控制、预制构件底部预留分腔的密封性不好。为降低这些问题导致的节点连接薄弱风险,文章提出使用含有钢纤维、超细石英砂的超高性能混凝土UHPC(Ultra-high Performance Concrete)灌浆材料,通过重力式灌浆来进行钢筋与套筒的全断面连接,该方法提高施工安全性,保证浇筑质量可视化。通过57个大口径全灌浆套筒重力灌浆连接接头的单向拉伸试验,改变钢筋直径d、锚固长度l_a及灌浆料种类,研究连接方式的可行性。结果表明:试件符合《钢筋套筒灌浆连接应用技术规程》(JGJ 355—2015)和《钢筋机械连接技术规程》(JGJ107—2016)中Ⅰ级接头要求;拉伸过程中套筒始终处于弹性阶段,满足强度要求,有较高安全储备,重力式灌浆连接方式可行;由于钢纤维的桥接作用使灌浆料抗劈裂性能增强,采用含有钢纤维的UHPC灌浆料能进一步提高钢筋与灌浆料的黏结强度,减小钢筋的锚固长度。钢筋断裂破坏时临界锚固长度建议值为5.5d,较《钢筋套筒灌浆连接应用技术规程》要求的8d降低31.25%。     

组合方形灌浆套筒连接性能试验

针对套筒加工工艺、材料、成本等问题,提出了一种由标准无缝方形钢管与带肋钢筋以及螺旋箍筋通过组合拼装而成的新型组合方形灌浆套筒。利用该组合方形套筒,制作了9个7.5倍～12.5倍直径锚固长度的接头试件,通过轴拉试验对接头拉伸性能和工作机理进行研究。结果表明:所有试件均在接头外钢筋某处断裂,接头抗拉强度与连接钢筋抗拉强度标准值的比值均大于1.10,满足规程JGJ 107—2010中对Ⅰ级接头单向拉伸强度要求,当试件的锚固长度达7.5d(d为连接钢筋直径)即可满足条件; 套筒内腔中四角嵌入的焊接钢筋以及螺旋箍筋对套筒的约束机理和应变分布有重要的影响,嵌入的焊接钢筋能承担接头传过来的部分拉力,从而降低方形钢管表面的应力,同时焊接钢筋表面的横肋能有效增加套筒内壁与灌浆料之间的黏结力; 箍筋能进一步约束灌浆料从而提高接头的整体性; 套筒表面应变基本均匀分布,不会出现因套筒截面加工变形导致应变反转等现象。     

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。     

套筒内腔构造对钢筋套筒灌浆连接黏结性能的影响

为研究套筒内腔构造对钢筋套筒灌浆连接黏结性能的影响,考虑套筒内腔环肋数量、间距、凸起高度等参数,制作了31组不同规格的钢筋连接试件,并进行了单调轴向拉伸试验和理论分析。结果表明：增加套筒环肋数量及内壁凸起高度,可提高钢筋套筒灌浆连接的承载力,减小钢筋屈服前的连接位移,但随着环肋数量和凸起高度的不断增加,内腔构造的变化对连接钢筋黏结性能的影响程度逐渐减小;套筒环肋每端不宜少于3道,内壁凸起高度应大于1.0 mm,并应分布在钢筋非弹性段长度内,在钢筋弹性段布置环肋或增大环肋凸起高度会削弱钢筋的黏结性能;基于试验得到的钢筋平均黏结应力,提出了钢筋非弹性段长度的计算方法。     

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20mm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。     

套筒灌浆连接受拉性能回顾与分析

首先通过文献收集与整理,总结了国内外对于套筒灌浆连接的基本要求。基于已有试验研究成果,提出普通套筒灌浆连接受拉的失效模式。基于黏结失效机理,再提出基于钢筋与灌浆料黏结的普通套筒灌浆连接受拉承载力计算表达式,通过17个文献试验数据的拟合分析与16个其他试验数据的验证分析,证明所提表达式的准确性。此外,还建立了套筒与灌浆料的摩擦力计算表达式,并指出摩擦力是灌浆料与套筒共同工作的关键因素。最后建议普通套筒灌浆连接受拉承载力取经过试验数据校正后的三个表达式计算结果的最小值,此外套筒与灌浆料之间的摩擦系数不低于0.59的要求还需要更多的研究进行验证。     

钢筋套筒灌浆连接件的力学性能

对20个套筒灌浆连接件进行单轴拉伸试验,研究了套筒种类、锚固长度和钢筋直径对套筒筒壁应变的影响。采用ANSYS Workbench有限元软件,以钢制套筒连接件为原型进行建模分析,对比了试验和有限元模拟得到的钢筋应力-筒壁应变曲线。采用相同的建模方法建立了2种规格的钢制套筒连接件模型,通过模拟试件的单轴受拉试验研究了净距改变对套筒筒壁应变的影响。结果表明:钢筋直径和锚固长度相同的钢制套筒与铸铁套筒对比,其筒壁应变在相同钢筋应力水平下较小; 当套筒材质、钢筋直径相同时,连接锚固越长的试件具有越小的筒壁应变值; 以连接钢筋直径作为变量时,连接钢筋越粗的试件其筒壁应变值越大; 模拟的曲线可以反映出试件的破坏过程,可以较好地表现出筒壁测点的应变实际发展,证明有限元方法能够有效模拟套筒灌浆连接件单向拉伸状态下的受力状态; 在相同拉力水平下,净距大的连接件筒壁部分的筒壁应变较小。     

Bending behavior of grouted connections considering eccentricity errors

为研究偏心误差对海上风机灌浆连接段受弯性能的影响,完成了3根灌浆连接段四点弯曲静力加载试验,对比竖向荷载-挠度曲线、纵向应变分布等。同时采用ABAQUS进行有限元数值分析,通过比较破坏形态,荷载-位移曲线,验证模型的合理性。研究结果表明,在纯弯矩作用下,灌浆连接段最终破坏模式为套管受弯破坏并伴随局部屈曲,试件受拉侧浆体端部出现径向裂缝,同时还观察到浆体与钢管接触面张开。对该连接段进行有限元参数分析,考察灌浆材料强度、钢管材料屈服强度、偏心距和套管厚度对其受力性能的影响。试验与数值分析结果均表明在现有偏心距范围内,偏心误差对灌浆连接段受弯承载力影响有限。而钢管屈服强度和套管厚度会显著影响连接段的荷载-位移曲线。钢管屈服强度的增加会显著提高其承载力,而随着套管厚度的增加,破坏模式转为桩管受弯破坏,承载力小幅增长。     

A new pressurised grouted connection for steel tubulars

The paper presents a new method for enhancing the strength of grouted connections using pressurised grout. Previous related research and design rules are reviewed, and the basis of a new finite element analysis is outlined. The results of model tests on the new connection show good agreement with the analysis.     

活性粉末混凝土中带肋钢筋搭接性能试验研究#br#

为明确活性粉末混凝土RPC（reactive powder concrete）中带肋钢筋搭接连接的受力性能,合理确定RPC中纵筋的搭接长度,以纵筋搭接长度、RPC强度、搭接钢筋净距和配箍率为试验参数,对39个RPC中的钢筋搭接连接试件进行对拉试验,获得各试验参数对RPC中带肋钢筋搭接连接性能的影响规律。结果表明：对拉荷载作用下,RPC中带肋钢筋搭接连接分别出现钢筋拔出和拉断两种破坏模式,对于保护层厚度小于2倍钢筋直径的拔出破坏试件,一般还伴随外围RPC劈裂裂缝的出现;对于拔出破坏试件,搭接区域的搭接强度随搭接长度增大而略有减小、随RPC强度和配箍率的增加而增大;相较于搭接长度为100mm的试件,搭接长度为150mm试件的搭接强度约减小5%;强度等级为100MPa、120MPa和150MPa的RPC与直径为20mm带肋钢筋间的搭接强度分别约为17.5MPa、19.5MPa和21.1MPa;相较于未配箍筋试件,配箍率为0.34%和0.75%试件的搭接强度分别提高7.8%和13.1%;相较于钢筋净距为20mm试件,净距为0和40mm试件的搭接强度分别约减小5%和8%,但净距40mm试件搭接强度的降低主要是由于试件RPC保护层厚度过小,使得钢筋外围RPC产生劈裂所致。根据试验结果,建立搭接区域钢筋表面搭接强度及临界搭接长度的计算公式,并以该文及其他研究者的试验结果验证了所提公式的适用性,据此可确定带肋钢筋在RPC中的临界搭接长度。     

Bond strength of hot-dip galvanized reinforcement in normal strength concrete structures

Hot-dip galvanizing is one of the methods used to solve the problem of corrosion of reinforcement in concrete structures. The few research reported in the literature on the effect of galvanizing on bond strength of reinforcing bars anchored in pullout specimens, indicates contradictory results. The primary objective of this paper is to evaluate experimentally the effect of hot dip galvanizing on the bond capacity of tension lap splices. The test results may have an implication on the development length and splice length design provisions of galvanized bars in building design codes. To achieve the objective, six concrete beam specimens were tested in positive bending. For each of three bar sizes 20, 25, and 32 mm, two companion beams identical except for whether the bars were black or galvanized, were tested. Each beam was designed with bars spliced at midspan in a constant moment region. The nominal concrete strength was 28 MPa. The mode of failure was splitting of the concrete cover in the splice region. The test results indicated that the use of galvanized bars has a negligible negative effect on bond strength of reinforcement in normal strength concrete.