灌浆缺陷对钢筋套筒灌浆连接接头强度影响的试验研究

钢筋套筒灌浆连接是装配整体式混凝土结构的核心,对结构整体性能至关重要。针对适应14,20,25mm三种直径的钢筋套筒灌浆连接接头GTZQ4-14,GTZQ4-20,GTZQ4-25,通过在套筒内下段钢筋锚固段底部设置灌浆缺陷,研究了不同大小的缺陷对接头对中单向拉伸强度的影响。研究结果表明,对于常用型号灌浆套筒,当套筒端头灌浆缺陷长度不超过套筒内一侧钢筋锚固长度(8d)的30%时,其接头的对中单向拉伸强度仍能符合要求。研究结果可为套筒灌浆质量检测评估和后续整治提供依据。     

灌浆缺陷对接头高应力反复拉压和大变形反复拉压性能影响的试验研究

针对12组36个适用20mm钢筋直径的套筒接头试件,通过对中单向拉伸试验、高应力反复拉压试验和大变形反复拉压试验,研究了灌浆缺陷及补灌处理对套筒接头受力性能的影响。研究结果表明：端部灌浆缺陷长度不超过钢筋锚固长度8d(d为钢筋直径)的20%时,缺陷对套筒接头的单向拉伸、高应力反复拉压和大变形反复拉压性能均没有明显不利影响;注射补灌技术具有可靠性,可用于灌浆缺陷处理;套筒中部钻孔直径不超过12mm时,钻孔不会影响套筒接头的单向拉伸、高应力反复拉压和大变形反复拉压性能。     

端部缺陷对钢筋套简灌浆连接接头力学性能的影响研究

套筒灌浆连接是装配式建筑当中非常重要的节点连接技术,由于施工人员水平参差不齐,在进行灌浆作业时容易出现漏浆、灌浆不饱满等质量问题,从而对建筑结构造成安全隐患,成为装配式建筑发展的“软肋”。通过研究发现端部缺陷相比其他缺陷形式对套筒灌浆的性能影响最大。本文结合已有试验数据,采用有限元分析软件建立套筒灌浆模型,对已有的套筒灌浆试件进行校准,再通过改变模型参数,研究端部缺陷对不同直径钢筋的套筒灌浆连接受力性能的影响。结果表明,当端部缺陷长度大于钢筋锚固长度(8d)的40%时,节点的破坏形式将为钢筋拔出,节点拉伸强度不符合要求;端部缺陷对套筒灌浆连接弹性阶段的影响较小,端部缺陷越大的试件,钢筋与灌浆料之间的滑移越大。研究结果可为套筒灌浆质量评估提供依据。     

灌浆缺陷对钢筋套筒抗拉性能的影响研究

钢筋套筒灌浆连接是装配整体式建筑的核心,灌浆缺陷将影响结构安全性能。试验根据设计钢筋和灌浆料之间的缺陷尺度,通过试验分析了缺陷大小对接头强度的影响。研究结果表明:当缺陷长度达到6cm时,其接头的对中单向拉伸强度仍符合要求,研究结果可为套筒灌浆质量检测评估和后续整治提供试验依据。     

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。     

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。     

变形灌浆套筒连接性能试验研究及有限元分析

为降低预制装配混凝土结构中的钢筋连接成本,采用低合金无缝钢管,通过冷滚压工艺制作了一种新型变形灌浆套筒。通过对9个钢筋连接接头试件进行单调轴向拉伸试验及有限元分析,研究了套筒的连接性能、工作机理及设计方法。结果表明,钢筋锚固长度取6.9~7.5倍连接钢筋直径时,该变型灌浆套筒连接接头的单向拉伸强度能够满足1.1倍钢筋抗拉强度标准值要求;套筒的内腔结构影响套筒的应变分布及约束机理,内壁环肋处的接触压力造成套筒变形段筒壁应力不均匀分布;文中所采用的有限元模型可有效地模拟套筒与灌浆料以及灌浆料与连接钢筋间的相互作用;探讨了变形灌浆套筒的设计方法,并应用该方法设计了不同直径的HRB400级钢筋连接用套筒,其钢筋连接接头满足规范JGJ 107-2010对Ⅰ级接头的强度和变形性能要求。     

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。     

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。     

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。     

500MPa级大直径钢筋套筒全灌浆接头研发

基于钢筋套筒灌浆连接技术相关原理,结合实际工程经验,研发500MPa级Φ36,Φ40钢筋套筒全灌浆接头。设计500MPa级Φ36,Φ40全灌浆套筒,并制作500MPa级Φ40钢筋套筒灌浆接头试件,进行灌浆接头单向拉伸试验。研究结果表明,本设计中全灌浆套筒受力更合理、生产效果更高,且节能环保;接头试件单向拉伸性能满足相关规范要求。研究成果可应用于我国装配式混凝土结构相邻预制构件的钢筋连接。     

考虑灌浆缺陷的大直径灌浆套筒黏结性能分析

针对装配式建筑实际施工过程中出现的各种灌浆缺陷情况,对带灌浆缺陷的连接钢筋直径为40 mm的新型灌浆套筒进行单向拉伸试验。在已有的黏结强度计算理论的基础上,引用Mander模型对筒壁约束下的灌浆料抗压强度进行优化,并提出不同缺陷形式下灌浆料强度的影响系数,得出黏结强度修正公式。结果表明:修正公式计算的黏结强度值更接近试验值;根据理论公式计算出大直径新型灌浆套筒端部缺陷试件的锚固长度最低要求为5.2d,内部缺陷试件的锚固长度最低要求较端部缺陷试件大1倍钢筋直径,为实际工程中新型灌浆套筒的制作和质量评估提供参考;引入了受筒壁约束下灌浆料抗压强度影响系数α,为内部或其他形式灌浆缺陷的黏结强度理论计算提供思路。     

灌浆饱满度对钢筋套筒灌浆连接接头力学性能的影响研究

论文利用设计的一种精确控制灌浆饱满度的方法,制作不同灌浆饱满度两种型号的钢筋套筒灌浆连接接头试件,分别进行对中单向拉伸、偏置单向拉伸、高应力反复拉压以及大变形反复拉压等四项试验。研究结果表明,钢筋不偏位条件下,当灌浆饱满度到达70%时,其接头的对中单向拉伸强度、反复拉压后的变形性能和极限抗拉强度能符合要求;钢筋偏位条件下,当灌浆饱满度到达80%时,其接头的单向拉伸强度才能符合要求。此研究成果可为工程质量的处理提供参考。     

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。     

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%。     

灌浆缺陷补浆对套筒灌浆连接接头力学性能影响的试验研究

为研究灌浆缺陷补浆对钢筋套筒灌浆连接接头力学性能的影响,以全灌浆套筒为研究对象,以初始灌浆料残留层、补浆区段长度以及特配补浆料与初始灌浆料的协同工作能力为试验参数,设计制作了 30个试件.通过单向拉伸试验研究其屈服强度、极限抗拉强度以及破坏模式.结果表明:在补浆饱满的基础上,初始灌浆料残留层对试件的连接性能无明显影响,...     

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%。     

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。     

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.