论文部分内容阅读
预制装配结构采用工厂化方式生产构件,并在现场进行组装,能够充分体现大规模生产的优势,大幅提高建造质量和建造速度。钢筋灌浆套筒连接技术是预制构件连接和组装的关键技术之一,能够保证结构的整体性和可靠性,有利于预制装配结构的使用和推广本文从工程应用和受力性能角度对现有钢筋灌浆套筒连接技术进行了系统的介绍和总结,提出了一种新型灌浆变形钢套筒,套筒采用优质无缝钢管为材料,通过滚压工艺在无缝钢管的外壁压出多道环状梯形凹槽,同时在内壁形成多道凸环肋,加工工艺简单,成本较低。梯形凹槽和凸环肋能有效地增加套筒与灌浆料以及周边混凝土间的粘结强度与机械咬合作用,保证了预制构件连接的整体性与可靠性。通过试验研究、理论分析及数值计算对新型灌浆变形钢套筒的受力性能进行了研究,主要研究内容如下：1.对3种规格共9个新型灌浆变形套筒接头在单向拉力作用下的结构性能进行了研究：(1)测量分析了套筒表面的应变分布,发现套筒应变分布与其内腔结构相关,在无肋段和变形段表现出不同的规律。(2)利用光纤光栅传感器测量了钢筋表面的应变变化,发现在锚固长度范围内,两根连接钢筋的应变基本呈对称分布。粘结应力的峰值点靠近套筒端部,随着荷载增大,粘结应力的峰值点逐渐向套筒中部漂移。(3)发现套筒接头发生了钢筋拉断和粘结滑移两种破坏模式,接头抗拉强度与钢筋抗拉强度标准值的比值均大于1.10,残余变形均小于0.10mm,强度和残余变形满足《钢筋机械连接技术规程》(JGJ 107-2010)中Ⅰ级接头的型式检验要求。2.对3种规格共18个新型灌浆变形套筒接头在反复拉压作用下的结构性能进行了研究：(1)测量分析了套筒表面应变与荷载间的关系,发现套筒表面应变随荷载变化发生线性变化。(2)发现套筒接头的残余变形均小于0.30mm,主要发生钢筋拉断和粘结滑移两种破坏模式,强度和残余变形满足《钢筋机械连接技术规程》(JGJ 107-2010)中Ⅰ级接头的型式检验要求。3.对圆柱形灌浆套筒的粘结强度进行了理论研究：(1)基于弹性力学中的厚壁圆筒模型,推导了灌浆料与套筒和钢筋间初始约束应力的计算公式,分别计算了灌浆料与套筒及灌浆料与钢筋间摩擦作用的大小,通过对比说明了粘结滑移破坏更容易出现在钢筋与灌浆料之间。(2)基于钢筋与混凝土的粘结强度理论,根据灌浆料强度与套筒内初始约束应力计算了23个发生粘结滑移破坏的套筒接头的粘结强度和极限承载力,与文献试验值符合良好。4.利用大型通用有限元软件ABAQUS,建立了3种规格新型灌浆变形套筒接头的有限元模型,计算套筒接头在单向拉力作用下的极限承载力、荷载位移关系和套筒应力分布。分析结果表明：(1)采用有限元分析得到的极限承载力与荷载-位移关系和试验值符合良好,证明有限元模型能较好地代表接头的受力性能。(2)三种规格套筒的最大等效应力均位于最内侧的梯形凹槽处,应防止该处出现套筒拉断破坏。