带锚固板半灌浆套筒拉伸性能数值分析

为避免半灌浆套筒连接件因黏结滑移产生的连接件失效,提出一种将锚固板应用于半灌浆套筒中的方式,以提高半灌浆套筒连接件的可靠性及力学性能。采用ABAQUS软件,考虑钢筋与灌浆料之间的黏结滑移及灌浆料塑性损伤情况,设置不同直径钢筋、有无锚固板的有限元模拟试件组,采取位移加载方式对试件组进行单调拉伸。结果表明:同一直径下,随着钢筋锚固长度增大,钢筋-灌浆料之间黏结强度增大,半灌浆套筒连接件伸长位移减小;同一锚固长度下,随着钢筋直径增大,钢筋-灌浆料之间相对滑移增大,半灌浆套筒连接件伸长位移增大,同时,增加锚固板后限制效果也更明显;增加锚固板避免了钢筋锚固长度≤8d(d为钢筋直径)时的钢筋拔出破坏形式;无锚固板连接件的钢筋-灌浆料界面的黏结作用范围有限;锚固板发挥承压作用,远离荷载端一侧的钢筋应力显著减小。因此,可以考虑通过带锚固板的方式增加半灌浆套筒连接件的性能。

高温下的钢筋半灌浆套筒黏结性能研究

为研究热力耦合作用下试件的破坏形态和承载能力以及不同条件变量下套筒连接试件中钢筋灌浆料粘结滑移曲线的变化规律,文中对48个钢筋半灌浆套筒连接试件进行常温和高温下不同初始应力条件下的轴向拉伸试验。基于试验结果,拟合得到了不同温度下钢筋与灌浆料粘结滑移关系方程,对钢筋半灌浆套筒中钢筋与灌浆料间的粘结滑移进行有限元模拟,验证试验得到的粘结滑移公式的合理性、准确性。

不同位置连接半灌浆套筒预拼桥墩抗震性能试验研究

为研究半灌浆套筒于不同位置处连接预拼桥墩的抗震性能,设计制作了3个套筒分别位于墩身顶部(YZD-T试件)、中部(YZD-M试件)、和底部(YZD-B试件)连接的预拼桥墩试件和1个整体现浇桥墩试件(XJD试件),通过低周反复加载试验研究了各试件的抗震性能。研究表明:半灌浆套筒连接的预拼桥墩试件与整体现浇桥墩试件均呈弯曲破坏且具有较强承载力;各预拼桥墩试件位移延性系数差在5%范围内,且均小于整体现浇试件;YZD-M试件屈服位移最大;YZD-T试件和YZD-B试件破坏时,YZD-M试件的刚度分别比XJD、YZD-T试件和YZD-B试件高8.26%、13.53%和20.02%,其累计耗能与XJD试件相差不大,分别比YZD-T试件和YZD-B试件大1.95%和23.72%。相较而言,预拼桥墩试件中,位于墩身中部连接的预拼桥墩试件抗震性能最好,可作为预拼桥墩设计时的推荐方案。

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。

钢筋半灌浆套筒性能的试验研究

目前灌浆套筒作为常用的装配式建筑构件连接形式,其性能直接关系到装配式建筑的整体性能。研究按照行业规程中对钢筋灌浆套筒轴向拉伸性能的要求,对多组半灌浆套筒分别进行了单向拉伸、高应力反复拉压、大变形反复拉压的试验研究,通过对试验结果的分析,验证了不同连接钢筋直径的半灌浆套筒的轴向拉伸性能和其作为装配式建筑连接件的可行性。

装配式结构中半灌浆套筒钢筋连接的本构关系研究

以山东省青岛市某多层装配式商业办公楼为研究背景,运用室内试验的方法,制作了半灌浆套筒头钢筋连接模型,通过单调拉伸试验和反复循环加载试验获得其应力-应变曲线,提出半灌浆套筒头钢筋的本构关系曲线模型。结果表明,钢筋拉伸试件的应力应变曲线大致呈4个阶段的变化过程,分别为弹性变形阶段、屈服变形阶段、塑性非线性变形阶段、塑性破坏阶段;半灌浆套筒试件的应力应变曲线变化过程与单向拉伸钢筋的应力应变曲线不同,应变极限值远远小于钢筋的应变极限值,应力应变曲线大致呈3个阶段的变化过程,分别为弹性变形阶段、屈服变形阶段、塑性破坏阶段;HRB400钢筋的本构关系模型为4段式,半灌浆套筒的本构关系模型为3段式,反复循环加载试验进一步验证了本构关系模型的可靠性。

考虑钢筋偏心影响的铸造半灌浆套筒连接性能试验研究

为研究钢筋偏心(垂直偏心和斜向偏心)对铸造半灌浆套筒连接性能的影响,设计制作了18个铸造半灌浆套筒连接试件,通过拉伸试验研究钢筋偏心对试件破坏形态、强度与变形性能、灌浆料损伤程度的影响。结果表明,钢筋垂直偏心和斜向偏心对接头极限承载力影响较小,主要影响接头的变形性能,且出浆口所在截面为最危险截面;钢筋垂直偏心使贴近钢筋一侧筒壁应变大于另一侧对称位置应变,且钢筋斜向偏心试件具有相同的应变分布规律;钢筋居中试件灌浆料损伤深度最小,斜向偏心试件损伤深度最大,垂直偏心试件次之。最后,建立了铸造半灌浆套筒连接接头极限承载力分析模型,接头极限承载力计算结果与试验结果吻合良好,误差小于10%。

低负温下锚固长度对半灌浆套筒连接性能试验研究与数值模拟

为研究低负温下锚固长度对半灌浆套筒连接力学性能的影响,本文在-5℃低负温环境下,设计并制作了7组21个不同锚固长度的半灌浆套筒钢筋连接试件,通过单向拉伸试验,研究锚固长度对套筒连接破坏形态、承载力、以及变形能力的影响,并采用ABAQUS进行数值模拟。研究结果表明:试件破坏形式为钢筋拉断破坏和钢筋拔出破坏;钢筋锚固长度减小对试件承载力及变形性能影响较大,当锚固长度≤4d时,发生钢筋拔出破坏,试件承载力和变形能力均显著降低,当试件≤3d时,未达到屈服段,承载力影响很大。锚固长度为4.6d时,位于临界锚固长度,灌浆料对钢筋的锚固性能和钢筋的极限抗拉强度处于平衡状态。通过有限元分析,模拟结果与试验结果吻合较好,屈服荷载、极限荷载误差均在5%以内。

灌浆缺陷对半灌浆套筒接头力学性能影响的试验研究

为研究不同程度竖向顶部脱空灌浆缺陷对半灌浆套筒接头力学性能的影响,设计和制作了灌浆饱满度分别为60%~100%的五种钢筋试件,并对其进行了单向拉伸、高应力反复拉压和大变形反复拉压试验,分析了不同加载工况下半灌浆套筒接头的破坏模式、抗拉强度、残余变形和灌浆料破坏深度。结果表明:在单向拉伸荷载作用下,灌浆饱满度超过60%后,各试件均未发生钢筋拔出破坏,抗拉强度和残余变形基本一致;在高应力反复拉压和大变形反复拉压荷载作用下,60%灌浆饱满度的试件出现钢筋拔出破坏;随着灌浆饱满度提高,试件残余变形逐渐减小。

锻压式半灌浆套筒结构设计及单向拉伸性能试验

针对装配式预制构件连接部位受力特点、安装控制难点及套筒加工工艺、原材料、成本等问题,基于冷锻压和热处理工艺,设计新型锻压式半灌浆套筒,按照规范要求制作对中连接试件和偏心连接试件,通过单向拉伸试验对接头连接试件极限承载力、残余变形、最大总伸长率等力学参数以及套筒表面应变分布规律等进行研究分析。结果表明:试件破坏均为连接钢筋拉断破坏,各项参数指标均满足JGJ107—2016Ⅰ级连接接头的相关要求;试件破坏荷载-位移曲线与钢筋原材相似,包含弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和连接钢筋颈缩断裂阶段,但试件屈服台阶和强化阶段曲线均较钢筋原材长,灌浆接头可靠性更高;套筒对灌浆料具有主动约束作用,在一定程度上增加灌浆锚固段锻压凹槽数量,有助于提高套筒对灌浆料的轴向滑移约束和径向膨胀开裂约束作用。

高温后半灌浆套筒抗拉性能试验研究

对灌浆料标准试块和铸铁半灌浆套筒连接件进行了常温、200℃、300℃、400℃、600℃的抗压强度试验和单向拉伸试验。研究了温度对灌浆料性能的影响,以及锚固长度、保护层厚度对高温后半灌浆套筒钢筋连接试件抗拉性能的影响,分析了高温后半灌浆套筒连接破坏模式的转变。结果表明:灌浆料抗压强度随温度的升高而降低,在经历600℃高温后,灌浆料抗压强度损失达73%;套筒试件经历高温后由钢筋屈服后断裂破坏逐渐变为钢筋屈服拔出破坏,最终变为钢筋屈服前拔出破坏;无保护层试件抗拉性能在各个温度下均低于有保护层试件。基于试验数据给出了灌浆料抗压强度随温度变化的计算公式及半灌浆套筒极限拉力随温度和锚固长度变化的计算公式,为相关设计及工程施工提供参考。

新型焊接半灌浆套筒连接性能试验研究

为解决大直径钢筋连接灌浆套筒长度过长的问题,提出一种新型焊接半灌浆套筒。通过焊接接头单向拉伸试验和焊缝熔池宏观金相检验,主要研究了接头连接性能随焊枪角度、焊接电流和电弧电压的变化关系。结果表明:焊枪角度为75°时,单边V形坡口的熔池形状和接头性能可等同V形坡口;当I=210~230A,U=24~26V时,接头的综合性能最优。经型式检验,套筒连接性能满足规范要求。

某装配式框架建筑的PC竖向结构半灌浆套筒施工关键技术研究

PC竖向结构半灌浆套筒连接可以实现柱剪力墙和框架梁等多个建筑构件的工厂预制化,显著提高建筑的装配率,具有广阔的市场前景。本文依托某工厂的装配整体式被动式建筑,对PC竖向结构半灌浆套筒施工的原理、施工重点、施工难点及质量控制等进行了详细的归纳总结,具有较高的借鉴性和可操作性,可以有效助力建筑装配化的发展和推广。

半灌浆套筒柱中部连接预制柱抗震性能数值分析

由于一般装配式结构预制柱的承载能力及耗能性能差于现浇柱,本文提出改进装配连接部位,将薄弱的连接装配部位移至受力较小的柱中反弯点附近,从而提高装配式预制柱的抗震性能。本文采用SeismoStruct有限元软件对已有的柱底半灌浆套筒连接预制柱低周往复试验进行数值模拟,其模拟结果与试验结果吻合良好,证明有限元模型有效,并建立三组不同轴压比0.066、0.133、0.2下的有限元模型,每组各包括一个柱中部连接装配柱模型和一个柱底部连接装配柱模型,对比分析其滞回曲线、骨架曲线、延性性能、刚度退化及耗能性能。分析结果表明:柱中部连接预制柱的极限承载力及耗能性能均优于柱底部连接预制柱,但其延性略差且刚度退化更加明显。

缺陷可检修型半灌浆套筒连接高应力反复拉压性能试验研究

为解决灌浆套筒饱满度缺陷引起的连接性能不可靠问题,研究团队前期提出了一种缺陷可检修型半灌浆套筒连接。为明确高应力反复拉压荷载下该套筒的连接性能,该研究考虑2种钢筋直径、4种灌浆缺陷率和2种修补方式影响,制作了26个试件进行高应力反复拉压试验,对比分析无缺陷、不同缺陷和缺陷修补套筒连接的破坏形态、承载力和变形能力的异同。结果表明:反复拉压荷载对较高缺陷率试件影响显著,当缺陷率达到一定阈值时,试件出现钢筋滑移破坏,承载力和变形能力显著低于无缺陷构件,该阈值随着钢筋直径的增大而减小;对于直径为20 mm、缺陷率为60%的试件,在钢筋尚未屈服前即发生粘结滑移破坏;无缺陷和缺陷修补试件破坏模式则均为钢筋拉断,且承载力和变形能力基本一致,采用灌浆料和植筋胶修补均可满足规范要求,验证了新型套筒修补的合理性和可靠性。

钢筋上焊接锚固板半灌浆套筒力学性能有限元分析

为了减小装配式结构连接用半灌浆套筒破坏时的变形,提出了一种改进的半灌浆套筒,即在钢筋上焊接锚固板,以增加灌浆料与钢筋的机械咬合力。基于已有的半灌浆套筒单调拉伸试验,利用Midas FEA NX有限元软件进行模拟。结果表明:采用混凝土本构模型可以很好地模拟灌浆料的本构模型;半灌浆套筒的破坏状态、模拟结果与试验结果基本吻合,说明所建立的有限元模型是可行的;锚固板的使用不能提高套筒的抗拉强度,但可以大幅提高套筒的整体刚度,提高幅度为8%~10%。

基于灌浆缺陷的半灌浆套筒力学性能研究

为深入研究缺陷对半灌浆套筒试件受力性能的影响,采用有限元软件ABAQUS建立半灌浆套筒三维模型,并对单调拉伸试验进行数值模拟,验证模型可靠性后进一步分析端部缺陷和中部缺陷对套筒力学性能的影响。研究结果表明,灌浆饱满的半灌浆套筒试件单向受拉极限荷载模拟值略大于试验值;当缺陷长度相同时,中部缺陷连接件位移和荷载较端部缺陷连接件减小幅度大;当缺陷类型相同时,缺陷长度越大,中部缺陷和端部缺陷连接件延性越低,承载力越早开始显著下降。

PC竖向结构半灌浆套筒施工技术

结合某工业化建筑工程实例,根据PC竖向结构半灌浆套筒设计原理及施工特点,从施工方法、质量控制及重难点分析等方面介绍了PC竖向结构构件中半灌浆套筒施工关键技术。实践表明,该连接方式能够实现框架梁、柱、剪力墙等关键受力构件的工厂预制化,大大提升建筑装配率。

灌浆缺陷对半灌浆套筒连接件强度的影响

为研究半灌浆套筒连接件受灌浆缺陷影响的规律,对含端部、中部和均布灌浆缺陷及灌浆饱满的连接件进行单向拉伸试验,通过有限元软件分析研究灌浆缺陷类型和缺陷尺寸对连接件拉伸强度的影响。结果表明:灌浆缺陷导致半灌浆套筒连接件拉伸强度降低,相同尺寸的均布缺陷对C25连接件拉伸强度影响最大,中部缺陷次之,端部缺陷最小。随着灌浆缺陷长度的增大,含灌浆缺陷连接件的破坏形态均由钢筋拉断破坏转变为钢筋拔出破坏。并且,连接件屈服强度和极限抗拉强度的降低速率与灌浆缺陷类型相关,含均布缺陷的连接件降低最快,含端部缺陷的连接件最慢。为确保C25半灌浆套筒连接件满足I级接头要求,含端部、中部和均布灌浆缺陷的连接件钢筋最小锚固长度分别为125、150和175 mm。

半灌浆套筒在施工缺陷条件下的力学性能研究

针对装配式建筑中半灌浆套筒节点施工技术在缺陷条件下的力学性能展开研究,阐述了半灌浆套筒的材料选择注意事项,讨论了半灌浆套筒中缺陷产生的原因,利用ANSYS软件对半灌浆套筒在施工缺陷条件下的力学性能进行建模分析并根据最终应力云图进行讨论。