钢筋半灌浆套筒连接试验研究及等效应力应变关系模型

作     者：李正耀 

作者单位：大连理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张学

授予年度：2020年

学科分类：08[工学] 081402[工学-结构工程] 0814[工学-土木工程] 

主      题：装配式建筑 半灌浆套筒 应力应变关系 粘结性能 重复加载 

摘      要：装配式建筑采用工厂预制的构件现场组装,因为其节能环保的优点得到了我国政策的大力支持。灌浆套筒连接则是装配式建筑中最常用和成熟的节点连接方式。对于灌浆套筒历年来的众多研究中,成果主要集中在:新式套筒的研发、灌浆套筒的粘结强度计算以及对于灌浆套筒的有限元模型的研究。对于灌浆套筒的变形能力的研究较少,其关注点在于灌浆套筒筒壁和灌浆料、灌浆料和钢筋之间接触面的微观分析,成果难于应用在构件层面。而《钢筋套筒灌浆连接应用技术规程》(以下简称《规程》)中对于灌浆套筒仅有8倍钢筋直径的锚固长度和承载力的要求,因此本文以工程中应用更为广泛的半灌浆套筒连接作为研究对象,拟提出一种等效应力-应变模型,可应用在预制装配建筑的构件分析。模型主要考虑钢筋直径和灌浆段钢筋锚固长度变化的影响。本文以半灌浆套筒连接的钢筋直径以及灌浆段钢筋的锚固长度作为变量,设计了14mm、18mm、22mm三种连接钢筋直径以及8到4倍五种钢筋锚固长度,单调拉伸以及重复拉伸两种加载制度共66个半灌浆套筒连接构件来研究其性能,旨在探究半灌浆套筒连接的合理锚固长度以及提出易于工程应用的半灌浆套筒的应力-应变关系,现将主要工作成果总结如下:(一)半灌浆套筒的试验曲线类似钢筋,分为弹性、屈服、强化、颈缩四个阶段,在满足《规程》中不小于8倍钢筋直径锚固长度的要求时:半灌浆套筒的承载能力与钢筋相同,钢筋直径为14mm套筒的破坏形式为灌浆料被拔出,钢筋直径为18mm的套筒破坏形式为钢筋被拉断,钢筋直径为22mm套筒的破坏形式表现为钢筋被拉断和灌浆料被拔出。钢筋直径为18mm的套筒在锚固长度从8倍钢筋直径减小到6倍钢筋直径时,承载能力略有下降,破坏形式为钢筋被拉断。(二)在锚固长度从8倍钢筋直径开始减小时,半灌浆套筒对于灌浆料的约束能力降低,套筒与灌浆料之间的滑移增加,灌浆料与钢筋之间滑移相对减少,在同一荷载水平下,钢筋与灌浆料之间的滑移逐渐减小;同一荷载水平下,锚固长度减小时,平均粘结应力的计算长度减少,其平均粘结应力增加。(三)提出半灌浆套筒连接件的等效应力应变模型,骨架曲线为双折线模型,其参数包括:半灌浆套筒连接件等效弹性模量、屈服应变和重复拉伸下半灌浆套筒加卸载刚度,模型参数通过半灌浆套筒内径与钢筋直径的比值和钢筋的弹性模量以及屈服应变确定。