600MPa级钢筋套筒灌浆连接力学性能研究

作     者：张珊珊 

作者单位：山东建筑大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张新

授予年度：2021年

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

主      题：600MPa钢筋 ABAQUS 力学性能分析 灌浆套筒 

摘      要：装配式混凝土结构中纵向钢筋的连接方式主要有套筒灌浆连接和浆锚搭接两种。其中,套筒灌浆连接传力形式好、对钢筋直径以及建筑高度的限制较少,适用范围更广泛。随着社会对建筑物抗震等级、绿色环保、安全性能等方面不断提出新要求,高层混凝土建筑或将600 MPa等高强钢筋越来越多地投入使用。为响应“十四五规划要求,本文采用直径22 mm的600 MPa钢筋、GDPS套筒以及高强水泥基灌浆料制成钢筋套筒灌浆连接接头,进行单向拉伸试验及ABAQUS数值模拟,主要研究内容及研究成果如下:（1）试验共设计了12组试件,每组两个,共24个试件。单向拉伸试验结果:共出现了上端钢筋拔出、上端钢筋断裂、下端钢筋拔出以及下端钢筋断裂4种破坏模式。在荷载达到钢筋屈服强度前,所有试件的荷载-位移曲线均大致呈线性增长。（2）通过绘制不同参数下试件的极限承载力、残余变形曲线,得到钢筋锚固长度、灌浆料强度以及套筒凸肋数量对接头力学性能的影响规律:钢筋锚固长度达到7d之后,增加钢筋锚固长度或者套筒环肋数量对接头极限承载力影响较小;试件承载力随灌浆料强度的增加而提高,残余变形减小。（3）通过分析套筒表面的荷载-应变曲线,得到套筒表面的轴向应变与环向应变规律:套筒中部的轴向应变与环向应变最大,在套筒相同位置,环向应变的绝对值均小于轴向应变;套筒光滑段轴向应变为拉应变,变形段轴向应变为压应变;套筒的环向应变均为压应变,越靠近套筒中部应变值越大。（4）考虑钢筋与灌浆料、灌浆料与套筒之间的相互作用,利用ABAQUS有限元软件对试验构件建立数值模型,并在此基础上修改部件参数得到钢筋套筒灌浆连接构件更多变量下的的力学性能。通过输出结点的位移-时间曲线得到钢筋与灌浆料、灌浆料与套筒之间的相对滑移;验证了套筒的应变分布规律以及不同参数对构件的影响规律,并最终得出:对于公称直径22 mm的600 MPa钢筋,套筒可选用外径57 mm、壁厚5 mm的钢管。若套筒每侧设置4道环肋,钢筋锚固长度需达到9d;若每侧设置5道环肋,钢筋锚固长度达到8d即可,因为钢筋锚固长度达到8d后,套筒环肋数量的增加对接头承载力与变形的影响减小。