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西安钢筋套筒灌浆连接技术研究与应用

2018-11-07      点击:25

钢筋套筒灌浆连接(Grout sleeve splicing for reinforcing bars)技术多应用于装配式混凝土结构中墙、柱底部钢筋同截面钢筋100%连接处,钢筋笼整体对接以及既有建筑的改造工程中。1968年,发明了钢筋套筒连接器,首次将这项技术应用在夏威夷檀香山一栋38层的Ala Moana酒店的预制混凝土柱钢筋续接中,是最早形式的全套筒灌浆连接节点。之后日本Nisso Master Builders(NMB)公司引进此技术,进行了大量改进,如增加了灌浆孔和排浆孔、改自重法灌浆为泵送法灌浆等。1995年提出了半套筒灌浆连接节点,经过大量试验验证和地震考验,采用套筒灌浆连接技术的结构符合抗震设计中“强柱弱梁”的要求,可有效实现“装配等同现浇”的设计理念。

  1 钢筋套筒灌浆连接的构造分类 图1 全套筒灌浆接头

  套筒灌浆连接接头主要由套筒、灌浆料、钢筋三部分构成。套筒一般由球墨铸铁或优质碳素结构钢铸造而成,形状大多为圆柱形或纺锤形。灌浆料以水泥为基本材料,配以适当细骨料及少量混凝土外加剂和其他材料组成干混料,加水搅拌后具有流动度大、早强、高强、微膨胀等性能。接头的设计应满足《钢筋套筒灌浆连接应用技术规程》(JGJ355-2015)的相关规定。国内外按套筒的形式,总体上可分为全套筒灌浆接头和半套筒灌浆接头两大类。全套筒灌浆接头的两端均采用灌浆方式连接钢筋(见图1),是目前使用最广泛的一类套筒灌浆接头形式。半套筒灌浆接头在预制构件端一般采用直螺纹方式连接钢筋,现场装配端采用灌浆方式连接(见图2)。半套筒灌浆接头尺寸较小,但对所使用的套筒材料和预制端连接钢筋型号要求较严格,成本较全套筒灌浆接头高。图2 半套筒灌浆接头

  2 套筒灌浆连接的力学性能及应用形式

  2.1 传力机理

  钢筋套筒灌浆连接作为一种湿式连接,依靠材料间的黏结来达到钢筋锚固连接作用。当钢筋受拉时,拉力通过钢筋-灌浆料结合面的黏结作用传递给灌浆料,灌浆料再通过其与套筒内壁结合面的黏结作用传递给套筒。其机理主要是借助砂浆受到套筒的围束作用及本身的微膨胀特性,增强与钢筋、套筒间的正向作用力,达到传递钢筋应力的目的。

  2.2 破坏形态

  接头在拉力作用下,钢筋的“锥楔”作用使灌浆料发生径向位移,产生径向压应力及环向拉应力,当环向拉应力超过灌浆料的抗拉强度时,钢筋与灌浆料界面处出现劈裂裂缝,开裂区域环向拉应力为0,未开裂区域发生应力重分布,环向拉应力不断增大,裂缝向套筒-灌浆料界面延伸,同时钢筋也由弹性、屈服步入强化,直至被拉断。破坏形态主要取决于钢筋极限强度、钢筋与灌浆料的粘结强度,灌浆料强度等对应承载力的最小值。钢筋极限强度对应承载力最小时,套筒外钢筋被拉断;钢筋与灌浆料的粘结强度对应承载力最小时,钢筋拔出破坏或灌浆料拔出破坏;灌浆料强度最小时,灌浆料劈裂破坏;套筒强度不够时,套筒拉断破坏。

  2.3 应用形式

  钢筋套筒灌浆连接技术在现浇结构和装配整体式结构体系中应用广泛。连接预制柱、预制剪力墙的竖向受力钢筋同截面连接节点处;预制梁的横向受力钢筋同截面连接节点处。

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