GDPS灌漿套筒鋼筋連接技術(shù)研究.pdf

1、隨著“建筑工業(yè)化、住宅產(chǎn)業(yè)化”的不斷發(fā)展，近年來(lái)國(guó)內(nèi)眾多學(xué)者開展了預(yù)制裝配混凝土結(jié)構(gòu)的研究工作，裝配式混凝土結(jié)構(gòu)在我國(guó)的應(yīng)用開始擺脫低谷，并呈上升趨勢(shì)。預(yù)制構(gòu)件主要受力筋的可靠連接是保證裝配式混凝土結(jié)構(gòu)具有良好抗震性能的關(guān)鍵。目前國(guó)內(nèi)外裝配式混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋連接方法主要包括鋼筋漿錨搭接連接和鋼筋套筒灌漿連接。其中，套筒灌漿連接方式由于不受鋼筋直徑大小、荷載類別及房屋高度的限制，適用范圍較廣。但由于國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上已有的灌漿套筒產(chǎn)品價(jià)格過(guò)高，

2、已成為制約我國(guó)裝配式混凝土結(jié)構(gòu)推廣應(yīng)用的重要因素之一。
　　本文依托“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃課題:《裝配式建筑混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)研究》(2011BAJ10B03)，研發(fā)一種新型灌漿套筒，綜合運(yùn)用試驗(yàn)研究及理論分析對(duì)基于該套筒鋼筋連接接頭的結(jié)構(gòu)性能、工作機(jī)理、連接性能影響參數(shù)及施工工藝等進(jìn)行深入研究。論文的主要工作及成果如下:
　　1、對(duì)現(xiàn)有國(guó)內(nèi)外的灌漿套筒產(chǎn)品進(jìn)行了對(duì)比分析，總結(jié)了國(guó)內(nèi)外鋼筋套筒灌漿連接研究成果，指出

3、了現(xiàn)有研究工作的不足，為新型灌漿套筒的設(shè)計(jì)研發(fā)提供研究基礎(chǔ)和分析思路。
　　2、提出了一種新型變形灌漿套筒-GDPS(Grouted Deformed Pipe Splice)套筒，該套筒利用低合金無(wú)縫鋼管，通過(guò)滾壓工藝?yán)浼庸ざ?，這種加工方式使得該套筒加工材料利用率高，并可批量化生產(chǎn)。套筒外表面布有多道環(huán)狀倒梯形凹槽，內(nèi)壁布有多道滾壓被動(dòng)形成的凸環(huán)肋，用來(lái)提高套筒與外部構(gòu)件混凝土及內(nèi)部填充灌漿料間的粘結(jié)強(qiáng)度。通過(guò)單向拉伸及反復(fù)拉

4、壓試驗(yàn)對(duì)該套筒灌漿連接的承載力、殘余變形、鋼筋錨固段粘結(jié)應(yīng)力分布規(guī)律進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，在滿足7倍鋼筋錨固長(zhǎng)度的情況下，接頭的承載力和殘余變形均滿足國(guó)內(nèi)外規(guī)范的相關(guān)規(guī)定，驗(yàn)證了GDPS灌漿套筒連接的可行性。
　　3、根據(jù)套筒表面應(yīng)變變化及分布規(guī)律，對(duì)GDPS套筒的約束機(jī)理進(jìn)行了研究。同時(shí)基于接觸分析理論，采用ANSYS有限元軟件，對(duì)GDPS套筒灌漿連接的傳力過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬，得出了套筒應(yīng)變沿軸向及徑向的分布規(guī)律以及套筒內(nèi)腔環(huán)肋

5、處接觸壓力隨荷載增大的變化規(guī)律。根據(jù)試驗(yàn)及數(shù)值模擬結(jié)果對(duì)套筒的約束作用進(jìn)行了量化，并據(jù)此推出了鋼筋套筒灌漿連接的粘結(jié)承載力計(jì)算公式，試驗(yàn)值與計(jì)算值吻合良好。
　　4、灌漿料作為鋼筋套筒灌漿連接中的粘結(jié)材料，其性能對(duì)連接的可靠性有重要影響。通過(guò)物理力學(xué)性能試驗(yàn)，對(duì)灌漿料的抗折強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、尺寸效應(yīng)、流動(dòng)度、早期和長(zhǎng)期體積穩(wěn)定性等進(jìn)行了研究，并推導(dǎo)了灌漿料齡期強(qiáng)度預(yù)測(cè)公式及抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度的關(guān)系公式。然后，基于厚壁圓筒模型及接頭養(yǎng)

6、護(hù)階段光圓套筒表面應(yīng)變測(cè)量結(jié)果，得出了灌漿料的名義彈性模量、體積膨脹率及不同材料間的界面初始?jí)毫?，并通過(guò)單向拉伸試驗(yàn)對(duì)理論分析結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。最后，根據(jù)灌漿料名義彈性模量，采用厚壁圓筒模型對(duì)套筒最大徑厚、灌漿料最大體積膨脹率及套筒徑厚比和灌漿料漿體厚度與界面接觸壓力的關(guān)系進(jìn)行了推導(dǎo)。
　　5、為研究套筒內(nèi)腔結(jié)構(gòu)、套筒截面尺寸、灌漿料強(qiáng)度、鋼筋錨固長(zhǎng)度對(duì)GDPS套筒灌漿連接性能的影響，設(shè)計(jì)了95個(gè)不同參數(shù)的接頭試件，并進(jìn)行了單向拉伸試

7、驗(yàn)研究。根據(jù)接頭承載力和荷載-變形曲線試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)連接接頭的結(jié)構(gòu)性能影響因素進(jìn)行了參數(shù)分析。最終根據(jù)參數(shù)分析結(jié)果，提出了GDPS套筒灌漿連接接頭的設(shè)計(jì)方法，包括鋼筋非彈性段的計(jì)算方法，套筒構(gòu)造要求等，并推出了五參數(shù)鋼筋粘結(jié)承載力計(jì)算經(jīng)驗(yàn)公式，計(jì)算值與試驗(yàn)值吻合良好。
　　6、為便于GDPS套筒的推廣應(yīng)用，解決工程中套筒灌漿連接的施工應(yīng)用細(xì)節(jié)，根據(jù)套筒特點(diǎn)，對(duì)套筒專用的鋼筋限位銷、端部密封塞、模板固定件等配套產(chǎn)品進(jìn)行了研發(fā)。同時(shí)，為