方形和圆形钢管套筒连接性能试验研究

摘要

灌浆套筒是装配式建筑钢筋连接的关键部件之一。这种连接方式是通过两个钢筋在钢管套筒内对接，之后在套筒内灌浆，以灌浆锚固的方式实现钢筋的连接。随着国家“十三五规划”对装配式建筑科技的重视，目前对于装配式建筑的研究课题比较多，而钢筋与钢筋的连接，也是研究的重点之一。 本文通过三个试验，一共72个试件，递进式地研究了以下几个方面的问题：1.对比相同条件下圆形钢管和方形钢管对钢筋的锚固性能;2.从三个因素：套筒壁厚、钢筋锚固长度、套筒内直径大小来研究对钢管套筒对钢筋锚固性能的影响；3.在方形套筒内加入弹簧来增加钢管套筒对钢筋的锚固性能。通过对试验得到的数据进行大量的对比分析，得到如下结论： （1）对于形成相同的内部空腔，方形钢管套筒和圆形钢管套筒对钢筋的锚固性能差别不大，所以可以用方形钢管套筒来代替圆形钢管套筒，用以连接钢筋。这样做的好处是：方形钢管套筒比圆形钢管套筒横截面小、体积小、更节省灌浆料、节约成本，同时，对钢筋的锚固性能并没有降低。 （2）套筒壁厚、钢筋锚固长度、套筒内直径大小是影响钢管套筒对钢筋锚固性能的三个重要因素。套筒壁厚度对钢管套筒锚固性能有一定影响，套筒壁越厚，灌浆料的环向应变越小，对受力钢筋的锚固作用也就越好，套筒轴向的拉力主要由内置钢筋承担，套筒主要是承担了对灌浆料的径向和环向的约束力，同时承担了一部分轴向拉力；锚固长度对钢筋的锚固性能也有影响，但不是越长越好，套筒锚固长度过长时，容易灌浆不密实，反而降低了锚固性能；套筒内径越大，钢管对钢筋的锚固性能就越差，在荷载不变的情况下，钢管内径越大，钢筋到套筒的壁的距离越大，灌浆料受到钢筋力矩大，灌浆料在套筒壁位置被拉碎或者压碎；套筒内径过小，套筒内的受力筋和套筒内壁之间的灌浆料太薄，灌浆料受应力集中的影响也就比较大，同样也容易被压碎，也就降低了套筒对钢筋的锚固性能。 （3）钢管套筒中的钢管环向受力相对于轴向受力较小，所以钢管采用Q235B有缝钢管即可，相比于其他切削和铸造的套筒，材料成本大大降低。但是，由于钢管对灌浆料的约束作用对套筒的锚固性能至关重要，所以，钢管壁一定要保证一定的厚度。 （4）套筒内部增加弹簧会提高套筒对钢筋的锚固性能，因为套筒内部的弹簧提高了灌浆料的整体性，提高了灌浆料的整体刚度，减缓了灌浆料的破裂，从而提高了灌浆料对钢筋的锚固性能，但由于试验的误差等，锚固性能的提高并不是特别明显。

目录

声明

第一章 绪论

1.1研究背景

1.2研究现状和存在问题

1.2.1国内外装配式建筑发展现状

1.2.2国内外灌浆套筒产品及工程应用

1.2.3国内外钢筋套筒连接研究现状

第二章 影响套筒连接性能的因素和设计思路

2.1灌浆套筒类型的介绍

2.2影响套筒锚固性能的因素分析

（1）套筒壁厚度对套筒锚固性能的影响

（2）锚固长度对套筒锚固性能的影响

（3）套筒内直径大小对套筒锚固性能的影响

（4）灌浆料对套筒锚固性能的影响

（5）内壁形式对锚固性能的影响

（6）钢筋形状对锚固性能的影响

2.3剪力键的作用

2.4灌浆料的应力集中现象

2.5套筒设计和试验

2.5.1试验研究内容

2.5.2试验设计思路

2.5.3钢管套筒设计创新点

2.6本章小结

第三章 圆形和方形钢管套筒单向拉伸试验性能

3.1试验原理介绍

3.2试验前准备工作

3.2.1试验目的

3.2.2套筒设计

3.2.3套筒加工及制作

3.2.4试件灌浆及养护

3.3试验概况

3.3.1试件尺寸

3.3.2材料的力学性能

3.3.3加载方案

3.4试验破坏现象

3.4.1破坏形态

3.4.2荷载-位移曲线

3.4.3钢管外表面应变

3.5荷载-位移曲线的对比分析

3.6本章小结

第四章 影响方形钢管套筒钢筋锚固性能的因素分析

4.1试验目的

4.2试件设计

4.3试验概况

4.3.1加载方案

4.3.2试验破坏现象

4.4本章小结

第五章 内置弹簧的方形钢管套筒锚固性能分析

5.1试验目的

5.2试件设计

5.2.1套筒设计

5.2.2弹簧尺寸

5.2.3试件灌浆及养护

5.3试验概况

5.3.1加载方案

5.3.2试验破坏现象

5.4本章小结

第六章 结论与展望

致谢

参考文献

攻读学位期间获得与学位论文相关的科研成果目录