预制装配式混凝土螺旋箍筋约束浆锚钢筋搭接性能研究现状
江佳斐 隋凯 马川峰 薛伟辰
同济大学结构工程与防灾研究所 黑龙江宇辉新型建筑材料有限公司 同济大学建筑工程系
介绍了预制装配式混凝土螺旋箍筋约束浆锚钢筋搭接研究现状, 并分析了目前各规范对此种搭接方式相关规定的异同, 整合国内现有针对预埋孔道浇筑高强灌浆料的螺旋箍筋约束浆锚钢筋搭接拉拔试验研究, 形成以保护层厚度、钢筋直径及螺旋箍筋体积率为参变量影响下的黏结强度的数据库, 回归得到黏结强度经验公式。
作者简介: 江佳斐, 助理研究员, E-mail:jfjiang@tongji.edu.cn;
收稿日期:2018-05-05
基金: 上海市科委项目 (16DZ1201802);
Review of Grout-filled Rebar Splicing Confined by Spiral Stirrups for Precast Concrete
JIANG Jiafei SUI Kai MA Chuanfeng XUE Weichen
Research Institute of Structural Engineering & Disaster Reduction, Tongji University Heilongjiang Yuhui New Building Material Co., Ltd. Department of Structural Engineering, Tongji University
This paper reviews the latest research of rebar splicing confined by spiral stirrups, and compares the difference among the current codes for this type of splicing method. At the last, the pull-out experimental database was established for grout-filled splicing with the spiral stirrup confinement within the existing Chinese researches, which included the variables of concrete cover, rebar diameter and volumetric ratio of spiral stirrup. It helped to provide an empirical formula for bond strength which further provided the design basis for the lapped length.
prefabricated construction; shear walls; precast concrete; lap splicing; spiral stirrups confinement; bond strength;
Received: 2018-05-05
0 引言
钢筋连接技术是预制装配式混凝土结构的关键技术之一, 可靠的连接是保证结构整体性和抗震能力的关键。预制混凝土结构钢筋连接构造主要包括套筒灌浆连接、约束浆锚搭接、机械连接等
1 螺旋箍筋约束浆锚钢筋搭接研究现状
螺旋箍筋约束浆锚钢筋搭接的研究开始较晚, 对其黏结性能的研究主要集中在近2年国内学者的研究工作。
J.C.Adajar等
而自2008年起, 姜洪斌等
马军卫等
刘硕等
因此, 采用螺旋箍筋加固形式的连接性能可靠, 螺旋箍筋能有效约束核心区混凝土从而减小搭接长度。但由于拉拔试验方式基本为单排搭接试验, 两侧拉拔力存在偏心, 导致附加力矩对拉拔性能产生影响, 且由于此种搭接方式的试验研究相较于现浇混凝土搭接设计方法依托的数据较少, 涵盖的影响参数不全面, 导致目前的设计方法具有局限性。此外, 模型分析所需的基础数据尚有欠缺, 因此分析模型略显粗略, 目前的结论还不能广泛应用于各类结构构件的连接。因此, 仍需优化试验方式, 进行更深入全面的试验研究。
2 螺旋箍筋约束浆锚钢筋搭接规范梳理
在规范层面, 无论是欧美还是我国规范, 连接形式都包括套筒灌浆连接、搭接、机械连接等形式。我国与欧美国家规范的设计方法略有不同:欧美国家规范对搭接给出了一般性规定, 采用某具体形式的设计一般参考普通钢筋混凝土结构设计中的搭接或者锚固。我国则对预制装配式采用的搭接形式集中在浆锚钢筋搭接, 且和现浇混凝土中采用的搭接予以区分, 对于浆锚钢筋搭接的具体形式各地区规范会依据当地情况稍有差别。
ACI318-14
CEB-FIP Model Code
美国《预制装配式及预应力混凝土结构设计指导手册》 (PCI Design Handbook)
FIP43
香港屋宇署规范《Code of Practice for Structural Use of Concrete 2013》
在我国, 与螺旋箍筋约束浆锚钢筋搭接相关的规范有很多, 相对而言, 比较详细的有黑龙江省以及北京市规程, JGJ1—2014《装配式混凝土结构技术规程》
3 螺旋箍筋约束浆锚钢筋搭接经验公式
目前国内外规范中对螺旋箍筋约束浆锚钢筋搭接长度均在现浇结构体系锚固长度的基础上予以修正, 并未给出针对该搭接方式的黏结强度计算公式或最小搭接长度计算公式, 本文整合国内螺旋箍筋约束浆锚钢筋搭接拉拔试验研究

式中:cmin为最小混凝土保护层厚度;db为搭接钢筋直径;ρsv为箍筋体积率。
依据式 (1) 及搭接钢筋屈服强度为设计目标的相关性可计算得到最小搭接长度 (见式 (2) ) , 为设计研究该搭接方式下拉拔力与滑移的关系提供设计依据。其中, 考虑黏结强度与混凝土抗拉强度呈正相关, 该式通过引入

式中:fc0为混凝土立方体抗压强度标准值;fsd为搭接钢筋屈服强度标准值。
通过公式 (1) , 预测文献
4 结语
1) 本文针对国内外已有的对螺旋箍筋约束浆锚钢筋搭接的研究进行了汇总, 得出螺旋箍筋能有效约束核心区混凝土, 此种形式具有良好的受力性能和变形能力, 可以实现钢筋的可靠连接。但现有的试验研究方法以及试验样本过少, 模型分析所需的基础数据尚有欠缺, 还需进行更多试验研究。
2) 本文梳理了国内外规范中对螺旋箍筋约束浆锚钢筋搭接的技术要点, 对后续深入研究此种搭接方式提供规范指导, 但现有规范对螺旋箍筋约束浆锚钢筋搭接的限定条文参差不齐, 亟待补充设计依据和完善设计方法。
3) 本文整合国内现有针对预埋孔道浇筑高强灌浆料的螺旋箍筋约束浆锚钢筋搭接拉拔试验研究, 选取钢筋屈服前被拔出的试件, 形成以黏结强度为分析对象的数据库, 回归得到黏结强度的经验公式, 为设计该搭接方式下搭接长度提供设计依据。但该结论仅适用于预留孔道, 高强灌浆料 (抗压强度平均值70MPa) 灌浆成型的施工方式, 不适用于细石混凝土为现浇基材的螺旋箍筋约束浆锚钢筋搭接。
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