简易型灌浆套筒钢筋接头性能研究.doc

简易型灌浆套筒钢筋接头性能研究相比于传统的现浇桥梁,装配式桥梁具有工业化程度高、节省材料、污染小、施工方便、现场湿作业量及工人数量少、预制构件质量便于控制、建造周期短、投资回收快等优点,是新型桥梁工业化发展的方向。预制桥墩主要受力筋的可靠连接是保证装配式桥墩具有良好抗震性能的关键,也是装配式桥梁能否推广应用的关键。本文设计了两种简易钢筋接头:一种是金属波纹管灌浆钢筋搭接接头,另一种是无缝钢管灌浆钢筋对接接头。通过试验研究、理论分析和有限元模拟对钢筋接头的受力性能进行了研究。完成的具体工作如下:(1)对2种接头共10个试件进行了单向拉伸试验,重点研究了接头试件的破坏模式、极限承载力、残余变形、最大力下总伸长率、荷载-位移曲线及钢筋的应变分布等。并分析了钢筋的搭接长度、无缝钢管的长度及焊接短钢筋的长度对接头极限承载力的影响。试件共出现了三种破坏模式:金属波纹管拉断、钢筋拉断和钢筋粘结滑移。(2)通过对试验结果的分析发现,金属波纹管接头的极限承载力随着钢筋搭接长度的增加而增大;无缝钢管接头的极限承载力随钢管长度的增加而增大,平均粘结强度随钢管长度的增加而减小,焊接短钢筋可以提高接头的承载力和粘结强度,但提升有限。(3)基于弹性力学中的厚壁圆筒模型,参考圆柱形灌浆套筒受力机理的理论研究、钢筋与灌浆料以及钢管与灌浆料间的初始约束应力的计算公式、发生粘结滑移破坏接头的极限承载力的计算公式,计算了本文发生粘结滑移破坏的4个试件的极限承载力,与试验值符合良好。(4)利用有限元软件ANSYS对无缝钢管接头进行了数值模拟分析,采用有限元模拟得到的接头荷载-位移曲线和试验得到的曲线基本符合,钢筋的应变分布也基本一致。钢管中部的轴向应力为拉应力且数值最大,从钢管中部到端部拉应力逐渐减小,在套筒端部应力由拉应力转变为压应力。