一种考虑灌浆密实性的套筒接头抗拉承载力评估方法技术

本发明专利技术涉及一种考虑灌浆密实性的套筒接头抗拉承载力评估方法，首先根据试验给出关键参数A和B值，随后通过所提的钢筋‑灌浆料粘结力滑移模型计算实际钢筋‑灌浆料粘结力，同时根据接头钢筋的抗拉承载力计算公式计算接头钢筋的抗拉承载力，最终通过比较钢筋‑灌浆料粘结力和接头钢筋的抗拉承载力给出套筒接头的抗拉承载力。本发明专利技术仅通过套筒及钢筋的设计参数即可评估套筒接头的抗拉承载力。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑灌浆密实性的套筒接头抗拉承载力评估方法
本专利技术涉及套筒接头抗拉承载力计算领域，特别是一种考虑灌浆密实性的套筒接头抗拉承载力评估方法。
技术介绍
近几年来，随着结构产业化发展，装配式建筑成为当前建筑工业化大力推广和发展的主要结构形式之一。然而，与现浇式建筑相比，装配式建筑的整体性和连接质量仍是人们关注的热点问题，而现有的连接方式中的湿法连接主要采用灌浆套筒接头。灌浆套筒接头利用无收缩灌浆料作为粘结材料来连接钢筋以确保荷载传递的连续性。套筒通常采用铸造工艺或机械加工工艺制造，灌浆料以水泥为基本材料，配以细骨料，以及混凝土外加剂和其他材料组成的干混料，加水搅拌后具有良好的流动性、早强、高强、微膨胀等性能。套筒接头的灌浆质量属于暗箱，在实际施工中影响梁筋连接套筒灌浆质量的因素不易控制，比如施工人员没有严格遵守规范进行施工操作、灌浆料浆体泌水等，往往部分套筒接头存在灌浆密实度不好、顶部脱空缺陷，导致其使用过程中易发生弯曲破坏，造成接头处产生很大的拉伸应力，给装配式建筑的运营埋下了安全隐患。国外目前的研究主要是基于加工工艺、外形及内腔构造的套筒接头的单调拉伸性能，虽然灌浆密实度对套筒接头力学性能有一定的影响，但尚未见报道。而在套筒接头抗拉承载力的计算方面，目前主要集中在完全密实的接头抗拉承载力上面，如JenHuaLing等研究了WBS和THS两种套筒，通过拟合18个(9个WBS和9个THS)完全密实的套筒接头单调拉伸试验数据，得到钢筋-灌浆料粘结力-滑移模型，与接头钢筋的抗拉承载力相比较，得到套筒接头的抗拉承载力预测值。结果表明：套筒接头的抗拉承载力预测值与试验值相比有±10％的偏差。近十年来，国内也开始了灌浆套筒技术研究，但主要是基于龄期和钢筋种类、外形及内腔构造的套筒接头单调拉伸性能的研究，如接头失效模式与抗拉承载力、钢筋应变、套筒表面应变等。灌浆密实度对于套筒接头乃至装配式建筑的整体力学性能影响巨大，而基于灌浆密实度的套筒接头抗拉承载力评估方法的研究未见报道。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提出一种考虑灌浆密实性的套筒接头抗拉承载力评估方法，仅通过套筒及钢筋的设计参数即可评估套筒接头的抗拉承载力。本专利技术采用以下方案实现：一种考虑灌浆密实性的套筒接头抗拉承载力评估方法，具体包括以下步骤：步骤S1：根据试验给出关键参数A、B的值；步骤S2：通过钢筋-灌浆料粘结力滑移模型计算实际钢筋-灌浆料粘结力Pb；步骤S3：根据接头钢筋的抗拉承载力计算公式计算接头钢筋的抗拉承载力Tb；步骤S4：通过比较钢筋-灌浆料粘结力Pb和接头钢筋的抗拉承载力Tb给出套筒接头的抗拉承载力Pu。进一步地，所述步骤S2具体包括以下步骤：步骤S21：测试大批量的不同灌浆密实度的套筒的横向拉应变εt,sl’、大批量的不同灌浆密实度的套筒弹性模量Esl’、大批量的不同灌浆密实度的灌浆料平均抗压强度fu,g’、大批量的不同灌浆密实度的套筒壁厚tsl’、大批量的不同灌浆密实度的套筒内径dsl’、大批量的不同灌浆密实度的接头钢筋的直径db’、大批量的不同灌浆密实度的钢筋锚固长度lb’、大批量的不同灌浆密实度的钢筋-灌浆料粘结力Pb’；步骤S22：采用下式计算不同灌浆密实度的灌浆料作用于钢筋的切向约束应力un：其中，Tt,sl为套筒接头横向拉力，dsl为套筒内径，lb为钢筋锚固长度；步骤S23：采用下式计算不同灌浆密实度的灌浆料作用于钢筋的法向约束应力un,b：其中，db为接头钢筋直径，εt,sl为套筒应变，tsl为套筒壁厚，Esl为套筒弹性模量；进而得出大批量试验中考虑不同灌浆密实度的各构件的灌浆料作用于钢筋的法向约束应力un,b'为：其中，db’为大批量试验中单个接头钢筋直径；εt,sl’为大批量试验中套筒的横向拉应变；Esl为大批量试验中套筒弹性模量；tsl’为大批量试验中套筒壁厚；步骤S24：采用下式计算大批量不同灌浆密实度的钢筋-灌浆料粘结应力ub'：步骤S25：根据ub的增长与un,b的关系函数并结合S23和S24测试计算的ub'、un,b'和大批量测试的灌浆料平均抗压强度fu,g’，通过最小二乘法拟合参数A和B；其中，ub与un,b的关系函数为：其中，fu,g为灌浆料平均抗压强度；步骤S26：采用下式计算实际灌浆套筒的钢筋-灌浆料粘结力Pb：进一步地，所述步骤S3具体为：采用下式计算接头钢筋的抗拉承载力Tb：其中，k2为钢筋抗拉强度和屈服强度的比值，fy为接头钢筋的屈服强度。进一步地，所述步骤S4具体为：采用下式计算套筒接头的抗拉承载力Pu：与现有技术相比，本专利技术有以下有益效果：1、本专利技术仅通过套筒及钢筋的设计参数即可评估套筒接头的抗拉承载力。2、本专利技术考虑了套筒灌浆的密实度，但又无需知道实际结构中套筒的灌浆密实度。3、本专利技术不会对构件造成任何损伤，能够对建筑产品的质量实现监控，防止因连接失效引起的灾难性后果。附图说明图1为本专利技术实施例中套筒-灌浆料应力示意图。图2为本专利技术实施例中灌浆料应力示意图。图3为本专利技术实施例中套筒应力示意图。图4为本专利技术实施例中接头钢筋拉断破坏示意图。图5为本专利技术实施例中钢筋-灌浆料粘结滑移破坏示意图。图6为本专利技术实施例中4种灌浆工况示意图。图7为本专利技术实施例中与的拟合示意图。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术做进一步说明。本实施例提供了一种考虑灌浆密实性的套筒接头抗拉承载力评估方法，是一种通过对不同灌浆密实度套筒(含钢筋)的试验测试对实际装配式结构的灌浆套筒(含钢筋)的抗拉承载力进行评估计算的方法。首先根据试验给出关键参数A和B值，随后通过所提的钢筋-灌浆料粘结力滑移模型计算实际钢筋-灌浆料粘结力Pb，同时根据接头钢筋的抗拉承载力计算公式计算接头钢筋的抗拉承载力Tb，最终通过比较钢筋-灌浆料粘结力Pb和接头钢筋的抗拉承载力Tb给出套筒接头的抗拉承载力Pu。具体的，其中，根据接头钢筋的抗拉承载力计算公式计算接头钢筋的抗拉承载力Tb，最终通过比较钢筋-灌浆料粘结力Pb和接头钢筋的抗拉承载力Tb，给出套筒接头的抗拉承载力Pu。具体包括以下步骤：S1：测试大批量的不同灌浆密实度的套筒(含钢筋)的横向拉应变εt,sl’、套筒弹性模量Esl’、灌浆料平均抗压强度fu,g’、套筒壁厚tsl’、套筒内径dsl’、接头钢筋的直径db’、钢筋锚固长度lb’、钢筋-灌浆料粘结力Pb’、钢筋抗拉强度值等套筒和接头钢筋参数。S2：首先计算不同灌浆密实度的灌浆料作用于钢筋的切向约束应力un为：由于套筒横向拉应力ft,sl是套筒应变εt,sl和套筒弹性模量Esl的函数：ft,sl＝εt,slEsl；而ft,sl由套筒纵截面面积控制，即：式中：tsl为套筒壁厚，lb为钢筋锚固长度；Tt,sl为套筒接头横向拉力；即可得出：Tt,sl＝εt,sllbtslEsl；结合图1至图3，根据静力平衡原理有：2Tt,sl＝undsllb；式中：dsl为套筒内径；un套筒对对灌浆料作用的约束应力；那么：套筒对灌浆料作用的约束应力un为：S3：计算不同灌浆密实度的灌浆料作用于钢筋的法向约束应力un,b：由于套筒对灌浆料作用的约束力Fn是套筒对灌浆料作用的约束应力un和套筒内表面积Ac,sl的乘积，即：Fn＝unAc,sl＝unπds本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种考虑灌浆密实性的套筒接头抗拉承载力评估方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤S1：根据试验给出关键参数A、B的值；步骤S2：通过钢筋‑灌浆料粘结力滑移模型计算实际钢筋‑灌浆料粘结力P

【技术特征摘要】
1.一种考虑灌浆密实性的套筒接头抗拉承载力评估方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤S1：根据试验给出关键参数A、B的值；步骤S2：通过钢筋-灌浆料粘结力滑移模型计算实际钢筋-灌浆料粘结力Pb；步骤S3：根据接头钢筋的抗拉承载力计算公式计算接头钢筋的抗拉承载力Tb；步骤S4：通过比较钢筋-灌浆料粘结力Pb和接头钢筋的抗拉承载力Tb给出套筒接头的抗拉承载力Pu。2.根据权利要求1所述的一种考虑灌浆密实性的套筒接头抗拉承载力评估方法，其特征在于：所述步骤S2具体包括以下步骤：步骤S21：测试大批量的不同灌浆密实度的套筒的横向拉应变εt,sl’、大批量的不同灌浆密实度的套筒弹性模量Esl’、大批量的不同灌浆密实度的灌浆料平均抗压强度fu,g’、大批量的不同灌浆密实度的套筒壁厚tsl’、大批量的不同灌浆密实度的套筒内径dsl’、大批量的不同灌浆密实度的接头钢筋的直径db’、大批量的不同灌浆密实度的钢筋锚固长度lb’、大批量的不同灌浆密实度的钢筋-灌浆料粘结力Pb’；步骤S22：采用下式计算不同灌浆密实度的灌浆料作用于钢筋的切向约束应力un：其中，Tt,sl为套筒接头横向拉力，dsl为套筒内径，lb为钢筋锚固长度；步骤S23：采用下式计算不同灌浆密实度的灌浆料作用于钢筋的法向约束应力un,b：其中，db为接头钢筋直径，εt,sl为套筒应变，tsl为套筒壁厚，Esl为套筒弹性模量；进而得出大批量试验中考虑不...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜绍飞，蔡婉霞，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建,35