鋼筋套筒灌漿連接技術(shù)研究與應(yīng)用

趙婉　龐瑞

（河南工業(yè)大學(xué)土木建筑學(xué)院，河南鄭州　450001）

鋼筋套筒灌漿連接技術(shù)研究與應(yīng)用

趙婉龐瑞

（河南工業(yè)大學(xué)土木建筑學(xué)院，河南鄭州450001）

鋼筋套筒灌漿連接技術(shù)連接性能的好壞直接影響到結(jié)構(gòu)的承載力、延性及耗能能力?；诖?，闡明鋼筋套筒灌漿連接的構(gòu)造分類、力學(xué)性能及應(yīng)用形式，嘗試借鑒無損檢測的方法在其灌漿密實(shí)度等方面作出分析，結(jié)合工程實(shí)例研究其應(yīng)用，以期能為相關(guān)方面的設(shè)計(jì)研究提供參考和借鑒。

機(jī)械連接；套筒灌漿；破壞形態(tài)；連接性能；無損檢測

鋼筋套筒灌漿連接（Grout sleeve splicing for reinforc?ing bars）技術(shù)多應(yīng)用于裝配式混凝土結(jié)構(gòu)中墻、柱底部鋼筋同截面鋼筋100%連接處，鋼筋籠整體對(duì)接以及既有建筑的改造工程中。1968年，DR.Alfred A.Yee博士［1］發(fā)明了鋼筋套筒連接器，首次將這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用在夏威夷檀香山一棟38層的Ala Moana酒店的預(yù)制混凝土柱鋼筋續(xù)接中，是最早形式的全套筒灌漿連接節(jié)點(diǎn)。之后日本Nisso Master Builders（NMB）公司引進(jìn)此技術(shù)，進(jìn)行了大量改進(jìn)，如增加了灌漿孔和排漿孔、改自重法灌漿為泵送法灌漿等。1995年，Julian Albrigo等［2］人提出了半套筒灌漿連接節(jié)點(diǎn)，經(jīng)過大量試驗(yàn)驗(yàn)證和地震考驗(yàn)，采用套筒灌漿連接技術(shù)的結(jié)構(gòu)符合抗震設(shè)計(jì)中“強(qiáng)柱弱梁”的要求，可有效實(shí)現(xiàn)“裝配等同現(xiàn)澆”的設(shè)計(jì)理念。

1　鋼筋套筒灌漿連接的構(gòu)造分類

圖1　全套筒灌漿接頭

套筒灌漿連接接頭主要由套筒、灌漿料、鋼筋三部分構(gòu)成。套筒一般由球墨鑄鐵或優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼鑄造而成，形狀大多為圓柱形或紡錘形。灌漿料以水泥為基本材料，配以適當(dāng)細(xì)骨料及少量混凝土外加劑和其他材料組成干混料，加水?dāng)嚢韬缶哂辛鲃?dòng)度大、早強(qiáng)、高強(qiáng)、微膨脹等性能。接頭的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足《鋼筋套筒灌漿連接應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》（JGJ355-2015）的相關(guān)規(guī)定。國內(nèi)外按套筒的形式，總體上可分為全套筒灌漿接頭和半套筒灌漿接頭兩大類。全套筒灌漿接頭的兩端均采用灌漿方式連接鋼筋（見圖1），是目前使用最廣泛的一類套筒灌漿接頭形式。半套筒灌漿接頭在預(yù)制構(gòu)件端一般采用直螺紋方式連接鋼筋，現(xiàn)場裝配端采用灌漿方式連接（見圖2）。半套筒灌漿接頭尺寸較小，但對(duì)所使用的套筒材料和預(yù)制端連接鋼筋型號(hào)要求較嚴(yán)格，成本較全套筒灌漿接頭高。

圖2　半套筒灌漿接頭

2　套筒灌漿連接的力學(xué)性能及應(yīng)用形式

2.1傳力機(jī)理

鋼筋套筒灌漿連接作為一種濕式連接，依靠材料間的黏結(jié)來達(dá)到鋼筋錨固連接作用。當(dāng)鋼筋受拉時(shí)，拉力通過鋼筋-灌漿料結(jié)合面的黏結(jié)作用傳遞給灌漿料，灌漿料再通過其與套筒內(nèi)壁結(jié)合面的黏結(jié)作用傳遞給套筒。其機(jī)理主要是借助砂漿受到套筒的圍束作用及本身的微膨脹特性，增強(qiáng)與鋼筋、套筒間的正向作用力，達(dá)到傳遞鋼筋應(yīng)力的目的。

2.2破壞形態(tài)

接頭在拉力作用下，鋼筋的“錐楔”作用使灌漿料發(fā)生徑向位移，產(chǎn)生徑向壓應(yīng)力及環(huán)向拉應(yīng)力，當(dāng)環(huán)向拉應(yīng)力超過灌漿料的抗拉強(qiáng)度時(shí)，鋼筋與灌漿料界面處出現(xiàn)劈裂裂縫，開裂區(qū)域環(huán)向拉應(yīng)力為0，未開裂區(qū)域發(fā)生應(yīng)力重分布，環(huán)向拉應(yīng)力不斷增大，裂縫向套筒-灌漿料界面延伸，同時(shí)鋼筋也由彈性、屈服步入強(qiáng)化，直至被拉斷。破壞形態(tài)主要取決于鋼筋極限強(qiáng)度、鋼筋與灌漿料的粘結(jié)強(qiáng)度，灌漿料強(qiáng)度等對(duì)應(yīng)承載力的最小值［3］。鋼筋極限強(qiáng)度對(duì)應(yīng)承載力最小時(shí)，套筒外鋼筋被拉斷；鋼筋與灌漿料的粘結(jié)強(qiáng)度對(duì)應(yīng)承載力最小時(shí)，鋼筋拔出破壞或灌漿料拔出破壞；灌漿料強(qiáng)度最小時(shí)，灌漿料劈裂破壞；套筒強(qiáng)度不夠時(shí)，套筒拉斷破壞。

2.3應(yīng)用形式

鋼筋套筒灌漿連接技術(shù)在現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)和裝配整體式結(jié)構(gòu)體系中應(yīng)用廣泛。連接預(yù)制柱、預(yù)制剪力墻的豎向受力鋼筋同截面連接節(jié)點(diǎn)處；預(yù)制梁的橫向受力鋼筋同截面連接節(jié)點(diǎn)處。

3　鋼筋套筒灌漿連接質(zhì)量的檢測及工程實(shí)例

3.1質(zhì)量檢測

現(xiàn)階段，對(duì)套筒灌漿連接主要依靠觀察排漿孔是否有出漿現(xiàn)象，判斷灌漿是否飽滿，可以借鑒超聲波法對(duì)其連接質(zhì)量進(jìn)行檢測。聶東來等［4］利用首波聲時(shí)法檢測鋼筋套筒的灌漿料密實(shí)性，借助超聲波幅值對(duì)其脫空缺陷進(jìn)行定性判斷；當(dāng)代計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)和成像技術(shù)的發(fā)展，為超聲波無損檢測技術(shù)提供了強(qiáng)有力的支持；沖擊回波法可單面測試，精度高，通過時(shí)頻域分析可達(dá)到較高的檢測精度，可以考慮將其用于套筒中注漿是否飽滿的檢測，此法結(jié)合超聲波檢測可能是提高套筒灌漿接頭質(zhì)量檢測的一條有效途徑。

3.2工程實(shí)例

長春一汽技術(shù)中心乘用車所建設(shè)項(xiàng)目［5］總建筑面積8萬m2，地上7層，采用預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)體系，局部地下1層，建筑高度為23.7m。上下墻之間的水平接縫處縱筋連接主要為鋼筋灌漿套筒連接（見圖3），作為我國第一座裝配式混凝土結(jié)構(gòu)停車樓，表現(xiàn)出良好的受力性能，驗(yàn)證了套筒灌漿連接技術(shù)在裝配式建筑中的適用性。

圖3　上下墻水平縫縱筋鏈接

4　結(jié)語

本文對(duì)鋼筋套筒灌漿連接技術(shù)從構(gòu)造、傳力、檢測到工程實(shí)例做了較為系統(tǒng)的說明，后續(xù)工作中將借助于超聲波等方法對(duì)套筒灌漿密實(shí)度、夾渣等缺陷方面作出試驗(yàn)研究。

［1］Yee A A.Splice Sleeve for Reinforcing Bars：US，3540763［P］.1968.

［2］Albrigo J，Ricker E D，Colarusso L J.Reinforcing Bar Splice and System for Forming Precast Concrete Members and Structures：US，5468524［P］.1995.

［3］Ong Hern Yee.Experimental study of grout filled splice sleeve integrated with shear key for precast concrete connection［D］.Skudai：University Technology MALAYSIA，2010.

［4］聶東來，賈連光，杜明坎，等.超聲波對(duì)鋼筋套筒灌漿料密實(shí)性檢測試驗(yàn)研究［J］.混凝土，2014（9）：120-123.

［5］祁成財(cái).一汽停車樓裝配式結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)研究［R］.廈門：第五屆中國（國際）預(yù)制混凝土技術(shù)論壇，2015-6-25.

The Research and Application of Steel Sleeve Grouting Connection Technology

Zhao WanPang Rui
（College of Civil Engineering and Architecture，Henan University of Technology，Zhengzhou Henan 450001）

The connection performance of grout sleeve splicing directly affects the bearing capacity，ductility and en?ergy dissipation capacity of the structure.Based on this，this paper expounded its structure classifications，mechani?cal performance and application forms，tried to use the method of non destructive testing to make an analysis in the aspect of the grain filling density and so on，and studied its application combining with engineering example，hoping to provide references for the design research of related aspects.

mechanical connection；grout sleeve；failure pattern；connection performance；nondestructive testing

TU755.3

A

1003-5168（2016）08-0093-02

2016-07-05

趙婉（1991-），女，碩士在讀，研究方向：裝配式混凝土結(jié)構(gòu)；龐瑞（1981-），男，博士，副教授，研究方向：裝配式RC建筑結(jié)構(gòu)體系力學(xué)性能與抗震設(shè)計(jì)方法等。