按照其传力方式分类,金属波纹管浆锚连接属于搭接连接,因此,在验证其可靠锚固性能的基础上,仍需通过试验进一步检验其搭接传力性能。同时,可通过试验探讨1.0lab的搭接长度下限值是否满足传力要求。
试件材料选用C30混凝土,ϕ40镀锌金属波纹管,HRB400级钢筋,BY(S)-40灌浆料。钢筋直径考虑了12 mm、16 mm、20 mm三种规格,钢筋搭接长度分别按照受拉钢筋的基本锚固长度的1.0倍、1.2倍设置,试件设计参数见表2-4。其中,为了便于预制且进一步反映真实构件条件,试件将同参数的4组钢筋接头整体制作为一个试件,共制作6个试件。试件截面尺寸取剪力墙常用墙厚200 mm,试件长度则根据钢筋搭接长度及试验构造确定,试件设计详图见图2-8。
表2-4 搭接性能试验试件设计参数详表
图2-8 搭接性能试验试件设计详图
试件采用C30混凝土实测立方体抗压强度为35 MPa,BY(S)-40灌浆料实测棱柱体抗压强度为62 MPa,钢筋强度等级均为HRB400,其材料性能见表2-5。
表2-5 搭接性能试验钢筋材料性能详表
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试验在东南大学预应力实验室3 m张拉台座上进行,预埋钢筋通过夹片锚锚固在张拉台座上,浆锚钢筋则首先在端部与张拉螺杆通过帮条焊连接,再通过连接钢套筒将张拉螺杆与钢绞线连接,试验加载则通过液压千斤顶张拉钢绞线实现。试验加载相关做法及装置见图2-9。其中,如图2-9(d)所示,为充分模拟钢筋浆锚接头的偏心传力方式,试件仅通过两端锚固与张拉装置对试件进行约束,而未采取其他侧面约束措施,此做法实际忽略了实际结构构件中钢筋浆锚接头临近部位混凝土的约束作用,放大了偏心受力的不利影响。
图2-9 浆锚钢筋搭接性能试验装置
图2-10 ϕ12、ϕ16浆锚钢筋搭接性能试验照片
试验结果表明,ϕ12、ϕ16浆锚钢筋最终均由于母材拉断而破坏[图2-10(a)],说明搭接长度按1.0lab取值即可满足其搭接传力要求。但由于偏心传力的影响,靠近张拉端的角部混凝土发生崩坏[图2-10(b)]。分析认为,除浆锚连接固有的传力偏心影响外,由于试件缺乏侧向支撑,导致混凝土部分在自重作用下发生位移,造成钢筋在与混凝土交界处发生弯折,进而偏心影响增大,混凝土崩坏也因此集中在角部局部范围内,而未形成搭接传力可能导致的纵向劈裂裂缝,建议在靠近钢筋搭接接头端部区域应采取加强措施,如设置加密箍筋约束混凝土,延缓混凝土开裂或崩脱。
对于ϕ20浆锚钢筋,由于试验选取螺杆规格过小,导致螺杆先于钢筋母材破坏,但破坏前钢筋均已屈服,且没有明显的锚固滑移破坏特征。
通过金属波纹管浆锚连接接头搭接性能试验,证明了采用1.0lab确定浆锚钢筋的搭接长度下限值对于ϕ12、ϕ16钢筋是足够可靠的,而对于ϕ18钢筋虽未得到直接的数据,但其接头在没有明显滑移特征的前提下,可保证钢筋屈服。同时,为避免试验中出现的试件端头混凝土角部崩坏,增设箍筋应是直接而有效的,而实际结构件中设置的箍筋、水平筋能很好地解决这个问题。
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