焊接锚垫板锚下混凝土锚固区传力性能试验.pdf
《焊接锚垫板锚下混凝土锚固区传力性能试验.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《焊接锚垫板锚下混凝土锚固区传力性能试验.pdf(6页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、第 43 卷 第 2 期2023 年 6 月桂 林 理 工 大 学 学 报Journal of Guilin University of TechnologyVol.43 No.2June 2023文章编号:1674-9057(2023)02-0218-06 doi:10.3969/j.issn.1674-9057.2023.02.007焊接锚垫板锚下混凝土锚固区传力性能试验王赞芝1,钟 洋1,2,陈道森3,王 丹4,江倩敏5,王 博6,李先一1,杨春旭1(1.广西科技大学 土木建筑工程学院,广西 柳州 545006;2.中铁隧道局集团有限公司勘察设计研究院,广州 511400;3.杭州启创工
2、程设计咨询有限公司,杭州 310051;4.中国建筑第七工程局有限公司,郑州 450008;5.浙江华展工程研究设计院有限公司,浙江 宁波 315012;6.上海中森建筑与工程设计顾问有限公司,上海 200062)摘 要:由 Q235 钢和 Q345 钢制作的新型环保焊接锚垫板可以替代受力性能差、造价高、能耗高的传统铸造锚垫板。为研究焊接锚垫板锚下混凝土锚固区极限承载力、破坏形态及裂缝宽度,采用微机控制四柱压力机对 11 个配置螺旋式间接钢筋的混凝土局部受压试件进行锚固区传力性能试验。结果表明,预应力混凝土锚固区极限承载力实测值明显大于计算值,焊接锚垫板喇叭管直径的增大会降低预应力混凝土锚固区
3、的极限承载力,焊接锚垫板底板厚度的增加会提高预应力混凝土锚固区极限承载力。基于试验结果,提出了考虑焊接锚垫板喇叭管直径和底板厚度影响的焊接锚垫板锚下混凝土极限承载力计算公式。关键词:焊接锚垫板;传力性能试验;锚固区;喇叭管直径;底板厚度中图分类号:U448.35 文献标志码:A在混凝土中建立永久存在的预应力并减少预应力损失,是制作预应力混凝土的重要环节,而后张法因其具有不用加力台座,张拉仪器简易、可靠,方便施工等特点而被广泛应用1-2。在后张法中,锚垫板的作用是将预应力筋张拉所产生的预加力传递给锚下混凝土,故合理布置锚垫板能够解决锚下混凝土的应力集中、开裂及变形问题3-4。以 Q345 钢为底
4、板,用 Q235 钢制作喇叭管经冲压成形和焊接制作而成的锚垫板(即焊接锚垫板)5,与目前采用的铸造锚垫板相比,焊接锚垫板具有受力性能好、生产能耗低等优势。按照预应力筋用锚具、夹具和连接器(GB/T 143702015)附录A 的要求对相同规格的铸造锚垫板与钢制锚垫板进行破坏测试,铸造件开裂,承压失效,而新型钢制件受力区仅下沉 1 mm,可以继续承压,其原因是焊接锚垫板带翼缘的喇叭管可以将压应力扩散,解决了锚下混凝土应力集中的问题。在能耗方面,每生产 1 t 成品铸造锚垫板耗电 950 kWh,而生产 1 t 焊接锚垫板只需 120150 kWh6。公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JT
5、G 33622018)和混凝土结构设计规范(GB 500102010)的混凝土局部受压承载力公式是基于对普通锚垫板的试验及工程经验建立起来的,该公式是否适用于焊接锚垫板还有待进一步探讨。Rebelo 等7、Shin 等8研究了锚垫板锚下混凝土力学性能,发现锚垫板的尺寸对锚固区的极限承载力有较大的影响。上述规范中混凝土局部受压承载力计算公式未充分考虑喇叭管直径与锚垫板的厚度对局部抗压承载力提高系数 的影响,对配置间接钢筋时局部抗压承载力提高系数 cor的取值,也未充分考虑锚垫板喇叭管直径与锚垫板厚度的影响。美国 ACI 3182019 规范虽然考虑了锚垫板厚度对锚固区极限承载力的影响,但没有提到
6、锚垫板喇叭管直径对锚固区极限承载力的影响。因此,有必要深入研究焊接锚垫板喇叭管直径和底板厚度对锚下混凝土极限承载力的影响。收稿日期:2021-06-02 基金项目:广西科技计划项目(桂科 AB17292022)作者简介:王赞芝(1964),男,博士,副教授,研究方向:预应力混凝土结构,644760427 。引文格式:王赞芝,钟洋,陈道森,等.焊接锚垫板锚下混凝土锚固区传力性能试验 J.桂林理工大学学报,2023,43(2):218-223.Wang Z Z,Zhong Y,Chen D S,et al.Load transfer performance of concrete anchorag
7、e zone under welded bearing platesJ.Journal of Guilin University of Technology,2023,43(2):218-223.1 试验部分1.1 试件尺寸为了解焊接锚垫板底板厚度和喇叭管直径对混凝土锚固区传力性能的影响,共制作了 11 个试件进行相关试验。确定试件尺寸的原则与实际工程设计中确定构件的原则相反,即试件横截面面积不得大于面积的某一限值,而试件高度不得小于高度的某一限值(横截面偏小,试验时容易产生裂缝;高度偏大,易倾向于失稳)。如果试验满足了要求,实际工程中的构件一定是安全的。据此原则,按照 GB/T 143702
8、015 附录 A 要求,取锚具中心到锚具中心的最小间距和锚具中心到构件边缘最小间距的 2 倍二者中的较小值作为试件正方形截面的边长 a,试件高度 h 取不小于 a 的 2 倍(当然 h 取低易于完成试验)。实际浇筑的试件尺寸见表 1。表 1 各试件尺寸 Table 1 Dimensions of each specimenmm试件编号底板直径底板厚度喇叭管直径长宽高11304702902906302145475290290630316048033033071041804903703708005195595420420850620851044204208507220511045045091082
9、355115480480970925061255205201 0501026561355405401 0901127561405805801 170 1.2 材料的选择及试件制作由于预应力混凝土结构的混凝土强度等级应大于 C40,故本次试验所用试件采用设计强度为C50 的混凝土进行浇筑,混凝土保护层厚度为 24 mm。为了确保混凝土试件底面的平整性,在试件底部粘贴一块 10 mm 厚的钢板。11 个试件的纵筋均采 用 HRB400 钢 筋,箍 筋 和 螺 旋 筋 均 采 用HPB300 钢筋,其配筋简图如图 1 所示。1.3 试件浇筑及应变片粘贴浇筑试件时采用木模板或钢模板,预埋波纹管预留孔道
10、,浇筑过程如图 2 所示。考虑到混凝土碎石粒径在 23 27 mm,选用的应变片长度为 100 mm,在试件的 4 个侧面每面均粘贴 3 个应变片,每3个应变片呈“工”字形布置,“工”字应变片的最图 1 试件尺寸及配筋简图Fig.1 Sketch of a specimens dimensions and its reinforcement图 2 试件制作过程Fig.2 Fabricating a specimen上面距试件上表面的距离为锚垫板高度的 1.1 倍。粘贴位置如图 3 所示,其中 A 为锚垫板高度。贴应变片分为以下步骤:目测应变片表面是否损坏,确保应变片表面无异常后使用万用表检测应
11、变片的电阻是否为 120;使用打磨机处理后,再用酒精清洗,环氧树脂打底,最后用铅笔定位;选择 100 mm 长的应变片并使用胶水将其粘贴;连接导线9-10。1.4 试验方案使用长春试验机厂制造的 500 t 微机控制四柱压力试验机进行锚固区传力性能试验,压力上限为5 000 kN。裂缝宽度观测采用 2009-100 型测量显微镜,其目镜和物镜的放大倍数均为 10,总放大倍率100 倍,数值孔径 0.25,目镜视场直径 18 mm,目镜分划板分度值 0.1 mm,工作距离 6.93 mm。加载前打开送油阀,使上压板下降到与试件上表面刚好接触就停止加载,接着将荷载和位移归零。912第 2 期 王赞
12、芝等:焊接锚垫板锚下混凝土锚固区传力性能试验图 3 应变片粘贴示意图Fig.3 Positions where strain gauges plastered为确保试件不出现偏心受压情况,初始加载时检测轴心受压变形。加载方法按照GB/T 143702015 进行,加载速度控制在 100 MPa/min 以内匀速进行:首先将荷载缓慢加至 0.12Fptk(Fptk为预应力筋的公称极限抗拉力,对 5 孔锚垫板 Fptk=51 860140=1 302 kN),观察是否产生裂缝;继续缓慢施加荷载至 0.2Fptk并观察裂缝情况,之后继续加载,每隔0.2Fptk观察一次裂缝情况,直至加载到 0.8Fp
13、tk;接着卸载至 0.12Fptk,完成一次加载的循环;接着施加多次循环荷载,循环荷载的上限值为 0.8Fptk、下限值为 0.12Fptk。循环 10 次后,若试件表面裂缝和应变都已经稳定,则继续加载直至试件破坏(此时的荷载为 Fu);若裂缝扩展和应变仍未稳定,则循环加载至裂缝和应变稳定后再加载至试件破坏。若裂缝和应变一直不能稳定,则该试件的试验失效。图 4 为锚固区传力性能加载示意图。图 4 锚固区传力性能试验加载流程Fig.4 Loading procedure for test of force-transformation characteristics in anchorage z
14、one2 试验结果2.1 循环加载时应变变化情况按图 4 的加载程序进行加载,以试件 8 为例,得到循环加载过程中混凝土的纵、横向应变变化情况如图 5 所示。第 10 次循环结束后,混凝土纵向应变 10-6=589-579=10(6-0)/3=(579-454)/3=41.6,纵向应变达到稳定;横向应变10-6=98-96=2 (6-0)/3=(96-76)/3=6.6,横向应变达到稳定,结束循环加载。图 5 混凝土纵、横向应变变化图Fig.5 Variations of longitudinal/horizontal concrete strains vs.time2.2 裂缝发展情况及破坏
15、形态荷载首次缓慢加至 0.8Fptk时,仅不足一半试件出现裂缝。当进入第 1 次循环荷载阶段,所有试件均出现裂缝,其中首次加载至 0.8Fptk时出现裂缝的试件,此时裂缝也有所扩大。第 1、2 次循环荷载阶段,试件的裂缝宽度增大最为明显。当进入第 7 次循环荷载阶段,试件的裂缝发展趋于稳定,仅有部分试件的裂缝宽度有所增加但增加不明显。试件侧面越接近上边缘处裂缝宽度越大,反之则越小;试件顶部越接近中心区域处,裂缝宽度越大,反之则越小,各试件裂缝宽度如表 2 所示。当加载至破坏荷载时,焊接锚垫板底板翼缘发生了翘边的情况,部分试件边缘处的混凝土发生破碎。试件破坏情况如图 6 所示。从试验结果看出,至
16、试件破坏时,每个试件一般出现 710 条左右发源于试件端部的裂缝。在试件端部,裂缝基本呈放射状,在正方形截面的 4 角处裂缝的数量较多,原因是在近角点处的 3 个方向的应力分量皆为拉应力。个别试件裂缝表面附近出现酥松剥落。端面的裂缝扩展至截面边缘便在对应的侧面向下延伸,向下延伸的方向与试件轴线022桂 林 理 工 大 学 学 报 2023 年表 2 试件裂缝宽度 Table 2 Crack widths of specimensmm试件编号首次加载循环荷载阶段 1、2 次3、4 次5、6 次7、8 次9、10 次10.050.100.100.100.100.1020.060.120.120.1
17、20.180.1830.000.040.040.100.100.1240.000.060.060.100.100.1250.050.100.120.150.150.1560.080.120.120.140.140.1870.000.100.100.150.200.2080.000.080.100.100.120.1590.000.100.100.150.200.20100.000.100.120.150.170.19110.000.150.150.200.200.20 的倾斜角度一般不超过 20,在端面与侧面的交界处形成贯穿性裂缝。侧面的裂缝常延伸至不到试件高度一半处(约 1/3 高度处),有
18、少数的侧面裂缝发生分叉。其原因为越向下,集中的预加力逐渐转变成混凝土全截面的均布力,与轴线垂直方向的两个拉应力也随之减小,试件的高度为截面宽度的2 倍,而垂直方向的压应力大约在高度一半的位置之后已均匀分布。2.3 试件极限承载力各试件锚固区极限承载力的计算值与实测值如表 3 所示。可知,采用焊接锚垫板试件的极限承载力实测值与理论值之比为 1.36 左右,故采用焊接锚垫板更有利于将应力扩散和减小锚下混凝土应力集中。同时也说明,采用 JTG 33622018 计算的焊接锚垫板锚固区极限承载力明显小于锚固区的实际极限承载力。3 焊接锚垫板锚下混凝土局部受压承载力公式调整3.1 焊接锚垫板喇叭管直径和
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 焊接 垫板 混凝土 锚固 区传力 性能 试验
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。