扁型螺旋筋截面线型对锚固区影响的试验研究.doc

扁型螺旋筋截面线型对锚固区影响的试验研究
摘 要:螺旋筋作为局部锚固区的核心构件,能够增强锚固区的承载力,提高预应力混凝土的抗劈裂能力。目前工程应用中扁形螺旋筋横截面一般为矩形,呈螺旋式旋绕,也有采用矩形网片筋的形式布置。本锚固区混凝土的承载能力。这是由于锚垫板传递至核心混凝土区域时产生较大的横向变形,而混凝土中的螺旋箍筋会产生抵抗横向变形的环向拉力,即核心混凝土受到螺旋箍筋的径向压力,此外也提高了结构混凝土的承载力[3]。螺旋筋的横截面形状有圆形和方形等,对于扁平结构工程中一般采用长方形配筋。根据GB 50010-2010进行锚固区局部受压承载力计算,配置螺旋式钢筋需满足式[4](1):
Fl-局部受压面上作用的局部荷载或局部压力设计值;βc-混凝土强度影响系数;βl-混凝土受压时的强度提高系数;fc-混凝土轴心抗压强度设计值;α-间接钢筋对混凝土约束的折减系数;ρv-螺旋钢筋体积配筋率;Aln-混凝土局部受压净面积;Ass1-单根螺旋式间接钢筋的截面面积;dcor-螺旋钢筋内表面范围内的混凝土截面直径;s-螺旋钢筋筋的间距。
由式(1)、(2)可以看出,除椭圆形螺旋筋与方形螺旋筋外形结构不同,其他锚固区参数相同条件的情况下,影响锚固区受力主要考虑螺旋钢筋内表面范围内的混凝土截面直径dcor,而螺旋筋的截面长、宽尺寸均相同,螺旋筋横向和纵向方向的中心包裹混凝土的剖切面积相同,根据式(1)、(2)分析,用椭圆形螺旋筋可以代替矩形螺旋筋不影响锚固区局部承压。 矩形和椭圆形螺旋筋结构对比分析
如图1所示,a、b两种螺旋筋的截面长、宽尺寸相同,a为矩形螺旋,b为椭圆形螺旋。方形螺旋筋的横截面积和线性周长分别为:、,椭圆形螺旋筋的横截面积和线性周长分别为:、;%,%。因此,采用椭圆形螺旋筋代替矩形螺旋筋可以减少材料用量。
3 试验
试验设备与材料
利用压力试验机进行荷载传递试验,试验前需要制作并浇筑混凝土试件如图2所示。-4型锚具; 螺旋筋材质为Q235B钢筋,圈数为4圈,其实物形式如图3所示;混凝土构件高度h≥2b(b为混凝土试验端面边长),沿试件高度方向布置箍筋和纵筋,每立方混凝土箍筋总量不超过50kg,%;配制箍筋和纵筋选用HPB300和HRB400钢筋,采用混凝土强度为C50商用砼进行浇筑。
试验方法
为验证矩形螺旋筋和椭圆形螺旋筋的性能,采用相同结构锚垫板,相同布筋方式和数量、相同强度标号的混凝土,同时浇筑而成分别布置矩形螺旋筋和椭圆形螺旋筋各3件,总共6个试件。待试件强度接近试验强度时进行荷载传递试验,荷载传递试验在OVM试验中心进行,试验参考国家标准GB/T 14370-2015《预应力筋用锚具、夹具和连接器》中附录A锚固区传力性能试验方法进行荷载传递试验[5]。图4所示,为混凝土试件和荷载传递试验。
4 试验结果与分析
循环荷载下试件裂缝情况分析
锚垫板和螺旋筋埋入混凝土中构成一个整