90°弯折钢筋锚固性能试验研究

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90°弯折钢筋(以下均简称弯折钢筋)是一种常用的机械锚固方式,被广泛运用于钢筋混凝土框架梁柱边节点之中,以解决柱截面高度不足以提供足够的直钢筋锚固长度使钢筋达到其设计强度的锚固长度设计问题。为研究弯折钢筋各部分锚固承载力的大小及占比,通过在弯折钢筋各锚固段放置PVC套管的方式来消除钢筋与混凝土之间的黏结作用,并通过相互对比试验达到分离锚固承载力的目的。试验采用HRB500级钢筋作为锚固钢筋,以其水平投影长度、弯弧半径、竖直投影长度和配箍间距为变量,完成了9组相互对比试验,共计36根钢筋混凝土框架中间层梁柱端节点的弯折钢筋锚固性能试验。本文将弯折钢筋等效为直钢筋并基于本文试验数据,提出一种弯折钢筋锚固强度计算模型,计算结果与本文试验值较为吻合,并根据该计算公式对各锚固段的单位锚固长度上锚固强度的增量进行分析;结合本文试验结果和国内外收集的425组弯折钢筋锚固承载力的试验数据,对ACI318-19、EC2-02、fib MC2010、GB50010-2010中计算公式和本文拟合回归公式进行误差分析,并对拟合回归公式进行偏下限取值得到弯折钢筋锚固强度建议计算公式;对各国规范关于锚固长度的计算结果和本文建议公式计算结果进行对比分析。试验结果表明:放置PVC套管对试件的裂缝发展过程以及破坏形态产生显著影响;当发生锚固破坏时,混凝土对弯折钢筋的挤压力占总锚固承载力的主要部分,其占比分布范围为27%~48%,且随着箍筋间距的减少而增加;水平锚固段提供的锚固承载力占总锚固承载力的18%~34%,其占比随着水平投影长度的增加而增加;弯弧锚固段提供的锚固承载力占总锚固承载力的12%~34%,且随着水平投影长度和弯弧半径的增加而增加;竖直锚固段提供的锚固承载力占总锚固承载力的11%~23%,且随着箍筋间距的增加和竖直投影长度的降低而呈下降趋势,在各部分锚固承载力中占比最少;增大弯弧半径、水平投影长度和节点区域配箍率能有效提高弯折钢筋锚固强度,提高竖直投影长度使弯折钢筋的锚固强度略微增长。计算结果表明:增大弯弧半径、水平投影长度和竖直投影长度均能提高弯折钢筋锚固强度,其影响程度依次递减,且前二者的影响程度远高于改变竖直投影长度的影响程度;我国规范GB50010-2010的相关规定存在一定安全隐患,本文建议计算公式安全度适中且离散性均优于各国规范;我国规范计算结果不安全,本文建议公式计算结果处于合理范围内。
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