您的位置: 郑州昂诺建材> 产品百科> 正文

打印本文             

1.刚度与变形的关系

任何结构,从体型复杂的巨大建筑到如图2-1中的基准段钢筋,在荷载作用下都会 发生变形(如基准段钢筋的伸长),而抵抗变形的性能则为其刚度。对于传递拉力的钢筋而言,刚度为其弹性模量尽;而对于钢筋连接接头而言,将其视为基准段的等效钢筋,

则其刚度为原有抵抗变形性能降低(蜕化)后的割线模量£;。

对钢筋的机械连接而言,要描述接头区域的刚度蜕化有两种方式:一种方式是通过 试验直接测定其割线模量&,并与整体钢筋的弹性模量相比较。另一种方式是量测

其实际伸长变形并减去整体钢筋弹性变形而得其相应的非弹性变形u,以此变形的绝对 值间接反映接头刚度的变化。

变形模量(弹性模量或割线模量)是一个相对值,不会因为钢筋强度等级的高低、直 径的粗细、接头区段的长短而受到影响,相对比较稳定。因此,通常在工程被普遍应用,以客观比较刚度的大小。

非弹性变形值u不但要实际量测所得的实际变形值,还须减去经计算的理论上的弹 性变形值。不仅计算麻烦,而且钢筋公称截面积与承载基圆面积的差值以及钢筋轧制误差造成的偏差,使这种计算误差累积而难以准确。

此外,非弹性变形值u是一个长度量的绝对值(如0.010mm、0.15mm等),因此有很 大的局限性。如,HRB335级与HRB500级的钢筋,当其变形模量一致时,变形值可能就不一样,后者应力较高,伸长变形值就会大得多。当钢筋直径较大时,由于接头区段变形量测标距较大,量测所得的变形值就会增大。即在同样应力水平下,由于直径不同而引起量测标距的不同(标距与钢筋公称直径d有关),伸长变形值就会不同。又如,在200mm范围量测到的0.10mm变形与在400mm范围内量测到的同样值,在应变的意义上是完全不同的。

如果不采用相对量(变形模量)而采用绝对量(伸长变形值)作为衡量连接接头刚度 的指标的话,对于强度等级较高的钢筋和直径较粗的钢筋就会产生不客观,而检验相对较严的问题。基于传统用钢筋(如HRB335级)条件下制订的检验指标,对于未来可能推广采用的高强钢筋(如HRB500级)或大直径钢筋(如直径为36mm、40mm、50mm的粗钢筋)的应用,就可能会造成技术上的障碍,从而阻碍技术进步。

曾经对直径为40mm的HRB500级钢筋进行机械连接接头的拉伸试验。一组3个试件 中,有2个非弹性变形值u为0.178mm和0.167mm,超过了规程规定的0.15mm。但实际上其变形模量(割线模量尽)并不太大,基本属于正常。造成非弹性变形较大完全是由于钢筋强度高(500MPa级)、直径粗故标距长所造成的,因此检测结果并不客观。

因此,不用割线模量而采用接头非弹性伸长值u作为连接接头刚度的检验指标不仅 计算麻烦,误差较大,而且不科学,不合理。应该采用相对变形量(割线模量)作为检验指标,才真正反映了连接接头的受力性能,比较科学和合理。

2.机械连接接头中变形的分析

受力钢筋通过与套筒之间的咬合作用而传递拉力,在整个连接区段接头的变形量测 标距范围内,受力后产生的伸长变形可以详细地进行分析,如图5-2所示。

(1) 套筒外钢筋段的伸长当应力水平较低时为弹性变形。对于镦粗钢筋,因截

面加大应力减小,但由于镦粗加工引起金相组织变化导致弹性模量降低,其实际伸长变 形值加大。对于螺纹连接接头,外露螺纹段(螺尾)截面减小,应力加大,也会引起局部伸长变形加大。

(2) 套筒内钢筋段的伸长A/2套筒内的钢筋由于咬合传力,应力逐渐减少,到端头

时为零,因此应变逐渐减少。但由于锥螺纹或直螺纹加工,钢筋截面积与原钢筋的基圆 面积相比有所减小,从而有可能引起伸长变形的加大。

(3) 套筒的伸长A/3套筒通过内侧的咬合作用承受由钢筋传来的拉力,因而也产生

伸长变形。应力在两端为零,在套筒中央最大,可传递钢筋的全部拉力。其变形计算将 十分复杂。这种伸长变形与套筒内钢筋的伸长变形是协调一致的。

(4) 螺纹中间“咬合齿”的变形A/4无论螺纹通过丝扣传力还是通过挤压钢筋横

肋传力,其都是靠“咬合齿”的互相挤压完成的。从力学的角度而言,齿的受力形态是 悬臂,在挤压力作用下会发生弯曲变形。由于咬合齿很多,这种变形累积而形成钢筋接头区段伸长变形的一部分。

(5) 螺纹中间“咬台齿”的间隙变形A/5如挤压咬合不可能严丝合缝,而螺纹丝扣

配合更是必然有空隙(负公差),否则丝头也就拧不进筒套里了。这些空隙在钢筋承载受 力之后因“咬合齿”的变形而逐渐闭合,会引起非弹性的变形。反映的宏观效果,是为非弹性的伸长变形。这种空隙消除所发生的变形,多发生在加载之初。

(6) 筋端空隙引起的变形A/6由于施工时加工的误差造成钢筋端面不平整或不垂

直,或施工配合时的偏差而形成筋端空隙。在拉、压荷载作用下会引起不同的反应,从 而影响总的伸长变形效果。

这些变形累积起来即构成总的钢筋连接区段的伸长变形。其中有可以恢复的弹性变 形及非弹性变形,也有不可恢复的塑性残余变形。钢筋接头区段的伸长变形与加载形式、应力水平等因素有关,十分复杂,难以完全用分析的手段计算,一般只能求助于试验量测。因此,型式检验中规定了量测连接接头的割线模量或非弹性变形u,用以反映其刚度蜕化的程度。

综上所述,可以看出钢筋机械连接接头的伸长变形非常复杂,影响因素很多。但与 无接头整体钢筋的弹性变形比较,一般情况下其总的伸长变形总是会增加的,即接头的

割线模量&总是小于钢筋的弹性模量尽。

3.不同等级对刚度的要求

型式检验的单向拉伸试验,不仅检验了接头试件的抗拉强度,还对其抵抗变形的能 力(刚度)进行了检验。但原规程与修订规程在加载制度和量测内容上有所不同。

原规程以一次加载到0.9/_ (接近钢筋屈服标准强度),然后通过加载-变形曲线确

定,当应力为0.7/_ (相当于使用状态的应力水平)及0.9/_ (相当于接近承载力状态的

应力水平)时的割线模量五0_7及五0_9。要求其与整体钢筋弹性模量实测值五丨比较,对A 级接头不降低或降低不超过10%;对B级接头降低分别不超过10%和30%,即:

table1.png

修订后的规程取消了割线模量尽要求,代之以在应力水平为0.6/_下3次循环加

载后测得的非弹性变形u,即在此时测得的总变形减去弹性变形的数值。由于非弹性变 形值u为以长度为单位的绝对值(mm)。因此,当钢筋强度级别不同,直径粗细不等,接头区段长短不一时,就会造成检验尺度不客观(宽严不等)。为此,只能对直径不同时的钢筋取不同的非弹性变形值(0.10mm及0.15mm)以部分弥补这种缺陷,但仍未解决检验指标不客观的问题。

修订规程对非弹性变形u(mm)的要求不分级,即I级、II级、III级取完全相同的要 求,但考虑了直径的影响。具体数值为:

u<0.10mm(d<32mm) (5-13)

u<0.15mm(d>32mm) (5-14)

采用变形值反映连接接头刚度性能的另一特点是不直观,因为非弹性变形还不是刚 度最直接的反映,还必须减去弹性变形的理论计算值。不仅计算麻烦,而且加大了试验的误差。而且这样的检验效果并不客观,可能成为影响在高强钢筋、大直径钢筋领域中推广应用机械连接的技术障碍。因此,并不是一个完善的方法,仍有改进的必要。

评论


产品百科

——

联系我们

努力创造优质作品,奉献更多精品佳作

郑州昂诺建材

  • 地 址:郑州市二七区绿地滨湖1区2号楼1207室
  • 电 话:13849085580
  • 邮 箱:973192168@qq.com
郑州昂诺建材微信二维码
看不清点击图片换一张
Copyright Your WebSite.Some Rights Reserved. 豫ICP备2021008577号 , 由 Z-blog · 网站模板 驱动

联系我们

13849085580

973192168

:973192168@qq.com

:9:00-18:00

QR code