HRBF500钢筋粘结锚固性能的试验研究_胡玲

HRBF500钢筋粘结锚固性能的试验研究

*

胡 玲1

杨勇新

1,2

王全凤1 徐玉野1 汪健根

1

(11华侨大学土木工程学院,福建泉州 362021;21中冶建筑研究总院有限公司,北京 100088)

摘 要:通过对42个HRB F500钢筋与混凝土粘结锚固试件的拔出试验,分析HRBF500钢筋粘结锚固的特点和影响粘结锚固强度的主要因素。研究表明:与普通热轧带肋钢筋(月牙纹)类似,HRBF500钢筋与混凝土的粘结强度随锚固长度和钢筋直径的减小、配箍率的提高、保护层的增大、锚筋屈服强度及混凝土强度的提高而增大,其设计锚固长度仍可按GB 50010)20025混凝土结构设计规范6规定的公式计算且建议锚固长度设计中混凝土强度等级的上限可以提高到C60。

关键词:HRBF500钢筋;粘结锚固;粘结强度;锚固长度

EXPERIMENTAL STUDY ON BOND ANC HOR AGE PROPERTIES OF HRBF 500

STEEL BARS IN C ONCR ETE

Hu Ling 1 Yang Yongxin 1,2 Wang Quanfeng 1 Xu Yuye 1 Wan g Jian gen 1(11College of Civil Engineering ,Huaqiao Universi ty,Quanzhou 362021,China;

21Central Research Insti tute of Building and Construction of MCC Group,Beijing 100088,China)

Abstract :Based on 42HRBF500steel bar speci mens pul-l out tests,it is inves tigated that the bond -anchorage properties of HRBF500steel bars and the main factors influencing the bond capacity between HRB F500steel bars and concrete.T he test resul ts revealed that its bond strength increases by decreasing anchorage length and bar diameter,increasing stirrup ratio,thickness of concrete cover,yield strength of reinforcing bar and concrete strength,which is si milar to that of ordinary crescent ribbed bar,the anchoring length can be designed with the formula in Code for Design of Concrete Structures (GB 50010)2002),besides,it is proposed that the upper limit of class of concrete strength in formula should be up -dated to C60.

Keywords :HRBF500steel bar;bond anchorage;bond strength;anchoring length

*国家863计划资助项目(2007AA03Z550)。第一作者:胡玲,女,1986年5月出生,硕士研究生。

E-mail:huling@

收稿日期:2009-07-15

0 前 言

HRB F500钢筋是一种通过晶粒的超细化同时实现强韧化,不加或稍加合金元素,主要靠改善生产工艺就能生产出新型细晶高强钢筋。由于该钢筋属于新研制材料,故在工程应用上缺乏依据,因此为了促进细晶高强钢筋的推广应用并为正在修订的GB 50010)20025混凝土结构设计规范6提供依据,需对HRBF500级钢筋进行全面的试验研究与分析。本试验针对其粘结锚固性能进行研究。1 试验设计111 材性试验

试验所用细晶高强钢筋为江苏永钢和云南昆钢集团生产的HRB F500级钢筋,其材性试验结果如表1所示。

通过材料的验证性试验表明,HRBF500级细晶

高强钢筋均有明显的屈服台阶,其实测屈服强度都

达到了500MPa 级的要求,强屈比R b P R s =1123~1132,伸长率D 5均在20%以上,强度和延性均较好,弹性模量E s =210@105

~211@105

MPa,与普通热轧钢筋基本相同。

表1 HRBF500钢筋力学性能试验结果

Table 1 Test results for mechanical behaviors o f HRBF500

直径d P mm 弹性模量E s P MPa 屈服强度R s P MPa 极限强度R b P MPa 伸长率D 5P %12

2100@105560

7202718162107@105522688271125

2100@105

537

661

3616

注:表中所列数据均为实测结果的平均值。

112 试验方案和试验方法

根据试验要求,HRB F500钢筋的粘结锚固拔出试件分为14组,每组3个试件,共42个;其中A 组试件的主要变化参数为混凝土强度;B 组试件主要变化参数为钢筋直径和保护层厚度;C 组试件主要变化参数为锚固长度;D 组主要考虑配箍率的影响。试件参数和试验结果见表2。试验采用美国ENE RPAC 公司生产的P392型300kN 锚杆拉拔仪对试件进行单调单端拉拔,并根据GB 50152)925混凝土结构试验方法标准6的要求分级加载[1]

,拉拔力由ENE RPAC 千斤顶下的荷载传感器读出,同时在试件的两端分别安装电子位移计以量测在各级荷载下锚筋加载端和自由端对试件的相对滑移值。图1为粘

结锚固拔出试验的示意图。

1)试件;2)位移计;3)仪表架;4)铁垫块;5)荷载传感器;6)ENERPAC 千斤顶;7)钢筋夹具;

8)锚筋;9)塑料套管;10)箍筋

图1 试件示意Fig.1 Diagram of tes t specimen

2 试验现象和试验结果

变形钢筋的粘结强度主要表现为钢筋表面凸肋与混凝土的机械咬合力,但在加载之初,主要由化学胶结力和摩擦力共同起作用,所以在拉拔力较小时加载端滑移较小,自由端基本无滑移;随着拉拔力的增加,化学胶结力逐渐破坏,此时自由端开始滑移;拉拔力继续增大时,滑移逐渐加快,最后由于钢筋表面凸肋与混凝土的咬合力产生较大的横向拉应力使

试件发生劈裂。对于不配横向箍筋相对保护层较薄的试件均发生劈裂破坏(A 组、C 组、B-Ó组、B-Ô组);随着相对保护层厚度的增加,试件的破坏形式转变为锚筋拔出破坏(B-Ñ组、B-Ò-3组);对于配有横向箍筋的试件,因为有箍筋的约束不发生劈裂破坏,最后混凝土压碎钢筋被缓慢拔出而破坏(D 组)。试件(A-Ñ-3)的参数为f cu =3113MPa,d =16mm,l a =8010mm,c P d =21626,l a P d=5,平均粘结应力滑移曲线如图2

所示。

1)自由端;2)加载端

图2 HRBF500钢筋锚固试件的粘结滑移曲线Fi g.2 Bond -slip curve of the s pecimen anchored w i th HRBF500

3 HRBF500钢筋粘结锚固性能分析

311 影响粘结锚固性能的主要因素

[2-6]

试验分析主要考虑了混凝土强度、钢筋直径、保护层厚度、锚固长度、箍筋配箍率、锚筋屈服强度6个因素对粘结锚固性能的影响,各组试验结果见表2所示。表中平均粘结强度按式(1)计算,混凝土抗拉强度按式(2)计算,横向钢筋配箍率Q S V 按式(3)计算。

S u =

F u

P dl a

(1)f t =0188@01395f

0155cu (2)Q sv =

A sv1

cs

(3)

式中:A sv1为单肢箍筋的截面面积,s 为横向箍筋的间距;F u 为极限拉拔力;f cu 为混凝土立方体抗压强度值;c 为保护层厚度;d 为箍筋直径;f t 为混凝土轴心抗拉强度设计值;l a 为锚固长度;S u 为实测极限粘结强度。

31111 混凝土强度

A 类试件共3组9个,f cu =3113~6316MPa,探讨混凝土强度的影响。试验结果表明,在其他条件都基本相同时,HRBF500钢筋与混凝土的平均粘结强度S u 随着混凝土强度的提高而提高,与混凝土的抗拉强度基本成正比关系,如图3所示。由试验值S u 和相应的抗拉强度经统计回归得到如下关系式:

S u =511176f t

(4)

31112 钢筋直径

利用B 类试件里的B-Ñ,B-Ò,B-Ó以及A 类试件里的A-Ò共4组12个直径d =8,12,16,25mm 的试件,c =3715~46mm,l a P d =5探讨钢筋直径的影响。为消除混凝土强度的影响,以下所有特