高温下套筒连接钢筋的力学性能试验研究

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高温后钢结构焊缝连接力学性能研究现状

高温后钢结构焊缝连接力学性能研究现状摘要：本文针对近年来国内外学者对高温后钢结构焊缝力学性能的研究进行详细的分析，比较各位学者提出的高温后钢结构随温度变化及连接方式不同时力学性能变化规律，并对高温后钢结构焊缝力学性能变化特征进行探讨。

关键字：高温后；焊缝；力学性能；连接方式1 引言目前，钢结构构件的连接形式和连接质量对建筑安全造成一定的影响，不同连接方式对高温后钢结构的抗力可能造成极大的影响[1]。

现阶段钢结构的主要连接方式有三种：螺栓连接、焊接连接和铆接连接。

相比于其他两种连接方式，焊接连接具有构造简单、刚度大、密闭性好、生产效率高等诸多优点[2]。

所以，在钢结构设计中多采用焊接连接。

火灾对钢结构建筑的安全具有致命危害，钢材虽然具有较好的强度和韧性，但其不耐高温。

随着火灾发展，环境温度持续升高，钢结构的承载能力不断下降。

当温度达到600℃时，钢结构构件的强度和弹性模量几乎完全丧失[3]。

因此，对于无防火措施的钢结构建筑，结构在火灾发生时，容易产生严重破坏[4-5]。

通过分析多篇火灾工程事故报告，发现钢结构建筑中焊缝节点作为结构的薄弱点，往往先发生破坏，然后结构发生整体破坏。

许多研究表明，火灾后焊缝力学性能将受到影响，且更易受损[6-7]。

因此，研究角焊缝连接高温下的力学行为尤为重要。

2、高温后钢结构焊缝力学性能研究现状焊接连接由于结构简单、加工简便、强度大、密闭性好等一系列优势，已成为现代钢结构的主要连接方式。

但是，焊缝工艺的各种特性又使它成为了整个结构的薄弱环节[8]。

焊接加工过程中遇到的高温也会直接影响焊接钢材力学性能，许多学者通过对强度、弹性模量、伸长率等方面进行了探讨分析。

赵金城[9-10]分别结合材料试验技术和相变理论，分析计算了各种高温情况下普通钢材力学性能特征的显著变化，并分别阐明出其转变对结构以及抗火化性能变化造成后果。

王卫永[11]以国产高强度钢材为实验研究主要对象，通过单轴拉伸试验，分别对其在高温工况下试样弹性模量和抗拉强度分别进行拉伸试验，发现试件的承载力出现了不同程度的下降。

高温下钢筋灌浆套筒连接件的连接性能研究

建筑与预算CONSTRUCTION AND BUDGET2019年第2期DOI:10.13993/ki.jzyys.2019.02.010中图分类号：TU375文献标志码：B文章编号：1673-0402（2019）02-0035-06收稿日期：2018-09-05作者简介：谷凡（1973-），男，副教授，博士，主要从事结构工程和工程力学研究。

基金项目：辽宁省科技厅科学技术计划项目（2015020600）；沈阳建筑大学一般项目（2014083）；住建部科技计划项目（2017-K9-021）。

装配式结构是在施工现场将钢筋混凝土预制构件连接在一起，并进行现场浇筑。

在装配式结构中，预制构件的钢筋连接尤其是纵向钢筋连接尤为重要。

20世纪60年代，余占疏发明了钢筋套筒灌浆连接件，很好地解决了装配式结构构件之间的钢筋连接问题，并且有效实现了“装配等同现浇”的设计要求。

近年来，国内外专家学者对钢筋套筒灌浆连接件在静力荷载、动力荷载以及循环荷载作用下的力学连接性能、粘结滑移机理等方面进行了系统研究［1-5］。

但是，这些研究大都以常温状态为主，而对高温状态下钢筋套筒灌浆连接构件的连接性能以及破坏机理研究，国内外文献鲜有报导。

随着现代科技水平的长足发展，人类防火意识日渐提高，防火、灭火技术也越来越先进，但仍会因各种原因而导致火灾的发生，其中发生频率最高、损失最严重的当属建筑火灾。

因此，作为装配式结构关键技术之一的钢筋套筒灌浆连接件，其抗火性能也显得极其重要。

本文以连接Φ25钢筋的钢筋套筒灌浆连接件为研究对象，对其在不同温度下的连接性能进行数值模拟研究，旨在对钢筋套筒灌浆连接件的优化设计提供科学依据。

1数值模型的建立1.1数值模型尺寸根据连接Φ25钢筋的钢筋套筒灌浆连接高温下钢筋灌浆套筒连接件的连接性能研究谷凡，宋登凯，明杨，李阳（沈阳建筑大学土木工程学院，辽宁沈阳110168）摘要：基于设定的升温曲线并结合顺序耦合法，采用有限元分析软件ABAQUS 对高温下钢筋套筒灌浆连接件的连接性能进行数值模拟研究，提出受火温度对构件应力场分布和轴向抗拉荷载的影响规律。

高温下的钢筋半灌浆套筒黏结性能研究

高温下的钢筋半灌浆套筒黏结性能研究
李泽宇;高立堂;朱玲玲
【期刊名称】《低温建筑技术》
【年(卷),期】2024(46)1
【摘要】为研究热力耦合作用下试件的破坏形态和承载能力以及不同条件变量下套筒连接试件中钢筋灌浆料粘结滑移曲线的变化规律,文中对48个钢筋半灌浆套筒连接试件进行常温和高温下不同初始应力条件下的轴向拉伸试验。

基于试验结果,拟合得到了不同温度下钢筋与灌浆料粘结滑移关系方程,对钢筋半灌浆套筒中钢筋与灌浆料间的粘结滑移进行有限元模拟,验证试验得到的粘结滑移公式的合理性、准确性。

【总页数】5页(P9-13)
【作者】李泽宇;高立堂;朱玲玲
【作者单位】青岛理工大学土木工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TU375
【相关文献】
1.钢筋半套筒灌浆连接的高温静力拉伸性能
2.高温下钢筋灌浆套筒连接件的连接性能研究
3.钢筋半套筒灌浆连接高温后的力学性能试验研究和粘结滑移分析
4.考虑二次补浆影响下钢筋半灌浆铸造套筒灌浆连接性能试验研究
5.套筒内腔构造对钢筋套筒灌浆连接黏结性能的影响
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高温下_级钢筋的强度和变形试验研究

第 24 卷增刊 1996 年 9 月
福州大学学报 ( 自然科学版) Journal of Fuzhou University ( Nat ural Science)
Vol. 24 Sep. 1996
高温下 ~ 级钢筋的强度和变形试验研究
吕彤光时旭东过镇海
( 清华大学土木系, 北京, 100084)
图 2 恒温加载途径下的强度和温度关系
图 3 恒载升温途径下的应力和温度关系
2 2 恒载升温途径
恒载升温途径试验是将试件先加载至预定应力值后维持恒定, 然后升温直至试件破坏,
测得试件的极限温度. 该途径下进行了 ~ 级钢筋在不同应力水平下的高温试验, 试验结
果见表 3 和图 3
表 3 恒载升温途径下试件的极限温度
/fs
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困难. 本文采用较简单的炉外量测方法, 对所测得钢筋的变形按照炉腔温度的纵向分布加以必要的修正. 钢筋的高温试验装置、变形量测和变形修正方法详见文献[ 1] .
2 强度
2 1 恒温加载途径恒温加载途径试验是将试件先升温至预定值后维持恒定, 然后加载直至试件破坏. 图 2
图 4 是 ~ 级钢筋在恒温加载和恒载升温两种途径下强度的比较. 从图 4 看出, ~ %级钢筋规律基本一致. 当温度小于约 550 ! 时, 恒温加载途径的抗火能力明显高于恒载升温途径, 并随温度的减小差值变大, 这与钢筋砼构件的抗火性能恰好相反[ 2] . 当温度大于 550 ! 后, 两种途径的差别不大. 与钢筋砼构件一样, 此时试件的抗火能力可看作与应力温度途径无关.

新型超高强钢筋连接套筒的性能试验与研究

建筑施工·第43卷·第2期299新型超高强钢筋连接套筒的性能试验与研究胡晓依同济大学土木工程学院上海 200092摘要：将多种规格的600 MPa级高强热轧钢筋与直螺纹套筒相结合，基于4种直径的高强钢筋与套筒共45个试件的组合试验成果，得到套筒在钢筋机械连接方式下的单向拉伸试验、高应力反复拉压试验及大变形反复拉压试验各阶段性能的表现数据，相关数据均可满足规范规定。

同时，将相同直径高强钢筋采用普通与新型套筒连接的试验结果进行了对比。

性能试验的结果可为完善钢筋机械连接计算理论、修订结构设计、推广高强钢筋等技术应用提供参考依据，实现可持续发展。

关键词：高强钢筋；异形机械连接套筒；试验研究；装配式混凝土结构中图分类号：TU755 文献标志码：A 文章编号：1004-1001(2021)02-0299-04 DOI：10.14144/ki.jzsg.2021.02.042Performance Test and Study on a New Type of High Strength Steel Bar Connection SleeveHU XiaoyiCollege of Civil Engineering, Tongji University, Shanghai 200092, ChinaAbstract: A variety of 600 MPa high strength hot rolled steel bars are combined with straight thread sleeves. The combination test results of 45 specimens with 4 kinds of diameter high strength steel bars and sleeves show that the performance data of the sleeve in the uniaxial tensile test, high stress repeated tension compression test and large deformation repeated tension compression test under the mechanical connection mode of reinforcement can meet the requirements of the specification. At the same time, the test results of the same diameter high strength steel bar with ordinary sleeve connection and new sleeve connection are compared. The results of the performance test can provide reference for improving the calculation theory of mechanical connection of steel bars, revising the structural design, promoting the application of high strength steel bars and other technologies, so as to achieve sustainable development.Keywords:h igh strength steel bar; special shaped mechanical connection sleeve; experimental study; prefabricated concrete structure日益成熟，并逐步在多个专业领域中得到完善[4]。

高温下钢材力学性能的分析与计算

高温下钢材力学性能的分析与计算一、引言随着经济的快速发展和产业结构的调整，钢材作为一种重要的工业材料，扮演着重要的角色。

然而，在高温下，钢材的力学性能会发生很大的变化，这会影响到工程的安全和可靠性。

因此，钢材在高温下的力学性能分析和计算十分重要。

二、高温下钢材力学性能的变化钢材在高温下，其力学性能会发生很大的变化。

其中，最直观的是其强度和模量的变化。

在高温下，钢材的强度会不断下降，而模量则会不断增加。

同时，钢材的延展性和韧性也会随着温度的升高而下降。

除了这些基本的力学性能变化外，高温下的钢材还会发生很多复杂的变化。

例如，温度的升高会导致钢材的组织结构发生变化，从而影响到材料的各种力学性能。

同时，温度的升高也会促进钢材表面的氧化反应，进一步影响到其性能。

三、高温下钢材力学性能的分析方法为了分析钢材在高温下的力学性能，需要采用一系列的分析方法。

其中，最常用的方法是有限元法。

有限元法是一种基于离散化的数值分析方法，可以用来模拟复杂的工程结构的力学行为。

在高温下，有限元法通常可以用来模拟钢材在不同温度下的强度、变形和疲劳性能。

另外，还有一些其他的分析方法可以用来研究高温下钢材的力学性能。

例如，动态力学分析方法可用于研究高温下的冲击和振动行为。

声学分析方法可用于研究钢材在高温下的声传播特性。

四、高温下钢材力学性能的计算方法除了分析方法外，还需要采用一些计算方法来计算钢材在高温下的力学性能。

其中，最常用的方法是基于热力学和热力学相图的计算方法。

这种方法可以用来计算钢材在不同温度下的相变和组织结构变化，从而进一步预测材料的力学性能。

另外，还有一些其他的计算方法可以用来研究高温下钢材的力学性能。

例如，基于分子动力学的计算方法可用于研究钢材微观结构的变化和演化。

计算流体力学方法可用于研究高温下的材料流动性质、能量传输和反应动力学等。

五、结论高温下钢材力学性能的分析和计算是非常重要的。

这种分析和计算可以帮助工程师和科学家更好地理解钢材在高温下的行为，并提出更加有效的安全措施。

钢筋混凝土构件受高温作用后的力学性能研究

钢筋混凝土构件受高温作用后的力学性能研究一、研究背景钢筋混凝土结构在建筑中得到了广泛应用，但在火灾等高温环境下，钢筋混凝土构件的力学性能会发生不可逆的变化，这给结构的安全性带来了威胁。

因此，深入研究钢筋混凝土构件受高温作用后的力学性能，对于提高建筑结构的抗火性能，具有重要的现实意义和理论价值。

二、高温对钢筋混凝土的影响1.混凝土高温会导致混凝土中的水分蒸发，从而导致混凝土的强度降低。

同时，高温会破坏混凝土的微观结构，使其变得更脆弱，抗拉强度降低。

此外，高温还会使混凝土中的气孔增多，导致渗透性增加，进一步降低混凝土的强度和耐久性。

2.钢筋高温会使钢筋的强度和弹性模量降低，而且在高温环境下，钢筋很容易出现脆性断裂。

同时，高温环境中的氧气会与钢筋表面的铁形成氧化层，使钢筋的锈蚀速度加快。

三、钢筋混凝土受高温作用后的力学性能研究方法1.试验方法钢筋混凝土构件受高温作用后的力学性能研究，需要通过试验来进行。

试验通常采用恒温炉对混凝土构件进行高温处理，然后对处理后的构件进行力学性能试验。

2.试验内容试验内容包括构件的强度、变形和破坏形态等方面的研究。

其中，强度研究包括混凝土的抗压强度和钢筋的屈服强度；变形研究包括混凝土和钢筋的变形，并通过变形试验来研究其变形特性；破坏形态研究则是通过观察试件的破坏形态来了解其破坏机理。

四、钢筋混凝土受高温作用后的力学性能研究结果1.强度钢筋混凝土构件在高温作用下，其抗压强度和屈服强度均会明显降低，而且降低的幅度随着温度的升高而增大。

同时，钢筋混凝土构件的强度下降速度也随着高温时间的延长而增大。

2.变形钢筋混凝土构件在高温作用下，其变形特性也会发生明显变化。

混凝土的变形增大，而且在高温作用后，混凝土的变形能力下降，易出现裂缝。

钢筋的变形也会增加，但相对于混凝土，钢筋的变形能力下降的幅度要小。

3.破坏形态钢筋混凝土构件在高温作用下，其破坏形态也会发生变化。

在低温下，构件的破坏主要是混凝土的压碎破坏和钢筋的屈曲破坏，而在高温下，构件的破坏主要是混凝土的开裂破坏和钢筋的脆性断裂。

高温下钢材力学性能研究进展-建筑材料工程

第 33 卷第 1 期 2017 年 2 月
结构工程师 Structural Engineers
Vol． 33 ，No． 1 Feb． 2017
高温下钢材力学性能研究进展
程园园李春祥曹黎媛
*
（上海大学土木工程系，上海 200444 ）
摘
钢结构建筑发生火灾时，钢材在高温条件下屈服强度、弹性模量等材料特性出现退化，导致钢结构承载力降低。因此，研究高温条件下钢材的材料特性具有重要意义。但目前国内外没有统一公式要
［8 ］
分别为屈服点 f y 、初始弹性模量 E0 、比例极限 f p 、
·文献综述·
［8 ］
· 191·
结构工程师第 33 卷第 1 期
软化阶段的弹性模量 E t ，各参数的计算公式参考文献。第二种分段模型是直线和曲线结合的模型。这类模型比较有代表性的是 EC3 规定的模型、
［10 ］ Poh 等［9］、李毅等提出的模型。从对比结果可
Ｒesearch Progress on Mechanical Properties of Steel Material at High Temperature
CHENG Yuanyuan LI Chunxiang CAO Liyuan *
（ Department of Civil Engineering， Shanghai University，Shanghai 200444 ，China）
更加接近实际情况。
3
3． 1
屈服强度和弹性模量
屈服强度和弹性模量的定
Poh 模型能够准确地代表高温下钢材的以看出，应力应变关系，并且通用性更强。李毅等人提出的模型则更简便，通过该模型，只需常温下钢材的屈服强度就可以求出某一温度下钢材的应力应变关系整体曲线。 EC3 模型则更加实用，它用七个线性和抛物线方程表示出应力应变关系，其中包含强化部分，其曲线模式参考文献 2． 2 连续光滑模型

钢筋温控条件下力学性能的试验研究

钢筋温控条件下力学性能的试验研究摘要]根据有关国标要求，对不同温度下各种规格对焊钢筋试件的力学性能进行试验，研究表明：钢筋抗拉承载能力随温度的降低而增大，但其应变却随着温度的降低而减小，变形能力降低。

钢筋断裂一般都发生在接头处，主要原因是钢筋接头与母材的变形协调不一致，因此，改善钢筋接头变形能力是解决钢筋断裂问题的关键所在。

[关键词]钢筋；温度；力学性能；试验1 引言随着人类活动范围的不断扩大及实际使用要求的不同，钢筋的使用环境也在不断变化，甚至一些极端环境下也大量应用建筑钢筋，这就有必要了解钢筋在不同环境条件下特别是温度变化条件下其力学性能的变化规律，从而更好地应用钢筋，保证结构的使用安全。

历史上低温条件下构件断裂事故时有发生，究其原因很多由于钢筋的最终断裂引起的工程事故，一旦发生构件断裂事故就会给企业带来很大的经济损失，不仅会发生设备的直接报废损坏，而且影响了项目工程的如期进行，甚至造成整个施工方案的失败。

本文主要模拟钢筋实际工作环境研究其在实际工程应用中的破坏规律。

2 试件及试验条件测试及试件的制作加工按国标进行，不附加任何特殊条件；闪光对焊钢筋、一级焊缝、低碳钢或相当于Q235 级别的的钢材、直径在16∽25mm 之间的HRB335 螺纹钢构件、静力单调荷载作用的情况（加载速率≤5kN/6 ）时，分别进行了各种规格对焊钢筋在不同温度下的抗拉对比试验，研究其强度及相关力学性能随温度变化的变化规律，共实施试件36 件。

所有试验钢筋均由安徽省马鞍山市马鞍山钢结构有限责任公司提供。

试件编号分三层：试件名—顺序号—厂号，如1T1—3—M，其中1T1 为试件名，由图纸给定，按组成顺序分别代表温度、钢筋焊缝承拉试验和钢筋直径三层含义，顺序号为相同直径和试验温度的三种试件顺序编号，M 为厂名。

3 钢筋抗拉力学性能试验3.1 试件概述焊接试件的钢筋直径有16 ㎜、18 ㎜、20 ㎜和25 ㎜四种，各种规格的钢筋都有四组焊接试件，分别是从同一根通长钢筋截取下来的，钢筋试件焊接采用闪光对焊，然后用电动沙轮进行打磨，直到焊缝处直径与母材接近为止，钢筋的截取长度均为20cm。

钢筋混凝土构件受高温作用后的力学性能研究

钢筋混凝土构件受高温作用后的力学性能研究一、前言钢筋混凝土是一种广泛应用于工程结构中的材料，但在遭受高温作用后，其力学性能会有所降低，影响结构的安全性。

因此，对于钢筋混凝土构件在高温作用下的力学性能进行研究具有重要的意义。

二、高温作用对钢筋混凝土构件的影响1.高温作用的温度范围高温作用对钢筋混凝土的影响主要取决于作用温度的高低。

一般来说，当温度达到200℃时，钢筋混凝土的力学性能开始发生变化；当温度达到600℃时，其强度已经降至原来的30%左右；当温度达到800℃时，其强度会降至原来的10%左右。

2.高温作用对钢筋混凝土构件的影响高温作用会导致钢筋混凝土构件的强度和刚度降低，同时也会影响其变形性能和破坏模式。

在高温作用下，钢筋混凝土构件的混凝土会发生膨胀，从而导致构件的开裂和剥落；钢筋的强度也会受到影响，从而导致构件的失稳和破坏。

三、钢筋混凝土构件受高温作用后的力学性能研究1.试验方法钢筋混凝土构件受高温作用后的力学性能研究主要采用试验方法。

一般来说，通过对试件进行高温作用后的强度试验、变形试验和破坏试验，可以得到构件在高温作用下的力学性能。

2.试验结果钢筋混凝土构件受高温作用后的力学性能会发生明显的变化。

一般来说，随着温度的升高，构件的强度和刚度都会降低，同时变形能力也会下降。

在高温作用下，混凝土会发生膨胀，从而导致构件的开裂和剥落；钢筋的强度也会受到影响，从而导致构件的失稳和破坏。

3.影响因素分析影响钢筋混凝土构件受高温作用后力学性能的因素主要包括温度、构件尺寸和混凝土强度等。

温度是影响钢筋混凝土构件受高温作用后力学性能的最主要因素，温度升高会导致构件的强度和刚度都降低；构件尺寸也会影响构件的力学性能，较大的构件在高温作用下会表现出更明显的变化；混凝土的强度也是影响钢筋混凝土构件受高温作用后力学性能的重要因素，强度较高的混凝土在高温作用下表现出的力学性能变化较小。

四、结论和建议1.结论钢筋混凝土构件在高温作用下会发生明显的力学性能变化，强度和刚度都会降低，变形能力也会下降。

HRB500级高强钢筋高温后的力学性能试验

第30卷　第4期华侨大学学报(自然科学版)Vol.30　No.4 2009年7月Journal of Huaqiao University(Natural Science)J ul.2009　　文章编号:　100025013(2009)0420432204HRB500级高强钢筋高温后的力学性能试验吴红翠,王全凤,徐玉野,杨勇新,罗　漪(华侨大学土木工程学院,福建泉州362021)摘要:　对HRB500高强钢筋在高温后的力学性能进行试验,研究不同受火温度对其力学性能的影响,以及高温后的应力2应变关系曲线图的变化规律,并提出相应的力学模型.结果表明,经历高温作用并冷却后,高强钢筋的屈服强度、极限强度、弹性模量、延伸率和截面收缩率等力学性能随所经历的温度的不同而变化,变化规律也不相同.钢筋的应力2应变关系发生一定的变化,但是一般仍然出现明显的屈服阶段和强化阶段,屈服台阶的高度随着温度的升高而降低;高强钢筋的弹性模量的变化很小.关键词:　高强钢筋;高温;力学性能;力学模型;应力2应变中图分类号:　TU511.3+20.2文献标识码:　A火灾下,钢筋的强度和变形性能的变化影响钢筋混凝土结构的受力性能.随着钢筋混凝土结构火灾行为研究的日益深入,钢筋的抗火性能受到了普遍的关注.近几年来,在火灾中所占比例很高的建筑火灾,其发生的频率有增无减.火灾过后,钢筋和混凝土力学性能的劣化,可能导致火灾后结构的安全性和耐久性不足,需进行适当的加固处理.为了准确评估钢筋混凝土结构的抗火性能和灾后的损伤程度,必须掌握钢筋在高温作用后的力学性能变化规律.余志武等[1]对新Ⅲ级钢筋的力学性能进行试验研究,建立了应力2应变曲线方程.在此基础上,本文对HRB500高强钢筋在高温后的力学性能进行试验,分析不同的受火温度对其力学性能的影响.1　试验概况1.1　钢筋材料选用两种具有代表性的HRB500级高强钢筋,其直径规格分别为10,16mm,试件的长度为400 mm.每种规格的试件各取30根,分为10组,每组3根.1.2　仪器设备整个拉伸试验参照文[2].主要仪器有WDW2200型200kN微机控制电子万能试验机(最大拉伸行程600mm);电子双侧引伸计(重庆爱腾测试仪器有限公司生产,最大变形8mm,通过计算机连续采集记录钢筋受拉应力2应变全曲线).加热装置采用SX2215212型箱式电阻炉(上海意丰电炉有限公司),其最高温度可达1000℃,加热的炉膛尺寸为500mm×300mm×200mm,炉膛温度可由配套的电阻炉温度控制器(控制温度最高可达1200℃)测定,温度可自动控制,且达到指定的温度后可自动恒温1恒温后的温度波动幅度为±1～±4℃1恒温的目的在于使整个钢筋试件处于均匀温度场中受热,使试件内外温度达到一致.1.3　测试方法试验的温度变化从室温到900℃,计有25(室温),100,200,300,400,500,600,700,800,900℃共10级.将试件放入高温电炉,加热至预定温度后恒温60min;然后,取出钢筋试件,使其在空气中冷却至常温.最后,将钢筋试件放置在万能试验机上进行加载,测定钢筋的各项力学性能指标.　收稿日期:　2008209225　通信作者:　王全凤(19452),男,教授,主要从事结构工程的研究.E2mail:qfwang@.　基金项目:　国家高技术研究发展(863)计划项目(2007AA03G550);福建省青年科技人才创新项目(2007F3064);华侨大学科研基金资助项目(07BS405)2　试验结果及分析2.1　表观特征经高温作用并冷却后,钢筋的表面颜色随其经历的温度和受火时间的不同而有所区别,温度较高时,表面还会出现碳化现象.(1)最高温度为100℃,冷却后的试件表面颜色和常温下的基本相同.(2)最高温度到达200,300℃且恒温1h ,冷却后的试件表面略呈红色.(3)最高温度为400℃,冷却后的试件表面颜色比常温时变浅,呈浅红色,断口呈银色.(4)最高温度为500～700℃,冷却后的试件表面颜色加深为铁锈红.(5)最高温度为800℃,冷却后的试件表面颜色为红褐色,表面有剥落和碳化,脱落处呈暗黑色;断口为银色,“颈缩”现象很明显;在试件的拉伸过程中,脱落现象很明显,同时伴随有“嘭、嘭”的声音.(6)最高温度为900℃,冷却后的试件表面颜色变为铁青色,剥落及碳化更为严重.以上是钢筋高温冷却后试件表面颜色的变化规律及表面剥落的情况,对判定火灾后结构曾经历的最高温度有一定的参考价值[3].2.2　力学性能指标HRB500级高强钢筋在经历高温作用后,其力学性能发生一定的变化,但变化的程度及变化规律不尽相同,如图1所示.2.2.1　屈服强度　由图1(a )可知,钢筋的屈服强度在20～400℃范围内变化不大,600℃以后逐渐下降,900℃时降到最低点.但是,在800℃时,直径为10mm 的钢筋,其屈服强度值有所回升.2.2.2　极限强度　由图1(b )可知,钢筋极限强度的变化规律的类似于屈服强度,500℃以前几乎没有变化,这是由于钢筋的蓝脆现象和应变时效造成的[4].当温度达到500℃后,极限强度开始下降,直径16mm 的钢筋在800℃时降到最小值,而直径10mm 的钢筋在700℃时降到最小值.2.2.3　延伸率　由图1(c )可知,直径16mm 钢筋的延伸率在20～600℃无大变化,600℃以后突然增大,800℃时达到最大值,较常温时的延伸率增幅达到25%左右,900℃又有所下降;直径10mm 钢筋的延伸率在20～400℃无大变化,500℃以后开始上升,900℃时达到最大值,较常温时的延伸率增幅达到25%左右.(a )屈服强度(b )极限强度 (c )延伸率(d )截面收缩率334第4期吴红翠,等:HRB500级高强钢筋高温后的力学性能试验(e )弹性模量图1　钢筋力学性能变化规律Fig.1　Variation of mechanics performance of steel bars2.2.4　截面收缩率　由图1(d )可知,经历不同高温后,截面收缩率的变化规律不是很明显1直径10mm 的截面收缩率的变化波动较小,直径16mm 的截面收缩率的变化波动相对较大,但总体上呈上升的趋势.2.2.5　弹性模量　由图1(e )可知,高温后钢筋的弹性模量变化规律不是很明显.经历不同高温后,钢筋的弹性模量值与常温时相关不大.对于直径16mm 的钢筋,500℃以前几乎没有变化,根据四川消防科学研究所的研究表明[5],高温后钢筋的弹性模量无明显变化,可取常温时的值;500℃以后开始下降;900℃时达到最小值,直径100mm 的下降了11%,而直径16mm 只下降了0.6%.2.2.6　应力2应变关系　两种不同直径的钢筋经历不同温度后,其实测的应力2应变的曲线图,如图2所示.从图2中可见,直径为16mm 的钢筋,温度历程不高于600℃时,冷却后的钢筋的应力2应变曲线与常温下钢筋的应力2应变曲线几乎吻合;温度高于700℃(包括700℃)的钢筋,冷却至常温后的受拉应力2应变关系曲线发生明显的变化1即其条件屈服点、极限强度下降,但弹性模量几乎不随温度历程而变化1直径为10mm 的钢筋,温度历程不高于200℃时,冷却后的钢筋的应力2应变曲线与常温下钢筋的应力2应变曲线几乎重合;温度高于300℃(包括300℃)的钢筋,冷却至常温后的受拉应力2应变关系曲线发生明显的变化1即其条件屈服点、极限强度下降,但弹性模量几乎不随温度历程而变化1图2(a ),(b )记录的是钢筋应变不大于0.14范围内的应力2应变关系曲线1由于位移到达该点时,引伸计到达满量程(8mm ),为防止继续加载过程中引伸计损坏,到达该点时取下引伸计,该点以后的变形用位移来代替.实际钢筋拉断时,应变远大于0.141因此,试验所得到的应力2应变曲线不宜直接应用于结构的抗火分析中,需要对其进行必要的科学化处理. (a )16mm(b )10mm图2　应力2应变关系曲线Fig.2　Stress 2strain curves 434华侨大学学报(自然科学版) 2009年3　力学模型经回归分析试验结果,得到高温后高强钢筋屈服强度、极限强度、弹性模量和延伸率的变化模型1经回归分析试验结果,得到高温后高强钢筋的屈服强度、极限强度、弹性模量和延伸率的变化模型[6],其表达式分别为σs ,t /σs =6×10-12t 4-1×10-8t 3+5×10-6t 2-0.0008t +1.0096,(1)σb ,t /σb =6×10-12t 4-1×10-8t 3+5×10-6t 2-0.0008t +1.0074,(2)E t /E =-1×10-12t 4+2×10-9t 3-9×10-7t 2+0.0004t +0.9971,(3)δt /δ=-7×10-12t 4+1×10-8t 3-5×10-6t 2-0.0006t +0.9813.(4)式(1)～(4)中,t 为所经历温度;σs ,t ,σb ,t ,E t ,δt 分别为钢筋经历温度t 作用后的屈服强度、极限强度、弹性模量和延伸率;σs ,σb ,E ,δ分别为钢筋经历高温作用前的屈服强度、极限强度、弹性模量和延伸率.4　结束语研究HRB500级钢筋在经历不同高温作用,并自然冷却至室温后的力学性能.将高强钢筋在高温后与其在室温下的钢筋力学性能进行对比,结果表明,不同材料在高温作用后的力学性能可能各不相同.在过火后的剩余承载力计算和损伤评估中,采用相应结构材料的试验结果,才能得到满意的结果.在进行火灾后混凝土结构安全性鉴定过程中,应考虑火场温度对钢筋强度和延伸率的不利影响,以使鉴定结果更加合理可靠.参考文献:[1]　余志武,王中强,史召锋.高温后新Ⅲ级钢筋力学性能的试验研究[J ].建筑结构学报,2005,26(2):1122116.[2]　中华人民共和国质量监督检验检疫总局.G B/T 228-2002金属材料室温拉伸试验方法[S ].北京:中国标准出版社,2002.[3]　中国建筑科学研究院.J G J 101-1996建筑抗震试验方法规程[S].北京:中国建筑工业出版社,1997.[4]　董毓利.混凝土结构的火安全设计[M ].北京:科学出版社,2001.[5]　路春森,屈立军,薛武平,等.建筑结构耐火设计[M ].北京:中国建材工业出版社,1995.[6]　范　进,吕志涛.高温后预应力钢丝性能的试验研究[J ].工业建筑,2002,32(9):30231,68.Experimental R esearch on Mechanics Performance ofHRB500G rade Steel B ars after High T emperatureWU Hong 2cui ,WAN G Quan 2feng ,XU Yu 2ye ,YAN G Y ong 2xin ,L UO Yi(College of Civil Engineering ,Huaqiao University ,Quanzhou 362021,China )Abstract :　Based on the mechanical properties tests of HRB500grade steel bars ,the influence of different high tempera 2tures and the variation of stress 2strain curves after high temperature are investigated.The mechanical model is obtained.The results of experiments indicate that :mechanical properties of bars cooled down after different high temperatures ,such as the yield strength ,ultimate strength ,elastic modulus and elongation percentage ,vary with different high temper 2atures ,and the variation for various properties are also different.Though the stress 2strain curves of the bar changes ,the yield phase and hardening phase are still notable.The yield strength drops with increasing the temperature ,but the varia 2tion of the elastic modulus is small.K eyw ords :　high strength steel bars ;high temperature ;mechanical performance ;mechanical model ;stress 2strain(责任编辑:钱　筠英文审校:方德平)534第4期吴红翠,等:HRB500级高强钢筋高温后的力学性能试验。

钢筋套筒连接实验报告

钢筋套筒连接实验报告1. 引言钢筋套筒连接是一种常用的钢筋连接方式，其特点是安装方便、连接效果可靠，广泛应用于建筑结构中。

本实验旨在研究钢筋套筒连接在不同载荷下的性能表现，为工程实际应用提供参考依据。

2. 实验设计2.1 实验材料本实验使用的材料包括：- 钢筋：直径为10mm的HRB335级别钢筋。

- 套筒：直径为20mm的套筒，壁厚为3mm。

2.2 实验装置本实验使用的装置主要包括：- 试验机：用于施加不同的轴向拉力载荷。

- 定位装置：用于保证钢筋和套筒之间的相对位置不发生变化。

- 数据采集系统：用于记录不同载荷下的位移和载荷变化。

2.3 实验方法1. 准备工作：将实验所需钢筋和套筒按照要求进行切割和清洗。

2. 安装钢筋套筒连接：将钢筋插入套筒内，按照规定长度并紧固。

3. 安装定位装置：保证钢筋和套筒之间的相对位置不发生变化。

4. 施加载荷：逐渐施加轴向拉力载荷，并记录载荷和位移数据。

5. 结果处理：根据实验数据进行统计分析。

3. 实验结果3.1 载荷-位移曲线经过实验记录和数据分析，得到了不同载荷下的载荷-位移曲线。

曲线显示了钢筋套筒连接在不同载荷下的变形特征。

3.2 最大载荷承载能力通过实验数据分析，确定了钢筋套筒连接的最大载荷承载能力。

根据实验结果，可以对工程设计和施工提供合理的载荷设计依据。

4. 实验讨论4.1 影响钢筋套筒连接性能的因素通过实验观察和数据分析，我们发现钢筋套筒连接的性能受以下因素影响：- 套筒壁厚：套筒壁厚的增加可以提高连接的承载能力，但过大的壁厚会增加连接的刚性。

- 钢筋直径：较大直径的钢筋可以提高连接的承载能力，但过大的直径可能导致连接的刚性增加。

- 套筒长度：较长的套筒长度可以提供更大的连接长度，提高连接的承载能力。

- 钢筋与套筒的配合间隙：适当的配合间隙可以提高连接的承载能力，但过大或过小的间隙都会降低连接的性能。

4.2 钢筋套筒连接的优缺点钢筋套筒连接具有以下优点：- 施工简便：钢筋套筒连接的安装过程相对简单，不需要复杂的工艺。

钢筋在高温工况下的力学性能研究

钢筋在高温工况下的力学性能研究钢筋作为一种重要的建筑材料，在高温工况下的力学性能研究一直是一个重要的课题。

高温会对钢筋的力学性能产生显著影响，因此对其性能进行研究和评估是提高建筑结构耐火性能的关键。

首先，钢筋在高温下的力学性能受到温度的影响。

当钢筋暴露在高温环境中时，温度会影响其强度和延展性。

温度升高会引发钢筋晶粒的生长和晶界的移动，从而导致钢筋的材料力学性能发生变化。

此外，高温还会使得钢筋内部的组织结构发生相变，从而对其力学性能产生影响。

其次，高温下的钢筋还会受到应力和变形的影响。

高温环境会使钢筋的强度下降，从而对结构的承载能力产生影响。

此外，高温还会使得钢筋发生热膨胀，从而导致结构的变形和变形速度的增加。

因此，正确评估钢筋在高温工况下的力学性能对于确保结构的安全性和可靠性至关重要。

在高温下评估钢筋的力学性能需要采用多种测试方法和分析技术。

一种常用的方法是热拉伸试验，通过在高温下对钢筋进行拉伸测试，可以得到其高温下的强度、断裂延伸和变形等力学性能指标。

此外，还可以采用微观分析技术，如扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射（XRD），来观察钢筋在高温下的组织结构和相变情况，以进一步理解其力学性能变化的机理。

根据研究结果，可以采取一系列措施来提高钢筋在高温工况下的力学性能。

一种常见的方法是添加合适的材料，如钨、铌等元素的合金，来增强钢筋的高温强度和抗氧化性能。

另外，合理设计结构，并采用耐火材料包覆钢筋，可以有效减缓高温对钢筋的影响，提高结构的耐火性能。

此外，钢筋的防火涂层也是提高其在高温工况下力学性能的重要措施之一。

防火涂层可以有效地隔绝钢筋和高温环境的接触，减少钢筋的温度上升速度，延缓其力学性能的衰减。

常用的防火涂层材料包括耐火砂浆、防火涂料等，选择合适的防火涂层材料可以提高钢筋的耐火性能。

总之，钢筋在高温工况下的力学性能研究是提高建筑结构耐火性能的关键。

通过对钢筋的力学性能进行研究和评估，可以帮助设计师和工程师选择合适的钢筋材料和结构设计方案，并采取相应的措施来确保建筑结构在高温环境下的安全性和可靠性。

600MPa级钢筋高温下力学性能的试验研究

600MPa级钢筋高温下力学性能的试验研究于素健;卜国艳;高立堂【摘要】为得到 600 MPa级钢筋高温下的力学性能,对600 MPa级钢筋进行了恒温加载和恒载升温2种温度-应力途径下的强度试验和高温下的变形试验.结果表明:屈服强度和极限强度都随着温度升高而降低,在400~600 ℃内下降最快,但屈服强度的下降速率大于极限强度的下降速率;在300~700 ℃内,恒载升温途径下的强度略大于恒温加载途径下的强度,在该温度范围外2种途径下的强度相差不大;应力-应变曲线与常温下的差别较明显,随温度升高,屈服台阶逐渐消失,强化区段逐渐缩短,在400 ℃时极限延伸率降至最低,在500~800 ℃仅由斜率逐渐减小的上升段和峰值点后较平缓的下降段组成;弹性模量随温度升高而降低,自由膨胀变形却呈幂函数增长趋势.%In order to get the mechanical properties in high temperature,the strength and deformation experiment of 600 MPa steel rebar in temperature-stress is done.One is steady state test and the otheris transient test.The experiment results show that,with the rise of temperature,the ultimate strength and yield strength isdecreased,particularl y between 400 ℃ and 600 ℃ and the declining rate of yield strength is faster than ultimate strength.In temperature between 300 ℃ and 700℃,the strength in the second way is slightly higher than that in the first one.Beyond that,the strength in the two ways has a littledifference.The stress-strain curve under high temperature is significent different with it in normal temperature.With the rise of temperature,the yield step is disappeared and the strengthening segment is shortened gradually.When the temperatu re is 400 ℃,the ultimate elongationdecreases to the minimum.It is composed of the rising slope with decreasing gradient gradually and gentle decline after peak point between 500 ℃ and 800 ℃;With the rise of temperature,the elastic modulus decreases and free expansion deformation shows a growth trend of the power function.【期刊名称】《河南理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(036)004【总页数】7页(P119-125)【关键词】600MPa级钢筋;高温;变形;应力-温度耦合【作者】于素健;卜国艳;高立堂【作者单位】青岛理工大学土木工程学院,山东青岛 266033;青岛理工大学土木工程学院,山东青岛 266033;青岛理工大学土木工程学院,山东青岛 266033【正文语种】中文【中图分类】TU511.3据统计，在极具毁灭性的灾害中，火灾发生的频率最高[1]，其中，80%以上的事故是建筑火灾，其造成的经济损失占总损失的70%以上[2]。

高温后不同冷却条件下钢材力学性能试验研究

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加热炉
而在实际工程中钢结构发生火灾
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后往往由于消防队员冲水灭火或消防安全系统自动喷水灭火都存在高温钢材浇水冷却后的力学性能恢复问题而有关这方向的研究较少
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化
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个一组用铁丝绑扎在一段钢
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,
钢材
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的空地上自然冷却另一组试件直接完全浸人预先装满水的铁桶中进行冷却冷却时间为每组试件的热处理时间约
。
℃热处理后的
钢材在自然冷却和浸水冷却两种冷却条

冷作直螺纹套筒高温后力学性能试验

关键词］装配式;直螺纹套筒;冷作强化;力学性能;耐火性能;试验引言目前，钢筋机械连接用直螺纹套筒已成为钢筋连接领域主流产品，市场需求量持续增长。

为此，套筒生产厂家通过改进生产工艺、更新生产设备，以提高生产效率、降低生产成本，进而在激烈的市场竞争中占据有利位置。

在此背景下出现了新型钢筋连接用套筒产品，即冷作强化直螺纹套筒，因其具有较高的加工效率与较低的销售价格，迅速占据了较大的市场份额。

进行冷作强化直螺纹套筒加工时，将强度较低、延性较好的低碳钢(碳元素含量一般＜0.42%)作为原材料，采用专用设备，使低碳钢在加工成型过程中通过冷作强化作用提高极限抗拉强度，从而达到减小低碳钢套筒横截面面积的目的。

采用Q235，ML08AL，50BV30等低碳钢光圆盘条，通过专用加工设备，经多次冲压冷加工得到套筒毛坯，并加工内螺纹制成套筒成品。

由于专用设备自动化程度较高，提高了加工效率，从而进一步降低了生产成本。

冷作强化直螺纹套筒与钢筋连接后的钢筋接头性能满足JGJ107—2016《钢筋机械连接技术规程》的相关要求，但工程界对套筒防火性能的关注程度不够。

JG/T163—2013《钢筋机械连接用套筒》中明确规定，采用各类冷加工工艺制成的套筒，宜进行退火处理，进行套筒设计时，不应利用经冷加工提高的强度减小套筒横截面面积。

由于冷作强化直螺纹套筒毛坯冷加工后未经退火处理，且进行套筒设计时，利用了经冷加工提高的强度减小套筒横截面面积，不符合《钢筋机械连接用套筒》的相关规定。

为此，对冷作强化直螺纹套筒高温后力学性能进行试验研究，以期通过试验结果判断冷作强化直螺纹套筒防火性能是否满足有关规范要求。

1套筒常温力学性能试验用冷作强化直螺纹套筒为随机购买的2050BV30，ML08AL套筒和25Q235套筒，具有一定代表性。

同时，增加了20，25传统45号钢直螺纹套筒作为同条件对比试件。

20套筒使用HＲB400E钢筋丝头进行极限抗拉强度试验，试验结果表明钢筋母材被破坏(见表1)。

高温作用下钢筋与混凝土力学性能损伤试验研究

高温作用下钢筋与混凝土力学性能损伤试验研究摘要：钢筋与混凝土之间可靠的黏结是钢筋混凝土构件中钢筋与混凝土这两种性质不同的材料协调变形、共同承载的前提。

然而,RC结构在长期服役期间不可避免的受到氯盐侵蚀、混凝土碳化等影响,从而诱发结构内部钢筋产生锈蚀。

在锈蚀过程中锈蚀产物的膨胀将会改变钢筋与混凝土黏结界面环境,甚至造成混凝土保护层的开裂及剥落,其直接影响到钢筋与混凝土间黏结性能的劣化。

通常而言,锈蚀现象在现役老化的RC结构中较为普遍,而老化结构由于电力系统和设施处于恶化状态,其结构更易遭受到火灾的侵害。

高温/火灾使钢筋及混凝土的材料性能发生变化,导致两者之间可靠的黏结性能退化,进而对结构的承载能力产生重大影响。

因此,亟待深入研究锈蚀钢筋与混凝土高温/火灾后黏结性能的劣化规律,以准确评估锈蚀钢筋混凝土(Corroded Reinforced Concrete,CRC)结构经受高温后的损伤程度,为经济合理地确定维修加固方案提供重要的理论指导意义。

关键词：高温,锈蚀钢筋混凝土,黏结性能,锈胀裂纹,本构模型一、研究背景和意义钢筋混凝土(RC)作为一种理想的组合材料,其不仅集合了钢筋与混凝土这两种材料的优越性,且两者相互结合可以取长补短,展现出更好的综合性能,因而被广泛的应用于土木工程领域中。

在RC结构中,钢筋与混凝土这两种性质不同的材料之所以能够协调变形、共同承受荷载,其主要缘于钢筋与混凝土之间存有可靠的黏结应力，其宏观效果是钢筋与混凝土黏结界面上产生的一种剪力。

然而,由于外界环境复杂多变,尤其在沿海地区,在役RC结构中混凝土和钢筋本身材料性能发生老化、锈蚀等问题,引起结构性能劣化、承载力下降,亦即人们常说的耐久性问题。

混凝土结构耐久性是指结构及其构件在服役期间抵抗大气作用、化学侵蚀、疲劳损伤等劣化过程而长期维持其所需的最低性能要求的能力。

随着耐久性问题在工程实践中的频繁暴露,使得人们逐渐认识到RC结构耐久性的重要性。

钢筋半套筒灌浆连接的高温静力拉伸性能

钢筋半套筒灌浆连接的高温静力拉伸性能张望喜;邓曦;何超【摘要】对12个钢筋半套筒灌浆连接试件在高温下进行了静力拉伸试验,并将12根同批次钢筋在同条件下进行试验作为参照.研究了温度对钢筋半套筒灌浆连接的影响,以及钢筋半套筒灌浆连接与钢筋在高温下力学性能的差异.结果表明:半套筒灌浆连接试件在高温下的极限抗拉强度与钢筋相近,试件破坏形式为钢筋被拉断、钢筋刮犁式拔出两种;钢筋半套筒灌浆连接在200℃及以下温度条件下与钢筋单向拉伸的本构关系相似,在400℃及以上温度条件下其力学性能与钢筋存在一定差异;在常温及400℃高温下,试件的破坏模式均为钢筋被拉断,在600℃高温下半套筒灌浆连接灌浆段钢筋可能先被拨出,而非拉断.【期刊名称】《华南理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2019(047)001【总页数】8页(P48-55)【关键词】半套筒灌浆连接;钢筋;静力拉伸;力学性能;破坏形态【作者】张望喜;邓曦;何超【作者单位】湖南大学工程结构损伤诊断湖南省重点实验室,湖南长沙410012;湖南大学土木工程学院,湖南长沙410012;湖南大学土木工程学院,湖南长沙410012;湖南大学土木工程学院,湖南长沙410012【正文语种】中文【中图分类】TU375装配式混凝土结构是住宅工业化中重要的结构形式之一，发展装配式混凝土结构符合建筑行业的发展趋势，是新型城镇化发展的重要举措.连接节点的性能对装配式混凝土结构的性能至关重要.钢筋套筒灌浆连接是装配式混凝土结构中重要的连接形式之一，其性能直接决定或影响装配式结构的连接节点及整体结构体系的承载可靠性.自1983年灌浆套筒被美国混凝土协会作为钢筋连接主要技术列入报告中之后，国际上众多学者对钢筋套筒灌浆连接技术开展了一系列的研究.Einea等[1]采用了具有不同套筒构造的连接，进行单向拉伸试验，结果表明，连接的抗拉承载力随着灌浆料强度和钢筋埋长的增大而提高，且和套筒内部构造有关.Kim[2]改进了Einea 等[1]推荐的Type 4套筒，制作了两个预制柱模掛预制梁柱节点，进行低周反复试验，研究发现，灌浆料的材性和浇筑质量对灌浆套筒连接的性能有重大影响.Goh 等[3]的单调拉伸试验表明，灌浆料龄期(1、3、9 d) 越长，则钢筋套筒灌浆连接的强度越高，钢筋的粘结强度以及钢筋套筒灌浆连接的承载力也越高.Kim[4]设计、制作了两种不同的全灌浆套筒，通过对这两类套筒连接接头的单向拉伸试验发现，减小套筒直径及增加钢锚固长度可提高钢筋的粘结性能.Sayadi等[5- 6]通过对8个钢筋钢套筒灌浆连接梁式试件的静载试验及32个钢筋GFRP套筒灌浆连接接头的单向拉伸试验，对套筒弹性段和非弹性段的钢筋与灌浆料的机械咬合作用进行了研究，结果表明，在钢筋弹性段増加套筒与灌浆料间的机械咬合作用会降低连接钢筋的粘结强度.Ameli等[7]指出：钢筋半套筒灌浆连接钢筋拉断时的延性较其钢筋被拔出时的延性更好.Huang等[8]在钢筋半套筒灌浆连接试验的基础上，分析了破坏模式、构造了理论分析模型.在国内，随着装配式结构的大力推广和使用，学者也对钢筋套筒灌浆连接技术进行了一些富有成效的研究.其中较有代表性的有:钱稼茹等[9]进行的5个竖向钢筋套筒浆锚连接的预制剪力墙抗震性能试验；吴小宝等[10]对灌浆套筒龄期(1、4、7、28 d) 和钢筋种类(HRB500和HRB400) 的试验研究；黄远等[11]对钢筋半套筒灌浆连接试件的力学性能的试验研究；郑永峰[12]对GDPS套筒的约束机理及灌浆料性能的研究；郑清林等[13]进行了灌浆缺陷对钢筋套筒灌浆连接试件性能影响的试验研究.结合国内外研究成果发现，虽然国内外对于灌浆套筒的研究很多，但是对于套筒在高温下的性能却鲜有提及.为评价火灾下装配式混凝土结构的抗倒塌或连续倒塌的能力，有必要探索高温下钢筋套筒灌浆连接的性能.有鉴于此，文中对12个钢筋半套筒灌浆连接在高温下进行了静力拉伸试验，并对12根同批次钢筋在同条件下进行试验，以此作为参照.1 试验概况1.1 试件设计结合半套筒灌浆连接在工程实际中的应用，选取12个球墨铸铁材质的常用半灌浆套筒按JGT 398 —2012要求与 f14 mm钢筋连接；并选取12根长度为540 mm的同批次 f14 mm钢筋作为对照组.具体示意图如图1所示.图1 钢筋套筒半灌浆连接示意图(单位：mm)Fig.1 Illustration of half grout sleeve splicing of rebars(Unit：mm)1.2 材料性能根据《钢筋连接用套筒灌浆料》(JG/T 408—2013)，制作12个40 mm×40 mm×160 mm的棱柱体，分别在高温试验炉中以20 ℃/min的升温速度加载至指定温度并恒温，恒温30 min后立即取出并参照《水泥胶砂强度检验方法》(GB/T 17671—1999)，先使用抗折试验机测定其抗折强度，紧接着在抗压试验机下测定其抗压强度，结果如表1所示.表1 灌浆料实测强度值Table 1 Tested strength of the grout试件加载温度抗折强度/MPa抗压强度/MPa常温6.31102.73200℃3.5956.87400℃2.4553.87600℃1.6146.50由表1可知，试验温度由常温加载到200 ℃时，灌浆料强度下降速度较快；而进一步加载至400 ℃或600 ℃时，灌浆料强度与200 ℃下的强度相比虽然有所下降，但是变化不明显.1.3 试验装置及加载方案试验中，通过电加热高温试验炉(炉膛内径 130 mm，长 230 mm，功率 6 kW，最高温度1 000 ℃)及配套的 KSY- 6D- T 型温度控制仪来控制温度.国内相关统计资料表明[14]，火灾的延续时间低于1 h的比例为80.9%，为切合实际，温度加载方式为升温速度20 ℃/min、至指定温度后恒温30 min；保持温度不变，采用湖南大学500 kN万能材料试验机进行试件拉伸试验，直至与套筒连接的钢筋被拉断或被拔出，试验全过程以5 mm/min进行位移控制；在此过程中，利用LVDT位移计及小型动态应变仪采集标记段伸长量.1.4 测量内容及方法高温炉长230 mm，用夹具夹持炉外最靠近高温炉部分的钢筋，以尽可能测得钢筋与套筒间的相对滑移，故在灌浆套筒两端沿钢筋向外各延伸50 mm，对应变形标记段总长240 mm；对照组钢筋标记段长同样为240 mm，两端夹持段的长度均为150 mm，使用夹具将LVDT位移计固定在标记段.之后，将灌浆套筒放置在炉中，LVDT位移计通过夹具平行延伸出高温炉外.接着利用铝合金钢架支撑放置于万能试验机上的高温炉，并在高温炉膛上下两端用隔热棉密封，将LVDT位移计与小型应变仪相连接，将感应温度的热电偶插入炉子内部.最后，通过电加热高温试验炉加热至指定温度并恒温30 min，继续保持该温度不变，通过LVDT位移计、小型动态应变仪、万能材料试验机及连接电脑测得标记段试验力-位移曲线，试验装置及装置示意图如图2所示.(a)LVDT位移计固定于试件(b)试验装置照片(c)试验装置示意图图2 试验装置照片与示意图Fig.2 Photo and illustration of test device2 试验结果及分析2.1 破坏形态钢筋半套筒灌浆连接有钢筋拉断、钢筋刮犁式拔出两种破坏形式.为更好地统计钢筋半套筒灌浆连接在不同温度下的破坏位置，以灌浆套筒与灌浆段钢筋连接的最外侧为坐标原点，建立坐标系如图3所示，依据此坐标统计试件断点破坏部位，试件及对照组钢筋的具体结果如表2、表3所示.对比表2、表3可见，钢筋半套筒灌浆连接试件抗拉强度极限值在常温及高温条件下与对照钢筋大致相同.由表2中试件的破坏模式可知：在常温及400 ℃下，试件的破坏模式均为钢筋拉断.而在600 ℃下，试件GS14H- 11和GS14H- 12灌浆段钢筋先被拨出，而非拉断；且随着温度的升高，试件连接钢筋更多在灌浆段被拉断.而由表1可知：随着温度的升高，灌浆料强度值在常温至600 ℃这一区间内逐渐减弱，根据表2中给出的破坏(断点)位置可知灌浆套筒与钢筋连接试件随着温度的升高，更多钢筋在灌浆套筒灌浆部位附近发生拉断破坏.由此可知，灌浆套筒中灌浆料对于连接钢筋的粘结应力随着温度升高而减弱.试件及对照组钢筋的破坏形态如图4、图5所示.图3 钢筋半套筒灌浆连接坐标系(单位：mm)Fig.3 Coordinate system of half grout sleeve splicing of rebar(Unit：mm) 表 2 钢筋半套筒灌浆连接试验结果Table 2 Test results of half grout sleeve splicing of rebars试件加载温度破坏模式破坏位置/mm最大试验力/kNGS14H-1常温钢筋拉断187101.19GS14H-2常温钢筋拉断-140100.06GS14H-3常温钢筋拉断-140100.58GS14H-4200℃钢筋拉断12494.69GS14H-5200℃钢筋拉断13099.40GS14H-6200℃钢筋拉断2795.30GS14H-7400℃钢筋拉断-2763.45GS14H-8400℃钢筋拉断4197.70GS14H-9400℃钢筋拉断-2996.58GS14H-10600℃钢筋拉断-2546.11GS14H-11600℃钢筋拔出-47.54GS14H-12600℃钢筋拔出-56.20表 3 对照组钢筋试验结果Table 3 Test results of rebars in control group试件加载温度最大试验力/kNSL14H-1常温93.59SL14H-2常温100.74SL14H-3常温99.51SL14H-4200℃95.49SL14H-5200℃97.43SL14H-6200℃95.90SL14H-7400℃96.88SL14H-8400℃92.33SL14H-9400℃96.36SL14H-10600℃51.29SL14H-11600℃53.53SL14H-12600℃52.56(a)常温(b)200 ℃(c)400 ℃(d)600 ℃图4 钢筋破坏后的照片Fig.4 Photos of damaged rebars(a)常温(b)200 ℃(c)400 ℃(d)600 ℃图5 钢筋半套筒灌浆连接试件破坏后的照片Fig.5 Photos of half grout sleeve splicing of rebars specimens after failure 2.2 承载力分析2.2.1常温套筒力分析试件GS14H- 1、GS14H- 2、GS14H- 3的破坏形式均为钢筋被拉断，其中GS14H- 1是与灌浆料连接的一端钢筋被拉断，GS14H- 2、GS14H- 3则是与套筒螺纹连接钢筋在钢筋与套筒螺纹连接的末端被拉断，可能是由于钢筋的螺纹加工引起的应力集中所导致.常温套筒及对照组钢筋标记段应力-应变曲线如图6所示.(a)套筒(b)钢筋图6 标记段钢筋及钢筋半套筒灌浆连接试件在常温下应力-应变曲线Fig.6 Stress- strain curves of rebar and half grout sleeve splicing of rebar in marked section at room temperature由图6可知，试件弹性阶段与对照组钢筋力学性能无明显差别，试件平均屈服强度为532 MPa，对照组平均屈服强度为519 MPa，强度差异在于灌浆料对连接钢筋的粘结应力.强化屈服阶段试件标记段平均应变为0.062 48，小于对照钢筋组的平均应变(0.086 76).原因可能是因为常温条件下，灌浆套筒粘结力阻碍与套筒连接钢筋的拉伸，导致套筒强化阶段应变小于对照组钢筋.整体而言，常温下套筒连接钢筋与钢筋的力学拉伸性能大致相同.2.2.2 200 ℃下套筒力分析试件GS14H- 4、GS14H- 5、GS14H- 6的破坏形式均为钢筋被拉断.200 ℃下套筒对照组及钢筋标记段应力-应变曲线如下图7所示.(a)套筒(b)钢筋图7 标记段钢筋及钢筋半套筒灌浆连接试件在200 ℃下的应力-应变曲线Fig.7 Stress- strain curves of rebar and half grout sleeve splicing of rebar in marked section at 200 ℃对比200 ℃下半套筒灌浆连接钢筋与对照组钢筋发现，试件平均屈服应力为505 MPa，对照组钢筋平均屈服应力为503 MPa，二者已基本无差别.由于试验设备的原因，仅对钢筋标记段进行了加热，所以对照组钢筋应力-应变曲线在200 ℃下最终应变较常温下要更大.在200 ℃下试件强化屈服阶段平均应变为0.034 50，远小于对照组钢筋的平均应变 0.114 00，说明200 ℃下灌浆料粘结力对于套筒连接钢筋的伸长有较大阻碍.2.2.3 400 ℃下套筒力分析试件GS14H- 7、GS14H- 8、GS14H- 9的破坏形式均为钢筋被拉断.其中GS14H- 7、GS14H- 9分别在套筒内27、29 mm处被拉断，拉断钢筋拔出后，其表面包裹有灰白色灌浆料.400 ℃下套筒对照组及钢筋标记段应力-应变曲线如图8所示.由于试件GS14H- 7本身存在缺陷，故其屈服强度(283 MPa)较GS14- 8、GS14- 9的平均屈服强度(480 MPa)和对照组钢筋的平均屈服强度(469 MPa)要小.400 ℃下，试件GS14- 8、GS14- 9弹性阶段的平均应变(0.005 20)较对照组钢筋的平均应变(0.002 70)要高，在弹性阶段套筒段曲线斜率较对照组钢筋要小.而螺纹连接段试验结束后未见破坏，且通过测量发现螺纹连接段在试验中伸长量较小，说明在此阶段套筒与连接钢筋已经开始产生滑移；试件受拉时屈服阶段与强化阶段的界限相比于对照组钢筋而言更加模糊，试件GS14- 8、GS14- 9强化阶段平均应变(0.005 83)小于对照组钢筋(0.064 30)；套筒连接钢筋应变小于对照组钢筋是由于灌浆料的粘结力阻碍了套筒内部连接钢筋的伸长.但是二者差异较200 ℃时要小，说明在强化及屈服阶段，套筒与连接钢筋产生了滑移，这与试验后观察到钢筋均被稍稍拔出的试验现象一致.(a)套筒(b)钢筋图8 标记段钢筋及钢筋半套筒灌浆连接试件在400 ℃下的应力-应变曲线Fig.8 Stress- strain curves of rebar and half grout sleeve splicing of rebar in mar ked section at 400 ℃结合200 ℃和400 ℃时试件的试验现象和受力性能，不难看出，在200～400 ℃之间时，随着温度的升高，套筒内部连接钢筋受温度影响其抗拉强度下降明显，因此试件的破坏模式逐渐由套筒外部连接钢筋被拉断转变为套筒内部连接钢筋被拉断.同时，温度的升高也带来了灌浆料对套筒内部钢筋的粘结力减小，其对套筒内部钢筋伸长的阻碍作用也随之减小，因此钢筋和灌浆料之间也逐渐产生滑移.2.2.4 600 ℃下套筒力分析试件GS14H- 10、GS14H- 11、GS14H- 12的破坏形式开始发生差异.GS14H- 10最终的破坏形式为钢筋被拉断，拉断位置为套筒内25 mm处；GS14H- 11、GS14H- 12最终的破坏形式则未见钢筋拉断破坏，灌浆料锚固段钢筋最终被拔出. 600 ℃下套筒对照组及钢筋标记段应力-应变曲线如下图9所示.(a)套筒(b)钢筋图9 标记段钢筋及钢筋半套筒灌浆连接试件在600 ℃下的应力-应变曲线Fig.9 Stress- strain curves of rebar and half grout sleeve splicing of rebar in marked section at 600 ℃由9图可知，600 ℃下，试件GS14H- 10对应的曲线与其他两条曲线在下降段稍有不同，GS14H- 10在强化屈服阶段的应变为0.075 50，较GS14H- 11、GS14H- 12二者的平均应变(0.043 50)要大，即延性更好；这与GS14H- 10最终的破坏模式为钢筋拉断而GS14H- 11、GS14H- 12的为钢筋被拔出有关；由此可以看出破坏模式为钢筋拉断的试件其延性要好于钢筋拔出者，与Ameli 等[7]在常温下得出的结论一致.对比套筒试件和对照组钢筋的全应力-应变曲线可知，套筒试件与对照组钢筋在弹性阶段差别不大，大致与400 ℃下套筒应力-应变斜率相似，强化阶段基本消失；但是在颈缩阶段，套筒连接钢筋在试验力下的应变要大于对照组钢筋，结合套筒连接钢筋最终的破坏模式可知，是因为紧缩阶段套筒灌浆段的钢筋开始被逐渐拔出所致.同时，灌浆段锚固钢筋被拔出时，并不会发生脆性破坏，套筒与钢筋之间依然具有一定的粘结力，粘结力会在拔出的过程中逐渐散失.3 套筒连接高温下粘结应力分析粘结应力即钢筋受力后在与灌浆料接触面上产生的剪应力.粘接力使钢筋中的正应力沿受力方向衰减.3.1 套筒连接粘结锚固性能的机理分析根据徐有邻等[15]的研究结果，钢筋与握裹混凝土之间在对钢筋加载的初始阶段就会导致钢筋附近与混凝土的胶合力丧失，钢筋的横肋开始与混凝土脱离形成裂缝，在此阶段会导致钢筋与混凝土的细微滑移.随着荷载的增大，裂缝开始发展成为斜裂缝，并导致滑移量的增大；随后的加载会导致滑移进一步增大，肋前混凝土破坏并挤压成楔状堆积，楔状堆积则形成新挤压滑移面；肋前破坏区域随荷载的增大而发展，导致碎屑剥落，此时达到锚固力峰值.通过观察试验过程发现，试件在常温及高温下破坏后，最外侧灌浆料均碎裂成小块.说明在试验过程中，所有试件在破坏过程中灌浆段均逼近锚固力峰值.而随着混凝土破坏范围的扩大，延伸至整个锚固范围，荷载开始逐渐下降而滑移继续增加.最后所有锚固齿均被破坏，同时形成新的摩擦面，此即为锚固应力的残余段.由图9可知，试件S14H- 10、GS14H- 11对应的曲线中下半段与锚固应力残余阶段现象一致，表现为粘结应力逐步丧失而滑移逐渐增大.3.2 套筒连接粘结应力的分析计算钢筋刮犁式拔出破坏承载力取决于钢筋与灌浆料之间的平均粘结强度 tu.根据Einea 等[1]的研究可知钢筋与灌浆料之间的平均粘结强度 tu可以假设如下：t(1)其中，k为常数，fc为灌浆料的抗压强度.假设k在高温中依然为常数，则根据表1，通过式(1)可知600 ℃下的钢筋半套筒灌浆连接的粘结应力为6 820 MPa.已知600 ℃下，试件GS14H- 11、GS14H- 12的破坏方式为刮犁式拔出破坏，则套筒试验最大试验力即为粘结力.粘结力与粘结强度之间关系如下：t(2)其中，Pu为粘结力，d为钢筋直径，L2为钢筋连接的锚固长度.将式(1)代入式(2)，可得：(3)由此可得600 ℃下GS14H- 11、GS14H- 12的k值分别为1.59、1.87.由表2破坏模式可知，未发生钢筋刮犁式拔出破坏的套筒半灌浆连接，k的实际值比此处的计算值大，此处取最不利的实测结果(600 ℃下GS14H- 10试件)，按式(3)计算得到k=1.43，若在套筒设计中k≤1.43，则套筒可能在600 ℃及以下高温中发生钢筋刮犁式拔出破坏，从而导致其延性的降低.4 结论(1)钢筋半套筒灌浆连接试件存在钢筋拉断、钢筋刮犁式拔出两种破坏模式；温度的升高会使试件的破坏模式发生改变，同时会引起灌浆料强度的下降，钢筋半套筒灌浆连接中灌浆料强度的下降会引起套筒内灌浆料与连接钢筋之间粘结力的减弱. (2)在常温条件下，钢筋半套筒灌浆连接试件的破坏形态为钢筋被拉断，与对照组钢筋静力拉伸的本构关系类似.(3)在200 ℃的条件下，钢筋半套筒灌浆连接试件的标记段应力-应变曲线斜率较对照组钢筋要大，强化及屈服阶段的延性远小于对照组钢筋.(4)在400 ℃的条件下，钢筋半套筒灌浆连接试件的破坏形态为钢筋被拉断，但是二者的静力本构关系存在明显差异；套筒与连接钢筋已经开始产生较为明显的滑移；试件屈服阶段和强化阶段的界限相比对照组钢筋而言更为模糊，套筒连接钢筋的延性均小于对照组钢筋.(5)在600 ℃的条件下，钢筋半套筒灌浆连接试件的破坏模式为钢筋被拉断和刮犁式拔出两种，且钢筋拉断的延性较钢筋刮犁式拔出更大；试件以及对照组钢筋的全应力-应变曲线在弹性阶段差异较小，强化阶段均基本消失；由于紧缩阶段套筒灌浆段的钢筋开始被逐渐拔出，套筒连接钢筋在试验力下的位移要大于对照组钢筋.(6)根据已有粘结强度公式，分析高温下抵抗钢筋刮犁式拔出的承载力发现，如果k≤1.43，则钢筋半套筒灌浆试件在600 ℃及以下高温中可能发生钢筋刮犁式拔出破坏.参考文献：【相关文献】[1] EINEA A，YAMANE T，TADROS M K.Grout- filled pipe splices for precast concrete construction [J].PCI Journal， 1995， 40(1):82- 93.[2] KIM Y.A study of pipe splice sleeves for use in precast beam-column connections[D].Texas:University of Texas at Austin，2000.[3] GOH H M.Parametric study of steel grouted splice sleeve with integrated double springs under axial tension [D].Kuala Lumpur:University Technology Malaysia，2009. 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