套筒灌漿連接技術的發展

李德鑫

摘 要：套筒灌漿連接具有性能可靠、適用性廣、安裝簡便等優點，因此發展較快，已經成為裝配式結構中常用的連接方式。近10年來，國家對發展裝配式結構的重視程度在逐漸增加，為保證裝配式結構的安全性，需要對套筒灌漿連接節點的力學性能進行深入研究，本文總結了近年來國內關于灌漿套筒連接技術的發展及研究成果。

關鍵詞：節點連接；灌漿套筒；灌漿料

1 套筒灌漿連接技術的發展概況

近年來，裝配式結構在國內逐漸興起，套筒灌漿接頭在我國內地也開始應用，由于國外套筒母材與我國有差別并且成本高，因此，國內許多研究單位進行了相關的研究開發工作。在這些研究基礎上，國內相繼制定了《鋼筋連接用灌漿套筒》（G/T398-2012）和《鋼筋套筒灌漿連接應用技術規程》（JGJ355-2015）等相關技術標準。近年來國內學者的一些研究成果包括：

2013年，吳小寶等[1]研究了齡期（1 d、4 d、7 d、28d）和鋼筋種類（HRB400、HRB500）對鋼筋套筒灌漿連接受力性能的影響，制作36個試件進行單調拉伸和單向重復拉伸試驗。研究表明，連接發生鋼筋刮犁式拔出和拉斷兩類破壞。第1周內連接的承載力和變形隨齡期增長迅速發展，7d時趨于穩定。采用HRB500鋼筋連接的承載力高于HRB400鋼筋連接（28d），但均稍低于相應鋼筋的承載力。

蘇強、謝正元等[2]介紹了套筒式灌漿連接技術在預制橋墩中的試驗研究情況，并提出：（1）研發的灌漿式鋼筋套筒鑄造工藝已能實現批量生產；（2）研發的專用高強砂漿滿足有關規范要求；（3）研發的灌漿式鋼筋套筒滿足JGJ107標準中I級性能要求；（4）灌漿式鋼筋套筒在橋梁預制立柱中的施工工藝已基本成熟；（5）灌漿式鋼筋套筒在模擬實際工程的抗震試驗中受力可靠。

2014年，鄭勇峰、郭正興等[3]采用5個由普通無縫鋼管通過冷滾壓工藝研制的一種新型鋼筋連接用灌漿套筒試件，通過單向拉伸實驗，研究此灌漿套筒連接的破壞形態、結構性能和工作機理，結果表明：（1）當錨固長度取8d時，試件的抗拉強度均能滿足JGJ107-2010中的單向拉伸強度要求；（2）套筒的內腔結構對套筒的約束機理及應變分布有顯著影響；（3）該套筒對灌漿料的約束主要來自內壁環肋處相互擠壓力的豎向分力環肋處的擠壓作用使環肋間的筒壁處于局部徑向彎曲狀態。

徐巍等[4]詳細介紹了鋼筋套筒灌漿連接技術特點、關鍵施工要點及注意事項，并提出：鋼筋套筒連接技術作為裝配式結構的關鍵技術，其理論研究、高性能灌漿料的研制、更成熟的節點設計都將成為研究新型結構形式的關鍵。

2015年，朱萬旭、邵煉等[5]對半灌漿式套筒進行單向拉伸實驗、高應力反復拉壓試驗和大變形反復拉壓試驗，結果表明：半灌漿式套筒的強度和連接性都能符合相關標準的要求，規范施工工序后半灌漿式套筒擁有廣泛的應用前景。

王東輝，柳旭東等[6]通過9個水泥灌漿料套筒連接接頭拉伸承載力試驗，考慮了不同大小的套筒及鋼筋直徑，驗證了預制柱、預制梁之間水泥灌漿料套筒連接接頭的可靠性。

2016年，黃遠等[7]對鋼筋半套筒灌漿連接進行了靜力拉伸試驗研究，得出連接有3種破壞形態：鋼筋拉斷、鋼筋刮犁式拔出和套筒滑絲。

2017年，鄭清林等[8]為研究各類灌漿缺陷對試件承載力和變形性能的影響，對70個試件進行單向拉伸試驗，得出：（1）端部缺陷試件的缺陷長度l不大于2.5d，鋼筋拉斷破壞，缺陷長度l大于2.5d，鋼筋拔出破壞；（2）中部缺陷試件的缺陷長度l不大于1.5d，鋼筋拉斷破壞，缺陷長度l大于1.5d，鋼筋拔出破壞；（3）灌漿體內部均布缺陷時，試件承載力以及滑移率呈線性下降。

吳濤等[9]通過對12個鋼制套筒灌漿連接件的拉拔試驗得出的實驗結論：（1）套筒灌漿連接件的破壞分為彈性、屈服、強化、勁縮四個階段；（2）套筒灌漿連接件的屈服強度和極限強度與鋼筋材性相近，屈服臺階較長。

孫彬等[10]對138個灌漿料試塊研究試驗齡期、養護條件和試件形狀與尺寸對灌漿料強度的影響得出：（1）灌漿料早起強度增長較快，后期增長緩慢；（2）灌漿料的實際強度與室溫水養條件下的強度接近；（3）相同養護條件、相同齡期下，小圓柱體試塊是標準試塊強度的75%。

趙勇等[11]將配置有500MPa級高強鋼筋的縱筋與箍筋、25㎜和36㎜的受力筋的6個鋼筋套筒灌漿連接預制柱，進行低周反復加壓試驗得出：通過附加架立筋并配置復合箍的方式可保證大直徑鋼筋預制柱的抗震性能。

劉洪濤等[12]通過兩個現澆整體節點構件和兩個采用灌漿連接的預制裝配梁柱節點構件的對比試驗，實驗得出：（1）由于灌漿套筒的存在使得局部截面剛度變大，預制裝配試件的裂縫分布較為集中，主要分布在梁柱交界面、灌漿套筒端部界面以及梁跨中截面處；（2）由于灌漿套筒直徑較小，預制裝配試件的耗能能力略低于現澆整體試件的耗能能力。

2 結論

上述試驗中對套筒節點的力學性能研究大多是借助于單向拉伸試驗，沒有考慮節點在地震作用下的損傷。實際結構在地震作用下，構件中的許多套筒節點承擔交互作用的拉力和壓力，這種交互作用可能會使灌漿料產生損傷，造成節點極限抗拉承載力的下降，但是上面的研究中都沒有考慮這種損傷對節點承載力的影響。

參考文獻：

[1] 吳小寶，林峰，王濤.齡期和鋼筋種類對鋼筋套筒灌漿連接受力性能影響的試驗研究[J].建筑結構，2013（14）：77～82.

[2] 蘇強，謝正元等.套筒式鋼筋連接技術在預制橋墩中的試驗研究[J].預應力技術，2013（4）：11～16.

[3] 鄭勇峰，郭正興，孫志成.新型變形灌漿套筒連接接頭性能試驗研究[J].施工技術，2014（22）：40～44.

[4] 徐巍，張鵬等.鋼筋套筒灌漿連接技術在裝配整體式混凝土結構中的應用[J].施工技術，2014（43）增刊：567～569.

[5] 朱萬旭，邵煉等.鋼筋的半灌漿式套筒連接技術研究[J].建筑技術，2015（10）：937～940.

[6] 王東輝，柳旭東等.水泥灌漿料套筒連接街頭拉伸極限承載力實驗研究[J].建筑結構，2015（6）：21～23.

[7] 黃遠，朱長庚等.鋼筋半套筒灌漿連接的靜力拉伸試驗研究[J].世界地震工程，2016（2）：26～32.

[8] 鄭清林，王霓等.灌漿缺陷對鋼筋套筒灌漿連接試件性能影響的試驗研究[J].建筑科學，2017（5）：61～68.

[9] 吳濤，劉全威等.鋼筋套筒灌漿連接性能試驗研究及筒壁應力分析[J].工程力學，2017，34（10）：68～75.

[10] 孫彬，毛詩洋等.鋼筋套筒連接用灌漿料抗壓強度影響因素試驗研究[J].工程質量，2017（6）：25～28.

[11] 趙勇，李銳韓超等.大直徑高強鋼筋套筒灌漿連接預制柱抗震性能實驗研究[J].土木工程學報，2017（5）：27～36.

[12] 劉洪濤，閆秋實，杜修力.鋼筋混凝土框架梁柱節點灌漿套筒連接抗震性能研究[J].建筑結構學報，2017（9）：54～61.