我国装配式混凝土结构技术起源于20世纪50年代, 由于受节点设计方面的影响, 一直以来制约着装配式结构的发展, 经常会产生“强柱强梁弱节点”的不良情况, 很多学者对装配式混凝土结构的节点连接技术进行了许多假设与试验^[1,2]。程蓓等^[3]采用螺栓和预制梁柱节点以及预制梁中预埋型钢构件连接在一起, 在尺寸相同的条件下, 与现浇混凝土梁柱节点进行对比, 研究结构的抵抗地震能力, 结果表明, 新型装配式混凝土框架结构的梁柱节点产生了和现浇混凝土结构相近的抗震能力。李向民等^[4]设计了一种装配式混凝土框架新型高效延性节点并开始试验研究, 试验结果表明, 装配式新型高效延性节点比完全现浇节点的承载力高。上述试验表明, 装配式混凝土结构连接技术是一项比较先进的施工方法, 具有较深远的实用价值, 也符合国家所提倡的使用预制装配式房屋的观点。

试验主要对比不同公称直径下, 高应力和大变形反复拉压下对钢筋套筒连接接头的影响, 钢筋公称直径为12、14、16和20 mm的每种套筒灌浆连接接头, 灌浆料拌合物采用尺寸为40 mm×40 mm×160 mm的标准试件, 在标准的养护条件下进行养护测定28 d试件的抗压强度量测值, 进行灌浆料抗压强度为80~95 MPa, 试验分为两批次, 第一批次为高应力情况下的三组对比试验, 按规范规定, 试件的高应力反复拉压试验加载顺序为:由0加载至钢筋拉应力为钢筋屈服强度标准值的90%, 卸载并反方向加载至钢筋压应力为钢筋屈服强度标准值的50%, 反复拉压20次后, 将试件拉伸至破坏;第二批次为大变形情况下的两组对比试验, 按照规范规定, 时间的大变形反复拉压试验加载顺序为:由0加载至钢筋拉应变为2倍钢筋屈服应变标准值, 卸载并反向加载至钢筋压应力为钢筋屈服强度标准值的50%, 然后分为两种情况, 一种是反复拉压4次后, 将试件拉伸至破坏;另一种是反复拉压8次后, 将试件拉伸至破坏。试验数据见表1。

反复抗压试验结果见图1~5。

1) 由图1和图3可以得出, 高应力情况下三组对比试验中抗压强度的变化趋势一致, 均为公称直径为12~14 mm时, 先出现上升趋势, 达到14 mm后出现一个波段的峰值, 说明此时钢筋的利用率最高, 组合而成的结构性能好;当公称值径为14~16 mm时, 出现下降趋势, 在16 mm以后均出现上升趋势, 但幅度较先前的趋势来说有所减缓;在大变形情况下, 变化趋势基本一致, 均为公称直径为12~14 mm之间时, 先出现上升趋势, 同样在14 mm时出现一个峰值, 超过14 mm以后, 出现下降趋势, 当公称直径值大于16 mm以后出现了较大幅度的上升趋势。综合上述趋势可以看出, 钢筋的利用率最佳的直径值为14 mm, 虽然其后随着钢筋直径的增大, 强度有所提高, 但是钢筋利用率减小。

2) 由图3可知, 在高应力的情况下, 钢筋公称直径为12~14 mm时, 出现残余变形下降的趋势, 而后两组试验中出现稳定的平台走势, 另一组出现了先上升后下降的趋势, 波动范围较小, 总体走势相近;由图4~5可以看出, μ₄和μ₈对应各组的走势一致, 均为直径12~14 mm时出现下降趋势, 在直径值达到14 mm时出现一个低谷, 而后均为上升的趋势。综合来看, 变形值在钢筋公称直径为14mm时出现最小值, 此时该接头的变形最小, 具有较好的抗变形能力。

1) 高应力反复拉压接头和大变形反复拉压接头的抗拉强度随钢筋公称直径d_s的变化趋势基本一致。大变形反复拉压接头残余变形μ₄和μ₈随钢筋公称直径d_s的变化趋势基本一致。两种条件下得出的抗压强度值均在HRB400E钢筋的抗拉强度之上, 说明其钢筋套筒接头能增大接头的抗拉强度值, 改善接头的抗拉性能;残余变形的最大值均满足规范要求, 且变形值较小, 不影响钢筋套筒的正常使用。

2) 综合高应力反复拉压试验和大变形反复拉压试验的结果图可以得出, 钢筋公称直径为14 mm时, 钢筋套筒接头的力学性能最佳, 具有较高的强度和抵抗变形的能力, 结合经济性方面考虑, 钢筋套筒接头在钢筋的公称直径为14 mm时, 具备经济适用性和最佳的力学性能保障。