钢筋接头的设计原则和性能等级规定
01、接头的设计应满足强度及变形性能的要求。
02、接头连接件的屈服承载力和受拉承载力的标准值应不小于被连接钢筋的屈服承载力和受拉承载力标准值的1.10倍。
03、接头应根据其等级和应用场合,对单向拉伸性能、高应力反复拉压、大变形反复拉压、抗疲劳、耐低温等各项性能确定相应的检验项目。
04、接头应根据抗拉强度、残余变形以及高应力和大变形条件下反复拉压性能的差异,分为下列三个等级:
I级:接头抗拉强度等于被连接钢筋实际抗拉强度或不小于1.10倍钢筋抗拉强度标准值,残余变形小并具有高延性及反复拉压性能。
Ⅱ级:接头抗拉强度不小于被连接钢筋抗拉强度标准值,残余变形较小并具有高延性及反复拉压性能。
Ⅲ级:接头抗拉强度不小于被连接钢筋屈服强度标准值的1.25倍,残余变形较小并具有延性及反复拉压性能。
05、I级、Ⅱ级、Ⅲ级接头的抗拉强度应符合表3.05的规定。
06、I级、Ⅱ级、Ⅲ级接头应能经受规定的高应力和大变形反复拉压循环,且在经历拉压循环后,其抗拉强度仍应符合表3.05的规定。
07、I级、Ⅱ级、Ⅲ级接头的变形性能应符合表3.07的规定。
注:fθmst——接头试件实际抗拉强度;
fmst——接头试件中钢筋抗拉强度实测值;
fstk——钢筋抗拉强度标准值;
接头的变形性能
注:当频遇荷载组合下,构件中钢筋应力明显高于0.6fyk时,设计部门可对单向拉伸残余变形μ0加载峰值提出调整要求。
08、对直接承受动力荷载的结构构件,设计应根据钢筋应力变化幅度提出接头的抗疲劳性能要求。当无专门要求时,接头的抗疲应力幅限值不应小于国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010-2002中表4.25-1普通钢筋疲劳应力幅限值的80%。
条文说明:
1 接头应满足强度及变形性能方面的要求并以此划分性能等级。
2 设计接头的连接件时,应留有余量,其屈服承载力标准值(套筒横截面面积乘套筒材料的屈服强度标准值)及受拉承载力标准值(套筒横截面面积乘套筒材料的抗拉强度标准值)均应不小于被连接钢筋相应值得1.10倍,以确保接头可靠的传力性能。
3 接头单向拉伸时的强度和变形是接头的基本性能。高应力反复拉压性能反应接头在风荷载及小地震情况下承受高应力反复拉压的能力。大变形反复拉压性能则反应结构在强烈地震情况下钢筋进入塑性变形阶段接头的受力性能。
上述三项性能是进行接头型式检验时必须进行的检验项目。而抗疲劳性能则是根据接头应用场合有选择性的试验项目。
4 钢筋机械连接接头的型式较多,受力性能也有差异,根据接头的受力性能将其分级,有利于按结构的重要性、接头在接头中所处的位置、接头百分率等不同的应用场合合理选择接头类型。例如,在混凝土结构高应力部位的同一连接区段内必须实施100%钢筋接头的连接时,应采用Ⅰ级接头;实施50%钢筋接头的连接时,宜优先采用Ⅱ级接头;混凝土结构中钢筋应力较高但对接头延展性要求不高的部位,可采用Ⅲ级接头。分级后也有利于降低套筒材料消耗和接头成本,取得更好的技术经济效益;分级后还有利于施工现场接头抽验不合格时,可按不同等级接头的应用部位和接头百分率限制确定是否降级处理。
5 本条规定了各级接头的抗拉强度。抗拉强度是接头最基本也是最重要的性能,本条为必须严格遵守的强制性条文。
表5中Ⅰ级接头强度合格条件fθmst≥fstk(断于钢筋)或fθmst≥1.10fstk(断于接头)的含义是:当接头试件拉断于钢筋且试件抗拉强度不下于钢筋抗拉强度的标准值时,试件合格;当接头试件拉断于接头(定义的“机械接头长度”范围内)时,试件的实测抗拉强度应满足fθmst≥1.10fstk。
6接头在经受高应力反复拉压和大变形反复拉压后仍应满足最基本的抗拉强度要求,这是结构延性得以发挥的重要保证。
7钢筋机械连接接头在拉伸和反复拉压时会产生附加的塑性变形,卸载后形成不可恢复的残余变形(国外也称滑移,slip),对混凝土结构的裂缝宽度有不利的影响,因此有必要控制接头的形变性能。原《钢筋机械连接通用技术规程》JGJ 107-2003中,单向拉伸时用非弹性变形,反复拉压时用残余变形作为变形控制的指标,本规程修订时,统一改用残余变形作为控制指标。修改后更有利于施工现场工艺检验中对接头试件单向拉伸的变形性能进行检验。
表3.0.7中对Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级接头的单向拉伸残余变形指标μ0做了适当调整。本规程规定了施工现场工艺检验中增加接头单向拉伸残余变形的检验要求,从而较好地解决了型式检验与现场接头质量严重脱节的弊端,对于提高接头质量有重要价值;但另一方面,如果残余变形指标过于严格,现场检验不合格率过高,会明显影响施工进度和工程验收,在综合考虑上述因素并参考编制近年来完成的6根带钢筋接头梁和整筋梁的对比试验结果后,制定了表3.0.7中的单向拉伸残余变形指标,Ⅰ级接头允许在同一构件截面中100%连接、μ0限值最严,Ⅱ、Ⅲ级接头由于采用50%接头百分率,故限值可适当放松。
表7注2:当频遇荷载组合下,构建中钢筋应力明显高于0.6fyk时,设计部门可对单向拉伸残余变形μ0的加载峰值提出调整要求。由于各类工程结构荷载变异较大,本条注为设计部门按照结构的特殊荷载情况提供了灵活处理的余地。
高应力与大形变套件下的反复拉压试验是对应于风荷载、小地震和强地震时钢筋接头的受力情况提出了检验要求。在风荷载或小地震下,钢筋尚未屈服,应能承受20次以上高应力反复拉压,并满足强度和形变要求。在接近或超过设防烈度时,钢筋通常都进入塑性阶段并产生较大塑性变形,从而能吸收和消耗地震能量。因此要求钢筋接头在承受2倍和5倍于钢筋屈服应变的大变形情况下,经受4-8次反复拉压,满足强度和变形要求。这里所指的钢筋屈服应变是指与钢筋屈服强度标准值相对应的应变值,对国产HRB335级钢筋,可取εyk=0.00168,对国产HRB400级和HRB500级钢筋,可分别取εyk=0.00200和εyk=0.00250.
8接头的疲劳性能是选择性试验项目,只有当接头用于直接承受动载结构构件(如铁路桥梁)时,才需要检验其疲劳性能。由于直接受动力荷载结构的荷载特性有很大的不同,钢筋应力变化范围较大,原规程规定的参数不能适应各类结构的工况,本规程中明确规定,对直接承受动力荷载结构,应根据钢筋应力变化幅度,由设计单位提出接头的抗疲劳性能要求。
当设计无专门要求时,接头的疲劳应力幅限值应不小于现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010-2002中表4.2.5-1普通钢筋疲劳应力幅限值的80%。部分直螺纹钢筋接头试件个套筒挤压钢筋接头试件的疲劳试验结果表明,制作良好的钢筋接卸接头的抗疲劳性能优于闪光对焊钢筋接头的疲劳性能。
因此,本章中取消了原JGJ 107中第3.0.9条有关低温试验的条款,因此国内外有关这方面的试验资料很少,制定本条款的技术条件尚不够成熟,但不排除设计部门根据工程具体条件和接头类型提出低温试验要求。
摘自:JGJ107-2010_钢筋机械连接技术规程
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