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從70年代開始,歐美和日本等研究開發鋼筋機械連接技術,并制定了相應的技術標準。相對于國外的發展,我國鋼筋機械連接技術起步要晚一些。20世紀80年代后期我國參照日本套筒擠壓連接技術開發了符合我國國情的鋼筋套筒擠壓連接技術。之后出現了錐螺紋連接技術以及20世紀90年代新興的等強度直螺紋鋼筋連接技術。到目前為止,鋼筋機械連接的研究和應用主要基于中等強度的鋼筋連接,而對于500MPa級高強鋼筋機械連接的研究和應用卻很少。對比國內鋼筋機械連接常用的形式,本文選擇基于連接性能較好的滾壓直螺紋連接技術,根據直螺紋連接力學性能要求,確定連接套筒外形尺寸等參數,設計并加工制作了適用于500MPa鋼筋連接的標準型直螺紋連接接頭。通過單向拉伸試驗、高應力反復拉壓試驗和大變形反復拉壓試驗以及有限元模擬,研究了套筒尺寸對機械連接接頭的力學性能的影響。
本文主要研究結論和成果如下:(1)通過理論計算,確定了適合不同直徑鋼筋的直螺紋連接套筒的設計尺寸。試驗證明,利用該方案設計制作的連接套筒,能夠滿足鋼筋的等強度連接要求,其連接強度均能滿足規程規定的Ⅰ級接頭強度標準。(2)在套筒的尺寸滿足螺紋牙不先于鋼筋發生破壞后,連接件的強度主要由鋼筋的強度決定,套筒長度和外徑的增加,并不能顯著提升連接強度。(3)套筒的長度過長會加大鋼筋連接的難度,套筒的長度以滿足旋入的鋼筋絲頭螺紋個數不超過13個為宜。(4)套筒的外徑與鋼筋公稱直徑的比值宜控制在1.6~1.8的范圍內。(5)編制了500MPa高強鋼筋直螺紋連接設計與施工指南,為連接套筒產業化生產提供依據。
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