史明霞, 魏振北, 張前明, 馮曉楠

(1.宿遷市交通產(chǎn)業(yè)集團有限公司, 江蘇 宿遷 223800; 2.河海大學(xué)土木與交通學(xué)院, 南京 211816; 3.中鐵大橋局集團第四工程有限公司, 南京 210031; 4.蘇交科集團股份有限公司, 南京 211112)

具有工廠化制作、機械化施工、標準化作業(yè)和信息化管理等優(yōu)勢的橋梁快速建造技術(shù)[1],符合黨的二十大中提出“推進生態(tài)優(yōu)先、節(jié)約集約、綠色低碳發(fā)展”的工程項目建設(shè)理念。隨著裝配橋梁建造技術(shù)逐漸成熟,橋梁下部結(jié)構(gòu)預(yù)制裝配技術(shù)也在如火如荼地推廣應(yīng)用。

連接部位的施工質(zhì)量及力學(xué)性能保障是裝配式橋梁施工工藝的關(guān)鍵控制點。灌漿套筒連接型式作為裝配式橋梁常用的連接型式之一,是由特制套筒、配套灌漿料和連接鋼筋構(gòu)成,其施工工藝是將連接鋼筋插入套筒兩端,注入快硬無收縮高強灌漿料,依靠鋼筋表面與灌漿料、灌漿料與套筒內(nèi)壁之間的摩擦黏結(jié)使預(yù)制構(gòu)件預(yù)留鋼筋綁定在一起。該連接型式彌補了傳統(tǒng)焊接和螺栓等連接型式的不足,并得到了迅速發(fā)展和應(yīng)用。傳統(tǒng)灌漿套筒主要分為全灌漿套筒與半灌漿套筒。全灌漿套筒兩端均采用灌漿方式連接鋼筋[圖1(a)];半灌漿套筒一端采用灌漿料連接,另一端采用螺紋或其他方式與鋼筋固定[圖1(b)]。

現(xiàn)有規(guī)范標準及文獻中涉及灌漿套筒連接型式的施工工藝及質(zhì)量控制等方面較少。據(jù)不完全統(tǒng)計,截至目前在知網(wǎng)中關(guān)于“裝配式橋梁”的研究文獻有1 576篇,但其針對灌漿套筒連接型式的研究文獻僅有122篇,不足8%;而關(guān)于“裝配式建筑”的研究文獻有1.42萬篇,其中針對灌漿套筒連接型式的研究文獻僅有309篇,僅占2%。眾學(xué)者針對灌漿套筒主要研究其各因素(包括套筒型式、鋼筋材性與尺寸、灌漿料強度與特種灌漿料、施工影響與質(zhì)量保證等)影響下的連接性能,開展有限試驗研究其影響規(guī)律,但灌漿套筒連接性能的保障需統(tǒng)籌考慮套筒使用設(shè)計、材料選擇、施工以及施工后檢測補救措施等。全面了解灌漿套筒各方面的研究成果將對灌漿套筒安全使用提供理論基礎(chǔ),有助于設(shè)計、施工人員針對不同施工條件靈活設(shè)計運用灌漿套筒連接型式。

因此,本文通過廣泛調(diào)研灌漿套筒連接型式相關(guān)規(guī)范標準及研究文獻,統(tǒng)計分析現(xiàn)有灌漿套筒連接型式的類型、原材料性能、力學(xué)性能、施工工藝及質(zhì)量檢驗技術(shù)與控制指標等方面研究成果,總結(jié)其在各個方面的研究進展及存在的不足,對灌漿套筒連接的各方面進行較為系統(tǒng)、全面的概述。明確后續(xù)灌漿套筒連接型式的研究焦點與發(fā)展方向,并為預(yù)制裝配式橋梁用灌漿套筒連接型式的推廣與應(yīng)用提供依據(jù)。

1 套筒類型及灌漿料

1.1 套筒結(jié)構(gòu)型式

隨著灌漿套筒連接型式被廣泛應(yīng)用于建設(shè)工程,國內(nèi)外研究學(xué)者針對其工作機理,結(jié)合傳統(tǒng)灌漿套筒的制作、施工、力學(xué)及經(jīng)濟性能等多方面考慮,通過合理設(shè)計研發(fā)了多種套筒型式[2-10]。根據(jù)以上眾多學(xué)者的研究,總結(jié)現(xiàn)有灌漿套筒結(jié)構(gòu)型式及優(yōu)缺點,見表1。

表1 灌漿套筒的種類及其優(yōu)缺點

新型灌漿套筒結(jié)構(gòu)型式層出不窮,其工作性能也趨于完善,但灌漿套筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計不應(yīng)只考慮其連接性能,施工性能同樣重要,需要為現(xiàn)場施工提供便捷性。例如,上述錐形接頭套筒、“P”型套筒及高強螺栓GFRP套筒雖提高了連接性能,但施工工藝復(fù)雜,難以被廣泛使用。此外,如何設(shè)計灌漿料與套筒的傳力連接,進一步提高兩者的黏結(jié)強度,也是套筒設(shè)計的關(guān)鍵點,而兩者之間的黏結(jié)性能則需套筒內(nèi)壁的剪力鍵對灌漿料產(chǎn)生較好的徑向約束力。因此,有必要深入研究套筒內(nèi)壁的截面型式,在滿足連接性能要求的同時預(yù)留施工空間。

1.2 灌漿料

1.2.1 灌漿料性能測試試件

現(xiàn)有規(guī)范標準針對灌漿料的流動性、抗壓強度、膨脹率等性能指標進行了明確規(guī)定。在抗折、抗壓強度測試方面,規(guī)定采用40 mm×40 mm×160 mm棱柱體試塊先進行抗折試驗,后利用折斷試塊進行抗壓強度檢測,計算采用抗壓面積為40 mm×40 mm;但針對灌漿料的劈裂抗拉強度、彈性模量的測試并未有明確規(guī)定及條文說明?，F(xiàn)有規(guī)范針對混凝土、灌漿料、砂漿等材料的強度測試試件尺寸見表2,可知各種材料的試件尺寸存在明顯差異。

表2 各種材料強度測試試件尺寸

由于沒有完善的規(guī)范規(guī)定,一般對灌漿料彈性模量及各類強度試驗采用混凝土規(guī)范制作試件(150 mm×150 mm×150 mm與100 mm×100 mm×300 mm),研究表明,在混凝土力學(xué)性能經(jīng)驗公式驗證中存在較大差異,但并未明確其原因是尺寸效應(yīng)影響還是灌漿料與混凝土強度關(guān)系存在不同。后續(xù)吳元等[11]基于尺寸效應(yīng)影響考慮,繼續(xù)研究不同尺寸試件,提出適用于水泥基灌漿料的經(jīng)驗公式。蘇忠純等[12]、張磊等[13]針對不同灌漿料采用不同試件尺寸進行其強度或尺寸效應(yīng)試驗,并用其試驗結(jié)果與經(jīng)驗推導(dǎo)強度對比,見表3。

表3 不同學(xué)者灌漿料試件28 d強度檢測結(jié)果與經(jīng)驗推導(dǎo)強度對比

無論是混凝土規(guī)范經(jīng)驗強度推導(dǎo)公式,還是水泥基灌漿料試驗的回歸經(jīng)驗公式都不適用于灌漿料強度的推算。在灌漿料強度較高時,規(guī)范經(jīng)驗公式趨于檢測值,但仍需大量試驗驗證。此外,灌漿料規(guī)范需考慮試件尺寸效應(yīng)影響對其抗拉及彈性模量檢測試件尺寸作出相關(guān)規(guī)定,否則灌漿料的抗拉強度、彈性模量檢測無規(guī)范參考依據(jù),無法有效指導(dǎo)其后期有限元模型分析等研究工作。

1.2.2 灌漿料力學(xué)性能研究

灌漿料的力學(xué)性能是保障灌漿套筒連接性能的關(guān)鍵。灌漿料應(yīng)滿足不污染環(huán)境、對人體無害、初始稠度低、流動性好、可注性強、能滲透到細小的裂隙或孔隙內(nèi)等基本要求,且其力學(xué)性能應(yīng)保證凝膠時間準確控制、常溫常壓下較長時間存放性能不變、存儲不受溫濕度變化影響、無腐蝕性及易清洗等。同時,現(xiàn)有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn),隨著灌漿料抗壓強度提高,其最小主應(yīng)力會略有下降趨勢,最大位移值呈下降趨勢,說明試件將處于更穩(wěn)定的工作狀態(tài)[14]。孫小巍等[15]針對灌漿料開展不同配合比及添加劑參量的性能試驗,通過測試其流動度、抗壓強度及豎向膨脹率得出水膠比為0.25、膠砂比為(1～1.1)∶1、摻入SCA(static cracking agent,靜態(tài)破碎膨脹劑)時其性能最優(yōu),且礦渣粉更適合作為活性摻合料。熊楊等[16]發(fā)現(xiàn)灌漿料形狀明顯影響抗壓強度,水料比提高可使灌漿料強度降低,且在水料比為0.12時抗壓強度達到最大值125.85 MPa。戢文占等[17]通過改變灌漿料各主要組分的摻量,試驗得出影響灌漿料主要技術(shù)性能的因素,且通過優(yōu)化配合比設(shè)計配制出28 d抗壓強度超過120 MPa的灌漿料。

此外,眾多學(xué)者通過摻入其他添加物試圖研究提高灌漿料的力學(xué)與施工性能。添加物包括變化鋼纖維、超細石英砂、鍍銅鋼纖維、納米材料、聚丙烯(PP)纖維、聚乙烯醇纖維(PVA)和玄武巖纖維(BF)等,并研究最優(yōu)灌漿料的材料配合比。各配比灌漿料性能見表4[17-24]。

表4 各配比灌漿料性能

由表4可知,現(xiàn)有灌漿料高強度與高流動度較難同時滿足要求。以抗壓強度為標準時,羅曉峰等[21]研究設(shè)計摻入納米材料氧化石墨烯能獲得135.87 MPa的最大28 d抗壓強度,但在30 min流動度僅保持255 mm,略小于規(guī)范要求(即260 mm);若氧化石墨烯摻量降至0.2%時,滿足流動度的要求,但28 d抗壓強度僅有129.86 MPa。然而,戢文占等[17]在調(diào)整基礎(chǔ)配比下加入各類外加劑的灌漿料達到30 min流動度為347 mm的同時,抗壓強度保持在127.8 MPa,更適用于不同施工條件下的灌漿施工。

從現(xiàn)有研究結(jié)果可知,水膠比減小、膠砂比增大、大顆粒材料的摻入將會降低灌漿料的流動度,增加各齡期抗壓強度。因此,后期研究在摻入其他材料時需控制其顆粒大小,對新?lián)饺氩牧献非笃淇箟簭姸忍岣叩耐瑫r,應(yīng)對流動度影響較小。此外,也可考慮流動度最優(yōu)配合比條件下,是否可以疊加摻入納米材料與類似聚羧酸減水劑和消泡劑的外加劑共同作用,開展通過二次配合比設(shè)計提高抗壓強度試驗,從而進行高流動性、高抗壓強度灌漿料研發(fā)。

2 灌漿套筒連接型式力學(xué)性能

2.1 力學(xué)性能試驗

現(xiàn)有學(xué)者針對灌漿套筒連接型式開展了大量的力學(xué)性能試驗,研究了套筒的型式、剛度、尺寸,灌漿料的種類、強度、齡期,鋼筋的錨固長度、強度、直徑、偏心及灌漿密實度、二次補漿等參數(shù)對其力學(xué)性能的影響。

2.1.1 套筒

現(xiàn)有學(xué)者針對灌漿套筒整體連接性能的影響研究主要集中在套筒的長度及其內(nèi)腔構(gòu)造方面。一般而言隨著套筒長度增大,其連接性能的失效模式逐漸由套筒與鋼筋黏結(jié)失效轉(zhuǎn)變?yōu)殇摻罾瓟?但其極限強度與相對變形均逐漸增大[25]。針對半灌漿套筒而言,其研究主要集中在套筒內(nèi)腔的螺紋段和灌漿段的長度等多因素綜合考慮,除灌漿連接段長度之外也需考慮灌漿料與套筒內(nèi)腔剪力鍵之間的抗滑移力以及施工等因素。目前相關(guān)規(guī)范并未對螺紋段長度有具體要求,在工程應(yīng)用中螺紋段的最優(yōu)長度一般取1.5倍鋼筋直徑[26]。同時,套筒內(nèi)壁凸肋的數(shù)量與尺寸的變化可能有更好的連接穩(wěn)定性,但凸肋的數(shù)量與尺寸過大對套筒連接穩(wěn)定性提高會減小(類似雙曲函數(shù)第一象限曲線變化)。鄭永峰等[27]通過試驗提出套筒凸肋應(yīng)大于3道,高度應(yīng)大于1.0 mm,并驗證了在灌漿套筒連接受力時鋼筋非彈性變化段設(shè)置凸肋或增加高度會削弱鋼筋與套筒的黏結(jié)性能。

2.1.2 灌漿料

灌漿料對灌漿套筒連接型式力學(xué)性能的影響主要在于其自身原材料性能及施工質(zhì)量的好壞。灌漿料齡期達到7 d時,其連接作用將趨于穩(wěn)定[28];灌漿密實度不足對其彈性階段的受力性能影響不明顯,但會改變連接強度和破壞形式,缺陷程度的增加使破壞形態(tài)從鋼筋拉斷變?yōu)轲そY(jié)界面滑移,同時其連接強度也隨之降低[29]。綜合對比眾多學(xué)者試驗結(jié)論:灌漿不飽滿率小于12.5%時,缺陷影響可基本忽略;灌漿不飽滿率達到25%時,接頭殘余變形迅速增大,但極限抗拉強度仍符合灌漿套筒相關(guān)規(guī)范要求;不飽滿率大于30%時,試件強度不符合規(guī)范的要求(規(guī)范要求≥1.15fstk,fstk為鋼筋抗拉強度標準值)[30-34]。

現(xiàn)有文獻針對灌漿缺陷的型式、位置、數(shù)量等因素進行了試驗。研究表明:中部缺陷、水平灌漿缺陷對連接強度的影響更大;缺陷數(shù)量和厚度的增大將使試件強度與變形性能下降[35-37],且在相同試驗條件下,各種缺陷影響程度排序為分布缺陷>中部缺陷>錨固長度不足>頂部缺陷>鋼筋偏置,可知分布缺陷試件的受力性能最差,灌漿料存在分布缺陷和中部缺陷時不能形成整體受力,對試件損害最嚴重[38-40]。

當存在灌漿缺陷時,進行二次補漿可消除部分缺陷種類的影響,將對其連接性能有所提高。研究表明套筒高強灌漿料( TGL) 進行二次補漿可以彌補灌漿缺陷[41]。隨著二次補漿量增大,灌漿套筒試件縱向應(yīng)變數(shù)值差異逐漸增大,可能導(dǎo)致環(huán)向峰值應(yīng)變位置改變[42]。特別的,半灌漿套筒內(nèi)部螺紋界面在套筒長度方向軸向和環(huán)向應(yīng)變較大;而在補漿時套筒端部灌漿料損傷深度有所提高[43]。因此,工程中應(yīng)盡量避免二次補漿,若補漿仍有缺陷或多次補漿等會對灌漿料與鋼筋的有效黏結(jié)長度有所折減,嚴重會造成連接結(jié)構(gòu)提前破壞。

2.1.3 連接鋼筋

連接鋼筋自身特性及安裝質(zhì)量對灌漿套筒連接性能存在一定影響,通過套筒連接鋼筋的承載能力略低于其通長鋼筋的承載能力[1]。在復(fù)雜多變的現(xiàn)場施工條件下,垂直偏心構(gòu)件隨著偏心距離、傾斜角度增大,屈服和極限強度降低,套筒縱向應(yīng)變增大;相同直徑鋼筋的套筒連接中,斜向偏心套筒連接的灌漿料損傷深度最大,垂直偏心次之,垂直居中最小[44-45]。無論垂直偏心還是斜向偏心都使灌漿套筒連接傳力產(chǎn)生變化,但當半灌漿套筒連接試件的破壞形態(tài)為鋼筋拉斷時,鋼筋是否偏位對試件的承載力幾乎沒有影響[26,30]。特殊的,杜永峰等[46]通過試驗證明隨著鋼筋腐蝕程度的擴大,會削弱鋼筋與灌漿料之間的黏結(jié),當鋼筋腐蝕程度達到12%時,鋼筋平均黏結(jié)應(yīng)力會折半。

2.2 黏結(jié)強度計算

灌漿套筒連接的承載能力取決于鋼筋、灌漿料及套筒三者間的相互黏結(jié)強度,應(yīng)明確其黏結(jié)機理,實現(xiàn)對其連接安全穩(wěn)定性的預(yù)估。張金康等[47]根據(jù)鋼筋-灌漿料-套筒的相互作用關(guān)系簡化其受力模型[圖2(a)]。Huang等[48]采用[圖2(b)]所示的套筒受力簡化圖,針對半灌漿套筒連接理論推導(dǎo)出灌漿料所受法向應(yīng)力。

a為鋼筋直徑;b為套筒內(nèi)徑;p1為灌漿料對鋼筋均布壓力;p2為灌漿料對套筒均布壓力;fco為橫向約束力;Tsl為套筒的環(huán)向張力;Fs為鋼筋屈服應(yīng)力圖2 鋼筋-灌漿料-套筒的受力模型[47-48]

現(xiàn)有學(xué)者針對各種型式的灌漿套筒進行了大量試驗研究,提出了各狀況下的黏結(jié)強度計算公式,且部分學(xué)者也考慮部分缺陷對其黏結(jié)強度的影響,更貼合灌漿套筒的實際應(yīng)用與連接結(jié)構(gòu)設(shè)計。如Zhang等[29]提出考慮注漿密實度影響的鋼筋-注漿材料抗拉承載力公式,其在法向應(yīng)力σn的推導(dǎo)過程中對鋼筋錨固長度進行折減,引入松散系數(shù)C,即lc=Clb(lb為鋼筋錨固長度設(shè)計值,lc為折減之后的錨固長度);當灌漿壓實度為100%、90%、70%時,松散系數(shù)C分別為1.0、0.9、0.7。

表5 黏結(jié)強度公式匯總

3 灌漿套筒連接施工及質(zhì)量控制

3.1 壓漿工藝

現(xiàn)有灌漿工藝存在灌漿料質(zhì)量不達標、鋼筋割斷或錨固強度不足、套筒出漿口不出漿或漿體回流等問題[52],嚴重影響其灌漿質(zhì)量。常用的灌漿工藝包含連通腔灌漿法、微壓充漿法、自重填充法、預(yù)應(yīng)力孔道灌漿等。各種灌漿技術(shù)工藝特點見表6[53-60]。

表6 現(xiàn)有套筒灌漿技術(shù)工藝特點

現(xiàn)有灌漿技術(shù)各有優(yōu)缺點,實際工程一般結(jié)合施工條件與構(gòu)件的結(jié)構(gòu)型式,考慮灌漿質(zhì)量與效率選擇相應(yīng)的灌漿方式。由表6可知,針對裝配式橋梁下部結(jié)構(gòu)灌漿套筒連接型式采用的灌漿工藝仍需進一步研究改進,將多種灌漿工藝原理結(jié)合使用或許能消除部分不利因素,如連通腔灌漿工藝與單通道灌漿工藝相結(jié)合,設(shè)計采用多通道灌漿裝置可較好結(jié)合兩工藝的優(yōu)點。

3.2 灌漿密實度智能檢測技術(shù)

套筒灌漿密實度有損檢測技術(shù)將會對預(yù)制構(gòu)件造成不可修復(fù)的損傷,因此現(xiàn)有學(xué)者針對沖擊回波法、超聲波檢測法、層析成像法、X射線檢測法、聲發(fā)射檢測法、壓電阻抗效應(yīng)檢測法、內(nèi)窺鏡法等無損檢測技術(shù),通過室內(nèi)與現(xiàn)場試驗開展了適用性、檢測精度及效率等方面研究。

沖擊回波法檢測原理為連續(xù)激振彈性波經(jīng)過非密實區(qū)時將發(fā)生繞行,彈性波路徑時間將比灌漿完好時長,從而判斷套筒灌漿的非密實區(qū)段,從理論上具有一定的可行性?，F(xiàn)有學(xué)者也考慮套筒布置形式、縱筋干擾、檢測表面狀況等因素研究了沖擊回波法的檢測性能與精度,發(fā)現(xiàn)套筒單排與“梅花形”布置時,檢測效果比較好;而套筒雙排布置時,單面測試其路徑經(jīng)過一排套筒對波頻干擾大,導(dǎo)致測試效果并不好。同時,檢測表面潮濕、有灰塵對檢測結(jié)果幾乎沒有影響,檢測表面有浮漿時對檢測結(jié)果干擾較大[61]。王卓琳等[62]、劉輝等[63]通過試驗測試及結(jié)果分析,得出在完全密實的構(gòu)件中沖擊回波法檢測較為準確,但存在缺陷構(gòu)件的檢測結(jié)果總有一定差距,至于雙排套筒與箍筋的干擾下,沖擊回波法的檢測結(jié)果與實際預(yù)設(shè)的缺陷情況有較大偏差,檢測結(jié)果并不可靠。基于超聲波檢測缺陷是依靠聲波在混凝土與空氣中的阻抗不同、傳播時長不同以區(qū)分出缺陷區(qū)域,要求聲波通過灌漿料傳播的聲時必須小于通過套筒壁繞射的聲時,否則無法判斷套筒內(nèi)灌漿料灌注質(zhì)量。聲波傳播路徑如圖3所示。在小樣本抽樣的灌漿套筒密實度檢測時可應(yīng)用基于t分布的超聲概率判缺法[64]。

圖3 聲波傳播路徑

類似的采用X射線進行缺陷檢測原理:射線穿透試件后會使背面的膠片感光,當材料內(nèi)部存在缺陷時,缺陷區(qū)域?qū)射線的吸收減弱,透射增強,有缺陷部位與無缺陷部位底片黑度不同,以此判斷缺陷區(qū)域(圖4),連接鋼筋直徑越大,X射線可以識別厚度越高[65]。高潤東等[66]通過X射線工業(yè)CT對套筒灌漿密實度進行檢測研究,其單排套筒的透視結(jié)果較為清晰,但雙排套筒由于重疊不能清晰分辨缺陷情況。

1為X射線源;2為待檢測的套筒試件;3為數(shù)字平板探測器;4為像質(zhì)計; 5為載物工作平臺;6為計算機;l0為缺陷實際長度;l1為屏幕顯示的缺陷長度圖4 套筒灌漿缺陷檢測示意圖

眾多學(xué)者研究表明,X射線針對灌漿套筒的檢測結(jié)果更明確與清晰,但其在雙排套筒檢測時由于重疊效應(yīng),檢測結(jié)果無法分辨,并不適用于預(yù)制拼裝橋墩的實際應(yīng)用。同時,目前所研究的無損檢測方法主要存在以下問題:①無法消除結(jié)構(gòu)構(gòu)件表面環(huán)境對于檢測結(jié)果的影響,如表面浮漿等;②不同檢測方法應(yīng)以應(yīng)用于實際工程為目的,統(tǒng)籌考慮排除混凝土強度、灌漿套筒型式、灌漿料類型、結(jié)構(gòu)內(nèi)縱筋與箍筋、缺陷位置大小等對檢測結(jié)果的影響;③應(yīng)加強各檢測方法對檢測結(jié)果與灌漿缺陷的聯(lián)系表達,更準確地表達灌漿缺陷的位置與缺陷程度;④如何提高各檢測技術(shù)的檢測精度,并且定量表達。

3.3 施工質(zhì)量檢驗標準

現(xiàn)有規(guī)范標準在灌漿套筒連接型式的質(zhì)量控制方面,僅針對灌漿料強度與流動度、灌漿套筒尺寸等有部分規(guī)定,這也是保障灌漿套筒連接型式安全性的基本要求,但針對其施工質(zhì)量的控制標準方面尚比較缺乏?，F(xiàn)有規(guī)范標準[67]中針對灌漿套筒連接型式的施工質(zhì)量控制指標及標準如下。

(1)灌漿連接端的鋼筋錨固長度。鋼筋錨固長度是灌漿套筒連接型式施工的重要控制點,關(guān)系著預(yù)制拼裝結(jié)構(gòu)的安全性。規(guī)范規(guī)定以灌漿套筒直徑對應(yīng)連接鋼筋直徑的8倍,而非連接鋼筋直徑的8倍。鋼筋直徑若減小,需增大錨固長度以增強灌漿套筒黏結(jié)強度,但對于錨固長度值僅給出推薦值,在前文提出的各種灌漿套筒型式對該規(guī)定并不能完全適用。因此,必須根據(jù)套筒-灌漿料-鋼筋之間的連接關(guān)系,同時結(jié)合施工缺陷,考慮一定的安全儲備,明確鋼筋錨固長度規(guī)定值。

(2)灌漿套筒剪力槽的數(shù)量及尺寸。灌漿套筒剪力槽的設(shè)置保證灌漿套筒連接構(gòu)件的穩(wěn)定傳力,其設(shè)置數(shù)量與尺寸在表7中有最低值規(guī)定,但針對半灌漿套筒存在螺紋連接段,這一部分長度并未給出合理的推薦值。

表7 灌漿套筒剪力槽數(shù)量及尺寸

(3)多遇地震組合下,混凝土結(jié)構(gòu)中全截面受拉構(gòu)件同一截面不宜全部采用鋼筋套筒灌漿連接。這是因為在地震設(shè)計時全截面受拉構(gòu)件的力學(xué)性能缺乏研究基礎(chǔ)與應(yīng)用經(jīng)驗。現(xiàn)有學(xué)者大多是以傳力機理、破壞形式的不同研究灌漿套筒連接構(gòu)件是否可以達到現(xiàn)澆構(gòu)件抗震設(shè)計后的抗震性能。因此,采用灌漿套筒連接型式的橋梁結(jié)構(gòu)的抗震性能還需深入研究,在截面不同受力形式下的抗震性能也需進行試驗與受力機理討論,在不同構(gòu)件中灌漿套筒的使用對其連接性能應(yīng)提出不同的要求,不斷完善該領(lǐng)域研究內(nèi)容,補充規(guī)范,才能使灌漿套筒連接的設(shè)計更安全,使用更廣泛。

4 結(jié)論

針對預(yù)制橋墩用灌漿套筒連接型式的組成構(gòu)件及原材料性能、力學(xué)性能及黏結(jié)強度計算公式、套筒灌漿工藝及質(zhì)量控制標準等方面進行了規(guī)范標準及文獻調(diào)研,總結(jié)歸納了其目前研究現(xiàn)狀及未來可進一步深入研究的焦點,主要結(jié)論如下。

(1)現(xiàn)有學(xué)者通過理論分析及試驗研究,研發(fā)了大量的新型灌漿套筒及高強灌漿料,有效改善了灌漿套筒連接的力學(xué)性能,但是灌漿套筒的改進需要考慮施工便捷性及經(jīng)濟性。現(xiàn)有規(guī)范標準僅針對灌漿料的流動度、泌水率、抗折、抗壓強度等性能指標提出了要求,并未明確其抗拉強度與彈性模量相關(guān)檢測要求,參考混凝土或砂漿的試驗標準有失偏頗,在此方面需要加強研究,從而為其深入理論研究提供基礎(chǔ)。

(2)現(xiàn)有學(xué)者針對灌漿套筒連接型式開展了大量的試驗及有限元分析,研究了各種參數(shù)及缺陷影響, 同時提出了各種黏結(jié)強度計算公式,但需綜合各項研究成果進行有針對性深入研究,從而提取具有普適性且實用性強的黏結(jié)強度計算公式。

(3)現(xiàn)有學(xué)者重點針對灌漿套筒連接型式的灌漿密實度缺陷無損檢測技術(shù)開展了大量研究,但在實際工程中的實用性有待進一步驗證,其檢測精度需進一步明確。同時,在灌漿套筒連接型式的灌漿工藝方面應(yīng)在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上進一步升級改造,以提高其灌漿效率,保障其灌漿質(zhì)量。最后灌漿套筒作為裝配式橋梁最常用的連接型式之一,其施工質(zhì)量控制標準還需進一步完善。