焊接鋼筋網在混凝土板中的粘結和搭接長度[論的文資料]

1、焊接鋼筋網在混凝土板中的粘結和搭接長度馬慶臣 巴川（唐山開灤建設集團，河北唐山 063000）提 要 本文通過分析鋼筋混凝土構件的拔出實驗數據，結合現(xiàn)行規(guī)范錨固長度的計算公式，推導出焊接鋼筋網搭接長度計算公式，并用單向板試驗予以驗證關鍵字 粘結，搭接長度，焊接鋼筋網bond strength and splice zone of welded wire fabricin reinforced concrete slabsabstract in this paper,the equations for the spice zone of welded wire mesh were derived

2、 by analyzing the test data of reinforced concrete members and referring to the calculation formulas for the anchorage length in the current specifications.and also,several one-way slabs were tested in order to verify the results.keywords bond,reinforced concrete slab,splice zone,welded wire mesh 1

3、引 言 焊接鋼筋網是用冷拔低碳鋼筋在縱橫交叉點處用電阻熔接法焊接而成的。由于它具有強度高，節(jié)省鋼材，施工方便，排列整齊，使混凝土構件開裂性能好等優(yōu)點，使它在道路、橋梁、樓面、墻體中的應用越來越廣泛。但由于焊接鋼筋網是定型化生產的，對于一些跨度大或雙向板等構件，在跨中就存在焊接鋼筋的搭接問題。因此，我們做了拔 出試驗和搭接焊接網板的性能試驗，來確定焊接鋼筋網的合理搭接長度。 拔出試件共兩批，主要區(qū)別在于鋼筋埋置長度的不同。 第一批試件截面尺寸如圖1所示，鋼筋在試件中的埋置長度為lod。共做了36個試件，其中18個埋置鋼筋為直筋(圖1(a)； 另18個埋置鋼筋上焊有橫向鋼筋(圖1(b)，所有混凝土

4、強度等級有c20和c30兩 種，鋼筋直徑有8和9兩種。第二批試件截面尺寸如圖2所示，鋼筋在試件中的埋置長度為15d，共做了12個試件，埋置鋼筋直徑均為8，其中埋置鋼筋為直筋的6個(圖2(a)，埋置鋼筋上焊有橫向鋼筋的6個(圖2(b)，所用混凝土強度等級有c20和c30兩種。2焊接鋼筋網搭接性能試驗這批試件共做了八塊板，板中受力筋為8150，分布筋為6200和5200，板厚90mm，長3000mm，寬1000mm，其中b1，b-5鋼筋網片搭接半目(圖3(a)，b-2，b-6鋼筋網片搭接一目(圖3(b)，b-3，b-7鋼筋網片搭接一目半(圖3(c)，b-4，b-8鋼筋網片無接頭，試驗采用兩點加載方

5、式。3 粘結強度 極限粘結應力可按下式計算： (1)式中:b粘結應力，對于焊有橫向鋼筋的t形筋構件，包括橫筋剪力折算部分； ps縱筋滑移時的拔出荷載； db縱筋的名義直徑； ld有效埋置長度。 拔出試驗中鋼筋應力的計算公式如下： (2) 式中 p施加荷載； ab縱筋橫截面積。 表l為第一批試件的試驗結果，其中每一試件號為三個完全相同試件的平均值，從試驗數據中可以看到，當混凝土立方強度、鋼筋直徑、鋼筋抗拉強度等條件均相同時,焊有橫向鋼筋的構件，其鋼筋應力及極限粘結應力均大于埋置光圓直筋的構件，增大范圍為40.7189.7，而鋼筋強度發(fā)揮程度，直筋為21.956.2，t形筋為63.781.9。 表

6、1試件號混凝土立方強度(n/mm2)鋼筋直徑鋼筋抗拉強度(n/mm2)鋼筋形式鋼筋應力（n/mm2）極限粘接應力（n/mm2）124.18739.8i203.75.1224.18739.8t474.411.9324.19639.6i356.58.9424.19639.6t505.912.6523.18739.8i162.64.1623.18739.8t471.011.8723.19639.6i194.04.8823.19639.6t524.213.1921.28739.8i205.65.11021.28739.8t467.811.71121.29639.6i359.59.01221.29639

7、.6t505.912.6 表2為第二批試件，同樣，每一試件號為三個完全相同試件的平均值。從表2中可以看到，其它條件相同時，如果焊有橫向鋼筋，鋼筋應力及極限粘結應力均大于埋置光圓鋼筋的構件，增大范圍23.369.8：而鋼筋強度發(fā)揮程度，光圓直筋為57.473.8，t形鋼筋為9197.5。 而對于其他一些因素，如混凝土強度，鋼筋直徑、鋼筋強度等變化時，雖然鋼筋應力及極限粘結應力也有變化，但變化的幅度較小且規(guī)律不很明顯，由此可見，光圓鋼筋上焊有的橫向鋼筋在錨固中起著很重要的作用。將表2和表1進行比較可以看出，隨著埋置深度的增加，相同形式的鋼筋，強度發(fā)揮程度增大，但平均極限粘結應力有所減小，橫向鋼筋所

8、提供的粘結應力所占比例也有所減小。 表2試件號混凝土立方強度(n/mm2)鋼 筋直 徑鋼筋抗拉強度(n/mm2)鋼 筋形 式鋼筋應力（n/mm2）極限粘接應力（n/mm2）1388506i373.56.22388506t460.57.7331.78506i290.64.8431.78506t493.68.24搭接長度的理論推導 焊接鋼筋網的搭接設計，是在假定的混凝土破壞模型下進行的，并假定沒有發(fā)生主筋拉壞和焊點剪開。因此，搭接傳遞的荷載是通過縱向搭接的粘結和搭接在最外端的 橫向鋼筋之間的混凝土由剪力傳遞的，考慮到鋼筋混凝土用焊接鋼筋網征求意見稿中規(guī)定焊點抗剪力不小于150nmm2，根據普通鋼筋

9、混凝土構件中直筋錨固長度的計算公式1 : (3) 將公式(3)所求出的錨固長度再減去橫向鋼筋承擔的剪力所折算的長度，即得 (4) 式中 ld搭接長度(mm)； d - 鋼筋名義直徑(mm)； c-混凝土保護層厚度(mm)； fy鋼筋屈服強度(nmm2)； ft,s混凝土劈拉強度 fcu混凝土立方強度(nmm2)： n搭接長度內橫向鋼筋根數：在參考文獻3中，給出了防止混凝土開裂的最外橫向鋼筋搭接長度的表達式，它是基于試驗結果，極限強度設計概念和考慮搭接有效性的數學展開得到的，表達式為 (5)式中 ls最外層橫向鋼筋搭接長度(in)； 縱向配筋率； d鋼筋截面的有效高度(in)； fy鋼筋屈服強度

10、(psi); fc混凝土抗壓強度(psi)； l0縱向搭接的總長度(in)； d鋼筋的名義直徑(in)。 參考文獻3指出，用公式(5)算出的最外橫向鋼筋搭接長度不小于2in(51mm)。 根據公式(4)，(5)我們可以取搭接長度 ld =ld修正系數 (6) 由于實際構件的錨固情況與計算公式有一定的出入，所以考慮修正系數取值大一些為1.5，最外橫向鋼筋搭接間距為50mm，由于光圓鋼筋粘結應力較小，最邊緣以外縱向鋼筋的伸出長度不再考慮它的粘結應力(如圖4)。 由于焊接鋼筋網橫向鋼筋的間距一般在150mm以上，搭接兩根橫向鋼筋(一目)，基本上能滿足要求：5試驗數據分析表3為板的各種材料性能指標，從

11、搭接情況看，b-1和b-5的實際搭接長度比計算值要小，b-2和b-6搭接長度與計算值較吻合，而b-3和b-7比計算值要大。 表3桿件號縱筋分布橫筋分布混凝土立方強度（n/mm2）混凝土抗拉強度（n/mm2）縱筋屈服強度（n/mm2）縱筋極限強度（n/mm2）混凝土保護層（mm）計算搭接長度（mm）實際搭接b261.98495.4576.629209.7109.1半目b-28150620019.931.69495.4576.629249.1131.7一目b-38150620023.411.88495.4576.629219110一目半b-48150620025.922.

12、01495.4576.629無無接頭b-58150520025.261.98495.4576.627209.7109.1半目b-68150520019.931.69495.4576.627249.1131.7一目b-78150520023.411.88495.4576.627219110一目半b-88150520022.221.82495.4576.627無無接頭 表4構件b-1b-2b-3b-4b-5b-6b-7b-8開裂荷載（kn）4.27.06.86.84.05.85.86.0極限荷載(kn)18.026.626.326.515.426.628.028.2 下面我們將這六塊板的承載能力和

13、變形能力的試驗值與b-4和b8兩塊無接頭的板的試驗值進行比較。 由表4可以看到，由于b-1和b-5搭接長度小于計算值，使得開裂荷載較無接頭板 b-4，b-8小38.2和33.3，而極限承載力降低了32.1和45.4，這表明，如果搭接長度滿足不了要求，構件承載力將降低很多，極其危險。 b-2，b3，b6及b-7的開裂荷載和極限承載力與無接頭板b-4，b8的值近似相等，最大誤差僅有5.7?？紤]混凝土的離散性和板的制作誤差等，它是可以忽略的。 圖5為b-1，b2，b3及b4的p-曲線，在圖5(a)中我們可以看到，b-2，b-3和b4變形能力相差無幾，而b1在開裂后變形增長很快，當荷載達到180.okn時，即已進入下降段，變形急劇增加而破壞。圖5(b)為b-5-b-8的p-曲線，同樣顯示了b-5變形能力與其他板的差距。由此可見，焊接鋼筋網搭接長度必須滿足要求，至少搭接一目以上，才能保證安全可靠。 6 結 語在我國現(xiàn)行規(guī)范中，對焊接鋼筋網混凝土構件還沒有具體的規(guī)定，因此，我們所做的工作具有一定的現(xiàn)實意義。通過理論推導和試驗，我們得出以下結論：(1)在光圓鋼筋與混凝土的粘結中，橫向焊接鋼筋起著很大的作用，在計算中要考慮它的剪力貢獻。(2)焊接鋼筋網在搭接時，至