焊接钢筋网在混凝土板中的粘结和搭接长度[论文资料]

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1、焊接钢筋网在混凝土板中的粘结和搭接长度马庆臣 巴川（唐山开滦建设集团，河北唐山 063000）提 要 本文通过分析钢筋混凝土构件的拔出实验数据，结合现行规范锚固长度的计算公式，推导出焊接钢筋网搭接长度计算公式，并用单向板试验予以验证关键字 粘结，搭接长度，焊接钢筋网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 焊接钢筋网是用冷拔低碳钢筋在纵横交叉点处用电阻熔接法焊接而成的。由于它具有强度高，节省钢材，施工方便，排列整齐，使混凝土构件开裂性能好等优点，使它在道路、桥梁、楼面、墙体中的应用越来越广泛。但由于焊接钢筋网是定型化生产的，对于一些跨度大或双向板等构件，在跨中就存在焊接钢筋的搭接问题。因此，我们做了拔 出试验和搭接焊接网板的性能试验，来确定焊接钢筋网的合理搭接长度。 拔出试件共两批，主要区别在于钢筋埋置长度的不同。 第一批试件截面尺寸如图1所示，钢筋在试件中的埋置长度为lOd。共做了36个试件，其中18个埋置钢筋为直筋(图1(a)； 另18个埋置钢筋上焊有横向钢筋(图1(b)，所有混凝土

4、强度等级有C20和C30两 种，钢筋直径有8和9两种。第二批试件截面尺寸如图2所示，钢筋在试件中的埋置长度为15d，共做了12个试件，埋置钢筋直径均为8，其中埋置钢筋为直筋的6个(图2(a)，埋置钢筋上焊有横向钢筋的6个(图2(b)，所用混凝土强度等级有C20和C30两种。2焊接钢筋网搭接性能试验这批试件共做了八块板，板中受力筋为8150，分布筋为6200和5200，板厚90mm，长3000mm，宽1000mm，其中B1，B-5钢筋网片搭接半目(图3(a)，B-2，B-6钢筋网片搭接一目(图3(b)，B-3，B-7钢筋网片搭接一目半(图3(c)，B-4，B-8钢筋网片无接头，试验采用两点加载方

5、式。3 粘结强度 极限粘结应力可按下式计算： (1)式中:b粘结应力，对于焊有横向钢筋的T形筋构件，包括横筋剪力折算部分； Ps纵筋滑移时的拔出荷载； Db纵筋的名义直径； Ld有效埋置长度。 拔出试验中钢筋应力的计算公式如下： (2) 式中 P施加荷载； Ab纵筋横截面积。 表l为第一批试件的试验结果，其中每一试件号为三个完全相同试件的平均值，从试验数据中可以看到，当混凝土立方强度、钢筋直径、钢筋抗拉强度等条件均相同时,焊有横向钢筋的构件，其钢筋应力及极限粘结应力均大于埋置光圆直筋的构件，增大范围为40.7189.7，而钢筋强度发挥程度，直筋为21.956.2，T形筋为63.781.9。 表

6、1试件号混凝土立方强度(N/mm2)钢筋直径钢筋抗拉强度(N/mm2)钢筋形式钢筋应力（N/mm2）极限粘接应力（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为第二批试件，同样，每一试件号为三个完全相同试件的平均值。从表2中可以看到，其它条件相同时，如果焊有横向钢筋，钢筋应力及极限粘结应力均大于埋置光圆钢筋的构件，增大范围23.369.8：而钢筋强度发挥程度，光圆直筋为57.473.8，T形钢筋为9197.5。 而对于其他一些因素，如混凝土强度，钢筋直径、钢筋强度等变化时，虽然钢筋应力及极限粘结应力也有变化，但变化的幅度较小且规律不很明显，由此可见，光圆钢筋上焊有的横向钢筋在锚固中起着很重要的作用。将表2和表1进行比较可以看出，随着埋置深度的增加，相同形式的钢筋，强度发挥程度增大，但平均极限粘结应力有所减小，横向钢筋所

8、提供的粘结应力所占比例也有所减小。 表2试件号混凝土立方强度(N/mm2)钢 筋直 径钢筋抗拉强度(N/mm2)钢 筋形 式钢筋应力（N/mm2）极限粘接应力（N/mm2）1388506I373.56.22388506T460.57.7331.78506I290.64.8431.78506T493.68.24搭接长度的理论推导 焊接钢筋网的搭接设计，是在假定的混凝土破坏模型下进行的，并假定没有发生主筋拉坏和焊点剪开。因此，搭接传递的荷载是通过纵向搭接的粘结和搭接在最外端的 横向钢筋之间的混凝土由剪力传递的，考虑到钢筋混凝土用焊接钢筋网征求意见稿中规定焊点抗剪力不小于150Nmm2，根据普通钢筋

9、混凝土构件中直筋锚固长度的计算公式1 : (3) 将公式(3)所求出的锚固长度再减去横向钢筋承担的剪力所折算的长度，即得 (4) 式中 ld搭接长度(mm)； D - 钢筋名义直径(mm)； C-混凝土保护层厚度(mm)； fy钢筋屈服强度(Nmm2)； ft,s混凝土劈拉强度 fcu混凝土立方强度(Nmm2)： n搭接长度内横向钢筋根数：在参考文献3中，给出了防止混凝土开裂的最外横向钢筋搭接长度的表达式，它是基于试验结果，极限强度设计概念和考虑搭接有效性的数学展开得到的，表达式为 (5)式中 ls最外层横向钢筋搭接长度(in)； 纵向配筋率； d钢筋截面的有效高度(in)； fy钢筋屈服强度

10、(Psi); fc混凝土抗压强度(Psi)； l0纵向搭接的总长度(in)； D钢筋的名义直径(in)。 参考文献3指出，用公式(5)算出的最外横向钢筋搭接长度不小于2in(51mm)。 根据公式(4)，(5)我们可以取搭接长度 ld =ld修正系数 (6) 由于实际构件的锚固情况与计算公式有一定的出入，所以考虑修正系数取值大一些为1.5，最外横向钢筋搭接间距为50mm，由于光圆钢筋粘结应力较小，最边缘以外纵向钢筋的伸出长度不再考虑它的粘结应力(如图4)。 由于焊接钢筋网横向钢筋的间距一般在150mm以上，搭接两根横向钢筋(一目)，基本上能满足要求：5试验数据分析表3为板的各种材料性能指标，从

11、搭接情况看，B-1和B-5的实际搭接长度比计算值要小，B-2和B-6搭接长度与计算值较吻合，而B-3和B-7比计算值要大。 表3杆件号纵筋分布横筋分布混凝土立方强度（N/mm2）混凝土抗拉强度（N/mm2）纵筋屈服强度（N/mm2）纵筋极限强度（N/mm2）混凝土保护层（mm）计算搭接长度（mm）实际搭接B-18150620025.261.98495.4576.629209.7109.1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无无接头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无无接头 表4构件B-1B-2B-3B-4B-5B-6B-7B-8开裂荷载（KN）4.27.06.86.84.05.85.86.0极限荷载(KN)18.026.626.326.515.426.628.028.2 下面我们将这六块板的承载能力和

13、变形能力的试验值与B-4和B8两块无接头的板的试验值进行比较。 由表4可以看到，由于B-1和B-5搭接长度小于计算值，使得开裂荷载较无接头板 B-4，B-8小38.2和33.3，而极限承载力降低了32.1和45.4，这表明，如果搭接长度满足不了要求，构件承载力将降低很多，极其危险。 B-2，B3，B6及B-7的开裂荷载和极限承载力与无接头板B-4，B8的值近似相等，最大误差仅有5.7。考虑混凝土的离散性和板的制作误差等，它是可以忽略的。 图5为B-1，B2，B3及B4的P-曲线，在图5(a)中我们可以看到，B-2，B-3和B4变形能力相差无几，而B1在开裂后变形增长很快，当荷载达到180.Ok

14、N时，即已进入下降段，变形急剧增加而破坏。图5(b)为B-5-B-8的P-曲线，同样显示了B-5变形能力与其他板的差距。由此可见，焊接钢筋网搭接长度必须满足要求，至少搭接一目以上，才能保证安全可靠。 6 结 语在我国现行规范中，对焊接钢筋网混凝土构件还没有具体的规定，因此，我们所做的工作具有一定的现实意义。通过理论推导和试验，我们得出以下结论：(1)在光圆钢筋与混凝土的粘结中，横向焊接钢筋起着很大的作用，在计算中要考虑它的剪力贡献。(2)焊接钢筋网在搭接时，至少要搭接一目(两根横向钢筋)，考虑到构件的抗裂性，最外端横向钢筋间距不少于50mm。参考文献1 滕智明 钢筋混凝土基本构件 清华大学出版社 19872 Bilal M ,Ayyub ect. Bond strength of welded wire fabric in concrete bridge decks. Journal of structural Engineering. Vol,120,No.8,Augest 1994