鋼筋滾壓直螺紋連接的有限元分析.pdf

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1、76低溫建筑技術(shù)2011年第4期(總第154期)鋼筋滾壓直螺紋連接的有限元分析張衛(wèi)東，王振波，安晶。(1．宿遷學(xué)院建筑工程系．江蘇宿遷223800；2．南京工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院。南京210009；3．無(wú)錫城市職業(yè)技術(shù)學(xué)院建工系，江蘇無(wú)錫21406)【摘要】鋼筋滾壓直螺紋連接技術(shù)在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)廣泛使用，但目前沒(méi)有國(guó)家的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，本文通過(guò)對(duì)滾壓直螺紋連接技術(shù)的強(qiáng)度和連接最小螺紋扣數(shù)進(jìn)行了試驗(yàn)研究和有限元分析，給出了比較合適的最小螺紋旋和長(zhǎng)度和螺紋扣數(shù)(9～l1扣)，為今后該項(xiàng)技術(shù)的運(yùn)用提供參考。【關(guān)鍵詞】鋼筋；螺紋；扣數(shù)；有限元分析【中圖分類號(hào)】TU391【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B【文章編號(hào)

2、】1001—6864(2011)04—0076—03FUrrEELE～Ⅱ￡NTANALYSIS0FREBARSTRⅡ’PDGRIBRoLLGZHANGWei—dong，WANGZhen．bo，ANJing(1．SuqianCollege，JIangsuSuqian223800，China；2．CivilEngineeringCollege，NanjingUniv．ofTech．，Nanjing210009，China；3．Dept．ofConstruction，WuxiCityCollegeofVocationalTechnology；Wuxi214063，China)Abs

3、tract：Thetechnologyofrebarstrippingribrollinghasbeenusedwidelyallovertheworld，butnationalindustrystandardsdonotexist．Throughtheexperimentalstudyandfiniteelementanalysis，thefavorableleastlengthanddebitofscrewthread(9～11)aregiven，itishelpfulfortheuseofthistechnology．Keywords：rebar；screwthread

4、；debit；finiteelementanalysis鋼筋滾壓直螺紋連接是采用滾壓機(jī)將鋼筋兩端直接滾材料非線性，采用通用有限元軟件ANSYS進(jìn)行有限元分析，壓出螺紋，再用直螺紋套筒使鋼筋連起來(lái)的一種先進(jìn)的機(jī)針對(duì)有限元模擬過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題情況提出以下假定：①械連接技術(shù)，國(guó)內(nèi)外有關(guān)試驗(yàn)證明，滾壓螺紋具有以下優(yōu)假定螺紋全部為完整螺紋，忽略滾壓過(guò)程中生成的不完整點(diǎn)：①提高了螺紋表面光潔度；②螺紋表面層硬度比芯部提螺紋；②安全考慮忽略滾壓導(dǎo)致鋼筋的表面硬化，認(rèn)為鋼筋高30％，疲勞強(qiáng)度提高20％，抗拉強(qiáng)度提高20％，抗剪強(qiáng)度內(nèi)外材料強(qiáng)度完全相同；③忽略鋼筋螺紋及套筒螺紋接觸提高20％，

5、保證了螺紋及螺桿的硬度和強(qiáng)度；③齒形表面材面之間的相對(duì)滑移，取面面之間的摩擦系數(shù)取為最大值質(zhì)致密，有冷作硬化層，螺紋耐磨性有較大提高，牙底的表0．2；④忽略鋼筋螺紋及套筒螺紋接觸面之間的連接預(yù)緊力，面強(qiáng)度有很大的增加；④操作簡(jiǎn)單，加工工序少，接頭穩(wěn)定認(rèn)為受力完全加載于鋼筋端面；⑤假定鋼筋和套管圍毆各可靠，施工便捷，螺紋牙型好，精度高，連接質(zhì)量可靠穩(wěn)定。向同性的理想彈塑性體，采用VON—MISES屈服準(zhǔn)則。目前，鋼筋機(jī)械連接技術(shù)已經(jīng)部分取代了傳統(tǒng)的焊接1．2有限元模型綁扎工藝，在公路、橋梁、水壩以及大型建筑上得到了廣泛基于上述假定，考慮了材料的非線性、采用面一面接觸地應(yīng)用。目前

6、只有企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及上級(jí)部門的批準(zhǔn)使用文件，的方法考慮鋼筋螺紋和套管螺紋間的接觸，鋼筋、鋼筋及套國(guó)家的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)尚未出臺(tái)，對(duì)滾壓直螺紋連接技術(shù)的強(qiáng)度筒的螺紋參數(shù)如下：HRB400的鋼筋，M45X4．0螺紋牙型，和連接的最小螺紋扣數(shù)等方面的研究還處于依靠試驗(yàn)研究套簡(jiǎn)直徑90mm。的階段，理論分析方面相對(duì)匱乏。為此，本文以鋼筋滾壓直1．3有限元分析結(jié)果螺紋套筒連接接頭強(qiáng)度研究為主線，通過(guò)有限元分析，對(duì)不針對(duì)連接螺紋扣數(shù)為5?7911和l3扣的情況進(jìn)行了同旋合長(zhǎng)度下鋼筋連接強(qiáng)度及應(yīng)變進(jìn)行分析，獲得不同旋三維有限元模擬分析，三維有限元模擬分析結(jié)果如下所述。和長(zhǎng)度下的鋼筋及套筒的應(yīng)力分布，以此

7、確定最小旋合長(zhǎng)從圖1可知，5扣螺紋的鋼筋滾壓螺紋連接，由于拉伸度和合理的螺紋扣數(shù)。應(yīng)力較大而螺紋接觸面比較小，因此，螺紋受力很大，應(yīng)力1三維有限元分析達(dá)到392MPa，并且由于應(yīng)力超過(guò)塑性變形條件，導(dǎo)致所有1．1基本假定螺牙發(fā)生塑性變形，牙型由正規(guī)正三角形變?yōu)樾比切?。針?duì)鋼筋滾壓螺紋鋼筋的特點(diǎn)，考慮了接觸非線性和同時(shí)，套筒與螺紋接觸處也產(chǎn)生極限應(yīng)力，套筒螺牙因參與張衛(wèi)東等：鋼筋滾壓直螺紋連接的有限元分析塑性變形導(dǎo)致全螺牙應(yīng)力增大，而不是部分螺牙應(yīng)力加大。平均應(yīng)力在112～163MPa左右，而且應(yīng)力分布