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1 模型建立
1.1 ? x?
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钢筋灌浆套筒构造如图 1所示。其中连接钢筋采用 HRB400
钢筋，底端 300 mm 深入套筒。套筒采用无缝钢管冷轧而成，
长 600 mm ，外径 75 mm ，壁厚 7.5 mm 。两端各有 6道环状凹
槽，凹槽直径为 11 mm ，间隔为 40 mm 。但因为套筒是由无缝
钢管冷轧而成，凹槽内部凸起只有 2 .5 mm 。套筒锚固段内壁
环形凸起部分的内径最小尺寸与钢筋公称直径的差值不小于
10 mm 。钢筋与套筒材料性能见表 1。满足 JGJ 355 —2013 《钢
筋连接用套筒灌浆料》中的规定 ： I级接头抗拉强度不小于
1.10 倍钢筋抗拉强度标准值。钢筋与套筒之间填充高强水泥基
灌浆料，水灰比为 0.12 ，实测抗压强度为 80 MPa ，弹性模量
3.8 ×104 MPa 。
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图1 钢筋灌浆套筒构造
表1 钢筋与套筒材料性能
直径或外径 / mm 实测屈服强度 fy/MPa 实测极限强度 fs/MPa 弹性模量Es/×105MPa
套筒 75 370 2.0
钢筋 32 400 500 2.0
1.2
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由于灌浆套筒本身为轴对称实体，故可利用其对称性建
立轴对称模型，不仅能降低建模复杂性，还可减少计算时间。
所以本文采用 ANSYS 软件模拟了 1/4 钢筋灌浆套筒模型。钢
筋、套筒及灌浆料均采用平面 plane42 模型模拟，钢筋与灌浆
料以及套筒与灌浆料之间的粘结采用接触单元 TARGE169 和
CONTA172 模拟。
TARGE169 是用来与接触面相联系的二维目标面。
CONTA172 用来定义一个二维目标面（ TARGE169）和一个可
变形表面间的接触和滑动单元。这个单元可用于二维的结构
和耦合接触分析。接触单元本身覆盖在实体单元的表面，代
表着与潜在的目标面（ TARGE169 来定义）相对应的变形实体
边界。目标面被一系列的目标块单元离散了，并且与接触面
通过共用的一组实常数号来形成接触对。
套筒与钢筋材料模型为根据材料性能试验数据确定的双
线性等向强化模型（ BISO ），本构关系如图 2（a）所示。灌
浆料采用多线性等向强化模型（ MISO ），本构关系如图 2（b）
所示，张开裂缝剪力传递系数 βt=0.5， 闭合裂缝剪力传递系数
βc=0.95 ，单轴抗拉强度 ft=3.11 MPa ，Wiliam-Wamker 五参数破
坏准则，考虑混凝土开裂，不考虑压碎。
σ
ε
f
a
εa 0
σ
ε
ε
b
fb
0
（a） （b）
图2 材料本构关系
（a）钢筋及套筒；（b）灌浆料
1.3 ?{ ?"
在下部钢筋端部施加 y方向的约束，在上部钢筋端部施加
400 MPa 的力，分 10 个荷载子步完成，每个子步施加 4 0 MPa
的力。
2 数值模拟试验结果及分析
2.1 ?? x
通过对 ANSYS 模拟的灌浆料轴向应力云进行分析，结果
［摘 要］ ?ANSYS ?M (?
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［关键词］ ??
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［中图分类号］ TU 375.1 ；TU 502+.6 b b b b b ［文献标志码］ A b b b b b ［文章编号］ 1001–523X（2020）09–0142–02
Study on Performance Simulation of Reinforced Grouting
Sleeve Connection
Song Cheng，Zhao Jun
［Abstract ］In this paper，ANSYS finite element software is used to simulate the pull test of the full grouting sleeve ，and the stress
distribution of the joint and the stress change with the increase of load are analyzed. The results show that the contact surface between the
grouting material and the sleeve，the triangular area of the lower end of the sleeve rib is under pressure，and the grouting material at the
end of the sleeve and the middle rib is under the greatest stress. The stress concentration appeared in the curved center of the sleeve rib，
and the tension was the largest. The deformation of the sleeve can be reduced by appropriately increasing the wall thickness of the sleeve，
and increasing the number of ribs can make the stress of the ribs more uniform and avoid stress concentration.
［Keywords ］grout-filled；coupling sleeve connection ；numerical simulation ；number of ribs
钢筋灌浆套筒连接性能模拟研究
宋 诚 1，2 ，赵 军 2
（1.桂林理工大学土木与建筑工程学院，广西桂林 541004；
2.广西建筑新能源与节能重点实验室，广西桂林 541004）
收稿日期 ： 2020–12–25
基金项目 ： 国家自然科学基金项目（ 51568016）；广西岩土力学与工程重
点实验室资助课题（16-B-01）。
作者
钢筋灌浆套筒连接性能模拟研究（论文）.pdf
