分离式拼缝混凝土叠合板受力性能研究

为研究采用马镫钢筋作为抗剪拉结钢筋的分离式拼缝混凝土叠合板的受力性能,通过3块简支板的静力加载试验,对其在不同马镫钢筋布置下的荷载-挠度曲线、承载能力、变形性能进行了研究,并分析了其裂缝成因、拼缝处受力机理,推导了其开裂荷载的计算式。结果表明:规范分离式拼缝叠合板的荷载-挠度曲线发展趋势为三折线形,其开裂荷载计算与普通叠合板计算有所区别; 试件拼缝处易产生沿着叠合面的撕裂破坏,其附加钢筋容易发生局部滑移或者锚固失效; 试件屈服荷载受附加钢筋的黏结滑移影响有一定的降低,其极限承载力取决于拼缝处现浇混凝土与预制板的拉结强度; 试件拼缝处裂缝数目与宽度和马镫钢筋有关,合理改变马镫钢筋布置能够有效减少裂缝数目及宽度; 试件屈服前变形呈现整体弯曲,屈服后变形主要集中在拼缝处,最终试件均出现了混凝土压碎现象,其破坏形态呈现二折线形; 根据相关规范,针对附加钢筋滑移问题可通过锚固弯钩、加长钢筋长度、抬高钢筋位置等措施进行改进。     

混凝土⁃混凝土组合梁弯曲受力性能试验及数值研究

作为建筑工业化的重要举措, 装配式混凝土结构的发展着眼于现场施工的工艺简化和品质提升。 针对一 种预制板端取消胡子筋的新型装配式混凝土楼盖体系, 开展了两组界面抗剪构造不同的预制混凝土梁⁃混凝土叠 合板组合梁（混凝土⁃混凝土组合梁）及整浇对比梁的正截面抗弯性能试验, 研究了结构形式和界面构造对破坏模 式、 承载能力及界面剪切滑移等结构表现的影响。 建立了混凝土⁃混凝土组合梁界面精细化数值模型, 借助通用 有限元软件分析了界面配筋率和界面粘结对正截面受力性能的影响。 进一步提出了混凝土⁃混凝土组合梁的界面 抗剪塑性设计方法, 使倒 Ｕ 型附加钢筋沿梁跨分段均匀布置, 便于结构体系的设计和施工。 试验及数值研究结 果表明, 界面抗剪措施配置充分时, 混凝土⁃混凝土组合梁具有与整浇梁等同的正截面抗弯承载能力与延性水平, 在装配式混凝土结构领域中具有广阔的应用前景。     

超高性能混凝土连接的预制梁受弯性能试验研究

为研究超高性能混凝土(UHPC)预制装配梁的受弯性能,设计了8根梁进行静力加载试验,包括6根不同搭接长度的UHPC装配梁、1根普通混凝土装配梁及1根现浇混凝土对比梁,以分析不同搭接长度对UHPC装配梁受弯性能的影响。研究表明:UHPC装配梁的破坏形态与现浇混凝土对比梁相似,裂缝均匀分布于普通混凝土预制段且随着搭接长度增加,裂缝间距减小;UHPC装配梁承载力实测值与计算值比值大于1.3,并且远大于普通混凝土装配梁;增加钢筋搭接长度对提高UHPC装配梁的开裂荷载影响不大,当搭接长度为10d(d为搭接钢筋直径)时,UHPC装配梁的受弯性能基本与现浇混凝土对比梁相当。     

超高性能混凝土预制拼装综合管廊抗剪承载力

为研究超高性能混凝土(UHPC)预制拼装综合管廊在静力荷载作用下的抗剪承载力，通过分析现有箱型混凝土结构的抗剪计算方法，考虑钢纤维对结构的抗拉作用，提出UHPC预制拼装综合管廊抗剪承载力计算方法。结合对UHPC管廊双向荷载作用下的静力试验，对所提出的抗剪承载能力计算式进行分析、比较和验证。结果表明：考虑UHPC中钢纤维对于结构抗剪能力的贡献，参考箱型结构“内力拱”受力计算模型，计算得到的管廊试件破坏时顶板和侧墙抗剪承载力计算值与实测值较为接近，计算结果精度较高，计算误差在7%以内，较现有计算法的计算精度更高。     

构造钢筋影响下新老混凝土结合面抗剪试验研究

研究构造钢筋对新老混凝土结合面抗剪性能的影响.对30个试件进行剪切试验,分析了3种形状构造钢筋在新老混凝土结合面开裂前后的抗剪性能,并与无构造钢筋的新老混凝土结合试件及整体试件抗剪强度进行了对比.试验结果表明:构造钢筋可有效提高结合面抗剪强度,配筋率为0.34%时,抗剪强度可提高81.1%;锚固条件良好的构造钢筋可使结合面具有较高的抗剪强度和较强的耗能能力,而锚固不足则可导致钢筋对结合面抗剪贡献的降低,配筋率为0.34%时,二者抗剪强度提高值相差达42.9%.     

密拼叠合楼板受力性能研究

对于叠合楼板密拼连接形式及后浇段连接形式的构件分别进行了试验研究,探讨了密拼连接叠合楼板拼缝处受力机理,研究桁架钢筋间距、附加钢筋配置数量和附加钢筋搭接长度对密拼叠合楼板受力性能的影响。研究结果表明,当采取适当的拼缝加强措施时,叠合楼板密拼受力性能等同于甚至优于后浇段式连接的受力性能,并建议了合理的密拼连接节点形式及计算方法。     

超高性能混凝土大键齿干接缝受剪性能与承载力计算方法

接缝是节段预制拼装超高性能混凝土(UHPC)梁结构中的薄弱部位,其受剪性能不足易引发梁结构的局部剪切破坏,造成结构安全问题。为充分发挥UHPC高强、高韧等优异的力学特性,提出了有无配筋的UHPC大键齿干接缝形式,并通过直剪性能试验分析了大键齿UHPC干接缝的受剪性能。研究结果表明：大键齿UHPC接缝不会发生键齿压碎现象;以大键齿代替多键齿可以提高UHPC接缝的受剪性能;在大键齿UHPC接缝中适当配置抗剪钢筋,可以有效抑制斜裂缝开展,显著提高大键齿干接缝受剪性能。基于试验结果,采用有限元方法进行参数化研究,分析侧向应力、UHPC强度、键齿构型等参数对大键齿干接缝受剪性能的影响。结果表明,对于UHPC大键齿接缝,键齿的深高比设置不宜小于0.167,键齿倾角设置不宜大于45°。基于UHPC材料拉压特性,对美国AASHTO中接缝抗剪强度计算方法进行修正,给出了适用于UHPC键齿干接缝的抗剪强度计算公式。该式计算结果与试验结果的比值为0.89,表明其适用于UHPC键齿干接缝受剪承载力计算。     

叠合板式剪力墙结构水平拼缝处搭接钢筋受传递有限元分析

利用非线性有限元软件ABAQUS,设置了四组不同参数的有限元模型,研究叠合板式剪力墙不同水平拼缝构造在搭接钢筋受拉破坏时混凝土和钢筋的应力应变和受力传递情况.通过分析和对比,钢筋破坏形式主要取决于其自身属性,叠合板式剪力墙水平拼缝在单排搭接和双排搭接情况下混凝土破坏形态基本相同,破坏主要集中在钢筋与混凝土接触点以及混凝土内部和钢筋的接触面;而在相同条件下,现浇构件与预制构件性能相差不大,全现浇构件整体性稍优于叠合板式预制构件.     

预制模壳混凝土柱钢筋搭接连接传力性能试验研究

为解决针对预制模壳装配式框架结构连接问题,提出了预制混凝土柱钢筋搭接连接,该连接具有施工操作简便、安装效率高、预制柱构件端部不出筋等优点。通过对19组钢筋搭接连接接头开展单向拉伸试验,得到钢筋搭接连接的破坏模式、传力机理,及钢筋直径、搭接间距、搭接长度、混凝土强度和横向钢筋约束等因素的影响规律。试验结果表明：在满足试验构造、搭接长度达到基本锚固长度l_a的情况下,锚固于新旧混凝土的搭接钢筋可有效传力,而搭接长度为0.6l_a的钢筋搭接连接中钢筋与混凝土黏结不足,发生滑移破坏;当搭接长度不低于1.0l_a时,新旧混凝土界面及搭接钢筋接触与否对传力性能无显著影响;增加搭接长度与增强横向约束均可提高钢筋搭接传力性能。     

边缘叠合板等强配筋拼缝试验研究

提出一种新型边缘叠合板,为了研究钢筋混凝土边缘叠合板拼缝的受力性能,设计并实施了不同构造形式边缘叠合板的静力加载试验,包含附加钢筋形式、马镫筋布置、拼缝尺寸和底筋伸出等变量,分析了不同构造措施下,等强配筋设计边缘叠合板裂缝开展情况、挠度、钢筋应力以及受弯承载力性能,并与现浇板进行了对比。试验结果表明:该拼缝形式的拼缝板均为典型的弯曲破坏特征;拼缝处附加钢筋只要保证足够的粘结长度,附加钢筋就能够进行有效传力,采取等强配筋的边缘叠合板承载能力等同于现浇板;U形钢筋达到屈服需满足粘结锚固长度要求;钢筋网片末端弯折可以有效地减少钢筋锚固长度;拼缝处连接钢筋面积可按现浇层混凝土厚度进行受弯承载力计算确定。     

植筋参数对UHPC-石材界面抗剪性能的影响研究

在桥梁结构的加固工程中，植筋是最常用的界面连接增强措施。为明晰UHPC加固石砌结构植筋界面的力学性能，通过30个UHPC-石材组合试件推出试验，研究不同界面植筋率、植筋深度和植筋间距对UHPC-石材界面抗剪性能的影响，分析不同植筋参数下组合试件的裂缝开展及分布情况和荷载 滑移曲线特征。结果表明：①未植筋UHPC-石材组合试件的破坏模式均为脆性破坏，而植筋试件则主要表现为以界面滑移和石材局部劈裂为主要特征的延性破坏模式，石材表面裂缝形态均呈现“八”字形的斜向裂缝；②当植筋率小于0.29%时，组合试件的界面抗剪强度和延性随植筋率的增大而逐级提升，植筋率为0.09%、0.19%和0.29%的抗剪强度分别是未植筋组合试件的1.54倍、1.98倍和2.66倍；当植筋率继续增大时，UHPC-石材界面强度却出现降低的趋势；③植筋深度和植筋间距对组合试件界面抗剪强度影响较小，而对UHPC-石材界面延性影响较大；④基于试验结果和有限元分析，建议UHPC加固石砌体结构中带肋钢筋的最大锚固长度为10d(d为钢筋公称直径)，植筋间距取50～100mm较为合理；考虑安全和经济等因素，建议UHPC与石材的界面最优植筋率为0.29%，而UHPC加固层厚度以50mm为宜。     

叠合板式剪力墙结构水平拼缝处搭接钢筋受力传递有限元分析

利用非线性有限元软件ABAQUS,设置了四组不同参数的有限元模型,研究叠合板式剪力墙不同水平拼缝构造在搭接钢筋受拉破坏时混凝土和钢筋的应力应变和受力传递情况。通过分析和对比,钢筋破坏形式主要取决于其自身属性,叠合板式剪力墙水平拼缝在单排搭接和双排搭接情况下混凝土破坏形态基本相同,破坏主要集中在钢筋与混凝土接触点以及混凝土内部和钢筋的接触面;而在相同条件下,现浇构件与预制构件性能相差不大,全现浇构件整体性稍优于叠合板式预制构件。     

新型预应力空心楼盖抗剪性能试验研究

提出一种新型的预应力空心楼盖,即在新型预应力空心板的两正交方向配置预应力受拉钢筋,在预应力空心板两侧设置凹槽和伸出预应力受拉钢筋与边梁连接,板端浇缝处伸出U形筋与预应力受拉钢筋连接,且在板端孔内设置堵头,与后浇缝混凝土形成一体。采取单向低周反复加载进行推出试验,主要研究带拼缝新型预应力空心楼盖的抗剪性能。试验结果表明:新型预应力空心楼盖的U形筋试件整体连接较好,具有较好的延性及较高的抗剪承载能力。对于凹槽试件,通过对凹槽尺寸的合理设计及适当的钢筋配置,能够保证试件达到破坏时具有较大的抗剪承载能力的目的。因此该新型预应力空心楼盖的抗剪承载力能够得到保证,其可在工程中加以应用。     

装配式大板结构竖缝抗震性能研究

以试验为基础，研究了装配式大板结构竖向齿槽接缝在反复荷载作用下的受力过程，分析了竖缝的抗震性能及受力机理。认为竖缝最大承载力随接合筋直径的增大而增大，与接缝宽度几乎没有关系；反复荷载作用下，竖缝抗剪能力降低。提出了竖缝抗剪承载力计算公式，并对试验值与计算值进行比较，二者吻合较好。     

超高性能混凝土-普通混凝土界面抗剪性能试验研究

力学性能和耐久性优异的超高性能混凝土(UHPC)非常适用于损伤普通混凝土(NC)结构的修复加固,其中UHPC-NC界面的抗剪性能对确保良好的加固效果至关重要。论文通过7组抗剪推出试验,评估NC表面光滑、凿毛、露筋、刻槽、钻孔和植筋等UHPC-NC界面的抗剪性能和破坏模式;并利用斜剪试验,探讨UHPC龄期、NC基体湿润度、NC表面粗糙度和UHPC养护条件对界面抗剪强度的影响。试验结果表明,UHPC-NC界面抗剪黏结性能优异,界面破坏方式基本为NC剪切破坏或界面+NC破坏两种模式,未出现完全的界面剥离破坏。NC表面粗糙度是影响界面抗剪强度的主要因素,凿毛或刻槽的UHPC-NC界面获得了最佳的抗剪承载力,植筋和刻槽界面在抗剪破坏时表现出较好的延性。此外,NC越湿润,UHPC-NC界面的抗剪强度越高,在UHPC早期龄期(3～7d)时界面可获得绝大部分抗剪强度(88.5%～95.0%),在常温养护条件下UHPC-NC界面的抗剪性能优于高温养护界面。     

活性粉末混凝土预应力梁剪切性能研究

通过对未配任何形式抗剪钢筋的活性粉末混凝土无粘结预应力梁做受剪试验研究，得到了RPC预应力梁受剪时的应力及应变分布、开裂荷载及破坏荷载等受力性能与破坏特征，对RPC材料的抗剪性能有了一个初步的了解。     

以UHPC材料连接的预制柱抗震性能试验研究

研究了在以UHPC(超高性能混凝土)材料后浇条件下,不同搭接长度工况下预制柱的破坏形态、变形能力、耗能能力以及承载能力,得到了基于UHPC材料、适宜的钢筋搭接长度。通过对6组钢筋混凝土柱的低周反复加载试验,结果表明:相较于整浇柱,UHPC后浇柱的破坏形态改变为底部榫头翘起,承载能力比整浇柱提高3.1%~31.9%,同时延性系数大体相似。结论:搭接长度为10d(纵筋直径)的UHPC后浇柱已达到混凝土整浇柱的性能要求。     

开孔板式抗剪件受力性能试验研究

组合楼盖中钢与混凝土之间的剪力传递是通过设置在钢与混凝土之间的剪力连接件实现的。开孔板式抗剪件具有抗剪承载力大、抗疲劳性能好、施工简单的特点。根据剪力传递的方式设计出适用于建筑领域的开孔板式抗剪件。采用静力推出试验方法,通过11个模型试验,研究分析出该种抗剪板的破坏形态以及抗剪钢板厚度、高度、开孔直径、孔内钢筋直径、穿孔钢筋的有无等因素对抗剪板抗剪承载能力和抗滑移特征的影响。结果表明:该种抗剪件具有良好的力学性和经济性,特别是在开孔中穿钢筋时,可大幅度提高试件的抗剪承载力和延性性能。     

直径10mm和14mm钢筋约束搭接连接力学性能试验研究

螺旋箍筋约束搭接连接在钢筋外围配置螺旋箍筋并灌浆,以约束搭接区域横向变形,从而提高搭接连接性能。目前,常用的灌浆材料为80MPa高强灌浆料,具有强度高、性能可靠等特点;但成本较高、对施工速度要求高。针对这一问题,本文拟通过12个试件的单向拉伸试验,开展搭接区采用C30细石混凝土浇筑的螺旋箍筋约束搭接连接受力性能试验研究;其中搭接钢筋直径分别为10mm和14mm,规格分别为HRB400和HRB500,搭接长度均为1.0la。试验结果表明:所有试件钢筋屈服前混凝土表面均未开裂;破坏时采用HRB400级和HRB500级直径10mm钢筋试件中钢筋被拉断,采用HRB400级和HRB500级直径14mm钢筋试件中混凝土出现劈裂裂缝且钢筋均已屈服。综上可见,采用C30细石混凝土浇筑的螺旋箍筋约束搭接连接用于小直径钢筋连接时钢筋搭接长度取1.0la可以满足受力要求,用于大直径钢筋连接时建议采用1.2la;此种连接构造可用于HRB500级高强钢筋的连接。     

HRB500钢筋搭接焊接头抗拉性能试验研究

通过30组90个小直径HRB500钢筋搭接焊试件的拉伸试验,研究了钢筋直径、搭接焊形式和焊缝长度对试件破坏形态、极限荷载和平均焊缝强度的影响。试验中试件共出现两种破坏形态,即焊缝断裂和钢筋拉断。试验结果表明,当发生焊缝沿受力方向断裂时,增加焊缝长度可以提高试件极限荷载,而平均焊缝强度随之降低;双面焊容易削弱焊缝端钢筋强度;焊缝偏心受力可导致焊缝一端掀起,降低焊缝承载力。对于直径6 mm钢筋,最小焊缝长度可为14d(单面焊)或7d(双面焊);对于直径8 mm钢筋,最小焊缝长度可为10d(单面焊)或5d(双面焊)。本文可为小直径HRB 500钢筋用于焊接闭合箍筋约束高强混凝土及相关标准的制定提供参考。