不同位置连接半灌浆套筒预拼桥墩抗震性能试验研究

为研究半灌浆套筒于不同位置处连接预拼桥墩的抗震性能,设计制作了3个套筒分别位于墩身顶部(YZD-T试件)、中部(YZD-M试件)、和底部(YZD-B试件)连接的预拼桥墩试件和1个整体现浇桥墩试件(XJD试件),通过低周反复加载试验研究了各试件的抗震性能。研究表明：半灌浆套筒连接的预拼桥墩试件与整体现浇桥墩试件均呈弯曲破坏且具有较强承载力;各预拼桥墩试件位移延性系数差在5%范围内,且均小于整体现浇试件;YZD-M试件屈服位移最大;YZD-T试件和YZD-B试件破坏时,YZD-M试件的刚度分别比XJD、YZD-T试件和YZD-B试件高8.26%、13.53%和20.02%,其累计耗能与XJD试件相差不大,分别比YZD-T试件和YZD-B试件大1.95%和23.72%。相较而言,预拼桥墩试件中,位于墩身中部连接的预拼桥墩试件抗震性能最好,可作为预拼桥墩设计时的推荐方案。     

预制混凝土板式拼装综合管廊下部边节点受力性能有限元分析

预制混凝土板式拼装综合管廊由预制底板、预制壁板和预制顶板组成,其中壁板与底板通过套筒灌浆连接,壁板与顶板通过现浇混凝土节点核心区连接。针对上述预制混凝土板式拼装综合管廊的下部边节点,基于ABAQUS软件建立了考虑拼缝等因素影响的有限元模型,并通过试验验证了该模型的合理性。在此基础上,开展了有限元参数分析,主要参数包括腋角高度、轴压比和底板边界条件等。结果表明:所有试件均为壁板或底板受弯破坏;腋角高度和轴压比越大,节点的承载力越高;底板弹性接触与底板铰接的受力性能相近(承载力相差在5.4%以内),底板锚固的正向承载力比底板铰接高16.4%。     

配置500 MPa钢筋套筒灌浆连接预制混凝土柱抗震性能试验研究

试验中设计了6个钢筋套筒灌浆连接预制混凝土柱和2个现浇混凝土柱,对其进行低周反复加载试验,其中配置的纵筋和箍筋均为500 MPa钢筋,研究了预制柱的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、位移延性、耗能能力以及承载力,分析了轴压比、配箍形式和灌浆料强度对其抗震性能的影响。研究结果表明：预制柱的位移延性、耗能能力和承载力均与现浇柱相近;预制柱套筒区形成刚域,套筒顶部破坏最为严重;轴压比较小的预制柱,其柱根部灌浆层结合面发生破坏,且滞回曲线会出现捏拢;轴压比较大的预制柱在保护层剥落后,出现核心区混凝土压碎破坏;预制柱的位移延性系数的均值仅为220,但极限位移角的均值可达1/31。     

隧道内部预制装配式柱基节点有限元分析

近年来,大直径盾构隧道双层车道结构在公路隧道领域得到快速发展,其内部双层车道结构的施工也逐渐向全预制化方向发展。以在建的上海市诸光路隧道为背景,对其内部立柱-基座预制节点进行研究。通过ABAQUS有限元软件,对整体现浇、灌浆套筒连接、灌浆波纹管连接三种试件进行了三维精细化有限元分析,分析结果表明:预制灌浆套筒和灌浆波纹管连接节点试件承载力与整体现浇试件相同;灌浆波纹管连接试件与整体现浇试件在柱底出现塑性铰;灌浆套筒连接试件除在柱底出现塑性铰外,套筒上方钢筋应力和混凝土损伤也较大。     

装配式混凝土框架浆锚中节点抗震性能试验研究

为了研究装配式混凝土框架浆锚中节点的抗震性能,推动预制拼装技术的应用发展,本文设计制作了装配式浆锚中节点试件和作为对比的现浇整体中节点试件。采用低周往复循环加载试验,研究了装配式节点与现浇节点在破坏形态、滞回特性、耗能能力,延性性能等性能指标。结果表明:装配式浆锚连接中节点与现浇整体节点的承载力和位移延性相近,但裂缝分布、钢筋应变规律及核心区剪切变形等方面存在差异。灌浆套筒、后浇区以及钢筋孔影响装配式节点的塑性铰和节点核心区的抗震性能,在设计时应充分考虑。     

受火后套筒灌浆连接装配式混凝土剪力墙抗震性能试验研究

为了研究火灾后套筒灌浆连接装配式混凝土剪力墙的抗震性能，对4榀受火后套筒灌浆连接装配式混凝土剪力墙、1榀受火后现浇剪力墙对比试件及1榀常温未受火套筒灌浆连接剪力墙对比试件进行低周反复加载试验，研究受火时间、暗柱设置、套筒灌浆连接方式对套筒灌浆连接混凝土剪力墙的破坏形态、承载力、刚度、延性、耗能能力的影响。试验结果表明：与常温未受火套筒灌浆连接剪力墙相比，受火后套筒灌浆连接剪力墙在低周往复拟静力加载过程中会出现混凝土塌落现象，受火60、113 min的套筒灌浆连接剪力墙承载力分别降低4.68%、13.15%,位移延性系数分别降低2.56%、7.73%,初始刚度分别降低9.92%、27.73%;在相同受火时间下，暗柱对受火后套筒灌浆连接混凝土剪力墙的承载力影响不大，但可以增加刚度、延性和耗能能力；与现浇剪力墙相比，受火113 min后套筒灌浆连接剪力墙承载力降低20.72%,初始刚度降低9.33%,位移延性系数增加4.68%,在屈服前耗能能力优于现浇剪力墙，在屈服后耗能能力劣于现浇剪力墙。     

套筒灌浆缺陷对预制混凝土柱抗震性能影响的试验研究

针对目前广泛应用的套筒灌浆连接预制混凝土柱,为了研究套筒灌浆缺陷对其抗震性能的影响,设计了7根预制混凝土柱与1根现浇混凝土柱,在预制混凝土柱一侧套筒内预设了“浆体回落”与“完全不灌浆”两类灌浆缺陷,并开展低周往复荷载试验,分析其破坏形态及滞回特性、承载力、耗能能力等抗震性能。结果表明,混凝土柱发生柱底截面破坏与套筒顶截面破坏两种受弯破坏模式。无缺陷预制混凝土柱与现浇混凝土柱的破坏模式相同,承载力相近。与无缺陷预制混凝土柱相比,带缺陷预制混凝土柱的正向峰值荷载降低了6%~44%、位移延性系数降低了1%~43%、累积总耗能值降低了37%~63%。当缺陷高度超过全灌浆套筒一侧钢筋锚固长度的33%时,灌浆缺陷将对预制混凝土柱的滞回特性、承载力、延性与耗能能力等均产生明显不利影响。     

预制混凝土柱采用套筒灌浆连接与螺栓连接的抗震性能对比研究

通过对3个套筒灌浆连接和3个螺栓连接的预制混凝土柱在低周反复荷载作用下的试验研究,对比分析了两种连接方式在不同轴压比作用下的破坏形态、破坏模式、试验曲线、连接构造对抗震性能的影响。结果表明:轴压力的作用能够有效增强试件的耗能能力,套筒灌浆连接试件与螺栓连接试件的承载力相当,加载后期其刚度退化速率更小,位移延性更好。     

水平拼缝位置不同的预制装配式剪力墙抗震性能研究

研究了水平拼缝位置不同的预制装配式剪力墙的抗震性能,为其在实际工程中的应用和推广提供参考。采用力与位移混合加载制度,对2个轴压比为0.18的预制装配式剪力墙足尺试件和1个现浇剪力墙足尺试件进行了低周反复荷载试验。其中,预制试件的竖向钢筋采用直螺纹灌浆套筒连接,并分别选取不同水平拼缝位置:地梁顶部和地梁顶部上方600 mm。水平拼缝位置不同的预制试件和现浇试件都属于压弯破坏,但破坏形态不同,预制试件容易在水平拼缝处形成通缝;水平拼缝上移后,预制试件在承载力、延性、耗能能力等方面有明显提高,而水平拼缝在地梁顶部的预制试件的变形能力、刚度退化、耗能能力均与现浇试件相近。在低周反复荷载作用下,预制装配式剪力墙与现浇剪力墙力学性能相近;水平拼缝上移后的预制试件的受力性能要比水平拼缝在地梁顶部的预制试件的受力性能更佳;直螺纹灌浆套筒可以有效传递钢筋应力,使套筒上下的钢筋协调工作,其研究结果可为其今后在实际工程中应用推广提供试验依据及参考。     

套筒灌浆缺陷整治预制混凝土柱抗震性能的试验研究

针对预制混凝土柱套筒灌浆缺陷进行了缺陷整治前后抗震性能的试验研究。共设计了9根预制混凝土柱试件,采用直接补灌法和破型修复法对预制混凝土柱试件的套筒灌浆缺陷进行整治,并开展了低周往复对比试验研究,分析了套筒灌浆缺陷整治前后各预制混凝土柱试件的破坏模式、滞回特性、承载力、延性和耗能能力等抗震性能的变化规律。结果表明,预制混凝土柱试件有柱底截面破坏和套筒顶截面破坏两种破坏模式,套筒灌浆缺陷整治后预制混凝土柱试件的破坏模式与套筒灌浆无缺陷预制混凝土柱试件相同,均发生柱底截面破坏。带套筒灌浆缺陷预制混凝土柱试件缺陷整治后的正向峰值荷载较缺陷整治前提高了19%～62%,破坏点位移提高了11%～50%,累积总耗能值提高了48%～157%。带套筒灌浆缺陷预制混凝土柱试件整治后的滞回特性、承载力、延性与耗能能力等均基本恢复至套筒灌浆无缺陷预制混凝土柱试件的水平。推荐的直接补灌法简单有效、操作方便,可在实际工程中推广应用。     

基于并筋-灌浆波纹管连接的预制桥墩-盖梁节点抗震性能研究

为有效解决地铁高架车站中高配筋率桥墩与盖梁的装配连接问题,设计一种基于并筋-灌浆波纹管连接的桥墩-盖梁节点装配方案。按照1∶3的缩尺比,设计制作一个现浇试件和一个预制试件,来验证装配方案的可行性。通过拟静力加载试验,研究现浇试件和预制试件的承载能力、破坏模式和滞回特性。试验结果表明,预制试件的水平承载力与现浇试件的水平承载力基本一致;基于并筋-灌浆波纹管连接的桥墩-盖梁节点装配方案是可靠的;预制试件和现浇试件破坏形态均以弯曲破坏为主,预制试件破坏程度弱于现浇试件;预制试件的耗能能力和延性性能稍差,初始刚度较小。采用ABAQUS调用清华大学开发的PQ-Fiber子程序建立试件的有限元模型,模拟分析试件在往复荷载作用下的抗震性能,数值模拟结果与试验结果吻合较好。     

一种新型预制混凝土框架节点简介及其受力性能探讨

提出了一种新型预制混凝土框架节点,该节点由预制柱、叠合梁及后浇节点核心区组成。其中,上、下预制柱间通过预埋的新型螺栓系统进行连接,构造简单、施工速度快、质量可靠。在此基础上,开展了高轴压比(0.8)下新型预制混凝土框架中节点及其现浇对比试件的受力性能试验。结果表明:预制混凝土框架节点与现浇对比试件的破坏形态均为梁端受弯破坏,柱端仅出现少量弯曲裂缝,节点核心区未开裂;预制混凝土框架节点的承载力与现浇节点的承载力接近(分别为403k N和398k N),而位移延性比现浇节点的位移延性低约7.7%(分别为2.88和3.12)。     

配置600MPa钢筋预制混凝土柱连接区抗震性能试验研究

设计了2个钢连接件连接和3个半灌浆套筒连接预制钢筋混凝土柱试件,对试件进行了低周反复加载试验,研究了预制柱的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、位移延性、钢筋应变、刚度退化以及耗能能力,分析了连接形式、轴压比等因素对其抗震性能的影响。试验结果表明:采用钢连接件连接的预制柱Z-1的抗震性能比预制柱Z-2要好;3个采用半灌浆套筒连接的预制柱均能有效传递荷载,结合面处未出现滑移错动。采用钢连接件连接的预制柱Z-1与半灌浆套筒连接预制柱的滞回曲线、耗能能力相当,但后者变形能力更强。轴压比较高的预制柱,骨架曲线下降段更陡,变形能力更弱,但耗能能力更强。采用大直径纵筋半灌浆套筒连接的预制柱承载力略有降低,骨架曲线下降段较陡,后期刚度衰减更快,变形能力更弱。     

装配式异形柱节点抗震性能试验研究

为了研究新型装配式异形柱节点的抗震性能,更好地推广新节点应用于实际工程,设计制作并进行了2组异形柱节点的拟静力试验。通过观察4个试件的裂缝开展破坏过程,分析每个试件位移、刚度、强度和耗能等抗震指标。结果表明:装配边柱节点与现浇节点的破坏过程和类型基本一致,而两个中柱节点的破坏过程及类型有明显区别;纵筋采用直螺纹套筒和灌浆套筒连接均能够有效传递双向应力,实现钢筋与混凝土的有效传力;叠合板滑移影响装配节点承载力;装配节点的刚度比现浇节点稍低,但因较早屈服,破损位移相近,延性变形优于现浇节点,能够满足基于性能设计的框架结构层间位移角限值2%(生命安全(LS)性能)要求。     

浆锚搭接连接预制柱的抗震试验研究

套筒约束浆锚搭接接头是一种新型灌浆接头,可应用于预制装配式建筑的钢筋连接。为了深入研究这类新型接头的可靠性和实用性,设计制作预制装配柱试件和现浇柱试件,并通过抗震试验得到其抗震性能。结果表明:新型套筒约束浆锚搭接连接技术能有效地连接钢筋和预制柱部件;预制装配柱的破坏形态与现浇柱基本一致;现浇柱和预制柱承载力、延性、刚度和耗能能力相近。     

不同连接形式下圆钢管混凝土构件受弯性能研究

为研究不同连接形式下圆钢管混凝土构件受弯性能,对整体钢管混凝土试件、套筒连接钢管混凝土试件和套筒灌浆连接钢管混凝土试件的受弯性能进行了拟静力试验,采用三分点加载方式,分析了受弯试件承载力、刚度和延性性能,讨论了连接节点受拉区和受压区应变分布情况。结果表明：采用套筒连接和套筒灌浆连接的圆钢管混凝土构件承载力和延性性能均优于整体钢管混凝土构件,挠度变形曲线符合正弦半波曲线,承载力可按照整体钢管混凝土统一理论计算;与整体钢管混凝土构件相比,采用套筒灌浆连接试件刚度提高,初始刚度和使用阶段刚度均提高15%以上,极限阶段抗弯刚度可提高64.3%;套筒连接钢管混凝土试件中套筒仅起到约束作用,其连接节点可视为铰接点,套筒灌浆连接钢管混凝土试件中套筒、灌浆料和所连接钢管混凝土构成统一整体,共同受力,其节点可视为固接节点。     

全预制装配式混凝土框架结构新型梁柱节点研究

在套筒灌浆连接、螺栓连接和混合连接的基础上,提出一种新型全预制装配式混凝土框架结构梁柱节点,并利用ABAQUS软件建立了4个不同轴压比下的现浇梁柱节点模型和4个新型节点模型。为了验证新型节点的可靠性,对不同轴压比下的现浇节点和新型节点进行梁端加载低周往复数值模拟,并对各模型的抗震性能影响因素进行了对比分析。研究表明,在相同轴压比下,梁端加载的新型节点的承载力略高于现浇节点、延性性能高于现浇节点、耗能能力低于现浇节点、刚度退化比现浇节点慢。     

钢筋混凝土框架梁柱节点灌浆套筒连接抗震性能研究

设计并制作了4个钢筋混凝土框架梁柱节点试件,其中两个现浇整体节点试件,两个预制装配梁柱节点试件（采用灌浆套筒连接钢筋）,轴压比分别为0.3和0.4。对试件进行低周往复加载试验,研究了梁柱节点试件的破坏形态、滞回特性、刚度退化、耗能性能以及灌浆套筒接头受力状态等。结果表明：预制装配梁柱节点试件的耗能能力略低于现浇整体梁柱节点试件的耗能能力,两者破坏形态明显不同,预制装配节点试件的裂缝分布比较集中,主要分布在梁柱交界面、灌浆套筒端部区域以及梁跨中截面区域,而现浇节点试件的裂缝分布比较均匀密集;加载前期,轴压比对滞回性能影响不明显,而加载后期,轴压比对预制装配整体式节点试件节点核心区的钢筋滑移和剪切变形影响较为明显;基于试验结果,对灌浆套筒材料进行简化等效处理,并对节点不同区域采用不同的截面属性,采用OpenSees有限元软件对节点试件进行了模拟,其模拟结果与试验结果吻合较好。     

全装配式钢筋混凝土框架-剪力墙结构抗震性能试验研究

为研究采用预制剪力墙、预制框架的全装配式RC框架-剪力墙结构的抗震性能,对2榀1/2比例两层两跨RC框架-剪力墙结构子结构模型试件（其中1榀为全装配试件PCFW2,1榀为全现浇对比试件RCFW）进行了低周反复荷载试验,分析了结构的破坏机制、破坏形态、塑性铰开展、滞回性能、位移延性、刚度退化和耗能能力等。结果表明：全装配式试件PCFW2与全现浇对比试件RCFW的开裂荷载相当,破坏过程和最终破坏形态基本相同;灌浆套筒、约束浆锚可有效传递钢筋应力;全装配式试件PCFW2整体性良好,其屈服荷载、峰值荷载、极限荷载均略大于全现浇对比试件RCFW的相应值,但相差不超过13.0%,位移延性系数较全现浇试件RCFW的略低。在大部分受力阶段,试件PCFW2耗能优于试件RCFW。建议全装配式框架-剪力墙结构中剪力墙的边柱（或边缘）纵筋,采用灌浆套筒连接,其余部分采用约束浆锚搭接连接,而框架湿节点处的后浇混凝土采用微膨胀混凝土。     

楔形节点现浇连接的装配式钢筋混凝土剪力墙抗震性能研究

为了研究楔形节点现浇连接的装配式钢筋混凝土剪力墙的抗震性能,对剪跨比为2.1的装配式钢筋混凝土剪力墙试件进行足尺拟静力试验,并与相同尺寸的现浇墙体试件进行对比。试验结果表明,预制墙试件与现浇墙试件的破坏形态基本相同,为竖向钢筋受拉屈服、墙底混凝土受压破坏;预制墙试件的极限位移角为1/69,比现浇墙试件略小,开裂荷载与承载力均小于现浇墙试件;预制墙试件的滞回曲线较饱满,其延性性能满足抗震要求。并利用有限元分析软件ABAQUS对此楔形节点现浇连接的装配式钢筋混凝土剪力墙进行了数值模拟,将模拟结果与试验结果进行对比,模拟得到的承载力、侧移均与试验结果接近,两个方法得到的骨架曲线也基本吻合。