新型装配式套筒灌浆柱柱节点抗震性能研究

对预留有墙板插槽的角钢连接件-灌浆套筒协同工作的装配式混凝土柱柱节点足尺试件模型进行了拟静力试验,研究了预制柱的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、位移延性、耗能能力以及极限承载力。采用有限元软件ABAQUS进行分析计算,并与试验结果对比,验证理论分析的正确性,探讨了轴压比、角钢连接件强度对节点抗震性能的影响。结果表明:新型装配式混凝土柱柱节点滞回曲线形状较为饱满,表现出良好的延性和耗能能力;适当增大角钢连接件强度和厚度,可提高节点的承载力;灌浆接缝结合面最先产生裂缝,未出现受力纵筋从套筒中拔出的现象,角钢连接件与受力纵筋连接良好,试验模型最终的破坏形态为柱底部及柱角处发生混凝土受压破坏。     

装配式套筒连接CFST柱-RC梁节点抗震性能

结合装配式节点和钢管混凝土(CFST)柱-钢筋混凝土(RC)梁节点各自优点,提出新型装配式套筒连接CFST柱-RC梁节点.为探讨该类节点抗震性能,对8个足尺劲性装配式套筒连接CFST柱-RC梁节点进行了低周往复荷载试验研究,考察了柱轴压比、梁柱连接角度(45°、90°)、梁柱位置(中间节点、边节点)对该类节点抗震性能的影响,对节点破坏形态、失效机制、滞回性能、骨架曲线、位移延性和耗能能力进行分析.采用ABAQUS程序建立节点的精细有限元模型,验证了其正确性.研究表明:该类节点具有"强钢管混凝土柱-弱钢筋混凝土梁"、"强节点-弱构件"的理想失效机制和较高承载力,试件加载至3~4.5倍屈服位移时因套筒位置附近纵筋拉断而破坏;节点耗能能力较强,变形能力较好,45°节点的平均位移延性系数3,90°节点的平均位移延性系数4.     

装配式结构套筒灌浆连接的混凝土结合界面直剪性能试验研究

研究灌浆层厚度、纵向钢筋、配筋率、轴向压力等因素对直剪荷载作用下套筒灌浆连接的混凝土结合界面裂缝开展、破坏形态、直剪剪切强度、裂缝-滑移曲线以及荷载-滑移曲线的影响. 试验结果表明：对于无纵向钢筋试件结合界面,灌浆层厚度为1、10 mm界面的破坏荷载均值分别是灌浆层厚度为20 mm界面的1.69、1.14倍;对于纵向配筋结合界面,配筋率为0.9%、1.8%的试件界面破坏荷载均值分别是无筋试件界面的1.58、1.89倍,且结合界面直剪破坏延性显著提高,但由于未配箍筋,最终破坏形态为混凝土被纵向钢筋劈裂破坏,降低了结合界面的直剪剪切强度和延性;对于施加轴向压力试件,轴向压力为11.6、23.2 MPa的试件界面破坏荷载分别为无轴压试件界面的6.06、7.81倍,在23.2 MPa轴向压力下,破坏模式转化为界面破坏后的现浇部分混凝土本体破坏.     

套筒灌浆搭接连接的L型预制剪力墙抗震试验

为研究套筒灌浆搭接连接的L型预制剪力墙的抗震性能,进行了1片现浇墙和2片竖向钢筋采用Ⅰ型、Ⅱ型套筒灌浆搭接接头(简称APC接头)连接的预制墙拟静力试验,研究了试件的破坏形式、滞回性能、特征荷载、变形、钢筋和套筒应变等。结果表明：预制墙裂缝开展情况与现浇墙基本一致,破坏形式为弯剪破坏;现浇墙破坏出现在边缘墙脚处,而预制墙底部由于套筒约束,薄弱截面上移,破坏时套筒上方混凝土压碎,钢筋压屈;当现浇和预制试件墙体底部箍筋、水平分布钢筋加密时,采用Ⅰ型接头连接的预制墙的开裂、屈服、峰值荷载,刚度,延性和耗能能力与现浇墙相当,采用Ⅱ型接头连接的预制墙的各项指标均优于现浇墙;两种接头在预制墙中均能有效传递钢筋应力,套筒在加载过程中基本处于弹性状态;由于APC接头刚度大,预制墙最大平面外位移绝对值小于现浇墙,但预制试件由于水平接缝影响,平面外扭转出现损伤变形累积。     

高强钢筋高强混凝土柱的非线性数值分析

目的 研究配有高强钢筋的高强混凝土柱的抗震性能.方法 采用OpenSees开放式软件对配有高强钢筋的高强混凝土柱进行非线性有限元分析,并将计算结果与同等参数条件下的拟静力试验进行了对比.对影响柱子延性的主要因素进行了Pushover分析.结果 得到方型截面试件和圆型截面试件的滞回曲线、位移延性系数、屈服位移、屈服力和最大抗力,数值分析和试验结果吻合程度较好,还得出了轴压比、含箍特征值、纵筋对柱子延性的影响.结论 利用基于OpenSees的有限元分析方法,能够有效地对配有高强钢筋的高强混凝土柱构件进行抗震性能的非线性分析.可以辅助性地利用OpenSees研究该类型构件的抗震性能.     

CFRP-EMD加固灌浆套筒连接装配式桥墩振动台试验

为研究受力筋灌浆套筒连接装配式混凝土桥墩的抗震加固方法,以受力筋灌浆套筒连接装配式混凝土桥墩和灌浆套筒-预应力筋连接装配式混凝土桥墩为研究对象,设计制作了两个1/6缩尺模型,并依据二者的震害特点提出了一种采用碳纤维复合材料-外置金属耗能装置(简称CFRP-EMD)的组合加固方法。选取近断层地震波作为输入,开展了单、双向激励下模型桥墩的振动台试验,从试验现象、基本动力特性、地震响应规律等方面分析了CFRP-EMD对两类装配式混凝土桥墩的加固效果。结果表明：地震作用下两类试件的主要震损包括墩身开裂、墩底接缝开合、接缝混凝土剥落压碎等;附加预应力筋连接可提高构件刚度和自复位能力,降低墩身和接缝的损伤速率和损伤程度;采用CFRP-EMD组合加固能够显著提高震损装配式构件的刚度、抗震变形能力和耗能能力;CFRP-EMD加固后灌浆套筒-预应力筋连接装配式混凝土桥墩的塑性变形更加合理。提出的组合加固设计方法和实施原则可用于装配式混凝土桥墩抗震加固中。     

梁纵筋锚固板锚固装配整体式梁柱边节点抗震性能试验

为研究柱纵筋套筒挤压连接、梁纵筋锚固板锚固的叠合梁-预制柱后浇核心区装配整体式边节点的抗震性能,进行了1个核心区剪切破坏和1个梁端弯曲破坏的边节点试件PEJ1和PEJ2的拟静力试验.结果表明:试件PEJ1核心区箍筋先于梁纵筋屈服,核心区混凝土严重剪切破坏,试件PEJ2核心区箍筋未屈服,梁固端混凝土压溃、纵筋严重屈服,2个试件均实现了预期的破坏形态;2个试件的力-位移滞回曲线有一定程度的捏拢,试件PEJ1滞回曲线捏拢程度略大、峰值后骨架线下降较快;2个试件的承载力试验值与规范相应公式计算值的比值分别为1.30和1.26,等效极限层间位移角分别为1/28和1/22;试件PEJ1峰值时梁变形为主,极限点时核心区剪切变形为主,试件PEJ2梁变形为主,核心区剪切变形占总变形不到5%;2个不同破坏形态试件的梁纵筋锚固板锚固未失效,后浇核心区装配式边节点梁纵筋可采用锚固板锚固.     

灌浆套筒连接缺陷对装配式混凝土柱抗震性能的影响

灌浆套筒连接在预制混凝土（precast concrete,PC）结构中得到了广泛应用,但其在实际工程中受多种施工因素的影响,存在一定的质量隐患。利用ABAQUS软件建立了不同连接缺陷情况下的装配式混凝土柱数值模型,采用低周往复加载方式对其抗震性能进行了系统分析,研究了灌浆套筒连接缺陷对装配式混凝土柱抗震性能的影响。结果表明：该模型能较好地模拟装配式混凝土柱灌浆套筒连接的力学性能;连接缺陷不超过6d(d为插入钢筋的公称直径)的装配式混凝土柱表现为柱底截面破坏,连接缺陷超过6d的装配式混凝土柱表现为套筒顶截面破坏;连接缺陷大于2d的装配式混凝土柱滞回曲线的捏缩效应随着连接缺陷的增大愈加明显;进入屈服阶段后,连接缺陷对承载力的影响较大,当连接缺陷超过2d时,将对装配式混凝土柱的滞回特性、承载力、延性与耗能能力等产生明显不利的影响。研究结果可为装配式混凝土柱的抗震性能评估提供依据。     

高强钢筋活性粉末混凝土简支梁受剪性能试验研究

利用稳定可靠的试验系统,通过改变试验梁的剪跨比、配箍率、纵筋率和钢筋等级等因素,对6根不同高强钢筋活性粉末混凝土简支梁进行试验。根据试验结果,分析了不同因素对试验梁其破坏形态、剪切延性和受剪承载力的影响。结果表明:HRB500级等高强钢筋与活性粉末混凝土具有良好的协同抗剪工作性能,较好的抗剪承载力和剪切延性;对于剪跨比(1<λ≤3)一定的梁,适当配置箍筋可以提高承载能力,改善受剪延性;配箍率、纵筋配筋率和剪跨比等参数对试验梁的抗剪承载力和剪切延性影响显著。     

高强钢筋约束混凝土矩形柱的抗震性能试验研究

目的 研究通过配置高强度等级横向钢筋，增强高强混凝土矩形柱的承载能力和变形性能．方法 通过6根配有1420级预应力钢棒（简称PC钢棒）作高强钢筋，混凝土强度等级分别为C60和C90的高强混凝土柱在低周反复荷载下的模型试验，研究了轴压比、箍筋（包括含箍特征值、箍筋间距、箍筋种类）、纵筋和混凝土强度等级等参数对其抗震性能的影响．结果 明确了其破坏机理和强度及变形的主要影响参数．在试验的基础上，提出了配置PC钢棒作箍筋和部分作纵筋的高强混凝土柱的位移延性比与轴压比和含箍特征值关系的经验公式，计算得出的试件位移延性比的计算值与实测值吻合较好．结论 在高强混凝土柱中配置高强度箍筋和部分配置高强度纵筋，并保证一定的构造措施，可有效提高柱的延性，增强抗震能力。     

GFRP筋纤维混凝土圆柱轴压性能研究

为研究配筋种类、纵筋配筋率、箍筋间距和箍筋直径对纤维混凝土柱轴压性能的影响,对7个玻璃纤维增强聚合物、筋聚乙烯醇纤维混凝土柱、1个钢筋PVA纤维混凝土柱和1个未配筋PVA纤维混凝土柱进行轴压试验。通过研究试件的破坏过程和破坏形态,建立了轴压承载力、峰值强度、峰值应变计算公式,得到适合GFRP筋约束纤维混凝土的轴压应力-应变本构模型。研究结果表明:GFRP筋纤维混凝土柱和钢筋纤维混凝土柱破坏过程和破坏形态相似;提高GFRP纵筋配筋率能显著提高试件轴压承载力;减小箍筋间距或保持配箍率不变时减小箍筋直径能显著提高试件延性,但对约束效率的提高作用较小。     

配筋圆钢管自密实混凝土柱抗震性能试验研究

通过7根配筋圆钢管自密实混凝土柱和1根圆钢管自密实混凝土对比柱的低周反复荷载试验,研究了纵筋配筋率、轴压比和钢管壁厚对配筋圆钢管自密实混凝土柱的承载力、延性、耗能能力和性能退化规律的影响。试验结果表明：配筋圆钢管自密实混凝土试件的滞回曲线饱满,表现出良好的抗震性能,在加载中后期,配筋试件的纵筋屈服,强度得到发挥,配筋圆钢管自密实混凝土试件的承载力和延性较普通圆钢管自密实混凝土试件均有不同程度提高,同时,耗能性能提高,且纵筋配筋率越大,配筋圆钢管自密实混凝土试件的承载力和延性也越大。轴压比和钢管壁厚对配筋圆钢管自密实混凝土柱抗震性能的影响规律与普通圆钢管混凝土柱相同。     

框架柱塑性铰区基于延性的抗剪承载力研究

为防止钢筋混凝土框架柱发生脆性破坏,实现中、强地震作用下所期待的延性破坏,对10个框架中柱构件进行了反复荷载作用下塑性铰形成后的抗剪性能试验研究。从混凝土及箍筋应力水平等条件出发,提出纵筋屈服后框架柱破坏形态的分类标准;研究纵筋屈服后箍筋与混凝土各自的抗剪贡献,回归得出构件在不同位移延性时箍筋及混凝土抗剪贡献的计算公式;以试验为依据研究了框架柱塑性铰区域混凝土抗剪承载力的退化过程及剪切受力机理,对不同延性需求的构件给出不同的抗剪承载力计算公式,弥补我国现行规范未明确剪切抗力与不同延性需求之间定量关系的缺陷。     

装配式混凝土双板短肢剪力墙拟静力试验

为综合评价装配式混凝土双板短肢剪力墙的抗震性能,对2个双板装配式和1个现浇的足尺比例短肢剪力墙试件进行了拟静力试验研究,分析了试件的滞回曲线、骨架曲线、位移延性、承载能力、刚度退化和耗能能力。结果表明：3个试件均发生弯曲破坏;构造改进后的双板装配式剪力墙具有良好的整体工作性能;利用连续矩形螺旋箍筋加强U形筋搭接连接范围混凝土的约束作用,能提高双板装配式短肢剪力墙的刚度和承载能力;双板装配式短肢剪力墙具有与现浇剪力墙相近的位移延性和刚度退化,具有良好的耗能能力。     

开洞大小对短肢剪力墙抗震性能影响的试验研究

通过对1个未开洞的短肢剪力墙和2个开洞直径分别为120,160 mm的短肢剪力墙的低周反复荷载试验,研究洞口大小对短肢剪力墙抗震性能的影响。试验结果表明:随着洞口尺寸的增大,试件的开裂荷载、屈服荷载、极限荷载有所下降,但延性提高,滞回环更加饱满,耗能能力增强,试件越来越接近框架特性;试件的破坏形式均为弯曲破坏,破坏时,腹板端纵筋屈服,翼缘端纵筋偶有屈服,腹板端、翼缘端箍筋均未屈服,腹板端混凝土压碎。     

纤维织物增强高延性混凝土加固RC梁的受弯性能

为了提高钢筋混凝土（RC）梁的受弯承载力,采用纤维织物增强高延性混凝土（TRHDC）对RC梁进行受弯加固,设计2个对比试件和8个TRHDC加固试件.通过四点弯曲试验,研究纵筋配筋率、织物层数和持载水平对RC梁受弯性能的影响.试验结果表明：TRHDC加固梁均发生纵筋屈服、织物被拉断、受压区混凝土被压碎的弯曲破坏;纵筋配筋率为0.93%的TRHDC加固梁在纵筋与混凝土界面出现脱黏裂缝.与RC梁相比,TRHDC加固使梁的开裂荷载、屈服荷载和峰值荷载显著提高,最大提高幅度分别为1.61倍、65.9%和39.2%,裂缝发展被有效限制,但RC梁的位移延性系数降低2.6%～74.5%.增加织物层数将使加固梁的屈服荷载和峰值荷载的提高幅度非线性增加,该变化与纵筋配筋率有关;当持载水平由对比梁屈服荷载的50%升至80%时,加固梁的屈服荷载减小8.6%,峰值荷载及相应挠度分别增大3.2%和13.9%.提出TRHDC加固层滞后应变和TRHDC加固梁受弯承载力的计算方法,所得计算结果与试验结果吻合良好.     

装配式钢管混凝土柱-混凝土叠合梁连接节点试验研究

在装配式钢管混凝土结构中,钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁的连接方式较为复杂。首先设计一种钢管混凝土柱–混凝土梁连接节点,可以在工厂预制大部分构件,在现场进行装配,满足装配式施工要求。通过装配式施工制作5个梁柱节点试件,包括3个中间节点和2个端节点试件。对该5个节点试件进行试验研究,其中1个中间节点试件进行单调加载,考察节点的静力承载力与变形性能;其余4个试件进行低周反复加载,根据试验得出节点在低周反复荷载作用下的破坏特征及滞回曲线、延性系数、耗能能力和强度刚度退化规律等。结果表明：试件破坏位置均在叠合梁上,符合强柱弱梁及强节点弱构件的设计原则;叠合梁截面尺寸为200 mm×350 mm的试件滞回曲线较为饱满,没有明显的捏缩现象,延性系数介于3.77与6.60之间,平均等效黏滞阻尼系数为0.222,节点的抗震耗能能力较好;叠合梁截面尺寸为250 mm×450 mm的试件由于叠合梁中部箍筋没有加密,叠合梁发生了剪压破坏,节点耗能能力未得到充分发挥,可以通过加大箍筋加密区的长度提高节点的耗能能力;试件强度退化系数一般均大于0.9,表明强度和刚度退化比较稳定;所有节点试件的倒“T”形连接件钢板均没有屈服,其抗弯和抗剪承载力为钢筋混凝土梁1.3倍的设计,偏于安全。     

配置600 MPa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。     

装配式钢管混凝土柱–混凝土叠合梁连接节点试验研究

在装配式钢管混凝土结构中,钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁的连接方式较为复杂。首先设计一种钢管混凝土柱–混凝土梁连接节点,可以在工厂预制大部分构件,在现场进行装配,满足装配式施工要求。通过装配式施工制作5个梁柱节点试件,包括3个中间节点和2个端节点试件。对该5个节点试件进行试验研究,其中1个中间节点试件进行单调加载,考察节点的静力承载力与变形性能;其余4个试件进行低周反复加载,根据试验得出节点在低周反复荷载作用下的破坏特征及滞回曲线、延性系数、耗能能力和强度刚度退化规律等。结果表明:试件破坏位置均在叠合梁上,符合强柱弱梁及强节点弱构件的设计原则;叠合梁截面尺寸为200 mm×350 mm的试件滞回曲线较为饱满,没有明显的捏缩现象,延性系数介于3.77与6.60之间,平均等效黏滞阻尼系数为0.222,节点的抗震耗能能力较好;叠合梁截面尺寸为250 mm×450 mm的试件由于叠合梁中部箍筋没有加密,叠合梁发生了剪压破坏,节点耗能能力未得到充分发挥,可以通过加大箍筋加密区的长度提高节点的耗能能力;试件强度退化系数一般均大于0.9,表明强度和刚度退化比较稳定;所有节点试件的倒"T"形连接件钢板均没有屈服,其抗弯和抗剪承载力为钢筋混凝土梁1.3倍的设计,偏于安全。     

火灾后装配式钢筋混凝土梁抗弯性能试验研究

开展受火灾作用装配式钢筋混凝土结构承载性能的研究,对于推动装配式钢筋混凝土结构的应用与发展具有实践意义。文章设计了3根两端为预制部分,跨中钢筋采用灌浆套筒连接并后浇混凝土的足尺装配式钢筋混凝土简支梁试件,对其进行了经历火灾后的抗弯性能静载试验,观察分析了装配式钢筋混凝土梁经历火灾高温作用后的抗弯性能劣化规律以及装配后浇部位的整体工作性能。结果表明：升温过程中,试验梁截面内存在明显的温度梯度,距离受火面较远的测点温度达到峰值存在滞后性;常温及高温自然冷却后装配式钢筋混凝土梁受弯性能试验中,试件均发生了受拉钢筋屈服、梁顶受压区混凝土被压碎的正截面受弯破坏,后浇连接部位没有出现明显的异常破坏现象,装配连接的整体工作性能良好;受火作用时间对装配式钢筋混凝土梁的开裂荷载、抗弯刚度、极限承载力以及延性性能等有明显不利影响。在试验研究基础上,运用有限元分析软件,数值模拟分析了火灾后的装配式钢筋混凝土梁的静力抗弯性能,分析对比了试验结果,两者比较吻合。