灌浆缺陷对半灌浆套筒连接件强度的影响

为研究半灌浆套筒连接件受灌浆缺陷影响的规律,对含端部、中部和均布灌浆缺陷及灌浆饱满的连接件进行单向拉伸试验,通过有限元软件分析研究灌浆缺陷类型和缺陷尺寸对连接件拉伸强度的影响。结果表明:灌浆缺陷导致半灌浆套筒连接件拉伸强度降低,相同尺寸的均布缺陷对C25 连接件拉伸强度影响最大,中部缺陷次之,端部缺陷最小。随着灌浆缺陷长度的增大,含灌浆缺陷连接件的破坏形态均由钢筋拉断破坏转变为钢筋拔出破坏。并且,连接件屈服强度和极限抗拉强度的降低速率与灌浆缺陷类型相关,含均布缺陷的连接件降低最快,含端部缺陷的连接件最慢。为确保C25 半灌浆套筒连接件满足I 级接头要求,含端部、中部和均布灌浆缺陷的连接件钢筋最小锚固长度分别为125、150 和175 mm。     

钢筋套筒灌浆连接技术有限元分析

对于预制装配混凝土结构关键技术之一的钢筋套筒灌浆连接技术,已进行了不少试验研究,但试验不确定因素较多,离散性大.为研究这种连接在各种作用下的受力性能,拓展模型试验研究的成果,有必要建立可靠正确的有限元模型.本文在已有试验的基础上,采用ABAQUS软件,模拟钢筋套筒灌浆连接的受力性能.数值模拟结果与试验吻合良好,说明所建立的有限元模型正确,可以用于进一步参数分析和机理研究.     

装配式剪力墙套筒灌浆缺陷的冲击回波识别研究

针对套筒灌浆质量的检测与评定方法问题，利用冲击回波法对装配式剪力墙套筒灌浆缺陷开展了识别研究，分别建立了双层布置的直径为18、20、25 mm钢筋灌浆套筒的装配式剪力墙模型，进行了冲击回波有限元分析；开展了不同灌浆质量下的装配式剪力墙试件冲击回波试验，研究了不同冲击荷载下回波信号的频谱特征和时频特征。研究结果表明：不同的冲击荷载下回波信号频谱呈现不同的分布特征，5 mm钢球作用下灌浆区域和无灌浆区域的频谱图和时频图具有差异性，能够识别冲击点近侧的套筒内部的灌浆情况，试验结果与有限元分析结果相吻合。     

镂空套筒灌浆接头形式试验研究

针对目前灌浆套筒形式复杂、加工成本高、内腔结构不利于灌浆密实、浆料密实度检测困难等问题,设计了一种球墨铸铁一次铸造成型的镂空套筒。以16mm直径钢筋为例,开展了灌浆套筒接头的单向拉伸试验。结果表明,套筒内径减小能有效提高钢筋的锚固强度,环肋数量增加也能提高钢筋锚固强度但效果不明显;对于1/2套筒长度内有3道肋的内径31mm的镂空套筒,当钢筋锚固长度为170mm,即套筒长度为350mm时,其接头试件单向拉伸试验满足规范要求。     

钢筋套筒灌浆对接与搭接接头力学性能对比

为研究套筒灌浆对接和搭接接头力学性能差异,进行了24个对接和12个搭接接头单向拉伸试验,对比研究了接头的破坏形态、承载力、延性、力-位移曲线、套筒应变等.对接接头在加载过程中套筒中部灌浆料出现全截面开裂现象,加载结束发生了灌浆料从套筒中拔出破坏,搭接接头无以上现象.试验结果表明在套筒长度相同时,搭接接头承载力、总伸长率、刚度分别是对接接头的5~7倍、3~5倍、2~3倍,位移延性系数大于对接接头;在锚固长度相同时,搭接接头承载力、位移延性略大于对接接头,两者初始刚度差别不大,而搭接接头中后期刚度高于对接接头.对接接头套筒中部截面纵向受拉,而搭接接头加载前期受拉,后期受压,反映搭接接头对套筒抗拉强度要求较低;对接接头套筒中部截面环向受压,而搭接接头加载前期受压,后期受拉,说明搭接接头套筒中部对灌浆料约束作用大于对接接头.搭接接头力学性能优于对接接头,可运用于预制装配式结构钢筋连接.     

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。     

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。     

基于500 MPa钢筋的高强套筒灌浆连接力学性能

对基于500 MPa钢筋的高强套筒灌浆连接各主要影响因素进行总结,并详细分析其受力原理。设计17个考虑套筒厚度、锚固长度、环肋数量和灌浆料强度的分析模型,并采用校正的有限元法进行详细分析。结果表明：基于已有的Ⅰ级接头强度理论、钢筋与灌浆料黏结理论所得套筒厚度和锚固长度值均偏小,建议分别取4 mm和7d;增大环肋数量可提高套筒与灌浆料间的黏结作用和减小两者间的滑移,但考虑加工难度建议取8～16个;增大灌浆料强度可提高连接的强度和减小其塑性变形,以及明显减小灌浆料的损伤,设计时建议取120 MPa。     

钢筋套筒灌浆连接拉伸性能的精细有限元分析

为了揭示钢筋套筒灌浆连接接头的细观工作机理和内部灌浆料的开裂、破坏过程,利用DIANA 10.3有限元软件建立接头试件的肋尺度精细化有限元模型,研究轴向拉伸荷载下接头的连接性能.结果表明,利用该模型能够准确地反映接头试件的破坏模式、极限承载力、荷载-位移曲线及钢筋和套筒的轴向应变分布规律;钢筋锚固区灌浆料中的圆锥状裂缝与接头轴向呈35°～45°夹角分布;灌浆键的剪切破坏会导致钢筋的机械咬合作用失效,造成套筒有效约束面内移;布置在钢筋自由端的套筒肋无法充分发挥对灌浆料的止推作用;纯灌浆段无法形成锥面斜压杆应力传递机制.     

带肋钢筋与套筒约束灌浆料黏结性能试验

为套筒约束灌浆料在预制装配式结构中应用提供理论依据,进行了45个带肋钢筋锚入套筒约束灌浆料中的拉拔试验,研究了试件破坏形态和黏结强度的变化规律,拟合钢筋与套筒约束灌浆料间黏结滑移本构关系,并给出本构关系中各特征点的黏结强度和滑移值计算公式,计算了钢筋在套筒约束灌浆料中达屈服强度和极限强度的临界锚固长度.试验结果表明:随着钢筋直径增大,试件极限承载力增大,黏结强度总体呈增大趋势;随着锚固长度增大,试件极限承载力增大,但黏结强度降低;当套筒含钢率为13.78%~18.51%时,含钢率的增加对钢筋与灌浆料的黏结强度提高作用较小;由于灌浆料不含粗骨料,使钢筋在灌浆料中达黏结强度对应的滑移值大于钢筋在各种混凝土中达黏结强度对应的滑移值.试件黏结滑移曲线能量分析表明:钢筋直径、锚固长度增大,试件脆性系数总体呈降低趋势,表明试件延性提高;由于套筒的约束,灌浆料与钢筋的锚固长度大大减小.     

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.     

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。     

一种深部细砂岩的力学特性试验研究

采用通用试验机(TMT)方法和数字散斑相关(DIC)方法,得到了一种深部细砂岩的应力-应变曲线,分析了深部岩石在不同含水状态下的应变率效应及饱和水效应。利用数字散斑相关方法,研究了该种细砂岩试件不同部位的应变在试验过程中随时间变化,发现试样的应变在破坏过程中是严重不均匀的;基于TMT与DIC结果的比较,讨论了TMT方法得到的应力-应变曲线的有效范围。采用扫描电镜对回收试件的断裂表面进行微观观测,研究加载速率及饱和度对岩石破坏模式的影响。     

Experimental study on mechanical properties of reactive powder concrete

The axial compressive strength,axial tensile strength,elastic modulus,poisson ratio and stress-strain relationship of RPC are obtained by compressive tests and tensile tests of RPC prism.Mathematical models of axial compressive and axial tensile stress-strain relationship are established,from which the equivalent coefficient of compressive and tensile stress diagram of cross-section in RPC beam are deduced.The results provide the theory basis for the design of RPC structure and the wider popularization of RPC.     

应变速率对注浆体力学特性影响规律

为研究微震荷载作用下注浆加固体力学特性,以裂隙倾角30°、宽度4 mm的红砂岩裂隙注浆体为研究对象,借助岩石三轴伺服压力机进行变应变速率(10^-5 ~5×10^-3 s^-1)单轴压缩试验;然后从能量耗散、裂纹扩展及破坏形态等3个方面,分析变应变速率对注浆体力学特性的影响规律及机理. 研究表明:随着应变速率的增加,注浆体的峰值强度、弹性模量均随之而增大;且峰值强度与应变速率呈指数函数关系变化;注浆体受应变速率影响的响应分为敏感应变速率阶段和滞缓应变速率阶段,主要差异在于峰值强度变化率和弹性模量变化率;随着应变速率的增大,注浆体的总能量在增大;压密阶段是影响不同应变速率下注浆体力学特性的主要阶段;敏感应变速率阶段和滞缓应变率阶段中的压密阶段主要区别在于积散比大小,积散比进一步决定产生裂纹的多少和分布区域与规律;耗散能密度对注浆体破坏脱落面积以及粒径分布影响较大,耗散能密度越大,碎块越以大块为主(粒径大的比率逐渐增加),滞缓应变率阶段耗散能密度较敏感应变率阶段大,其破碎块体较敏感应变率阶段大. 研究在裂隙注浆加固体的变应变速率影响下力学特性,从能理原理、分形理论角度得到了其影响机理.     

人工制备有机质固化土力学特性试验研究

为了探讨有机质对水泥固化土物理力学特性的影响以及固化剂XGL2005的固化效果，在软土中添加腐植酸配制得到了不同有机质含量的人工有机质土，并进行了液塑限试验；另外，对单掺水泥固化与水泥添加固化剂XGL2005复合固化有机质土进行了无侧限抗压强度对比试验.试验结果表明,人工有机质土的液限以指数形式增长，塑限则呈线性形式增加；随着固化土中有机质质量分数的增加，固化土的强度呈对数形式下降；而随着固化剂XGL2005掺量的增加，固化土的强度呈幂函数形式增长；固化剂XGL2005可有效消除有机质的不利影响，显著增强水泥固化有机质土的效果.在分析水泥质量分数、固化剂掺量(质量分数)和龄期对强度影响规律的基础上，通过回归分析建立了既可考虑有机质质量分数对强度削减的影响，又能考虑水泥质量分数、固化剂掺量(质量分数)和龄期对强度增强影响的预测模型.     

聚丙烯腈纤维水泥土的力学性质试验研究

通过试验研究聚丙烯腈纤维对水泥土力学性质的影响,对水泥土的无侧限抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度、抗剪强度进行试验分析。结果表明:纤维能够明显的提高水泥土的各项力学性质,纤维对水泥土劈裂抗拉和抗折强度的提高优于纤维对水泥土抗压强度的提高,纤维能够大大提高水泥土粘聚力,以及相同上浮荷载下的抗剪强度。