预制混凝土夹心墙板热工性能模拟与计算分析

采用有限元软件ABAQUS对4块采用不同连接件的预制混凝土夹心墙板的热工性能进行模拟,并将模拟值与试验值进行对比分析;同时,对拉接件的热桥效应进行理论计算并分析。结果表明:与无连接件的预制墙板相比,采用纤维连接件的墙板的传热系数提高8%,而采用金属连接件的墙板分别提高20.9%与14.3%;由于软件模拟与真实试验条件存在一定偏差,导致二者的结果存在一定程度的误差;修正的区域法可较准确的计算墙板的热阻,可为计算墙板的热阻值提供依据。     

Structural performance of a façade precast concrete sandwich panel enabled by a bar-type basalt fiber-reinforced polymer connector

In this study, a novel diagonally inserted bar-type basalt fiber reinforced polymer (BFRP) connector was proposed, aiming to achieve both construction convenience and partially composite behavior in precast concrete sandwich panels (PCSPs). First, pull-out tests were conducted to evaluate the anchoring performance of the connector in concrete after exposure to different temperatures. Thereafter, direct shear tests were conducted to investigate the shear performance of the connector. After the test on the individual performance of the connector, five façade PCSP specimens with the bar-type BFRP connector were fabricated, and the out-of-plane flexural performance was tested under a uniformly distributed load. The investigating parameters included the panel length, opening condition, and boundary condition. The results obtained in this study primarily indicated that 1) the bar-type BFRP connector can achieve a reliable anchorage system in concrete; 2) the bar-type BFRP connector can offer sufficient stiffness and capacity to achieve a partially composite PCSP; 3) the boundary condition of the panel considerably influenced the out-of-plane flexural performance and composite action of the investigated façade PCSP.     

T形板肋对预制带肋底板混凝土叠合板弯曲疲劳性能的影响

为研究T形板肋对预制带肋底板混凝土叠合板弯曲疲劳性能的影响,对3块T形肋底板叠合板和1块整浇板进行弯曲疲劳性能对比试验,主要考察T形板肋与疲劳荷载幅值对试件疲劳破坏形态及疲劳损伤程度的影响,得到了在不同疲劳循环加载次数下的跨中动位移、混凝土应变、预应力筋应变、残余变形等,分析了在不同疲劳循环加载次数下的刚度退化情况、荷载应变分布规律、裂缝分布规律及剩余承载力等。研究结果表明,经历200万次疲劳循环加载后,T形肋底板叠合板无明显的刚度和强度退化,增设T形板肋的叠合板能达到与整浇板相同的弯曲疲劳性能;T形肋底板叠合板正截面弯曲疲劳强度计算可采用普通预应力混凝土受弯构件正截面疲劳应力验算的4个假定,最终以此建立了其正截面弯曲疲劳强度验算方法。     

竹筋-陶粒混凝土复合板的热工性能研究

经对150 mm厚竹筋-陶粒混凝土复合板进行热工试验及计算分析,得出竹筋-陶粒混凝土复合板的传热系数K=0.625W/(m2·K),热惰性指标D=8.610;并采用ABAQUS有限元分析软件对竹筋-陶粒混凝土复合板的热工性能进行模拟,进一步研究竹筋-陶粒混凝土复合板的传热特点,分析结果显示,有限元分析结果与试验结果吻合较好.本模型作为竹筋-陶粒混凝土复合板热工计算的依据,其热流的传递主要通过斜向竹筋.     

预制带肋底板混凝土双向叠合板实用弹性计算方法

针对预制带肋底板混凝土双向叠合板按单向板设计时传力模式不合理,以及采用正交构造异性板方法求解时计算量大、不便于工程设计采用的问题,通过引入等效跨度比,提出了一种实用弹性计算方法:将双向叠合板的形状按等效跨度比修正后视作各向同性板计算。采用该实用弹性计算方法,仅需知道等效跨度比便可查用各向同性板的弹性计算系数进行双向叠合板的设计。     

含线连接夹心保温外挂墙板装配式混凝土剪力墙结构抗震性能研究

预制混凝土夹心保温外挂墙板与主体结构间常采用线支承的连接方式。为研究采用这一连接方式的外挂墙板对主体结构的刚度与抗震性能的影响,设计制作了2个分别含不开洞和开洞外挂墙板的剪力墙试件和1个作为对比的纯剪力墙试件,并进行了拟静力试验。结果表明：剪力墙试件的破坏模式差别不大,均是梁端先出现塑性铰,然后墙肢端部纵筋屈服,最终均是梁端、墙肢端部塑性铰区混凝土被压碎而破坏;采用上部线连接且避开塑性铰区,底部限位连接的方式能够实现与纯剪力墙试件相同的梁铰屈服机制;含外挂墙板可使结构初始刚度、承载力和耗能能力略有提高。在试验研究的基础上,采用ANSYS有限元软件对试件受力过程进行了数值模拟研究,与试验结果对比表明,所建立的有限元分析模型可以较好地模拟试件受力过程和破坏形态,可为下一步研究提供参考。     

水泥粉煤灰复合夹芯墙板的研制

以聚苯乙烯泡沫塑料板、水泥、粉煤灰、增强纤维和外加剂为主要原料生产的水泥/粉煤灰复合夹芯墙板,具有节能保温效果优异和工业废物粉煤灰利用率高的特点,初步探讨水泥/粉煤灰复合夹芯墙板的界面结合机理。     

含烧结砖骨料预制再生混凝土叠合梁抗弯性能试验研究

设计了C35和C45混凝土叠合梁各4根,其中预制部分采用含烧结砖骨料再生混凝土,后浇部分采用普通混凝土,预制部分含烧结砖再生骨料取代率分别为0%、33.3%、66.7%和100%,并进行了预制再生混凝土叠合梁抗弯试验,以研究不同混凝土强度等级、再生骨料取代率对混凝土叠合梁抗弯性能的影响。试验结果表明:预制部分再生骨料的取代率与梁的刚度并未有明显关联;预制部分再生骨料取代率并不会明显改变混凝土梁的延性,极限状态没有明显区别;预制再生混凝土叠合梁的抗弯承载力、刚度与规范值接近,实际工程中可以在混凝土叠合梁的预制部分采用较高取代率的再生混凝土;在适用性方面,预制部分再生骨料取代率的提高会加剧裂缝宽度的发展。     

Analytical investigation of hybrid composite precast beams with modified strain compatibility for entire history of nominal flexural capacity

The strain compatibility documented in Chapter I of the American Institute of Steel Construction 360‐10 (AISC, 2010) was modified to provide accurate analytical solution for hybrid composite precast beams. In the proposed method, locations of neutral axis of the section are investigated to formulate all possible equilibrium equations of stress fields of composite sections. The only neutral axis satisfying all stress fields is then found for composite sections for entire loading history including yield and maximum load limit state and between those limit states. Finally, the nominal moment capacity of hybrid composite precast beam is calculated based on the correct neutral axis. Experimental study was conducted to verify the accuracy of the proposed method. The test results for hybrid composite precast beams agreed very well with the analysis results. The capacity difference between them is less than 4.8%. This study also compares the proposed design method with the conventional strength addition method, showing that the conventional method underestimated structures leading to over‐design. It was found that the new approach predicted the behaviors of hybrid composite precast beams more accurately than the conventional methods. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

装配式内置双钢套管混凝土组合#br# 剪力墙的抗震性能试验研究

提出一种可适用于高层建筑的装配式内置双钢套管混凝土组合剪力墙,通过6个剪跨比为2.86的两层组合剪力墙试件的拟静力抗震试验,考察试件的装配整体性,研究组合墙体的破坏机理和抗震性能。结果表明：试件的破坏形态整体为弯剪复合破坏,特征表现为约束边缘构件的竖向钢筋和外钢管受拉屈服、混凝土压溃、外钢管有压鼓曲,剪切斜裂缝明显;连接坐浆层和预制墙体均有裂缝发展和分布,两者之间无相对错动;试件滞回曲线有捏拢现象,峰值荷载后骨架曲线有平缓承载力下降段,塑性变形和延性能力良好,表现出良好的装配整体性;螺栓径向固结内、外钢管可实现钢套管间的约束和连接;平面外荷载偏心对滞回性能有重要影响,较大偏压矩试件仍有较好的变形和延性能力,内置钢管混凝土芯柱发挥了可靠连接作用,可提高装配墙体的面外压弯能力;钢管混凝土截面含量比小的试件有较大的位移延性,预制组合墙的参数组合还需优化。     

预制混凝土支护管桩在深基坑工程中的应用

先张法预应力预制混凝土支护管桩作为一种新型的基坑支护桩,具有桩身质量好、强度高和成桩可靠等特点值得推广与应用。基于基坑位移计算方法,分析了采用预应力预制混凝土支护管桩进行基坑支护,影响其位移变化的参数,并结合南京邮电大学科研综合楼基坑工程实例,介绍了支护桩的布置方式,对比了基坑位移的理论计算值与实测值,结果表明：计算位移变化平缓,最大值约在17.0～23.2 mm之间;现场实测的最大水平位移值在16.10～21.50 mm之间,二者数值接近,变化规律基本一致,证实了预应力预制混凝土支护管桩用于基坑支护的可靠性和有效性,值得在同类工程中参考。     

Experimental investigation of the influence of steel joints upon the flexural capacity of precast concrete columns

In previous studies, the authors have shown that successful modular construction depends on using the correct types of joint connections. In this experimental study, steel beam–column joint connections were shown to be very efficient in facilitating the construction of modular frames while ensuring sufficient flexural moment capacity at the joints to resist lateral loads. This research also included an investigation of the behavior, the crack pattern, and the flexural moment capacity of concrete columns with hybrid composite joints by means of structural experiments on three specimens. Three column specimens were subjected to cyclic loading under displacement control using an oil jack. The influence of including steel sections at the beam–column joint upon the flexural moment capacity of the column was studied, and the use of concrete–steel hybrid composite joints was found to increase the flexural structural performance of the concrete columns. The flexural moment capacity in the maximum load limit state of a concrete column with steel joints was 43.2% greater than that of a conventional reinforced concrete column without steel joints. The steel section in the joint was found to greatly contribute to the flexural moment capacity and to the modular construction technologies.     

栓钉钢板企口预制混凝土梁端受力性能试验研究与设计方法

栓钉钢板企口为钢板两侧焊接栓钉的一种钢质企口,可作为预制混凝土次梁端的铰接节点。为研究栓钉钢板企口预制混凝土梁端受力性能,进行了8个试件的静力加载试验,得到了栓钉钢板企口梁的破坏模式、挠度曲线、栓钉应变、钢筋应变及梁端剪切变形等试验结果,分析了最外侧栓钉距梁端距离C1和梁端配筋构造对试件承载力及变形能力的影响,进一步分析了栓钉钢板企口梁端的传力机理,并提出了相关的设计方法。结果表明：试件的破坏模式有两种,分别为梁端剪撬或剪压破坏和钢板企口栓钉剪扭破坏;C1为60mm试件的梁端混凝土被撬开且破坏突然;C1为100mm试件的承载力平均比C1为60mm的试件提高27%,但C1为210mm试件的承载力却比C1为100mm的试件降低5%;梁端箍筋加密可提高试件承载力;可采用拉压杆模型计算栓钉钢板企口混凝土梁端的受剪承载力。建议将GB/T 51231—2016《装配式混凝土建筑技术标准》中的最外侧栓钉到梁端面的最大距离由200mm调整为100mm,且梁端优先采用C形筋的配筋形式。     

一类新型陶粒混凝土夹芯楼板力学性能试验研究

陶粒混凝土夹芯楼板是一种压型钢板与陶粒混凝土的组合楼板,其空腹部分采用聚苯乙烯板填充,是一种新型轻质节能板材。依据对三块该种板材的力学试验,对该种板材的受力机理、力学性能进行了较全面的分析,同时给出了弯剪承载力和刚度的计算方法,可为该种板材的推广和工程应用提供参考。     

钢筋混凝土T型叠合梁静力性能试验研究

本文研究的钢筋混凝土T型叠合梁包括两种,其中叠合梁一由倒T型预制梁、预制板和现浇板组成,叠合梁二由矩形预制梁、预制板和现浇板组成。进行了两种叠合梁及现浇对比梁在单调荷载下的足尺模型试验,对叠合梁的破坏形态、预制梁与预制板之间和预制板与现浇板之间的滑移、截面整体工作性能、正截面受弯承载力与位移延性等进行了研究。研究表明:叠合梁与现浇梁均发生了弯曲破坏;在受力全过程中,叠合梁的截面应变分布满足平截面假定的要求;峰值荷载作用下,叠合梁中实测的预制梁与预制板之间和预制板与现浇板之间的滑移分别小于0.15mm和0.09mm,表明本文采取的叠合面抗剪构造措施是有效的;叠合梁的正截面受弯承载力较相应的现浇梁低4%～12%;3个试件都具有良好的延性特性,其位移延性系数均大于6.0,且叠合梁的位移延性较现浇梁的低1%～15%。研究结果表明,本文研究的两种钢筋混凝土T型叠合梁与现浇对比梁的总体性能均较为接近,均可满足工程设计要求。     

RC加气混凝土砌块组合墙加固框架抗震性能试验研究

RC加气混凝土砌块组合墙(简称组合墙)是由混凝土梁柱网格与加气混凝土砌块组合形成的一种轻型网格式抗震墙,可用于框架结构的抗震加固。笔者进行了1/2比例空框架试件、组合墙试件和组合墙加固框架试件的低周反复荷载试验,分析了各试件的主要破坏过程,对比了组合墙加固框架前后试件承载能力、刚度等抗震性能变化。试验结果及分析表明:组合墙加固框架后承载力、抗侧刚度有较大幅度提高,中大震及大震阶段其承载力、等效刚度约为空框架和组合墙单独受力之和的0.9倍,两者具有良好的协同工作性能;加固试件的破坏过程基本上遵循填充砌块混凝土框格外框架的破坏顺序,能够发挥组合墙多重抗震防线的特点,采用RC加气混凝土砌块组合墙加固框架是一种较为经济实用的加固方法。     

爆炸荷载下混凝土梁中混凝土和钢筋应变率研究

钢筋和混凝土的应变率分析对混凝土梁的抗爆炸设计和验算至关重要.但是,爆炸荷载在混凝土梁中诱发的应变率远超出现有试验技术范围.目前的处理方法主要是将应变率(ε)假设为定值或采用加载率取代应变率,这样的简化直接降低了相关研究成果的科学性和可信度.根据爆炸荷载的作用特征,采用通用的单自由度模型,从杜哈姆(Duhamel)积分入手,研究爆炸荷载下钢筋混凝土梁任意截面应变率的分析方法,推导跨中截面应变率的计算式,分析跨中截面最大应变率及影响因素.分析结果较好地反映了混凝土梁的动力特性,为深入研究钢筋混凝土梁及其他受力构件在爆炸荷载下的动力响应特性提供了理论依据.     

Research progress and application of coarse aggregate ultra high performance concrete used for lightweight steel-concrete composite structure

粗骨料超高性能混凝土(ultra high performance concrete, UHPC)是实现钢-混凝土组合结构轻量化的重要载体，分析了粗骨料UHPC的性能优势和技术瓶颈，综述了粗骨料UHPC力学性能、体积稳定性、韧性和施工性能的提升原理、技术措施和作用效果，得到诱导、加速胶凝材料水化调控水化产物和微结构，可发挥粗骨料刚性骨架作用，提升常温下力学性能，使其弹性模量可达近60GPa，徐变系数低于0.4；掺加内养护剂、功能性聚合物抑制内部相对湿度下降，采用膨胀剂补偿收缩变形，可降低自收缩超过60%，提高抗裂能力；基于聚合物基体增韧和骨料-纤维协同增韧，提升拉伸韧性，可使粗骨料UHPC拉伸强度达10MPa；采用微纳米材料和选择性吸附聚合物，调控流变性能，可实现施工的高流动与物相均匀分布的统一。介绍了粗骨料UHPC典型应用工程，通过提高钢-混凝土组合结构的刚度、抗裂性能和抗疲劳性能，大幅降低结构自重，有效提升了桥梁的跨越能力。     

基于钢-混凝土组合结构轻量化的粗骨料超高性能混凝土研究进展与应用

粗骨料超高性能混凝土(ultra high performance concrete, UHPC)是实现钢-混凝土组合结构轻量化的重要载体,分析了粗骨料UHPC的性能优势和技术瓶颈,综述了粗骨料UHPC力学性能、体积稳定性、韧性和施工性能的提升原理、技术措施和作用效果,得到诱导、加速胶凝材料水化调控水化产物和微结构,可发挥粗骨料刚性骨架作用,提升常温下力学性能,使其弹性模量可达近60GPa,徐变系数低于0.4;掺加内养护剂、功能性聚合物抑制内部相对湿度下降,采用膨胀剂补偿收缩变形,可降低自收缩超过60%,提高抗裂能力;基于聚合物基体增韧和骨料-纤维协同增韧,提升拉伸韧性,可使粗骨料UHPC拉伸强度达10MPa;采用微纳米材料和选择性吸附聚合物,调控流变性能,可实现施工的高流动与物相均匀分布的统一。介绍了粗骨料UHPC典型应用工程,通过提高钢-混凝土组合结构的刚度、抗裂性能和抗疲劳性能,大幅降低结构自重,有效提升了桥梁的跨越能力。     

机制砂混凝土工作性能及强度影响因素研究

研究了颗粒岩性及形貌对机制砂混凝土工作性能和抗压强度的影响规律。结果表明,不同颗粒岩性对机制砂混凝土工作性能影响与原岩的表观结构、石粉含量、MB值等因素相关,石灰岩和石英岩为原岩的机制砂混凝土工作性能明显优于花岗岩和片麻岩为原岩的机制砂混凝土。不同岩性种类对机制砂混凝土抗压强度影响因素主要包括原岩的表观结构、原岩的压碎指标,以石灰岩为原岩的机制砂混凝土抗压强度最优。采用冲击式破碎和反击式破碎的机制砂颗粒形貌最接近球形,机制砂比表面积相对较小,拌合物的工作性能良好。经辊式破碎的机制砂颗粒粗糙度较大,这提高了骨料与浆体间的机械咬合作用,提高了混凝土的抗压强度。