预制混凝土墙体U型筋搭接连接受拉承载性能研究

装配式剪力墙结构的预制墙体采用U型筋搭接连接可提高效率、降低造价。为研究上下预制墙体U型筋搭接连接时,上下钢筋传力性能及其影响因素,对16个采用U型筋搭接连接的上下预制墙体进行了轴拉试验,试验参数包括U型筋直径、搭接长度、水平插筋直径和U型筋位置。分析了各试件的裂缝开展、破坏模式、荷载-位移曲线和各特征点荷载值、变形值。结果表明：搭接长度足够时,试件表现为U型筋被拉断或屈服;搭接长度不足时,试件表现为搭接区域混凝土被剪坏,水平插筋被剪断或剪屈;两种破坏形式中,水平插筋可提高U型筋搭接连接墙体的承载力。基于对试验结果的分析,提出了U型筋搭接连接在轴心荷载作用下的受拉承载力计算式,确定了U型分布筋搭接连接的搭接长度。对于常用直径的U型筋计算的墙体受拉承载力相对于试验测得的承载力误差在0.4%~11.0%之间,两者吻合较好。     

预制桥面板齿槽-U筋湿接缝受力机理分析

为改善装配式桥梁预制桥面系连接性能,提升施工效率,提出一种新型齿槽-U筋湿接缝构造。通过非线性有限元模型,从混凝土应变、结合面接触应力、U筋应力等方面分析了其受力机理,并对抗弯性能影响因素开展了参数化研究。结果表明：新型湿接缝弯曲破坏过程中,依次发生预制板齿槽根部混凝土开裂、结合面渐进损伤脱黏、U筋受拉屈服,最终因顶部混凝土压溃导致结构失效。模型存在明显的弹性段、弹塑性段和屈服段。所提出的湿接缝构造U筋传力可靠,极限荷载时已发生屈服。有齿槽模型开裂荷载较无齿槽模型提高30.1%。湿接缝模型抗弯承载力受U筋直径、桥面板厚度影响较大。湿接缝长度对裂后刚度与延性存在影响。     

预制空心板剪力墙抗震性能试验研究

装配整体式空心板剪力墙结构(EVE)采用钢筋间接搭接实现上下层预制墙、同层相邻预制墙的连接。通过3个空心板剪力墙的拟静力试验,研究钢筋间接搭接、接缝构造、灌孔构造边缘构件的可行性。结果表明：竖向孔、水平孔内连接钢筋与对应的空心板内竖向、水平钢筋同一位置应变随水平力的变化规律相同,空心板剪力墙边缘构件竖向钢筋、竖向接缝水平钢筋间接搭接可依靠桁架机制有效传递钢筋拉压力;试件均实现了预期的破坏模式,竖向孔、水平孔内后浇混凝土可与空心板共同工作;压剪破坏的空心板剪力墙受剪承载力试验值为JGJ 3—2010《高层建筑混凝土结构技术规程》(简称《高规》)现浇剪力墙公式计算值的1.77倍,压弯破坏的空心板剪力墙受弯承载力试验值为《高规》现浇剪力墙公式计算值的1.15~1.23倍,可按《高规》现浇剪力墙斜截面受剪承载力、正截面受压承载力计算方法计算EVE空心板剪力墙的承载力;空心板剪力墙极限位移角为1/66~1/54,满足罕遇地震作用下剪力墙结构弹塑性变形能力的要求;灌孔边缘构件可采用全预制构造(竖向钢筋间接搭接,箍筋布置于空心板内)代替半预制构造(竖向孔内竖向钢筋贯通,箍筋布置于竖向孔内);空心板剪力墙水平接缝具有良好的抗滑移能力。     

预制拼装板湿接缝U形钢筋连接构造受弯性能对比分析

对市政地下浅埋混凝土箱形工作井进行预制拼装化改造可取得良好的经济、社会效益,拼装接缝的传力性能较为关键。提出3种非叠合式预制板拼装接缝的钢筋连接构造,在已有试验研究的基础上,使用ANSYS有限元软件对3种钢筋连接构造的湿接缝受弯性能进行数值模拟分析,模拟结果与试验数据吻合较好。研究结果表明,带搭接段的U形纵筋加横向插销筋锁定的钢筋构造从加工及布筋容许误差、拼装难度、受弯性能等方面更具优势。     

复合齿槽U型筋搭接连接装配式剪力墙抗震性能试验研究

复合齿槽U型筋搭接连接装配式混凝土剪力墙由预留复合齿槽区预制墙体、暗柱及上下层墙体U型筋连接节点组成。为研究该装配式剪力墙的抗震性能,通过1个现浇和3个预制剪力墙试件的低周反复加载试验,对比分析了各剪力墙的破坏形态、滞回特性、承载力、延性、刚度退化和钢筋应变。结果表明：所有剪力墙破坏形态均为暗柱纵筋压屈、墙体两侧底部混凝土压碎剥落的压弯破坏;采用双填料口能够保证复合齿槽后浇区混凝土的密实度,复合齿槽区形成的暗梁对墙体底部具有强化作用;剪力墙竖向分布钢筋采用U型筋在复合齿槽区搭接连接能够有效传递钢筋应力;相同轴压比条件下,预制剪力墙承载力约为现浇剪力墙的90%;预制剪力墙的极限位移角为1/72~1/51,平均位移延性系数均大于5;同一位移下,预制剪力墙的累积耗能略大于现浇剪力墙。可采用GB 50010—2010中建议公式计算复合齿槽U型筋搭接连接装配式剪力墙的压弯承载力,计算结果偏于安全。     

预制小箱梁桥新型桥面板接缝设计与工程应用

基于嘉闵高架桥,为推进快速公共理念和施工现代化,提出预制小箱梁桥新型混凝土桥面板接缝设计方案,采用两侧U型钢筋交错布置,避免大量现场焊接作业并降低现场混凝土湿作业量。通过物理模型试验研究,验证新型接缝技术在抗裂性能、抗弯承载力上的表现,优化了U型筋锚固长度。工程实用经验表明,预制小箱梁桥新型桥面板接缝技术可显著提高现场的施工速度,是典型工业化建造技术,具有优异的推广前景。     

采用全装配水平接缝的预制混凝土剪力墙抗震性能研究

提出一种“螺栓-钢连接件-套筒”形式的全装配预制混凝土剪力墙水平接缝方案。为研究该水平接缝的工作性能,设计了普通剪力墙和采用全装配式水平接缝的预制混凝土剪力墙,完成了低周反复静力加载试验,利用有限元方法对其进行数值模拟,分析了全装配式水平接缝方案套筒布置与搭接钢筋直径对墙片水平受剪承载力的影响。研究结果表明：普通墙和预制墙的破坏形式均为受弯破坏,极限位移角相近,分别为1/43和1/45,预制墙水平受剪承载力比普通墙稍高,延性和耗能比普通墙略差。由钢筋破坏形态和应变结果可知,套筒能有效传递钢筋内力,水平接缝为墙片提供了可靠的竖向连接,采用全装配式水平接缝方案的预制混凝土剪力墙总体抗震性能良好。数值模拟结果与试验结果基本吻合,套筒布置与搭接钢筋直径对墙片水平受剪承载力具有明显影响,优化套筒布置与搭接钢筋直径可以进一步提高全装配式墙体的水平受剪承载能力。     

螺旋箍筋约束高强钢筋浆锚搭接单向拉伸试验研究

设计制作了9组共78个螺旋箍筋约束高强钢筋浆锚搭接试件,通过单向拉拔试验,研究了其破坏机理以及钢筋强度、混凝土强度、钢筋搭接长度、螺旋箍筋形式等因素对搭接性能的影响。结果表明：未配置螺旋箍筋的浆锚搭接试件主要破坏模式为混凝土的锚固失效开裂,且其承载力和强屈比随钢筋搭接长度的增加逐渐增加;配置螺旋箍筋后,钢筋搭接长度大于0.80l_ab(l_ab为钢筋基本锚固长度)时,试件主要破坏模式为钢筋受拉屈服且其极限承载力较稳定;钢筋搭接长度为0.56l_ab时,试件端部混凝土出现开裂,部分试件的极限承载力显著降低。建议实际工程中钢筋直径为16mm时,螺旋箍筋约束高强钢筋浆锚搭接的搭接长度取0.80l_ab;其他直径钢筋可参考该搭接长度并经过试验验证后应用。     

套筒约束浆锚搭接新型接头及其在预制剪力墙试验中应用

提出了一种拥有自主知识产权的Ⅰ型、Ⅲ型套筒约束浆锚搭接新型接头。进行了以钢筋直径和搭接长度为变化参数的63个Ⅰ型接头和63个Ⅲ型接头的单向拉伸试验,研究了接头的破坏形态、承载力及荷载-位移曲线。进行了一片现浇剪力墙及纵筋采用Ⅰ型、Ⅲ型套筒约束浆锚搭接的两片预制剪力墙的拟静力试验,对比分析了现浇与预制剪力墙的滞回曲线、骨架曲线、耗能能力及承载力。试验结果表明:Ⅰ型套筒接头的搭接长度为钢筋直径的12.5倍,钢筋直径小于20 mm的Ⅲ型接头的搭接长度为20倍的钢筋直径;预制墙的开裂水平力大于现浇墙,耗能能力比现浇墙好。套筒约束浆锚搭接接头可用于预制混凝土结构的钢筋连接。     

新型接缝抗弯性能实验研究及拉压杆模型分析

高寒地区全年中可供施工季节短,而全预制T形梁的运用是克服施工期短的有效方法之一。文章对连接全预制T形梁的新型接缝的力学性质进行了实验及理论分析研究。5片不同接缝参数的足尺梁试件在弯矩荷载下进行实验,根据实验结果分析选出接缝最优参数。运用拉压杆力学模型分析新型接缝的力学特性,得出的结果与实验结果、梁理论分析值进行对比。研究表明:新型接缝能够提供足够的抗弯承载力。横向钢筋的搭接长度与间距是新型接缝的最重要的参数,为满足新型接缝的抗弯承载力要求,搭接长度应不小于150 mm。基于拉压杆力学模型的新型接缝极限承载力值小于实验值,偏保守,说明了拉压杆力学分析方法的可行性。     

装配式大悬臂分段预应力混凝土盖梁抗弯性能研究

对盖梁预制拼装提出小剪力键分段预应力拼装方案,在此基础上设计2个试件,分别进行满载均匀加载和偏载加载。针对大悬臂盖梁的受力特性,提出大悬臂预制盖梁的循环加载方案,进行正常使用极限状态和模拟地震荷载阶段的加载。通过试验现象和试验数据,对裂缝发展、破坏形态及承载力等进行分析;研究受力类型对试件抗弯性能的影响,总结盖梁抗弯和抗扭的破坏规律。从荷载位移滞回曲线、接缝张开、普通钢筋应变、预应力筋应变及混凝土应变等结果,定量比较预制拼装盖梁加载工况下的特点。试验研究结果表明:分段预应力盖梁的拼接缝是盖梁的薄弱环节,偏心荷载作用下,素混凝土剪力键彻底剪坏,盖梁的极限承载力降低11%;分段预应力盖梁的开裂荷载安全系数为1.1,极限承载力安全系数为1.8。     

钢板梁桥U形钢筋湿接缝力学性能试验研究

U形钢筋湿接缝是一种具有良好受力并能适应桥梁快速施工的接缝形式。针对中小跨径钢混组合梁桥墩顶负弯矩区域处横向U形湿接缝处于受拉状态,混凝土可能开裂的特点,设计制作3组U形钢筋湿接缝拉伸试件,通过静力拉伸试验分析不同钢筋搭接长度、搭接形式对接缝受力性能及抗裂性能的影响。结果表明:3个试件混凝土开裂区域均在接缝范围内,最先开裂及最大裂缝的位置位于湿接缝与桥面板的施工缝处,设计或施工时应予以关注;U形钢筋采用焊接或增加搭接长度可减小钢筋平均应力,U形钢筋采用交错形式时钢筋平均应力增加约16.8%。     

节段预制拼装箱梁桥抗剪性能试验研究

湿接缝纵向拼装的方法在节段预制拼装桥梁中得到广泛应用,但是湿接缝结合面抗剪受力性能研究较为缺乏。以某高速公路20 m装配式预应力混凝土简支箱梁桥为背景,设计了节段预制拼装箱梁桥的抗剪性能足尺模型试验,对桥梁湿接缝节段的抗剪性能进行了研究,建立了试件的有限元计算模型。研究结果表明,现浇接缝和相邻节段预制箱梁的挠度在试验初期变形基本一致;当荷载超过600 kN时,挠度差明显增大;当试验荷载达到1 100 kN时,湿接缝与箱梁混凝土的结合面失去传递荷载的能力,试验模型发生破坏;采用节段预制拼装的箱梁桥,其破坏模式是先结合面开裂后湿接缝混凝土开裂破坏;施加并提高纵向预应力,可以提高拼接箱梁桥结合面开裂后的承载能力。     

钢筋连接方式对叠合板抗弯性能影响研究

为了研究不同的钢筋连接方式对预应力混凝土叠合板的抗弯性能的影响,设计并进行了8个预应力混凝土叠合板的抗弯试验。采用足尺模型研究了预制混凝土底板间隙、端部连接钢筋直径、连接方式等因素对预应力混凝土叠合板抗弯性能的影响。结果表明,预应力混凝土叠合板的抗弯性能与预应力混凝土底板间隙、端部连接钢筋直径关系不大,而与连接方式有关;采用传统胡子筋连接的预应力混凝土叠合板的开裂荷载与极限承载力均明显大于采用端部连接钢筋连接的预应力混凝土叠合板,同时采用传统胡子筋连接的预应力混凝土叠合板的抗弯刚度更大,钢筋与混凝土粘结性能更好。试验中预制底板与后浇层混凝土的粘结锚固性能是影响预应力混凝土叠合板抗弯性能的关键因素,实际工程中预制底板表面的粗糙处理是必不可少的。     

大剪跨比预制空心板剪力墙抗震性能试验研究#br#

预制空心板剪力墙结构是一种新型装配式剪力墙结构。为研究预制空心板剪力墙的抗震性能、同层相邻预制空心板的整体性、采用水平插筋间接搭接连接的水平钢筋的抗剪作用、灌孔边缘构件的有效性,完成了6个轴压比设计值为0.3、剪跨比为1.61~2.42、压弯破坏为主的空心板剪力墙试件的拟静力试验。试验结果表明：试件的破坏形态均为压弯破坏,实现了预期的强剪弱弯设计目标,水平钢筋能有效抵抗水平剪力;试件的水平力-位移滞回曲线比较饱满,极限位移角为1/72~1/38,可按现浇剪力墙计算偏心受压空心板剪力墙的受压承载力;同层相邻空心板之间竖向接缝的开裂宽度小,接缝两侧构件竖向错动小,斜裂缝在竖向接缝处连续,直接拼接连接、后浇竖向拼缝连接都能使空心板成为整体;采用灌孔边缘构件的空心板剪力墙,其抗震性能满足现行规范要求。     

超高性能混凝土节段预制拼接梁受弯性能试验研究

为研究预应力超高性能混凝土(UHPC)拼装梁的受弯性能,完成了5片试验梁,研究参数主要为有、无拼接缝,键齿类型及预压应力。获取了试验梁的破坏模式、受拉区钢绞线应力增量、荷载-挠度曲线及应变分布规律。试验发现:试验梁均呈现典型的弯曲破坏,受压区UHPC均压碎,破坏时受压边缘的最大压应变可达7.2×10-3以上,无论是否设置拼接缝应变沿截面高度的分布规律基本满足平截面假定;与整浇梁裂缝不同,拼接梁的弯曲裂缝主要集中在拼接缝位置; UHPC试验梁均具有较好的延性,且拼接梁的延性优于整浇梁;预压应力会影响试验梁的开裂荷载,但对极限荷载的影响较小; UHPC拼装梁比同条件下整浇梁的抗弯承载能力低9%～15%,接缝构造对抗弯承载能力也有一定影响,多齿构件承载力比同条件下单齿构件的低4.5%,平齿构件承载力比多齿构件的低5.7%。基于试验分析发现美国国家公路交通管理学会AASHTO标准节段梁设计提出的接缝折减系数基本适合UHPC节段拼装梁,但折减系数还应与键齿类型有关。     

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。     

无腹筋锈蚀钢筋混凝土梁承载能力的计算

锈蚀钢筋混凝土梁的承载力不仅与纵向钢筋的截面损失有关 ,而且和钢筋与混凝土之间的粘结强度的降低、混凝土保护层中出现的纵向锈胀裂缝有关。本文先考虑了由于钢筋的截面损失引起的钢筋混凝土梁的抗弯承载力的降低 ;再在梁 拱共同作用抵抗剪力的机制上 ,计算了无腹筋锈蚀钢筋混凝土梁的抗剪承载力 ,进而得到了无腹筋锈蚀钢筋混凝土梁的承载力及其相应的破坏模式。对一实例的计算结果表明 ,当混凝土保护层出现纵向锈胀裂缝后 ,钢筋与混凝土之间的极限粘结强度相应降低 ,梁的破坏模式由受弯破坏转向受剪破坏 ,承载能力有较大的降低。同时 ,锚固区的粘结强度的降低 ,导致梁也可能发生粘结锚固破坏。     

预制预应力综合管廊受力性能试验研究

以2010年上海世博会园区综合管廊工程为背景,通过接头和整体结构足尺模型的单调静力试验,对采用预应力筋连接的预制预应力综合管廊的受力性能进行了较为系统的研究。接头试验研究结果表明:采用预应力筋连接的预制预应力综合管廊接头的受力过程分为消压、屈服和极限破坏三个阶段;破坏形态为预应力筋首先屈服,随后受压区混凝土压碎;破坏机制为桁架机制;接头抗弯承载力为设计弯矩的2.1倍,抗弯刚度随外荷载的增大而减小;接头试件的位移延性系数达到2.8,接头拼缝的转角延性系数达到3.1。整体结构试验研究结果表明:在四侧壁等值对称荷载作用下,采用预应力筋连接的预制预应力综合管廊整体结构的受力过程可分为开裂、屈服和极限破坏三个阶段;破坏形态为接头与整浇侧壁端部截面屈服,结构形成塑性机构,达到承载能力极限状态;破坏机制为弹簧铰闭合框架机制;整体结构试件的极限承载力为设计荷载的3.2倍;整浇侧壁和含拼缝侧壁的位移延性系数分别达到3.87和2.91。本文研究成果为2010年上海世博会园区综合管廊建设以及预制预应力综合管廊的推广应用提供了技术依据。     

槽口-无粘结水平接缝预制剪力墙压弯承载力研究

为研究槽口-无粘结水平接缝预制剪力墙压弯承载力的计算方法,分析无粘结钢筋“应变滞后”引起的变形区段、受拉钢筋应力和相对界限受压区高度的变化,考虑该变化提出了槽口-无粘结水平接缝预制剪力墙的压弯承载力计算公式,并根据槽口-无粘结水平接缝预制剪力墙的低周反复试验进行了验证,结果表明,试验值与理论值吻合较好。分析无粘结度和无粘结长度对压弯承载力的影响,结果表明,大偏心受压时,无粘结度对承载力影响较小,小偏心受压和界限状态时,无粘结度越小,承载力越大;无粘结长度对承载力影响较小,可忽略。对槽口-无粘结水平接缝预制剪力墙和现浇剪力墙的抗震性能进行对比,结果表明,槽口-无粘结水平接缝预制剪力墙具有较高的延性及耗能能力,槽口使接缝处无滑移。本研究提出了一种设置普通钢筋无粘结段的预制剪力墙压弯承载力的计算方法,期望能为工程应用提供参考。