预应力混凝土钢桁架叠合板受弯性能试验与理论研究

通过在预应力混凝土平板上增设钢桁架方式,提出一种预应力混凝土钢桁架叠合板,解决了现阶段其他类型叠合板用预制底板存在开裂荷载较低、临时支撑密集等问题。为研究不同桁架类型对预制底板及叠合板受弯性能的影响,对6块预制底板试件和4块叠合板试件开展了静力加载试验,得到其破坏特征、开裂荷载、挠度曲线及应变分布等。试验结果表明：钢桁架能够显著提高底板的开裂荷载,其中钢管桁架底板试件的开裂荷载最高,达到平板试件的194%以上,适用跨度最大达到9m;不同桁架类型底板试件的破坏模式存在一定差异,钢板桁架、钢管桁架和钢筋桁架预制底板的破坏特征分别为钢板屈曲、焊缝断裂及钢筋弯曲;钢桁架能显著增强底板及叠合层混凝土的整体受力及协同工作性能;桁架类型对叠合板的受弯性能影响较小,不同桁架类型叠合板的开裂荷载均相同,开裂挠度差异在10%以内。基于试验结果,建立了底板上弦失稳弯矩计算公式,并提出预制底板失效弯矩应取开裂弯矩与上弦失稳弯矩的较小值,计算值与试验值吻合较好。     

新型带可拆桁架肋叠合双向楼盖试验

为了研究新型带可拆桁架肋叠合双向楼盖的力学性能,进行了2块不同配筋形式新型叠合双向板和1块现浇双向板的静载试验,对新型叠合双向板的施工阶段进行了模拟加载试验,在未设支撑的情况下,测试了预制板在施工荷载作用下的挠度,并对比分析了试件在使用阶段的裂缝分布、破坏形态、刚度变化、挠曲变形、开裂荷载、受弯承载力、整体工作受力性能等基本力学性能。结果表明:预制板在施工阶段的挠度限值满足规范要求,桁架肋在新型叠合双向板的施工阶段起支撑作用,承担施工荷载,在施工过程中可不另设支撑; 新型叠合双向板与现浇双向板的裂缝分布、破坏形态、承载能力基本相同,开裂荷载较现浇双向板提前; 与现浇双向板相比,新型叠合双向板中叠合层和预埋件在一定程度上削弱了楼板的整体性,但影响不大; 在配筋面积基本相同的情况下,预制板内采用细钢筋可以提高叠合双向板的抗裂性能; 在使用阶段,自然粗糙面的构造措施能够较好地保证叠合面的抗剪能力,在弹性受力阶段预制板和后浇层能够协同工作,具有良好的整体性。     

预应力混凝土带肋叠合板受弯性能试验与设计关键问题研究

预应力混凝土带肋叠合板(PCCSCR)是叠合楼板的一种，可实现长线生产，具有生产效率高、成本低、抗裂性能好、钢筋用量少、抗弯刚度大以及承载力高等优点。预应力混凝土带肋叠合底板采用免支撑施工，可进一步降低施工成本。对6块预制叠合底板和10块预应力混凝土带肋叠合板的足尺试件进行受弯试验，测得了相应的荷载-挠度曲线、荷载-应变曲线、裂缝开展及分布状况、破坏形式及相应的破坏荷载等。研究结果表明：预应力带肋叠合底板及叠合板的破坏形式均为弯曲破坏，其受弯性能能够满足施工阶段和使用阶段的要求，具有较好的延性；预应力混凝土叠合底板与后浇混凝土的协同受力性能良好，底板自然粗糙面即可满足叠合面的抗剪需求；预应力叠合底板带肋对减小底板施工挠度和提高底板刚度效果显著，且预应力叠合底板不开裂是免支撑设计的前提，通过合理设计，可以实现不同跨度免支撑设计的挠度限值要求。结合试验结果对PCCSCR的设计关键问题进行了分析，并总结提出了PCCSCR的设计流程。     

二阶段受力作用下预应力混凝土钢管桁架叠合板受力性能试验研究

为研究“二阶段受力”对预应力混凝土钢管桁架叠合板整体受力性能的影响及该新型叠合板沿预应力方向的工作性能,进行了3组共6块预应力混凝土钢管桁架叠合板静力试验,通过对比得到不同受力状态叠合板的跨中挠度、开裂荷载、裂缝分布、预应力筋及混凝土的应变等.试验结果表明:预应力混凝土钢管桁架叠合板预制底板与叠合层混凝土协同工作性能良好,叠合板在加载过程中经历了弹性和弹塑性两个阶段,“二阶段受力”效应减小了叠合板开裂荷载,增大了最大裂缝宽度.经理论分析可知,叠合板弹性阶段刚度按《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010)计算值与实测值吻合较好且偏于安全,开裂后刚度按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG 3362-2018)计算与实测值最为接近.     

密拼钢筋桁架混凝土叠合双向板堆载试验研究

为研究密拼钢筋桁架混凝土叠合双向板的受力性能,进行了2块四边简支边界下的3.6m×3.6m叠合板堆载试验,研究了板的破坏模式、拼缝传力、刚度及承载力.试验结果表明:2个试件具有相似的破坏模式,板底裂缝形态均呈"米"字形,与现浇板存在差异;密拼接缝两侧按《钢筋桁架混凝土叠合板应用技术规程》(T/CECS 715-2020)要求配置桁架钢筋,能保证拼缝搭接钢筋有效传力,实现了板的双向受力;屈服荷载前,增加拼缝搭接钢筋可提高双向板的整体刚度;密拼试件的承载力实测值均不低于采用弹性薄板小挠度理论和极限平衡法计算的承载力.     

碳纤维增强复材-混凝土密拼双向叠合楼板静载试验研究

为了解决装配式混凝土双向叠合板的预制底板需要预留外伸钢筋,现场设现浇带接缝方式施工效率低、成本高的问题,在普通密拼接缝的研究基础上提出了板底跨缝粘贴碳纤维增强复材条带的密拼接缝方式。通过6块四边简支的矩形单缝密拼双向叠合楼板静载对比试验,从受力特点和破坏形态、承载特性、变形能力三个方面研究了碳纤维增强复材-混凝土密拼双向叠合板的受弯性能。研究结果表明：四边简支的密拼混凝土叠合板均能实现双向传力,未出现拼缝处裂缝集中的现象;碳纤维增强复材有效参与截面受力,对提高构件的开裂荷载、使用状态试验荷载值贡献明显,能使叠合板抗弯刚度提高25%,对板底拼缝的约束作用非常明显;使用聚合物砂浆填充板缝可增强结构整体性,使叠合板抗弯刚度提高23%,减小板底拼缝宽度增加量。     

预应力混凝土钢管桁架叠合板施工阶段短期刚度研究

预应力混凝土钢管桁架叠合板是近几年出现的一种新型叠合板,叠合板在施工阶段的受力性能非常重要。设计了4个预应力混凝土钢管桁架叠合板试件,并对其进行受弯载荷试验。给出了4个试件的荷载-跨中挠度曲线。同时考虑钢管对混凝土的约束,按照等效截面刚度法推导出了施工阶段的短期刚度计算公式,计算了简支板的跨中挠度。在构件抗弯刚度未发生严重退化时,跨中挠度的计算结果与试验结果较为吻合。     

分离式拼缝混凝土叠合板受力性能研究

为研究采用马镫钢筋作为抗剪拉结钢筋的分离式拼缝混凝土叠合板的受力性能,通过3块简支板的静力加载试验,对其在不同马镫钢筋布置下的荷载-挠度曲线、承载能力、变形性能进行了研究,并分析了其裂缝成因、拼缝处受力机理,推导了其开裂荷载的计算式。结果表明:规范分离式拼缝叠合板的荷载-挠度曲线发展趋势为三折线形,其开裂荷载计算与普通叠合板计算有所区别; 试件拼缝处易产生沿着叠合面的撕裂破坏,其附加钢筋容易发生局部滑移或者锚固失效; 试件屈服荷载受附加钢筋的黏结滑移影响有一定的降低,其极限承载力取决于拼缝处现浇混凝土与预制板的拉结强度; 试件拼缝处裂缝数目与宽度和马镫钢筋有关,合理改变马镫钢筋布置能够有效减少裂缝数目及宽度; 试件屈服前变形呈现整体弯曲,屈服后变形主要集中在拼缝处,最终试件均出现了混凝土压碎现象,其破坏形态呈现二折线形; 根据相关规范,针对附加钢筋滑移问题可通过锚固弯钩、加长钢筋长度、抬高钢筋位置等措施进行改进。     

新型钢筋桁架混凝土叠合板抗弯刚度计算方法研究

在自承式钢筋桁架混凝土叠合板的基础上进行改进,通过减少钢筋桁架的数量,以及在施工阶段增加临时支承,提高了钢筋桁架叠合板的施工便利性和经济性。基于等效惯性矩法,通过理论推导得出了新型钢筋桁架混凝土叠合板在施工阶段和使用阶段的短期刚度计算公式。用有限元软件ANSYS对新型钢筋桁架混凝土叠合板的施工阶段和使用阶段进行有限元分析,根据分析结果对推导的短期刚度计算公式进行了修正。研究结论为新型钢筋桁架混凝土叠合板设计分析与工程应用提供了必要的理论基础。     

新型预制预应力钢筋桁架翼缘加劲肋叠合双向板试验研究

新型预制预应力钢筋桁架翼缘加劲肋叠合板针对现有预制叠合板的特点和利弊,旨在提高预制装配叠合板的整体受力性能、经济性和施工便利性等。对该新型双向叠合板进行了使用状态静力加载试验,结果表明,该新型双向叠合板具有较好的双向受力性能;其非预应力方向上的挠度略大于预应力方向上的挠度;非预应力方向开裂前刚度可在预应力方向开裂前刚度基础上乘以刚度折减系数,其值建议取为0.7。     

高度可调节的装配式钢筋桁架叠合楼板受弯性能试验研究

钢筋桁架叠合楼板具有良好的整体性能和抗震性能,并且能够减少模板用量,在装配式钢结构中得到广泛应用。但是,在混凝土结构工程中,梁、墙与板分开浇筑混凝土,梁或墙的浇筑完成上表面不平整的,一般的叠合楼板难以调整高度和位置使板面平整并达到预定标高,影响了装配效果和施工质量,为此提出高度可调节的装配式钢筋桁架叠合楼板。为研究该叠合楼板的受力性能,测得两块楼板施工阶段的钢筋的累计应变和挠度并进行使用阶段的静力承载力试验,分析了两块楼板的裂缝分布规律、钢筋应变和挠度变化规律。研究结果表明:在设计荷载下,受拉纵向钢筋并未屈服,处于开裂弹性阶段,楼板有较大的强度富余。从屈服到破坏楼板有一定的安全储备,达到极限荷载后,没有发生脆性的破坏,具有良好的延性。通过理论分析结合试验结果,对该叠合楼板使用阶段的短期刚度简化公式进行了研究,并对不同的计算方式进行对比。     

预应力混凝土钢肋叠合板受弯性能试验与理论研究

预应力混凝土钢肋叠合板（PCCSSR）是一种抗弯刚度大、承载力高、加工方便的叠合楼板。PCCSSR的预制部分由预应力混凝土底板、钢腹板及混凝土上翼缘板组成。施工中首先将其预制部分作为浇筑叠合层的混凝土模板,承担施工阶段荷载,待叠合层达到强度后再整体受力。对7块足尺PCCSSR试件进行受弯试验,测得了板的荷载-挠度曲线、极限荷载、破坏模态、应变分布等。试验结果表明：PCCSSR的破坏形态为弯曲破坏,其受弯性能完全满足施工阶段要求,且具有较好的延性;与直线形钢腹板相比,波纹钢腹板具有更好的抗剪能力以及平面外刚度,可明显增大PCCSSR的抗弯刚度,使PCCSSR的整体受力性能更为优越。同时,对PCCSSR的抗裂性能、抗弯刚度和承载力进行了理论分析,理论计算结果与试验结果吻合良好。     

新型带肋预应力混凝土叠合板试验研究

针对现有叠合板,研发出一种新型带肋预应力混凝土叠合板,提出该叠合板的构造。通过两个试件的试验,研究了施工阶段受荷下该新型叠合板的受力特征、裂缝开展规律及其变形形态。结果表明:此种新型结构具有良好的抗裂性、刚度和承载力,施工阶段挠度能够满足GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》要求,钢筋最大应力值也小于设计强度值。利用有限元软件ABAQUS对试验进行模拟,模拟结果与试验结果吻合较好,可利用有限元数值模拟进行深入研究。     

预制横向空心混凝土条形板抗弯承载力试验研究

预制横向空心混凝土条形板是灌芯装配式混凝土板的预制构件,对受力钢筋分别为8和6的两种预制横向空心混凝土条形板试件进行静力加载试验。试验结果表明:试件的实际极限承载力高于理论计算极限承载力,属于受弯构件塑性破坏方式;试件的开裂荷载较施工阶段预制横向空心混凝土条形板需承载的荷载大,能够满足试件在施工阶段挠度、裂缝的要求;而且预留孔洞对试件抗弯刚度的影响很小,采用刚度解析法进行开裂后刚度计算具有安全储备。     

双向预应力混凝土钢桁架叠合板抗弯性能试验研究与参数分析

通过双向施加预应力和增设钢桁架方式,提出了一种新型双向预应力混凝土钢桁架叠合板.为研究不同类型桁架对预制底板抗弯性能的影响,对4块预制底板试件开展了静力荷载试验,得到了其破坏特征、开裂荷载、挠度曲线及应变分布等.试验结果表明:双向预应力混凝土钢桁架预制底板呈现双向受力特征,钢桁架能够显著提高预制底板的抗弯刚度、抗裂性能...     

钢筋桁架发泡混凝土复合板受弯性能试验研究

结合当前国内外装配式住宅楼板体系的发展趋势,提出一种新型的钢筋桁架发泡混凝土复合板结构。为研究钢筋桁架发泡混凝土复合板的受弯性能,进行了3个复合板试件受弯试验。分析了各试件的破坏特征、荷载与应变、挠度关系以及开裂荷载、屈服荷载、极限荷载。研究表明,钢筋桁架发泡混凝土复合板呈现典型的受弯构件受力特征,其钢筋桁架能有效约束混凝土板裂缝的开展,提高混凝土板的后期刚度。通过理论推导,得出了钢筋桁架发泡混凝土复合板开裂弯矩、极限弯矩、挠度以及裂缝宽度计算公式,计算结果与试验值相对误差较小。     

新型双向钢筋桁架叠合板底板受力性能试验研究

装配式建筑中,钢筋桁架叠合板作为主要受力构件应用广泛,然而,其底板在工地安装前经常出现开裂现象,导致叠合板无法使用。提出一种新型双向钢筋桁架叠合板,即在传统钢筋桁架叠合板上安装横向附加钢筋支架,从而提高叠合板的抗弯承载力。为了考察安装的横向钢筋支架对叠合板底板开裂状态和受力特性发挥的作用,分别对双向钢筋桁架叠合板底板和普通单向钢筋桁架叠合板底板进行静力加载试验,得到底板的开裂弯矩、裂缝分布及跨中挠度、应变等随荷载的变化规律。研究结果表明:在相同荷载作用下,相比于传统的单向钢筋桁架叠合板,双向钢筋桁架叠合板底板的开裂弯矩更大,裂缝发展更缓慢,跨中挠度、应变均较小,双向钢筋桁架能显著提高叠合板底板的抗裂性能,有效控制裂缝的开展。     

钢筋再生混凝土楼板的承载性能试验研究

为了研究钢筋再生混凝土楼板的力学性能,共设计了6个试件,其中3个单向板和3个双向板,主要以再生粗骨料取代率为变化参数,取代率分别为0%,50%,100%。通过对两类楼板进行抗弯试验,观察试件的破坏形态、获取了试件受力的全过程曲线、跨中挠度发展情况及构件的极限承载力等重要数据,并分析再生粗骨料取代率对单向板和双向板的影响,利用相关规范的计算方法对再生混凝土楼板承载能力进行计算,并与试验实测结果进行对比。试验结果表明:不同骨料取代率的楼板破坏形态相似;在混凝土出现裂缝前,随着荷载的增加,楼板的挠度基本呈线性增大;当混凝土开裂后,钢筋再生混凝土楼板的挠度增大有突变;钢筋再生混凝土单向板的刚度比钢筋普通混凝土单向板好,双向板则相反;钢筋再生混凝土楼板与钢筋普通混凝土楼板相比,两者开裂荷载较为接近,但钢筋再生混凝土楼板有极限承载力高的优点。研究结果可为钢筋再生混凝土板构件的进一步研究和推广应用提供参考。     

带型钢肋预制混凝土底板和叠合板的试验研究

为研究一种新型预制型钢肋底板混凝土叠合板的受力性能,以跨度、肋高、肋宽、型钢厚度作为主要变量,对4块带型钢肋预制混凝土底板和2块叠合板进行了静载试验,得到了底板和叠合板的破坏形态、荷载-挠度曲线、型钢荷载-应变曲线,分析了其破坏机理、变形特性以及裂缝发展规律。结果表明,型钢肋与混凝土整体受力较好;增大试件肋宽、肋高均使得试件刚度和抗裂性能提高,增大试件跨度会降低其极限承载力、刚度和恢复性能;采用自然粗糙面的叠合面抗剪性能良好,可达到与整浇板相同的受力性能。     

复合砂浆钢丝网叠合板抗弯性能试验研究

对无机材料复合砂浆钢丝网预制底板及复合砂浆钢丝网叠合板进行了试验研究,研究了这种新的底板及叠合板受弯性能。根据钢丝网在预制底板放置层数不同及后浇混凝土是否放筋,共做了12块板的试验研究。试验的主要目的是研究这种复合砂浆钢丝网底板作为永久性底模是否可行,以及在此基础上研究这种复合砂浆钢丝网叠合板受弯性能。试验中测量了受弯构件的开裂荷载、极限荷载、钢筋应变、钢丝应变及混凝土应变。试验结果表明,复合砂浆钢丝网底板做混凝土板的底模有较好的刚度、优良的裂缝控制性能和足够的承载力;复合砂浆钢丝网叠合板可按现行混凝土规范进行设计。