高层壁板结构内墙板水平接缝弯剪试验

建造在地震区的全装配高层壁板建筑的内墙板水平接缝,不但是单块墙板在水平方向的连接措施,而且还承受着由垂直荷载引起的轴力以及由反复水平地震荷载引起的剪力及弯矩的作用,处于一种复杂的受力状态。因此,保证水平接缝的合理构造和承载性能,特别是提高其抗剪、抗弯能力,就可以保证其强度、刚度,增强整片墙体的整体性和延性,从而达到增强抗震性能的目的。为此,目前相应的构造措施是在水平缝中设置若干个混凝土销键,键中伸出连接钢筋;     

UHPC键齿湿接缝直剪试验及湿接缝直剪承载力统一公式

为得到UHPC键齿湿接缝的直剪受力性能及直剪承载力统一公式,开展17个UHPC试件的直剪推出试验,考察键齿形状、侧向应力等对UHPC键齿湿接缝直剪破坏模式、裂纹发展情况、直剪强度以及剪切滑移性能的影响,并结合前期24个UHPC整体浇筑试件和24个UHPC平(湿)接缝试件的试验结果对UHPC界面直剪承载力计算方法进行研究。结果表明：UHPC键齿接缝试件的剪切破坏过程可分为线弹性阶段、裂纹发展阶段、破坏阶段和残余应力阶段;各键齿接缝直剪破坏界面与剪切界面几乎重合;梯形(键齿夹角113°)、矩形、倒梯形(键齿夹角65°)等三种键齿形式的直剪性能基本相同,为方便施工,工程中键齿宜选用梯形;键齿接缝试件的初裂强度、峰值强度提升值(相对于平接缝)与整体试件相应强度提升值之比远小于两者剪切面的整体面积之比;无侧向应力下,UHPC键齿接缝试件的剪切刚度和峰值强度均大于平接缝试件,逊于整体试件,且差距较大;键齿接缝试件峰值强度为整体试件的52.5%;在5MPa侧向应力下,平接缝试件与各键齿接缝试件剪切刚度已差别不大,峰值强度差值变小;键齿接缝试件的峰裂比(峰值强度与初裂强度之比)为1.173～1.319;键齿接缝试件的剪切刚度、延性系数、初裂强度、峰值强度及剪切滑移能力均随着侧向应力的增大而增大;UHPC湿接缝试件初裂强度和峰值强度随侧向应力的增长规律符合库伦准则,其摩擦系数可取1.26。最后,建立物理意义明确、形式简单、精度较高的可适用于未配抗剪钢筋UHPC整体界面、平湿接缝界面和键齿湿接缝界面的直剪承载力计算统一公式。     

超高性能混凝土大键齿干接缝受剪性能与承载力计算方法

接缝是节段预制拼装超高性能混凝土(UHPC)梁结构中的薄弱部位,其受剪性能不足易引发梁结构的局部剪切破坏,造成结构安全问题。为充分发挥UHPC高强、高韧等优异的力学特性,提出了有无配筋的UHPC大键齿干接缝形式,并通过直剪性能试验分析了大键齿UHPC干接缝的受剪性能。研究结果表明：大键齿UHPC接缝不会发生键齿压碎现象;以大键齿代替多键齿可以提高UHPC接缝的受剪性能;在大键齿UHPC接缝中适当配置抗剪钢筋,可以有效抑制斜裂缝开展,显著提高大键齿干接缝受剪性能。基于试验结果,采用有限元方法进行参数化研究,分析侧向应力、UHPC强度、键齿构型等参数对大键齿干接缝受剪性能的影响。结果表明,对于UHPC大键齿接缝,键齿的深高比设置不宜小于0.167,键齿倾角设置不宜大于45°。基于UHPC材料拉压特性,对美国AASHTO中接缝抗剪强度计算方法进行修正,给出了适用于UHPC键齿干接缝的抗剪强度计算公式。该式计算结果与试验结果的比值为0.89,表明其适用于UHPC键齿干接缝受剪承载力计算。     

UHPC键齿胶接缝直剪性能试验研究

针对目前UHPC键齿胶接缝抗剪性能试验研究仍较为匮乏的现状,文章开展17个UHPC单键齿及多键齿胶接缝试件的直剪试验,主要试验参数包括钢纤维掺量(1%～3%)、键齿深度(40～60mm)及侧向预应力(4～13MPa)等,并研究分析以上参数对UHPC键齿胶接缝直剪性能的影响。直剪试验结果发现,UHPC单键齿胶接缝均表现为阳键齿根部剪断的剪切破坏且侧向压应力对剪切主裂缝角度存在一定影响,而多键齿胶接缝的剪切破坏则主要存在同步和分步剪切破坏两种模式;在侧向应力为4～10MPa时,UHPC单键齿胶接缝的抗剪强度为19.05～33.04MPa,而多键齿接缝的抗剪强度为17.14～22.42MPa;键齿胶接缝的抗剪强度均随UHPC钢纤维掺量的增加而增大,且钢纤维掺量从1%到2%时抗剪承载力提升效果更为明显。此外,基于试验数据提出UHPC多键齿胶接缝的抗剪折减系数及抗剪承载力计算公式;结果表明,UHPC多键齿胶接缝的抗剪折减系数试验平均值为0.85。     

体外预应力节段预制桥梁干接缝键齿剪切性能研究

为了研究体外预应力节段预制桥梁干接缝键齿的抗剪性能,对3组足尺单键齿干接缝试件分别在初始1,1.5,2 MPa的正应力作用下进行了直剪试验。同时应用有限元分析软件ABAQUS对试验进行了仿真,并进一步建模分析键齿尺寸对干接缝键齿强度的影响。试验结果表明,临近键齿根部配置的钢筋能抑制裂缝的发展,进而提高键齿的抗剪承载力,AASHTO公式低估了这种配筋方式下的单键齿干接缝抗剪承载力。随着正应力的增大,单键齿干接缝的极限剪切承载力小幅度提高,其极限剪切竖向相对滑移也增大。有限元分析结果表明,极限剪切荷载模拟值与实测值吻合良好,模拟的键齿裂纹开展情况与试验相吻合。梯形单键齿干接缝的适宜梯形底脚范围是45°~60°,在此范围内其抗剪强度变化不大。     

预制节段桥梁钢榫键接缝剪切性能及工法设计

接缝是预制节段桥梁的薄弱部位,为改善接缝力学性能、简化施工,针对预制节段桥梁设计一种钢榫键接缝。为研究钢榫键接缝剪切性能,设计6个“Z”形试件开展直剪试验。试验将剪力键类型(混凝土齿键、钢榫键)、接缝类型(干接缝、胶接缝)作为试验参数,对两种剪力键在直接剪切力作用下的裂缝发展、破坏模式、剪切位移、极限承载力、残余承载力进行试验研究。研究结果显示：钢榫键接缝的刚度和承载力明显高于混凝土齿键接缝,且试件开裂瞬间钢榫键接缝预压应力幅小,水平预压力体系相对更稳定。混凝土齿键、钢榫键胶接缝均出现直剪破坏,但钢榫键胶接缝直剪破坏后受力类似其干接缝,残余荷载与极限荷载比值大。基于节段梁传统施工方法,介绍钢榫键接缝利用短线法、长线法和模块化法施工的方法,并结合2片节段T梁工法试验验证了钢榫键接缝适用于工业化生产。     

节段施工混凝土桥梁干接缝抗剪性能影响因素分析

本文提出一种有限元分析模型,用于模拟节段施工混凝土桥梁干接缝的抗剪性能。该有限元模型采用接触单元模拟干接缝之间的关系,同时考虑了材料非线性,几何非线性。运用该有限元模型研究了混凝土强度等级、界面粗糙度、键齿厚度、键齿数量对干接缝抗剪性能的影响。     

再生混凝土抗剪键接缝受剪性能及承载力计算

为研究再生混凝土抗剪键接缝的受剪性能,以抗剪键数量、再生粗骨料取代率和轴向应力为变化参数,设计了6个再生混凝土抗剪键接缝试件和2个无键直缝试件进行单调推剪试验,获取了试件的破坏形态、剪力-剪切位移曲线和抗剪承载力,分析了不同变化参数对再生混凝土抗剪键接缝承载力的影响规律,提出了再生混凝土抗剪键接缝的抗剪承载力计算公式。研究结果表明:再生混凝土无筋抗剪键接缝和直缝均沿水平结合面发生剪切破坏,键槽内灌浆料存在斜裂缝,抗剪键接缝的峰值剪切位移随轴向应力的增大而减小,再生粗骨料取代率对试件剪力-剪切位移曲线影响较小,再生混凝土抗剪键接缝的抗剪承载力明显大于无键直缝,抗剪键接缝的抗剪承载力随再生粗骨料取代率的增加而减小,随轴向应力的增加而增大,所提出的承载力计算公式可用于计算无筋再生混凝土抗剪键接缝的抗剪承载力,计算结果偏安全。     

钢管混凝土边框与墙板竖向接合面抗剪性能的试验研究

为研究钢管混凝土边框剪力墙结构中钢—混凝土竖向接合面的抗剪性能,对5个钢管混凝土边框与墙板竖向接合面试件进行了抗剪性能试验。每个试件墙体厚度为120 mm,竖向接合面高度为565 mm,墙体混凝土强度等级为C30;钢管选用120 mm×120 mm×4 mm的Q345级方钢管,钢管内混凝土强度等级为C50。各试件主要变化参数:竖向接合面连接方式不同,即按栓钉和销键的不同组合方式分为单独栓钉、栓钉销键组合、单独销键五组,每组一个试件,销键为直径20 mm的螺纹钢筋,长100 mm,竖向间距225 mm;栓钉为直径13 mm,长80 mm,在竖向接合面上的水平间距均为60 mm,竖向间距为200 mm或250 mm。试验表明:栓钉和销键的组合方式的极限抗剪承载力优于单独栓钉或单独销键的抗剪承载力,并且单独销键试件中每个销键的抗剪影响范围在200~300 mm之间。在一定范围内随着截面配钢率的增加,钢管混凝土和混凝土竖向接合面的抗剪承载力会增强。     

浆锚连接装配式剪力墙拼缝水平相对滑移影响规律

由于装配式剪力墙力学性能受预制拼缝位移的影响,以浆锚连接装配式剪力墙为研究对象,对拼缝水平相对滑移影响规律展开研究。通过对1∶2缩尺比例的装配式剪力墙模型进行低周反复加载试验,测试得到各墙肢拼缝水平相对滑移量。通过对比拼缝水平相对滑移量、墙肢开裂和破坏形态及荷载-位移曲线等试验现象和测试数据,分析拼缝水平相对滑移量对装配式剪力墙力学性能的影响。最后通过分析钢筋销键剪切应力与拼缝位移的关系,对纵向连接钢筋销键剪切应力取值和影响因素进行总结。研究结果表明,装配式拼缝水平相对滑移量直接对纵向连接钢筋产生销键剪切作用,从而降低装配式剪力墙构件与底座间的内力传递,进而影响装配式构件塑性发展和抗震性能;纵向连接钢筋销键剪切应力在拼缝受压区最大,其值可按von mises强度理论进行选取。     

大板结构接缝的强度和刚度

本文介绍了大板结构接缝强度和刚度方面的试验研究成果,包括混凝土的纯剪强度和接缝材料的粘结抗剪强度、剪跨比对截面抗剪强度的影响、轴压力与抗剪力的关系,“剪切-摩擦”抗剪力、竖向接缝的抗剪强度和变形性能、多因素水平接缝的总体抗剪强度和刚度、连系梁接缝的选型及抗剪强度、水平接缝的抗压强度和刚度等内容。本研究成果可供改进地震区大板结构的设计和大板规程的修编参考。     

基于MCFT理论的钢筋钢纤维混凝土梁柱节点受剪性能计算方法

在分析钢筋钢纤维混凝土梁柱节点破坏特征及受剪机理的基础上,将裂缝处乱向分布钢纤维的作用等效为钢纤维有效拉应力。基于修正压力场理论(MCFT),建立了钢筋钢纤维混凝土梁柱节点受剪性能的计算模型,分析了钢纤维体积率和节点核心区水平配箍率对受剪承载力的影响。结果表明,随钢纤维体积率和水平配箍率的增加,节点受剪承载力均有提高,但钢纤维体积率的影响较水平配箍率小。最后,提出了与普通钢筋混凝土梁柱节点受剪承载力计算公式相衔接的钢筋钢纤维混凝土梁柱节点受剪承载力简化计算公式。     

沉管节段接头剪力键三维数值力学特性研究

基于ANSYS有限元软件,构建沉管节段三维数值模型,在节段接头处定义接触单元,采用只受压的杆单元模拟橡胶支座,并定义其为双折线材料。调节沉管下部土层的弹性模量与泊松比,模拟沉管隧道在不均匀荷载及沉降条件下的纵向弯曲与扭转工况。通过分析节段接头剪力键的应力及剪力分布特征,研究沉管接头剪力键在上述工况下的受力特性。并将数值结果与大比例尺节段接头剪力键模型试验结果相对比。主要结论:两类工况中,竖向剪力键承担了几乎全部的竖向剪力,但对水平方向的抗剪基本不起作用,而水平剪力键在两类工况中都产生了水平剪力;扭转工况中,地层较软一侧竖向剪力键剪力较大;在剪力键端头角点及与节段衔接处局部应力较大。     

青草沙水源地原水工程输水隧道单层衬砌管片接头荷载试验研究

纵缝转角刚度、纵缝（环缝）剪切刚度和弯矩传递系数是盾构隧道衬砌结构计算模型中的关键参数，历来是本领域研究的重点和热点。结合青草沙水源地原水工程，通过管片接头 原型荷载试验 ，对上述关键计算参数进行研究。试验结果表明正弯矩作用下接头转角刚度符合双直线模型，负弯矩作用下转角刚度近似成线性，而且不同的接头构造情况下纵缝转角刚度值和其变化规律不同。在纵缝和环缝剪切试验中，管片间的错动随荷载变化过程分为 3 个阶段，其中错动主要发生在第二阶段。弯矩传递试验表明弯矩传递系数随着荷载的增大而减小。并且当纵缝转角刚度较大时，弯矩传递系数较小，反之亦然。最后结合试验结果，给出了盾构隧道衬砌结构计算模型关键参数具体取值范围和一些 有益 的结论，以供盾构隧道衬砌结构设计计算参考。     

榫卯式接缝预制混凝土剪力墙受力性能试验研究

为研究榫卯式接缝预制混凝土剪力墙的受力性能,进行了1片现浇钢筋混凝土剪力墙和4片预制混凝土剪力墙在恒定轴力作用下的拟静力试验,分析了榫卯式接缝性能及墙体的抗震性能。结果表明：峰值荷载前,同一位置榫卯式接缝两侧水平钢筋应变基本相同,接缝两侧墙体基本无相对变形。破坏时水平、竖向相对变形仅为0.34、0.79mm,接缝连接可靠,保证了墙体的整体性能。榫卯式接缝预制混凝土剪力墙的受弯承载力、刚度与钢筋混凝土剪力墙基本相当,能够达到“等同现浇”的设计目标;破坏时墙体竖向接缝处混凝土剥落,减小了根部混凝土压溃区域面积,提高了墙体的变形能力;当顶点位移角为1/50时,预制混凝土剪力墙仍保持良好的竖向承载能力;提高边缘构件纵筋配筋率,墙体承载力提高,破坏区域更加集中在墙体的接缝处,延缓了根部混凝土的压溃。     

Experimental study of L‐shaped precast RC shear walls with middle cast‐in‐situ joint

Precast shear walls, as an environmentally friendly building system, have been vigorously developed in China. There are many vertical and horizontal joints on precast reinforced concrete shear wall system, which certainly have a significant effect on seismic performance of structures. In this paper, 3 L‐shaped precast reinforced concrete shear walls that were assembled by 2 precast parts through a middle cast‐in‐situ joint and a compared 1 completely cast‐in‐situ were tested under low frequency cyclic loading to investigate their seismic behaviors. The vertical distributed reinforcements in the three precast specimens were equivalently spliced by grouting sleeves arranged along the center line of the wall, and the horizontal reinforcements were directly anchored in cast‐in‐situ joints. The experimental results, including failure mode, yielding load and displacement, skeleton curve, energy dissipation, stiffness degradation, ductility, and so forth were presented in the paper. The results show that the precast specimens have similar bearing capacity whereas much better deformation capacity and ductility compared to the cast‐in‐situ specimen. Additionally, the experimental results of ultimate shear capacity of specimens were also compared with that of the calculation results. These results indicate that the tested precast shear walls have good and reliable seismic performance and can be used as a structural member in engineering projects.     

地基沉降对沉管隧道节段接头剪力键力学性能影响研究

为了更全面地了解地基沉降对沉管隧道节段接头剪力键力学性能影响情况,以港珠澳沉管隧道工程为背景,系统开展了两种不同沉降工况下几何相似比为1∶4.69的大型模型试验,并利用有限元对实际沉管节段进行数值模拟,研究了地基沉降下节段接头剪力键力学性状和剪力的分布情况。试验结果表明:剪力键应力变化主要影响因素为地基沉降,接头内剪力键的空间组合对应力影响不明显;地基沉降过程中,水平剪力键应力值相对较小;中墙剪力键下部端角先于侧墙剪力键下部端角与剪力键槽挤压,且前者量值大于后者,中墙剪力键下部端角最先受压破坏;接头内剪力键根部剪力分布与剪力键布设方向关系紧密,节段横断面一侧地基下沉对另一侧节段产生横拉效应;同时提出了接头内最大剪力与地基沉降关系方程和各竖向剪力键的竖向剪力承担比例。     

剪力墙约束边缘构件节点的抗震性能分析

通过4个T形剪力墙中间层端节点梁、墙肢、板组合体试件在梁端先屈服条件下的低周反复试验,重点研究了该类节点在地震作用下的综合抗震性能以及节点箍筋的抗剪作用,验证了剪力墙节点在按照约束边缘构件加强后能够满足抗震设计要求.     

预应力混凝土空间节点抗震性能试验研究

通过4个模型节点的低周反复荷载试验,对预应力混凝土空间节点的破坏形态、特征荷载、恢复力模型、延性、耗能能力、变形恢复能力等进行了较为系统的研究。研究表明:核心区水平剪力-剪切角滞回曲线呈反S形,有一定的捏拢效应;节点核心区开裂较早,裂缝多且宽;环梁和环向预应力的约束能有效地改善空间节点的延性;双向地震作用下的预应力混凝土空间节点具有较大的水平受剪承载力以及良好的延性、耗能能力和变形恢复能力,但比相应的平面节点稍差;空间加载节点在主轴方向的受剪承载力小于相应的平面加载节点。     

钢连梁与混凝土剪力墙内埋钢暗柱式连接节点受力性能——试验研究

为研究钢连梁与混凝土剪力墙之间采用内埋钢暗柱式连接的受力性能,按照钢暗柱长度设计两组节点试件,分别为长钢暗柱节点和短钢暗柱节点,每组分别进行单调加载和低周反复加载试验。对比长、短钢暗柱节点的刚度和承载力,并分析长、短钢暗柱两种节点的不同破坏模式,发现长钢暗柱连接节点的破坏主要由剪力墙节点域钢暗柱腹板剪切屈服而破坏,而短钢暗柱连接节点破坏主要由于剪力墙钢骨附近的水平分布钢筋屈服而无法约束钢骨刚体转动。因此,长钢暗柱连接节点可以通过增加腹板厚度和高度来提高节点承载力,而短钢暗柱连接节点的承载力可以通过增加钢连梁与混凝土墙连接区域水平分布钢筋的直径或者减小钢筋间距来提高。