预应力带肋叠合板力学性能试验研究

提出一种新型预制预应力带肋叠合板(简称预应力叠合板),适用于民用建筑装配式混凝土结构的楼板,为得到该预应力底板和预应力叠合板的荷载-挠度曲线、裂纹发展规律及破坏特征等力学性能,并为实际工程运用提供依据,采用均布加载方式进行试验研究。试验结果表明,预应力底板加载至施工荷载时,4. 5m板跨预应力底板跨中挠度为20. 50mm,满足施工要求,6. 4m板跨预应力底板跨中挠度为72. 13mm,需增设支撑;在正常使用荷载下,预应力叠合板跨中挠度小于规范限值,板底未开裂;在极限荷载作用下,新旧混凝土交界面结合良好,未出现裂缝、滑移等剪切破坏现象,预应力钢丝未发生滑移和脆断,有较大的安全储备。     

板肋形式对预制带肋底板混凝土叠合板受弯性能的影响研究

为研究板肋形式对预制带肋底板混凝土叠合板受弯性能的影响,设计并制作2种不同板肋构造形式的预制带肋底板,即矩形肋底板与T形肋底板。对1块矩形肋底板叠合板、1块T形肋底板叠合板以及1块整浇板进行受弯性能静载对比试验,得到了其破坏形态、 荷载-跨中预应力筋应变曲线、荷载 跨中板顶面混凝土压应变曲线以及荷载 跨中挠度曲线,分析其破坏机理、变形特征以及裂缝分布规律。研究结果表明,3种不同板肋构造形式的试件在静力荷载作用下表现出相同的受力性能,增设板肋的叠合板能达到与整浇板相同的受弯能力。提出了预制带肋底板混凝土叠合板的开裂弯矩和极限弯矩计算式,计算值与试验值吻合较好。     

预制T形肋底板混凝土叠合板弯曲疲劳性能试验研究

为研究T形肋对混凝土叠合板弯曲疲劳性能的影响,进行了预制T形肋底板混凝土叠合板和整浇板的弯曲疲劳性能对比试验。通过对比试验得到了不同疲劳循环加载次数下的跨中挠度、混凝土应变、预应力筋应变、残余变形等,研究了试件在疲劳循环荷载下的刚度退化情况、荷载 应变分布、裂缝分布及残余承载力等。结果表明：经历200万次疲劳作用后,预制T形肋底板混凝土叠合板无明显刚度和承载力退化,增设T形肋的叠合板能达到与整浇板相同的疲劳性能。基于试验结果,给出了预制T形肋底板混凝土叠合板正截面弯曲疲劳强度计算假定以及正截面弯曲疲劳应力验算方法。     

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.     

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。     

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。     

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。     

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。     

不同拼缝方向的预制带肋底板混凝土叠合板面内受力性能

对4个预制带肋底板混凝土叠合板试件和1个现浇混凝土板试件进行了面内低周反复加载试验,试件均呈正方形。4个叠合板试件分别为标准配筋、支座负筋加倍纵向拼缝叠合板,标准配筋、支座负筋加倍横向拼缝叠合板,现浇板试件作为对比。对各试件的破坏形态、滞回特性、变形性能、延性、刚度和耗能等进行对比分析。结果表明:预制带肋底板混凝土叠合板发生了剪切滑移破坏,现浇板发生剪切破坏。加载方向与预制带肋底板拼缝方向垂直的纵向拼缝试件的承载力、刚度均大于加载方向与拼缝方向平行的横向拼缝试件,延性也较好,耗能也较强。叠合板的刚度大于现浇板,现浇板延性略优于叠合板。增配支座负筋可使滞回环更加饱满,并可有效延缓开裂、改善延性、增加刚度、增强耗能。叠合板的预制底板一侧与现浇侧的裂缝发展及分布基本一致,二者协同工作性能良好。建议在实际工程中该叠合板宜适当提高穿孔钢筋和负筋的配筋率,以防止剪切滑移破坏。     

密拼接缝预应力混凝土钢管桁架叠合板试验研究

通过对8块密拼接缝预应力混凝土钢管桁架叠合板的静力加载试验,研究密拼接缝式叠合板在均布荷载下垂直预应力施加方向的整体受弯性能,并进行平截面假定验证。结果表明:预应力混凝土钢管桁架叠合板整体工作性能良好;二拼块叠合板裂缝只在跨中拼缝处出现,三、四拼块叠合板裂缝分布均匀,拼缝构造钢筋分担了横向受力钢筋的应力,尽管对开裂荷载提高作用不大,但可使裂缝分布细密均匀;极限荷载随叠合层厚度的增大而提高;密拼接缝叠合板远离拼缝处符合平截面假定。基于参数化分析得到垂直预应力方向抗弯刚度的主要影响因素有:预制底板厚度与叠合板厚度比h/H及预制底板宽度b;通过非线性曲面拟合,提出了垂直预应力方向的刚度影响系数计算式。