单缝密拼钢筋混凝土叠合板受弯性能试验研究

通过10块简支板的静力加载试验,对单缝密拼钢筋混凝土叠合板的破坏形态、刚度、裂缝和承载力进行了研究,并分析了桁架钢筋叠合板密拼缝的传力机理以及桁架钢筋与纵向受力钢筋的定量关系。结果表明：单缝密拼叠合板易在拼缝处发生沿叠合面的撕裂破坏,且其正截面受弯承载力和平均抗弯刚度均低于整浇板;在拼缝处设置桁架钢筋可以有效控制叠合面的撕裂破坏,并提高叠合板垂直于拼缝方向的刚度和承载力;桁架钢筋到拼缝距离等于板厚的试件,未发生拼缝处的叠合面撕裂破坏,其正截面受弯承载力比整浇板试件低6%,但比计算值大9%~18%。结合试验研究成果和国内外相关标准,提出了双向叠合板密拼拼缝的设计建议与构造要求。     

新型不出筋拼缝混凝土叠合板受弯性能试验研究

提出两种预制底板不伸出钢筋的新型拼缝，即阶梯拼缝和弧形螺栓拼缝，并针对两种新型拼缝和后浇带拼缝开展了混凝土叠合板试件的静力加载试验。通过试件的破坏过程和形态、应变分布特征、荷载-挠度曲线、特征荷载值的对比，研究了后浇层厚度、拼缝附加钢筋的配筋设置、拼缝形式对叠合板受弯性能的影响。结果表明：两种新型拼缝可以防止拼缝处的裂缝沿叠合面横向发展而过早破坏；抗弯刚度和承载力随钢筋屈服强度的增大及后浇层厚度的增大而增大；阶梯拼缝板可以达到与后浇带拼缝板一样的受弯性能。结合试验数据，提出了两种新型拼缝的配筋设计方法。     

不同拼缝构造措施的叠合板受力性能试验研究

为简化双向桁架钢筋混凝土叠合楼板的拼缝构造,改善拼缝受力性能,提出三种增强型密拼式拼缝连接方式:加强附加钢筋式拼缝、整体式凹槽拼缝和间隔式凹槽拼缝。对3块不同拼缝连接方式的密拼叠合板和1块后浇带式叠合板进行静力加载试验,对比分析各叠合板的破坏形态、裂缝分布、刚度、极限承载力及拼缝处连接钢筋的应力发展。结果表明:加强拼缝钢筋可提高密拼叠合板的极限承载力;拼缝处设置整体式凹槽和间隔式凹槽不仅可控制密拼叠合板跨中裂缝的集中开展,改善裂缝分布,而且可有效提高叠合板的极限承载力和刚度,其极限承载力均可达到后浇带式叠合板的90%以上。基于试验研究结果,提出了3种增强型密拼拼缝的设计建议和构造要求。     

密拼式钢筋桁架混凝土叠合板力学性能及最大裂缝宽度研究

由于密拼式钢筋桁架混凝土叠合板天然存在50～60 mm深度的拼缝,故有必要对其最大裂缝宽度问题进行深入研究.为此,设计制作了3块密拼式叠合板、1块后浇带式叠合板和1块整浇预制板,对其进行了静载试验.试验及数值模拟结果表明,通过公式滓s≤0.6fyk限制开裂截面处受拉钢筋的钢筋应力能较好地保证密拼拼缝钢筋桁架叠合板在正常...     

钢筋桁架纤维水泥叠合板受弯性能试验研究

为研究新型钢筋桁架纤维水泥叠合板的受弯性能,对3块不同参数的叠合板试件进行静力加载试验,研究了施工阶段叠合板骨架体系的受力及变形特征,分析了使用阶段不同配筋形式试件的破坏形态、荷载-应变关系、承载力以及挠度变化。试验结果表明,施工阶段叠合板骨架自身刚度良好,可免设或少设临时支撑;使用阶段横向分布筋能够约束混凝土裂缝发展及叠合面粘结滑移,使纤维水泥板和混凝土板共同受力,提高了构件开裂、屈服及极限荷载;纤维水泥板在各阶段能有效承担和传递荷载,提高楼板整体刚度和承载能力;拼缝截面作为钢筋屈曲和混凝土最先开裂的薄弱处,应设置附加钢筋等构造措施。     

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抗弯承载能力分析

装配式混凝土双向叠合楼板预制底板外伸钢筋会降低施工效率,如果取消外伸钢筋,双向叠合楼板间采用密拼方案,其拼缝截面承载力会明显下降,板的挠度和裂缝宽度增大。基于上述情况,提出在普通密拼双向叠合楼板拼缝处下表面粘贴碳纤维增强复材(CFRP)片材,形成CFRP-混凝土密拼双向叠合楼板复合结构。结合国家或行业现行技术标准和相关研究,分析该新型复合结构的受弯破坏模式,推导其抗弯承载力计算式,并进行算例量化分析,评价CFRP用量、附加钢筋用量、二次受力等因素对该复合结构的破坏形态、承载能力等的影响规律。结果表明:1)新型复合结构的极限抗弯承载力可以达到等同现浇混凝土板的承载力; 2)合理设置CFRP片材用量,可以大量减少叠合面附加钢筋用量,提高经济效益; 3) CFRP片材能满足叠合楼板二次受力的变形需求。     

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。     

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。     

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。     

钢筋桁架超高性能混凝土叠合板受弯性能试验研究

通过2块钢筋桁架超高性能混凝土(UHPC)叠合板和1块UHPC整浇板的对比试验,分析钢筋桁架对UHPC叠合板的挠度、裂缝、混凝土应变等抗弯性能的影响;探讨钢筋桁架UHPC叠合板的二次受力效应。研究表明:钢筋桁架UHPC叠合板的受弯性能优于普通混凝土叠合板,截面应变基本符合平截面假定,延性较好,且二次受力现象并不明显;钢筋桁架可以有效地提升叠合板的整体抗弯承载力,减弱受拉钢筋的"应力超前"现象和受压混凝土"应变滞后"现象;取混凝土等效抗拉影响系数k_3为0. 35,建立钢筋桁架UHPC叠合板受弯正截面承载力计算式,其计算值与试验数据吻合较好。     

装配式混凝土结构中叠合板分离式拼缝构造分析与优化的探究

基于断裂力学基本理论,分析叠合板分离式拼缝处构造及开裂原理,讨论附加钢筋对钢筋混凝土叠合板拼缝处的阻裂机制及对叠合面开裂载荷及裂缝发生、发展的影响。通过配置钢筋桁架结构对叠合板分离式拼缝构造进行节点优化,并经工程实例检验优化实效,验证节点设计的合理性,为叠合板分离式拼缝节点设计提供实践参考。     

新型叠合板拼缝构造措施的试验研究及有限元分析

为改善双向受力叠合楼板在拼缝处的受力性能,提出一种新的拼缝构造措施。并进行了1根无拼缝叠合模型板带、1根有拼缝但无拼缝加强措施的叠合板带及1根有拼缝且进行拼缝加强处理的叠合板带的静力加载试验。试验结果表明:拼缝不进行加强处理的叠合板易发生沿自然粗糙叠合面撕裂的现象;拼缝处设置的抗裂钢筋能有效抑制拼缝的开展,提高其极限承载力,但对开裂后刚度的影响较小。采用有限元程序ABAQUS 6.11对试验试件进行模拟计算,计算结果与试验结果吻合良好;通过数值计算,研究了拼缝数量变化对模型板带受力性能的影响,为深入开展预制带肋底板混凝土叠合楼板的研究提供参考。     

配置钢筋桁架的钢筋混凝土叠合板的剪弯性能研究

为研究小剪跨比荷载下配置钢筋桁架的钢筋混凝土叠合墙板的剪弯性能,以叠合板层数和钢筋桁架榀数为参数,在剪跨比λ为2.3时,对1块配置3榀钢筋桁架的双层叠合板和1块配置4榀钢筋桁架的三层叠合板开展四点剪弯试验,得到了2种叠合板的剪弯试验现象和破坏形态、弯矩-加载点挠度关系、受弯承载力特征值和剪弯破坏的力学模型,并根据叠合界面混凝土受剪强度分析推导叠合板的受剪和受弯承载力计算式。研究结果表明:小剪跨比荷载下叠合板的剪弯破坏模式取决于叠合板界面混凝土的桁架数量、叠合板叠合界面的设置位置和方式;三层叠合且配置4榀钢筋桁架的叠合板的极限受剪和受弯承载力比采用双层叠合且配置3榀钢筋桁架的叠合板提高了20.0%,而峰值挠度降低了20.7%,具有更好的受剪和受弯性能;提出了按叠合界面受剪破坏条件推导的叠合板的极限受剪(受弯)承载力计算式,其计算值与试验值吻合较好。     

边缘叠合板等强配筋拼缝试验研究

提出一种新型边缘叠合板,为了研究钢筋混凝土边缘叠合板拼缝的受力性能,设计并实施了不同构造形式边缘叠合板的静力加载试验,包含附加钢筋形式、马镫筋布置、拼缝尺寸和底筋伸出等变量,分析了不同构造措施下,等强配筋设计边缘叠合板裂缝开展情况、挠度、钢筋应力以及受弯承载力性能,并与现浇板进行了对比。试验结果表明:该拼缝形式的拼缝板均为典型的弯曲破坏特征;拼缝处附加钢筋只要保证足够的粘结长度,附加钢筋就能够进行有效传力,采取等强配筋的边缘叠合板承载能力等同于现浇板;U形钢筋达到屈服需满足粘结锚固长度要求;钢筋网片末端弯折可以有效地减少钢筋锚固长度;拼缝处连接钢筋面积可按现浇层混凝土厚度进行受弯承载力计算确定。     

桁架钢筋混凝土叠合板使用阶段试验研究

对设置不同拼缝形式的不同板型叠合双向板进行使用阶段的极限承载力试验,得出叠合板的受力性能及变形特征,包括内力分布、裂缝分布、应变过程等,通过对比分析研究了不同拼缝形式对叠合板拼接性能、力学性能的影响;同时对以后浇300mm拼缝形式拼接的桁架钢筋混凝土叠合板设置对比试验,研究两种支座搭放处钢筋的分布方式对板力学性能的影响,验证了边缘搭放处有50%分布钢筋伸出的预制底板与100%分布钢筋伸出的预制底板具有相同的力学性能。结论可为带拼缝的桁架钢筋混凝土叠合板在工程的实际应用提供参考。     

均布荷载作用下密拼缝叠合板受力机理及有限元分析

叠合板密拼缝的存在是改变板件受力传递模式的重要因素。为研究密拼缝对板支反力传递路径的影响，考虑不同长宽比和不同密拼缝数量两个变化参数的影响，设计了6块叠合板试件进行足尺静载试验，其中4块为密拼缝叠合板，2块为现浇板件。试验对试件刚度、挠度、裂缝破坏模态及支座反力分布进行了研究和对比，通过ABAQUS有限元软件运用混凝土塑性损伤模型对试验板件进行校准对比分析。结合试验数据及有限元分析结果，指出了密拼缝叠合板在拼缝处的载荷分布以及拼缝影响下的板件破坏模态。研究表明：双拼缝板的整体破坏形式仍趋于双向板受荷下的破坏形式。总体而言，密拼缝板设计中可运用现行双向板设计原理对板件进行保守设计及计算。     

表面状态对混凝土叠合面抗剪性能影响试验研究

基于混凝土叠合面2类不同表面状态,在第Ⅰ类叠合试件中设置0,2,4,6,8,10mm 6种不同凹凸深度,第Ⅱ类叠合试件针对凹凸深度为8mm的情况设置0%,5%,10%,15%,20%,25%6种不同缺陷占比,基于此研究表面状态对叠合面抗剪性能的影响。研究结果表明,混凝土叠合面抗剪承载力与凹凸深度间存在指数相关性,当凹凸深度达10mm时,混凝土叠合面抗剪承载力约为整浇对比试件抗剪承载力的40%;混凝土叠合面抗剪承载力与预设缺陷占比存在线性关系;混凝土叠合面破坏均以由后浇混凝土形成的凸面根部剪断破坏为主,且呈脆性破坏。     

叠合板增强型拼缝传力性能的试验研究

提出一种预制叠合板增强型拼缝连接方式,通过对1块不带拼缝和5块不同配置方式的叠合板试件的静载试验,观察叠合板试件从裂缝开始出现到破坏状态的全过程,并对试件在各级荷载下挠度、抗弯承载力变化及塑性铰开展情况进行分析。结果表明:采用增强型拼缝连接,叠合板刚度得到提高,挠度均有所减小;承载能力得到不同程度的提高(13.3%~25.2%);裂缝不再最先出现在拼缝处,达到破坏标志(裂缝达到1.5 mm)时,板最大裂缝处未出现塑性铰;采用增强型拼缝可以实现预制叠合板的双向受力。在此基础上提出了双向叠合式楼板应用的建议。     

四边不出筋密拼连接叠合双向板足尺试验研究

针对四边不出筋、板侧采用密拼连接的钢筋桁架叠合双向板进行了足尺加载试验,研究了叠合双向板承载能力、裂缝开展、刚度变化、拼缝处受力性能等。试验结果表明:试验板在竖向荷载作用下的各项受力特性均表现为明显的双向板特征,满足正常使用极限状态与承载能力极限状态的要求,拼缝处通过增强附加钢筋、加密钢筋桁架等措施可有效限制连接处裂缝开展,保证接缝承载能力。通过对挠度、钢筋应变的分析,认为试验板垂直拼缝方向板带刚度略小于平行拼缝方向板带刚度。