新旧混凝土结合面剪切强度参数分析和计算研究

新旧混凝土结合面的抗剪强度是装配式混凝土结构和混凝土结构加固等领域重点关注的问题.基于搜集、整理的新旧混凝土结合面(以下简称结合面)的剪切试验数据库(含439个试件),对GB 50010―2010、ACI 318―19、Eurocode 2、PCI7th四个规范所给结合面抗剪建议计算式进行对比分析.结果表明:在各参数的影响下,ACI结果的保证率表现最好,而Eurocode 2计算强度的拟合效果最好;在结合面宽度达到300~400 mm时,GB 50010―2010的表现最好,但安全富余均较低,相对误差最大达到9倍.对数据库进行参数分析,发现结合面剪切强度τ_(exp)存在尺寸效应,与结合面的沿剪切方向尺寸关联较大;且τ_(exp)与夹紧力ρfy有较好的相关性.基于分析结果,根据叠加计算理论,对计算式提出建议和修正:分析引入尺寸效应系数β;同时修正了摩擦系数μ;应用了数据库拟合的销栓力分段函数,极大值为6.6 MPa.经对比验算证明,修正计算式在有无插筋及各种粗糙度情况下的误差最小,拟合效果最好,可为工程应用提供参考.

新增部分剪力墙的框架结构抗震性能研究

在框架结构中新增部分剪力墙,能够明显提升结构的抗震性能,框架与新增部分剪力墙之间新老混凝土界面受力行为是结构分析的关键问题。运用ABAQUS有限元软件,基于新老混凝土界面模拟方法,建立了4个高宽比为1.5的框架-剪力墙模型,通过低周往复加载,研究了新老混凝土界面参数、新增剪力墙的混凝土强度、墙与框架的连接方式对承载力的影响。分析了新增部分剪力墙的框架结构和整浇框架-剪力墙结构在破坏形态、承载力和延性等抗震性能方面的差异。研究结果表明:新增部分剪力墙的框架结构的屈服荷载和峰值荷载都小于整浇框架-剪力墙结构,新增墙体端部设暗柱,不与框架柱连接的方式和分布筋全部插入框架的方式在承载力上相差不大。最后,给出了新增部分剪力墙的框架结构的水平承载力计算公式。

新旧混凝土界面双面直剪性能尺寸效应试验研究

以界面处理方式、横向约束形式、混凝土强度、界面尺寸为变量,开展了8组50个新旧混凝土界面试件双面直剪试验研究,得到界面受剪破坏形态和抗剪强度-滑移曲线,分析界面抗剪强度的尺寸效应规律,拟合得到新旧混凝土双面直剪试件极限应力尺寸效应的换算系数,建立受剪承载力计算表达式。结果表明:在剪力作用方向上,新旧混凝土界面受剪极限应力存在明显的随界面高度增加而降低的尺寸效应现象;开裂应力、裂通应力以及滑移的尺寸效应不明显;施加横向约束可提升界面裂通应力和极限应力;施加预压应力可显著提升试件的裂通应力,并有效限制试件的极限滑移。无横向约束条件下,凿毛形式对极限应力影响显著,相比整浇混凝土试件,机械凿毛的同强度新旧混凝土双面直剪极限应力减少至整浇试件的0.22以下,而人工凿毛试件的折减系数在0.34~0.37之间。有横向约束条件下,同凿毛粗糙界面相比,规则齿槽试件的开裂应力、裂通应力以及滑移表现优势突出;约束下强度折减系数提高到无约束同等条件试件的2~2.5倍以上,最大可达到整浇试件强度的0.97倍。新旧混凝土强度提高可增加试件裂通应力和极限应力,但提升幅度有限。

植筋UHPC-NC界面直剪试验研究及有限元模拟

目前,超高性能混凝土(UHPC)被广泛用于组合构件和普通混凝土(NC)结构的加固。在加固后,由于界面法向拉应力和界面切向剪应力的共同作用,UHPC与NC之间的界面成为最脆弱的部分。植筋处理是连接旧混凝土与新混凝土界面的常见方法。本研究通过直剪试验和有限元模拟综合分析了有无植筋的UHPC-NC试件的抗剪强度以及植筋率对抗剪性能的影响。结果表明,无植筋试件的抗剪强度仅为整体浇筑试件的20%,而植筋试件的抗剪强度为整体浇筑试件的40%~80%。在未植筋试件中,破坏形式呈脆性破坏,而在植筋试件中,界面裂缝得到发展,界面抗剪强度提高,界面滑移量增大,界面呈延性破坏。

钢筋混凝土剪力墙与后浇筑的钢筋混凝土梁的贯通式节点的设计研究

清水混凝土剪力墙以及采用爬模施工的混凝土剪力墙在施工时,通常要求混凝土墙先于楼面梁板施工。当楼面梁采用钢筋混凝土梁时,目前采用植筋或预留钢筋接驳件的方式。该方式存在施工复杂、质量难以保障、新旧混凝土结合面不可靠等缺陷。介绍了一种新的钢筋混凝土剪力墙与后浇筑的钢筋混凝土梁的贯通式节点:通过在混凝土墙预留洞口并在洞内预留暗柱钢筋及墙体水平筋、洞口内壁凿毛等手段,保证了后浇筑混凝土梁与剪力墙之间节点的可靠性。静力试验和数值模拟结果表明,本节点的力学性能与整浇节点十分接近,验证了本设计的可靠性和实用性。试件的试验结果和数值分析结果吻合度较高,可以印证各自的可靠性。

基于工程监测和数值模拟的混凝土竖向施工缝约束程度研究

对存在竖向施工缝的某厂房顶板和隧道叠合墙结构进行了温度、应变监测和数值模拟。结果表明:顶板和叠合墙在靠近竖向施工缝处的变形均受到显著约束,但其应变峰值和单位温度变形均比靠近水平施工缝处的大;在数值模拟时,将水平施工缝以下底部侧墙和底板的旧混凝土弹性模量均取为实测值,将竖向施工缝一侧的先浇顶板和地连墙的混凝土弹性模量分别取为实测值的25%和50%左右,可使应变计算值与监测值的误差较低;在混凝土抗裂性评估计算中,应考虑对竖向施工缝处旧混凝土的弹性模量进行适当折减。

既有箱梁移至邻近新建高铁线条件下帮宽桥墩受力分析

论文以既有箱梁移至邻近新建高铁线条件下的帮宽桥墩为研究对象,介绍了墩身帮宽方法、施工工艺及界面植筋情况,建立了帮宽桥墩有限元模型,对比研究了墩身帮宽前后的受力特性。结果表明:墩身帮宽前后的最大主拉应力分别为 0.17 MPa、1.06 MPa,均小于 C35 混凝土的轴心抗拉强度标准值 2.20 MPa,墩身受力性能较好;墩高约 2.2~7.7 m 范围内,接缝面法向正应力由帮宽前的受压转变为帮宽后的受拉,但数值较小;墩身帮宽后接缝面的切向剪应力绝对值较墩身帮宽前的小,接缝面受力状态较为理想;墩身处于弹性阶段,工作性能良好。

基于BP神经网络的新老混凝土界面黏结强度预测

为探寻能够考虑多因素综合影响的新老混凝土界面黏结强度预测方法,在综合考察国内外新老混凝土界面黏结强度试验资料基础上,搭建试验资料数据库;对比分析了国内外规范和几种常用简化计算方法对新老混凝土界面黏结强度计算的优缺点;基于神经网络技术,建立8因素(老混凝土龄期、抗压强度、新混凝土抗压强度、黏结界面面积、界面饱水程度、界面粗糙度、界面剂、试验方法)影响的新老混凝土界面黏结强度BP神经网络模型,模型预测值与试验值能够很好地吻合。

水下新老混凝土界面粘结剂的研究进展

水下新老混凝土界面粘结剂是一种适用于水下或潮湿环境中的新型混凝土界面粘结剂,然而真正在水下能发挥较为理想作用的混凝土粘结剂却并不多见。本文基于环境的特殊性和混凝土的基本性质,归纳了影响水下新老混凝土界面粘接性能的关键因素,综述了当下该粘结剂的主要类型及研究进展。展望了水下新老混凝土界面粘结剂的主要发展趋势和方向,认为“自愈粘结剂”对未来开发新型高效的水下新老混凝土界面粘结剂具有重要意义。

扩建桥梁拼接带多功能整体吊架设计与施工

针对扩建桥梁拼接带传统施工方法存在的问题,提出了一种新型拼接带多功能整体吊架方案,并结合抗干扰混凝土的应用,形成不中断交通的拼接带施工方法。该新型吊架体系集施工作业平台、模板以及道路兜底等功能于一体,最大程度降低了对交通、环境的影响;同时该吊架整体刚度大且不破坏拼接带,有效提高拼接带施工质量。

新旧混凝土梁柱节点施工技术探析

文中结合某建筑项目实例,分析了新旧混凝土梁柱节点施工技术,并对工程进行变形监测,验证其应用效果。变形监测数据表明,所有条件下的裂缝和滑移量最大值均满足设计要求,该设计方案实用可靠。

新旧地铁车站接驳改造连接节点受力性能研究

为进一步明确新旧地铁车站接驳改造过程中用于连接新建和既有结构的新旧混凝土连接节点力学行为,设计了6个新旧混凝土连接节点试件,并测试了其受弯和弯剪性能,分析了不同植筋排布方案和弯剪工况对节点变形性能、承载能力、开裂行为和破坏模式的影响,结合测试结果揭示了节点的全过程力学行为机理,并以此为基础提出了纯弯和弯剪耦合作用下的节点承载力计算方法。结果表明:以植入钢筋和既有结构预留钢筋为主要连接措施的新旧混凝土连接节点整体工作性能良好;纯弯和弯剪耦合作用下节点均在既有结构保留墙段处破坏,其承载力主要由植筋的拉力和销栓力协同受压区混凝土提供。提出的新旧混凝土连接节点承载力计算方法可较好地预测纯弯和弯剪耦合作用下节点的承载力;在满足相关规范植筋要求的前提下,可通过增大植筋直径来减少植筋数量。

基于桥梁改造的新旧混凝土结构植筋加固粘接技术研究

随着桥梁承受荷载的增加与老化程度的加深,一些桥梁已成危桥,其使用安全性得不到保障,因此对其进行加固与改造是非常必要的。植筋技术是一种在混凝土结构中植入钢筋进行粘接加固的桥梁改造技术,在实际加固工程中较受欢迎。阐述了旧危桥梁新旧混凝土结构加固设计的基本要求与方法,植筋技术原理与加固步骤,探究了新旧混凝土结构植筋技术加固实践,并对该技术应用下新旧混凝土结合面的抗剪强度进行实验设计与测试,提出旧危桥梁加固改造措施和建议。

新旧桥梁桥面板连接施工中抗扰动混凝土的应用

某高速公路工程新旧桥梁桥面层拼接施工需确保旧桥通行,给拼接混凝土质量带来了一定的影响。文章结合现场施工和质量检验等情况,提出在不影响道路通行的前提下,运用先进的抗干扰混凝土工艺,结合实施科学的交通引导措施,有效地解决新旧桥梁桥面板之间的衔接问题,从而确保混凝土衔接的质量。

基于钢筋锈蚀的新老混凝土界面检测方法研究

文章基于钢筋锈蚀形态探寻了一种新的新老混凝土界面质量检测方法,设计了18组试件,通过对新老混凝土界面进行不同处理(粗糙处理、界面剂的种类、新老混凝土的强度和种类以及粘结龄期)对新老混凝土界面粘结质量的影响进行研究。根据通电锈蚀过程中钢筋的锈蚀速率以及钢筋的锈蚀形态以及双面剪切试验,来判断新老混凝土界面通过不同处理方式后的薄弱情况。

装配式结构新老混凝土竖缝界面区孔隙率分布模型

装配式混凝土结构中存在大量新老混凝土连接界面,模板效应导致界面区水泥砂浆孔隙率相对增大,从而引起其力学及耐久性能的弱化。为定量描述界面区水泥砂浆孔隙率分布特征,制作了不同水灰比搭配的新老混凝土竖缝平整界面区试件。利用扫描电镜获取各试件距离界面不同位置处的灰度图像,并采用数字图像处理工具进行图像信息增强处理和二值化处理,从而获得孔隙像素占总像素的比值(即名义孔隙率),据此分析了新老混凝土竖缝平整界面区名义孔隙率的分布特征;基于名义孔隙率与真实孔隙率之间的稳定关系,建立了新老混凝土竖缝平整界面区孔隙率的分布模型;考虑凿毛区新老混凝土含量连续变化关系,建立了凿毛界面区孔隙率的分布模型。结果表明:名义孔隙率在界面处最大,向混凝土内部逐渐减小,最后趋于稳定,总体变化趋势具有高斯函数特征;随水灰比增大,从界面到内部各部位的名义孔隙率均呈现相对增大趋势,但不同水灰比混凝土各自界面区与内部稳定区的相对名义孔隙率却接近一致。

新老混凝土界面区氯离子传输特征与模型

为研究新老混凝土界面区氯离子传输的特征及模型,制作了不同水灰比搭配、不同界面凿毛深度的新老混凝土接合体试件,进行为期90 d的氯盐溶液干湿循环侵蚀试验.然后对各试件不同位置处的氯离子浓度进行测试,据此分析界面区氯离子传输特征,并结合相关文献中本体混凝土氯离子传输模型建立界面区氯离子传输模型.结果表明:界面区氯离子浓度明显高于两侧新老混凝土本体区域,氯离子传输存在典型的界面区效应;当新老混凝土水灰比相同且界面未凿毛时,界面区呈现出良好的对称性;而当水灰比不同或(和)界面凿毛时,界面区呈现出非对称性,界面区重心偏向水灰比较高的老混凝土一侧,且水灰比差距越大或(和)凿毛深度越大,界面区向老混凝土一侧的偏移也越多,同时界面区效应水平也越弱.通过与其他试验结果的对比,验证了界面区氯离子传输模型具有较好的适用性.

考虑闭合筋的新旧混凝土界面抗剪试验及仿真分析

预制结构与现浇部分形成的新旧混凝土界面的抗剪性能对结构安全至关重要。为了准确分析界面各分项剪力及应力状态,采用ABAQUS软件建立了三维非线性有限元模型。考虑新旧混凝土界面的黏结滑移,并基于剪切-摩擦抗剪机理,采用内聚力-弹簧复合模型模拟了界面受力。基于前期设计制作的4组8个Z型直剪试件开展静载试验,从界面荷载-相对位移关系与破坏形态2个方面对有限元模型进行了验证,数值计算与试验结果吻合良好。研究了3组界面钢筋试件的界面正应力和剪应力沿界面高度的分布规律。分析了混凝土强度、界面配筋率、钢筋屈服强度对开裂荷载及抗剪承载力的影响。结果表明:加载过程中,各试件界面正应力沿高度非线性分布,界面中部应力较小;除两端应力集中区域,各阶段界面剪应力绝对值均大于正应力;峰值荷载下,剪应力均值为正应力的3.7~8.7倍,界面钢筋直径越大,对界面应力分布影响越大;增加混凝土强度可在一定范围内显著提高开裂荷载,建议新混凝土较旧混凝土提高2~3个等级;增加配筋率可带来更高的界面抗剪承载力,但对开裂荷载的影响不如混凝土强度大;界面钢筋的屈服强度对试件的抗剪承载力影响有限,使用高强钢筋较难提供更高的界面抗剪承载力。

基于桥梁改造的新旧混凝土结构植筋加固粘接技术研究

随着桥梁承受荷载的增加与老化程度的加深,一些桥梁已成危桥,其使用安全性得不到保障,因此对其进行加固与改造是非常必要的。植筋技术是一种在混凝土结构中植入钢筋进行粘接加固的桥梁改造技术,在实际加固工程中较受欢迎。阐述了旧危桥梁新旧混凝土结构加固设计的基本要求与方法,植筋技术原理与加固步骤,探究了新旧混凝土结构植筋技术加固实践,并对该技术应用下新旧混凝土结合面的抗剪强度进行实验设计与测试,提出旧危桥梁加固改造措施和建议。

新旧混凝土植筋界面抗剪承载力影响因素研究及规范对比

该文总结了新旧混凝土植筋界面剪力传递机制,将连接界面抗剪承载力影响因素分为材料性能及尺寸、界面处理、钢筋布置和和荷载作用四类。对规范中较少考虑的界面弯矩和尺寸效应两种影响因素的相关研究进行梳理,并通过一个2 m厚地铁车站临时底板抗浮验算实例表明这两种因素对界面抗剪承载力可能存在的较大影响。对比中国、欧洲、美国和加拿大规范计算新旧混凝土植筋界面抗剪承载力时考虑传力机制、界面粗糙度和界面弯矩的异同,建议规范修订时考虑尺寸效应的影响。