单跨两层含减震外挂墙板装配式混凝土框架拟静力试验研究

该文在对一个含减震外挂墙板平面框架(简称减震结构)以及一个作为对比的纯框架(简称抗震结构)进行混合试验的基础上,进一步对其单跨2层试验子结构进行了拟静力试验,研究了两结构在水平地震作用下的受力过程、损伤模式及减震外挂墙板对主体结构抗震性能的影响。研究结果表明:减震结构和抗震结构的破坏机制均为梁端和柱底出现塑性铰的梁铰机制,减震外挂墙板未改变主体结构的破坏模式;减震结构中,在最大层间位移角达到1/55之前,消能器呈预期的履带式滚动变形,此后由于外挂墙板的面内转动变形,消能器水平剪切变形值增加不大,且圆弧段产生明显变形;试验过程中减震外挂墙板未出现裂缝;墙板与框架间上部线连接处裂缝宽度较小,连接钢筋应变也较小,表明连接可靠;两试件均具有较好的变形能力和耗能能力;在相同位移级别下,减震结构的刚度、极限承载力和耗能能力均更好。

装配式桥梁板玻璃纤维混凝土-U形钢筋湿接缝受力与变形分析

为解决装配式桥梁板体系湿接缝处力学性能不稳定、易变形的问题,提出采用玻璃纤维混凝土-U形钢筋加强方案优化湿接缝性能,以雄安新区荣乌高速荣乌主线桥为背景进行研究。选取主线桥2个试验段(试验段A湿接缝采用普通混凝土-U形钢筋方案,钢筋点焊;试验段B湿接缝采用玻璃纤维混凝土-U形钢筋加强方案,钢筋满焊)进行梁板体系湿接缝性能试验,监测湿接缝处搭接钢筋力学响应及混凝土接触面变形特征,同时对长期运载及强降雨影响下的钢筋受力与混凝土变形进行监测。结果表明:长期运载下,试验段B横筋受力约为试验段A的一半,其中部纵筋承受外力远大于试验段A,边缘纵筋承受外力较少,试验段B稳定性更优;试验段B较试验段A在湿接缝部位变形量小,其稳定性及耐久性更优;强降雨阶段,试验段B较试验段A变形及力学响应波动程度更低,其抗渗能力、耐久性更优。由此可知基于玻璃纤维混凝土-U形钢筋加强方案的湿接缝构造在外力传导、抵抗变形方面具有较强稳定性,不易受恶劣环境影响。

日本UFC桥面板和UFC组合桥面板的研发与应用

日本较早期建设的城市高速公路桥梁中主要采用钢桥面板和混凝土桥面板。针对钢桥面板的焊缝疲劳开裂和混凝土桥面板的老化现象,研发了超高强度纤维增强混凝土桥面板(UFC桥面板)及UFC组合桥面板,具有高强度、高耐久性。UFC桥面板分为平板型和方格肋型2种类型,可应用于既有公路桥梁的桥面板更换以及新建公路桥梁的桥面板。UFC组合桥面板为在预制PC桥面板顶面设UFC层作为防水层,可省去预制PC桥面板防水层施工,提高施工效率。UFC桥面板和UFC组合桥面板在预制场预制、现场安装,施工便捷,已实际应用在阪神高速公路15号堺线玉出匝道桥桥面板更换工程、阪神高速公路1号环线信浓桥匝道桥新建桥梁工程、东北高速公路宫城白石川桥上行线既有桥面板更换等工程上,可提高桥梁结构的耐久性、减少桥梁养护工作量、降低养护成本。

基于点云数据的预制叠合板尺寸质量智能检测方法

为保证预制叠合板在施工现场能顺利安装,在出厂前通常需要对其进行尺寸质量检测,现有预制叠合板的尺寸质量检测方法难以全面准确地测量叠合板的实际三维尺寸。提出一种基于预制叠合板点云数据的多尺寸质量智能检测方法。对采集的点云数据进行预处理后,利用机器学习算法完成预制叠合板点云的自动定位与分割;依据不同的检测任务,将目标点云沿不同方向降维,映射为二维灰度图像;利用图像特征检测算法,分别实现叠合板底板的长宽、预留胡子筋的出筋长度与间距及桁架钢筋高度的自动检测;在验证试验中,对3块预制叠合板的点云数据进行尺寸质量检测。结果表明,提出的智能检测方法能全面准确地完成预制叠合板出厂尺寸质量检测,能进一步提高预制叠合板非接触质量检测结果的科学性与精准性。

基于传递率函数的预制混凝土夹心保温墙板连接件损伤识别

为解决预制混凝土夹心保温墙板中连接件检测困难问题,提出了基于传递率函数的连接件损伤识别方法。首先介绍了传递率函数原理,建立了用于检测预制混凝土夹心保温墙板中损伤连接件的传递率函数理论模型,得出可用预制混凝土夹心保温墙板物理参数表示的传递率损伤指标(transmissibility damage indicator,TDI)。分析理论模型的检测机理表明,该方法不仅可以判断连接件损伤程度而且检测结果不受未被检测损伤连接件干扰。分别设置单损伤和多损伤工况,通过缩尺模型试验,验证了所提出检测方法的可行性,试验结果表明,损伤连接件和无损连接件的TDI指标之间存在着明显的不同,差异达到39.2%,所提出方法可以有效确定连接件的损伤状态与程度,且多损伤工况下其他未被检测的损伤连接件对检测结果无影响。进一步通过数值模拟结果测试所提出方法的抗噪性,建议使用该方法时,保证信噪比在40 dB以上,从而保障方法的鲁棒性。

预制外挂墙板半刚性耗能连接节点力学性能研究

为提高预制外挂墙板结构的抗震性能,基于预制外挂墙板点支承连接方式的变形特征,提出一种新型半刚性耗能连接节点(简称SEDC),通过结合摩擦耗能机理与金属弯曲机理,实现SEDC与主体结构正常使用状态及小震下的刚性连接,以及大震作用下的柔性耗能连接。设计并制作了3组共9个SEDC试验试件,分别进行单调加载、低周反复加载与低周疲劳加载,研究SEDC的半刚性受力特性、滞回性能、承载性能、耗能能力、延性以及低周疲劳性能。结果表明:SEDC具有显著的半刚性受力特性,滞回曲线饱满,承载力稳定,耗能能力良好,变形能力较强,弯曲单元与摩擦单元具有良好的协同工作能力。基于试验结果,建立了SEDC的数值分析模型,研究了弯曲单元与摩擦单元设计参数对其受力性能的影响。分析了预制外挂墙板在各工况作用下的节点反力计算方法,基于SEDC的半刚性受力特性提出了预制外挂墙板与主体结构的协调设计方法。

掺磷尾矿砂的UHPC板抗弯性能试验研究

使用磷尾矿砂取代部分河砂制备了超高性能混凝土(UHPC),研究了不同磷尾矿砂取代率(0~20%)对UHPC试件强度与弹性模量的影响,优选出最佳配合比,制作了5块配筋UHPC板,研究了不同厚度及配筋率对UHPC板抗弯性能的影响。结果表明:随着磷尾矿砂取代率的增加,试件的抗压强度与弹性模量呈先增加后下降的趋势;当磷尾矿砂取代率为10%,试件的抗压强度和弹性模量达到峰值,而抗拉强度随着磷尾矿砂取代率的增加而显著降低;在局部荷载作用下,配筋UHPC板的极限承载力和弯曲韧性随着配筋率和截面高度的增大而提高。此外,基于试验得到的UHPC受压本构曲线,建立了配筋UHPC板数值仿真模型,发现分析结果与抗弯试验结果吻合较好。

重庆大溪河特大桥主桥设计

重庆大溪河特大桥主桥为(92+168+650+168+92)m双塔双索面组合梁斜拉桥,采用半飘浮体系,塔梁之间设置竖向支承、横向限位和纵向阻尼,有利于降低梁端位移和桥塔内力。桥塔采用神女造型的钻石形桥塔,钢筋混凝土空心塔柱。主梁采用双边工字形钢-混组合梁,桥面板采用预应力混凝土和超高性能混凝土(UHPC)预制板,板间湿接缝采用UHPC填筑。边跨采用“压重+结构调整+竖向锚索”的配重方式,防止运营阶段过渡墩及辅助墩支座出现负反力。斜拉索索面呈扇形布置,共208根,为抑制斜拉索风雨激振,斜拉索外护套上设置双螺旋线,在索梁锚固端和索塔锚固端设置内、外阻尼器。索梁锚固采用外置钢锚管形式的钢锚梁,塔上斜拉索分别锚固在上中塔柱连接段隔板及塔壁、上塔柱的钢锚梁上。辅助墩和过渡墩均采用花瓶形空心墩,桥塔和桥墩基础采用整体式承台+群桩基础。主梁采用导流板+下中央稳定板的组合气动措施,风洞试验结果表明:该气动措施能有效控制主梁的涡激振动振幅在安全范围。

GFRP杆连接预制夹心保温墙板受弯性能试验

目的 为提高预制夹心保温墙板的受弯性能和保温性能,增强内外层混凝土墙板的复合作用,提出一种采用GFRP螺杆连接内外层混凝土的预制夹心保温墙板。方法 设置GFRP板替代部分纵向或横向钢筋以便于GFRP螺杆在内外层混凝土中的锚固,对4个试件进行单调加载试验,分析墙板的破坏模式、荷载-位移曲线、保温材料与混凝土之间的滑移、裂缝宽度和复合作用等。结果 采用GFRP板或钢板局部替代纵向钢筋的试件具有较好的承载能力、变形能力、延性性能和复合作用;所有预制夹心保温墙板均发生弯曲破坏,GFRP螺杆或普通钢螺杆均可以有效在内外层混凝土之间传力,限制混凝土与保温材料之间的滑移;采用GFRP螺杆连接的预制夹心保温墙板QB1的复合程度系数比普通钢螺杆连接墙板QB3的复合程度系数提高了25%。结论 笔者提出的新型GFRP螺杆连接内外层混凝土的预制夹心保温墙板具有良好的承载能力和变形能力,且整体性优异,螺杆能够有效在上下层混凝土墙板间传力,复合程度系数高于50%。

预制外挂墙板裂缝的产生原因及控制措施分析

装配式建筑的广泛应用催生了多种类别的预制构件,预制外挂墙板作为外围护构件,在框架及剪力墙结构中应用较多。外挂墙板一般沿长度方向尺寸较大,平面外刚度弱,很容易产生裂缝,本文以某项目中一块阳台墙挂板为例,验算了几种工况下构件的应力及裂缝值,分析裂缝产生的原因,并提出控制措施及解决办法。在实际应用中,构件裂缝的产生原因主要有受力不均匀、原材料使用不当、生产操作不规范等。此外,还总结了外挂墙板设计、生产及存放过程中的注意事项,以期为后续项目的裂缝控制提供参考。

某工程预制混凝土外挂墙板设计探究

预制混凝土外挂墙板适用各种类型的主体结构和外立面要求。结合工程实例,对预制混凝土外挂墙板设计中的变形形式、连接节点、安装、试验等问题进行设计研究,从外挂墙板适应主体结构的变形入手,分析要求外挂墙板小震弹性、连接节点中震弹性且大震不屈服。主要研究一种点支承转动型预制混凝土外挂墙板的连接节点,通过对该节点的设计、有限元分析、安装、试验,表明该节点具有良好的受力性能、构造简单、施工方便,安装一次到位定位,减少高空作业吊装时间,并可调节施工和安装误差。

装配式结构中预制楼梯的施工优化

为解决装配式结构施工过程中出现的因部分预制楼梯重量过大而造成吊装成本激增的问题,本文系统总结了现有装配式楼梯的安装形式,结合实际工程提出了装配式楼梯的施工优化方法,得出以下结论:当预制楼梯重量超过塔吊吊重时,可依次考虑更换楼梯形式、拆分梯板、提升塔吊型号或更换塔吊位置;梯板可根据实际工程条件按需求进行上下拆分或左右拆分,并分别进行吊装,安装完成后需采用无膨胀灌浆料对接缝位置进行连接;梯板在吊装过程中要进行严格的技术交底,并做好防碰撞措施。相关研究成果具有较强的适用性,可为装配式建筑相关从业人员对预制楼梯的设计和施工提供参考。

Pseudo-dynamic tests on masonry residential buildings seismically retrofitted by precast steel reinforced concrete walls

A retrofitting technology using precast steel reinforced concrete（PSRC） panels is developed to improve the seismic performance of old masonry buildings. The PSRC panels are built up as an external PSRC wall system surrounding the existing masonry building. The PSRC walls are well connected to the existing masonry building, which provides enough confinement to effectively improve the ductility, strength, and stiffenss of old masonry structures. The PSRC panels are prefabricated in a factory, significantly reducing the situ work and associated construction time. To demonstrate the feasibility and mechanical effectivenss of the proposed retrofitting system, a full-scale five-story specimen was constructed. The retrofitting process was completed within five weeks with very limited indoor operation. The specimen was then tested in the lateral direction, which could potentially suffer sigifnicant damage in a large earthquake. The technical feasibility, construction workability, and seismic performance were thoroughly demonstrated by a full-scale specimen construction and pseudo-dynamic tests.

装配式低层混凝土墙板农房设计要点及工程应用

乡村振兴是国家当下的重要战略之一,而乡村建设面临农村青壮年劳动力不足、质量监管的“三无”状态等问题,因此,装配式农房是乡村振兴的一个思路。基于国家现行标准和现有装配式建筑技术体系的基础上,本文提出一种用于农房建设的装配式低层混凝土墙板结构体系,结合某农房项目,从建筑设计、结构设计和预制构件及节点设计等关键问题进行探索,项目实践结果表明:1)装配式低层混凝土墙板结构体系适用于农房建设;2)农房建设应满足模数化、标准化、系列化;3)绿色农房建设应考虑预制构件生产、运输、安装等因素。

含减震外挂墙板装配式混凝土框架结构混合试验研究

在外挂墙板与主体结构间引入耗能连接可形成减震外挂墙板。现阶段缺乏对含减震外挂墙板装配式混凝土结构动力响应和减震效果的试验研究。为此,该文章设计了一榀6层3跨含减震外挂墙板平面框架结构(简称“减震结构”)以及一榀作为对比的纯框架结构(简称“抗震结构”),取底部中跨两层作为试验子结构,其余部分作为数值子结构,开展了两结构的混合试验。基于试验结果,分析了含减震外挂墙板装配式混凝土框架结构的损伤模式和动力响应,揭示了外挂墙板与主体结构协同工作的减震机理。结果表明:减震结构与抗震结构的损伤模式基本一致,均为梁端、柱底先后出现塑性铰,减震外挂墙板未改变主体结构的损伤演化模式;试验过程中,外挂墙板本身以及墙板与结构连接处均未出现裂缝,墙板可将结构层间变形有效传递至消能器;设防、罕遇和极罕遇地震下,减震结构的最大层间位移角较抗震结构分别减小了12.59%,17.68%和10.34%,具有较好的减震效果。

不同螺栓连接装配式墙板抗震性能

分别对3片拉力螺栓连接墙板和3片剪力螺栓连接墙板进行低周反复荷载试验,对比研究2种螺栓连接的装配式墙板抗震性能;分析各螺栓连接墙板位移组成及其对总变形的贡献,并探讨墙板水平缝传力机理及节点潜在破坏形态。研究结果表明:采用2种不同螺栓连接的墙板均满足低层建筑安全性,但在传力模式、破坏形态、承载能力、刚度及耗能等方面存在差异。螺栓连接墙板水平缝张开是导致墙板刚度减小的主要因素。基于节点破坏形态计算的水平缝抗弯承载力与试验结果吻合较好。

预制轻混凝土保温外墙板抗弯性能试验研究

为研究预制轻混凝土保温外墙板抗弯性能,开展了预制轻混凝土外墙板足尺抗弯试验,通过砖块均布加载直至试件破坏,试验测试了预制轻混凝土外墙板的变形、裂缝和破坏形式,结果显示,面层、保温层和轻混凝土层无开裂、脱落等现象。采用有限元软件ABAQUS模拟试件,研究轻混凝土强度、面层厚度对墙板开裂荷载和极限承载力的影响等,结果表明轻混凝土强度和面层厚度增加均可以提高墙板的抗弯承载力。对吊装节点进行抗拉试验,墙板下端节点呈脆性破坏,需设置抗剪加强筋,上端节点在试验中无裂缝出现,挠度较小。

基于高性能材料接缝的预制拼装桥面板力学性能

为实现全预制装配式桥梁工程,满足桥梁上部结构的快速建造需求,基于超高性能混凝土(UHPC)和碳纤维增强聚合物筋(CFRP)的优越力学性能,提出基于高性能材料接缝的预制拼装桥面板。对13个试件开展静力和疲劳试验,揭示新型预制拼装桥面板的破坏形态,探明疲劳荷载作用下各力学性能指标衰减规律;提出静力作用下承载力和挠度的预测方法,建立考虑疲劳效应的改进挠度计算方法和疲劳损伤模型。试验结果表明:静力作用下,基于高性能材料接缝的预制拼装桥面板均具有理想的破坏形态,增多预埋焊接栓钉的数量和增大锚固区间距明显提高承载力;疲劳荷载作用下,桥面板的挠度､刚度和耗能随疲劳次数的发展趋势分为3个阶段:损伤快速增长阶段,损伤缓慢累积阶段和疲劳损伤破坏阶段;建立的承载力和挠度预测模型具有良好精度;提出的考虑疲劳效应的改进挠度预测方法和疲劳损伤模型,可为评估新型桥面板的挠度和疲劳损伤程度提供参考。为了充分验证接缝连接形式和分析模型的有效性,今后研究将增加试件的类型与数量。

平移式预制混凝土外挂墙板框架足尺低周往复试验研究

为研究平移式预制混凝土外挂墙板的抗震性能,设计了单层足尺钢框架模型进行低周往复荷载试验.钢框架由下端固定、上端滑动连接节点外挂5片预制混凝土墙板组成,试验过程中主要记录了框架位移、节点与墙板的变形和应变.结果表明:初始加载阶段平移式预制混凝土外挂墙板对主体结构的刚度贡献较小,随着加载位移的提升,预制混凝土外挂墙板上部节点变形达到极限,开始参与主体结构受力,结构整体刚度有所增加;随着加载位移的进一步提高,主体结构与外挂墙板产生损伤,刚度逐步下降.在试验全过程中,预制混凝土外挂墙板连接节点始终保持弹性状态,上节点角钢与螺栓的相对位移不大于50 mm,说明新型平移式外挂墙板节点具有较大的安全储备且不易发生脱落.

预制混凝土夹心保温墙板技术研究进展

在“双碳”目标下,集结构、保温和装饰于一体的预制混凝土夹心保温墙板逐渐成为装配式建筑发展的必然趋势。预制混凝土夹心墙板的力学性能一直是研究热点,随着我国对建筑节能要求的提高以及超低能耗概念的深入,墙板的高效保温性也受到学者们的关注。论文对预制混凝土夹心保温墙板的平面外抗弯和平面内抗剪切的相关研究工作进行总结,探讨分析近年来墙板保温效率的进展,提出现阶段的研究重点以及发展的方向。