叠合板式综合管廊侧墙连接节点面外抗震性能试验研究

叠合板式综合管廊属于半装配式结构,其接缝数量少,抗渗性能优越,应用前景广泛。为了研究采用灌浆套筒连接和浆锚搭接连接两种连接方式的叠合板式综合管廊侧墙在面外荷载作用下的抗震性能,该文开展了采用两类连接方式的足尺侧墙模型的面外低周反复试验,并与管廊现浇侧墙构件作对比。通过分析试件破坏模式、裂缝分布以及受力性能指标,初步揭示了不同连接方式对叠合板式侧墙面外抗震性能的影响。研究表明:叠合板式试件与现浇试件抗震性能基本一致,滞回曲线均较饱满,极限承载力与刚度退化规律基本一致,满足装配式结构等同现浇的抗震设计要求;两类叠合板式管廊侧墙试件延性系数分别为7.05和8.50,均具有良好的面外延性,满足我国抗震设计规范中变形能力要求;采用浆锚搭接连接的叠合板式试件与采用灌浆套筒连接的叠合板式试件相比,滞回曲线更加饱满,变形能力好,但峰值抗侧承载力低,相同侧向位移下损伤破坏严重;两种连接方式的均可有效传递钢筋应力直至构件破坏。

预制柱编码标注与平面整体表示方法研究

依据《装配式混凝土结构技术规程》(JGJ1-2014)和《装配式混凝土建筑技术标准》(GB/T51231-2016)提出的预制柱构造设计原则,分析钢筋套筒灌浆连接装配式混凝土预制柱的构造措施,将预制柱的信息要素归纳为总体信息、类型信息、几何信息、钢筋信息、预埋件信息和其他信息,探索构件及其连接通用构造规则,实现构造标准化,在柱平面布置图上标出台模面和装配方向,规定构件的局部坐标系,通过编码表达预制柱,替代构件详图,实现装配式混凝土柱的平面整体表达。

套筒灌浆接头黏结滑移关系的精细有限元分析

为揭示套筒灌浆连接接头中钢筋和灌浆料间的黏结滑移关系,利用DIANA 10.3有限元软件建立接头试件的肋尺度精细有限元模型,并根据有限元分析结果对接头的局部黏结滑移关系进行研究。结果表明:套筒中钢筋黏结应力沿锚固长度大致呈马鞍形分布,加载端峰值随荷载增加逐渐内移;钢筋与灌浆料间相对滑移从钢筋自由端向加载端递增,超过屈服荷载后在加载端发生激增,并逐渐向里发展;局部黏结滑移曲线大致分为5个阶段,不同锚固位置处曲线的发展趋势大致相同,但其具体路径在发展程度和曲线特征值方面有一定差异;黏结锚固位置函数沿锚固长度大致呈“M”形分布且锚固自由端峰值大于加载端,是锚固位置和相对滑移的二元函数,建议用椭圆曲线和二次曲线进行拟合。该肋尺度精细化有限元模型可用于套筒灌浆连接接头的黏结滑移本构关系的进一步研究。

高强钢筋套筒灌浆连接的力学性能研究

通过预制不同缺陷类型的灌浆套筒,进行单向拉伸试验,研究套筒的破坏形式及力学性能。试验结果表明,端部缺陷长度≤2d(d为钢筋直径)时,灌浆套筒的破坏形式及力学性能与灌浆饱满试样相似;当端部缺陷≥3d时,套筒力学性能降低,出现灌浆端的钢筋拔出破坏;中部缺陷与端部缺陷有相似的破坏形式,但缺陷当量等效的情况下,套筒连接强度对中部缺陷更为敏感;水平缺陷下,套筒的连接强度随着缺陷径向厚度的增加显著降低,而偏心缺陷对套筒连接强度影响较小。

钢筋半套筒灌浆连接的静力拉抻试验研究

为了研究钢筋半套筒灌浆连接试件的力学性能,对14个钢筋半套筒灌浆连接试件进行了静力拉伸试验,试验中研究的主要参数为钢筋直径、套筒尺寸以及钢筋偏位.研究表明:所采用的半灌浆套筒满足强度要求;试件发生了钢筋拉断、钢筋刮犁式拔出和套筒滑丝3类破坏;当破坏形态为钢筋拉断时,钢筋是否偏位对试件的承载力几乎没有影响.在试验结果及分析的基础上,提出了防止试件发生钢筋刮犁式拔出和套筒滑丝破坏的设计方法.

新型变形灌浆套筒连接接头性能试验研究

利用普通无缝钢管通过冷滚压工艺研制了一种新型钢筋连接用灌浆套筒。采用该套筒设计制作了5个接头试件并进行了单向拉伸试验,研究该灌浆套筒连接的结构性能和工作机理。研究结果表明,钢筋锚固长度取8倍钢筋直径时,试件均为钢筋断裂破坏,接头抗拉强度与钢筋抗拉强度标准值的比值fu/fbuk≥1.10,满足《钢筋机械连接技术规程》JGJ107—2010中的I级接头单向拉伸强度要求;套筒内腔结构对套筒的约束机理及应变分布有显著影响,套筒应变分布与内腔结构对应,在光滑段和变形段表现出不同的规律;套筒变形段对灌浆料的约束主要来自内壁环肋处相互挤压力的竖向分力,光滑段对灌浆料的约束取决于灌浆料劈裂变形的大小。

套筒灌浆缺陷对装配式混凝土柱抗震性能影响的试验研究

为研究套筒内部的灌浆缺陷对装配式构件抗震性能的影响,完成4个剪跨比为5、轴压比为0.3的装配式混凝土柱的拟静力试验。试件BM-01灌浆饱满作为对比试件,试件QX-01～03分别减少1根、2根和3根纵筋与灌浆料锚固长度的50%以模拟灌浆缺陷(每个试件共8根纵筋)。试验结果表明,试件BM-01钢筋与灌浆料黏结良好;荷载-位移滞回曲线饱满且正负方向对称,耗能性能良好。缺陷试件破坏时在柱底坐浆层形成主水平裂缝;钢筋与灌浆料间产生滑移;随灌浆缺陷的增加,荷载-位移滞回曲线的捏缩效应和不对称性越发明显。灌浆缺陷导致试件承载力和延性性能的降低,缺陷试件负方向(灌浆缺陷套筒受拉)的峰值荷载和极限荷载为饱满试件相应值的70%～90%;灌浆缺陷最大的试件QX-03延性系数仅为饱满试件BM-01的58%。随着灌浆缺陷和水平位移的增大,缺陷试件的刚度和耗能性能相对于饱满试件加速下降。在层间位移角θ=1/50时,缺陷试件的刚度约为饱满试件BM-01的70%～90%;耗能为饱满试件BM-01的75%～95%。

大直径高强钢筋套筒灌浆连接预制柱抗震性能试验研究

设计了6个截面尺寸为600mm×600mm的钢筋套筒灌浆连接预制混凝土柱,对其进行了低周反复加载试验,其中配置的纵筋和箍筋均为500MPa级高强钢筋,受力纵筋直径为25mm和36mm。研究了预制柱的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、位移延性、耗能能力以及极限承载力,并分析了轴压比、纵筋直径和配箍形式对其抗震性能的影响。研究结果表明:达到峰值荷载时,500MPa级纵筋均能受拉屈服;试件极限承载力的计算值与试验值之比平均为0.78,具有一定安全度;轴压比为0.50的试件的滞回曲线饱满,而轴压比为0.25的试件,其根部灌浆接缝结合面发生破坏并出现了受力纵筋从套筒中拔出的现象,导致其滞回曲线出现捏拢,耗能能力相对较低;各试件的位移延性系数为3.80~5.31,极限位移角为1/47~1/33,均具有较高的延性水平;通过附加架立筋并配置复合箍的方式可保证大直径钢筋预制柱的抗震性能,并建议优选本文的配箍形式二。

循环荷载作用下新型钢筋套筒灌浆连接结构性能

为降低钢筋连接成本,利用普通无缝钢管通过冷滚压工艺加工了一种新型钢筋连接用灌浆套筒,并制作了12个钢筋连接接头试件,通过反复拉压试验及单向拉伸试验研究其连接结构性能.结果表明,该连接能够满足JGJ107-2010规定的强度及变形要求;接头经过反复拉压循环加载后,钢筋极限黏结强度较直接拉伸试件约降低10%;由于套筒的约束作用,钢筋套筒灌浆连接残余黏结强度大于极限抗拉强度的50%;套筒每端内壁环肋数量不宜少于3道,并应根据接头承载力要求的提高而适当增加.

装配整体式连梁抗震性能试验研究

装配整体式连梁由预制窗下墙、现浇带和预制窗上墙组成。为研究装配整体式连梁的抗震性能,完成9个5种跨高比连梁试件的拟静力试验,其中4个试件的窗下墙与现浇带之间采用钢筋套筒灌浆连接,4个试件的窗下墙与现浇带之间没有钢筋连接,1个试件由现浇带和窗上墙组成。试验结果表明:连梁以弯曲破坏为主,连梁与墙肢交界面开裂,两端或角部混凝土压碎,受弯裂缝与斜裂缝布满连梁;窗下墙与现浇带之间没有钢筋连接的试件,窗下墙与现浇带分开(除两端外),形成2根连梁;连梁端弯矩-转角滞回曲线有一定程度的捏拢;连梁的极限位移角(正反向加载的平均值)为1/24~1/60,具有很好的弹塑性变形能力,跨高比为1.5的连梁试件的极限位移角小于同一类型跨高比为2.0及2.4的连梁试件;可按整体连梁采用规范公式计算装配整体式连梁的受弯承载力;窗下墙与现浇带之间是否采用钢筋套筒灌浆连接,对连梁的承载力及滞回性能影响不大。

多相机数字图像相关在变形灌浆套筒单向拉伸试验中的应用

为研究钢筋套筒灌浆连接的受力性能,建立了适用于大曲率复杂曲面变形测量的多相机数字图像相关系统,并利用此系统对一种变形灌浆套筒进行了单向拉伸试验,跟踪测量了套筒表面的全场变形信息.结果表明:多相机数字图像相关系统能够完整重建灌浆套筒的三维形貌,并获得套筒表面任意位置的变形状态,包括传统应变片方法难以测量的套筒变形段凹槽处变形;将套筒表面应变分布规律与应变片测试结果和有限元分析结果进行对比,证实了多相机数字图像相关系统的可靠性.多相机数字图像相关为研究灌浆套筒的连接性能提供了直观且全面的新试验手段,也为大曲率复杂曲面的三维形貌与变形测量提供了有效的测试方法.

灌浆套筒力学性能影响因素分类及其机理分析

钢筋灌浆套筒主要用于装配式混凝土结构受力钢筋的连接。本文通过工程调研和模拟试验对影响灌浆套筒力学性能的主要因素进行了分类并分析了其产生的原因。试验研究采用不同的工艺和材料进行灌注,考虑了钢筋竖向、水平向的连接方式。研究结果表明,套筒灌浆缺陷形成的主要因素包括漏浆(考虑灌浆方向、缺陷位置等因素)、钢筋偏心、灌浆料流动性下降、后续施工的扰动和劣质灌浆料的影响等。

隧道内部套筒连接式预制柱基节点力学性能试验研究

随着大直径盾构隧道双层车道结构在公路隧道领域中的快速发展,其内部双层车道结构的施工也逐渐向全预制化方向发展。文章以在建的诸光路隧道内部预制立柱-基座节点为工程背景,设计了套筒连接和整体现浇的2个足尺试件,进行拟静力试验研究。结果表明,预制灌浆套筒连接试件的承载力与整体现浇试件相当,但其延性和耗能能力弱于整体现浇试件;且预制套筒连接试件存在裂缝集中现象,套筒上方混凝土区域裂缝宽度较大。

套筒连接的预制拼装桥墩抗剪性能试验

为了探究采用灌浆套筒连接预制拼装桥墩的抗剪性能和影响因素,对拼接缝位置、截面中心增设无黏结预应力筋、拼接面增设剪力键齿的预制拼装桥墩试件及现浇混凝土桥墩试件进行了拟静力试验.分析比较了试件的损伤发展过程和最终的破坏模式.从滞回曲线、极限剪切承载力、变形等方面探讨了试件的抗剪性能,并与现浇混凝土试件的抗剪性能进行了比较.试验结果表明,采用灌浆套筒连接构造的预制拼装桥墩主要表现为弯剪破坏模式,变形能力和耗能能力良好,且与现浇试件抗剪性能相近.截面中心增设无黏结预应力筋的试件,可提高抗剪承载力,并降低了残余变形.

灌浆套筒连接钢筋高温后抗拉性能试验

目的研究灌浆套筒连接钢筋高温后的抗拉性能,为采用灌浆套筒连接钢筋的装配式钢筋混凝土结构火灾后性能评估提供依据.方法选定直径为25 mm的钢筋,用灌浆套筒连接,制作5个试件,分为三组.第一组1个试件,不升温,用于抗拉性能对比.第二组和第三组各有2个试件,在火灾试验炉中按ISO 834曲线升温15 min和25 min,用热电偶采集受火试件内灌浆料的温度时间曲线,受火试件的温度降到室温后,在试验机上进行拉伸试验,测出5个试件的极限承载力.结果根据试验结果,初步确定影响试件破坏形式的灌浆料临界温度在700℃附近,拟合出了在ISO 834升温曲线下灌浆料经历的最高温度与套筒连接试件极限承载力之间关系的经验公式.结论火灾产生的高温会降低灌浆料的力学性能,对高温后套筒连接钢筋试件的极限承载力有明显影响;拟合的经验公式对装配式钢筋混凝土结构火灾后性能定量评估具有重要的参考价值.

套筒灌浆密实度直接冲击振动检测方法

装配式建筑结构一般由多个预制构件,通过钢筋套筒灌浆连接形成。然而,目前工程上对套筒内的灌浆密实度还没有可靠的检测和分析判断方法。本文设计一种带有全桥应变片的装置,可对套筒内钢筋产生短脉冲激振,然后对振动信号的时域和频域进行分析,从而实现对套筒灌浆密实度的定性及定量判断。结合室内原型试验,分析不同灌浆密实度的钢筋套筒受冲击后的振动信号,研究冲击信号时域曲线中的波峰幅值A_(Peak)、半峰全宽Δt_(FWHM)和峰宽比R_(Pt)以及频域信号曲线中的峰值频率Ω_(Peak)等特征参数的变化规律。研究结果表明:随着套筒灌浆密实度n增加,冲击信号的时域曲线衰减速率增大,包括波峰幅值APeak、半峰全宽Δt_(FWHM)和峰宽比R_(Pt)等特征参数也均随之增大;随着套筒灌浆密实度n增加,冲击信号的频域曲线的峰频率Ω_(Peak)趋于减小;对于未知灌浆密度的套筒,将冲击信号所得的峰宽比RPt或峰频率Ω_(Peak)代入曲线拟合的计算公式,可直接计算套筒灌浆密实度n,从而实现灌浆密实度的定量判断。

冷挤压套筒连接装配式梁柱节点抗震性能试验研究

为研究冷挤压套筒连接装配式梁柱节点的抗震性能,完成了7个装配式梁柱节点和1个现浇节点试件的拟静力试验,研究了试件的破坏形态、滞回特性、延性性能和耗能能力.结果表明,在相似的参数条件下,装配式梁柱节点具有与现浇节点相当的耗能能力和综合抗震性能.设计成梁端弯曲破坏、柱压弯破坏和节点核心区剪切破坏的节点均实现了预期的破坏形态.装配式试件等效极限层间位移角均大于1/33;设计成梁端破坏的试件延性系数均大于3.6,归一化总滞回耗能均大于4.5,在极限状态下,等效黏滞阻尼系数均大于0.2;设计成柱破坏和节点破坏的试件延性系数均小于3.0,归一化总滞回耗能均小于2.2,极限状态下等效黏滞阻尼系数均小于0.15.合理设计的钢筋冷挤压套筒连接装配式节点具有良好的抗震性能.

钢筋半套筒灌浆连接高温后的力学性能试验研究和粘结滑移分析

为避免装配式混凝土结构中钢筋半套筒灌浆连接在火灾后发生失效而造成严重后果,制作了27个14 mm钢筋半套筒灌浆连接试件,并通过高温后的单向静力拉伸试验研究其高温后的力学性能.试验结果表明,钢筋半套筒灌浆连接试件高温后存在钢筋拉断、钢筋刮犁式拔出2种破坏模式,且浇水冷却使试件更容易出现后一种破坏模式;试件在拉伸过程中灌浆端连接钢筋与套筒之间会产生相对滑移,且随着外部温度的升高滑移量呈现非线性的增长趋势;基于600℃高温后的试验结果,依据已有黏结强度公式,给出了避免试件灌浆段钢筋在高温后发生刮犁式拔出破坏的建议;通过对试件弹性阶段的钢筋滑移量进行近似分析,得到了高温后自然冷却条件下钢筋滑移量与温度的二次函数关系曲线.

环境温度对钢筋套筒灌浆连接接头性能的影响

钢筋套筒灌浆连接的施工质量是影响预制装配整体式混凝土结构可靠度的最关键因素。为了研究环境温度以及养护龄期对钢筋套筒灌浆连接施工质量的影响,制作了90个试件进行了单调拉伸试验。研究表明,养护温度越高,灌浆套筒试件的早期极限承载力越高;当灌浆料的强度小于62.5 MPa时,灌浆料的抗压强度与灌浆套筒试件的极限承载力呈线性关系,当灌浆料强度大于62.5 MPa时,灌浆料强度对接头性能影响不大。

套筒灌浆连接受拉性能回顾与分析

首先通过文献收集与整理,总结了国内外对于套筒灌浆连接的基本要求。基于已有试验研究成果,提出普通套筒灌浆连接受拉的失效模式。基于黏结失效机理,再提出基于钢筋与灌浆料黏结的普通套筒灌浆连接受拉承载力计算表达式,通过17个文献试验数据的拟合分析与16个其他试验数据的验证分析,证明所提表达式的准确性。此外,还建立了套筒与灌浆料的摩擦力计算表达式,并指出摩擦力是灌浆料与套筒共同工作的关键因素。最后建议普通套筒灌浆连接受拉承载力取经过试验数据校正后的三个表达式计算结果的最小值,此外套筒与灌浆料之间的摩擦系数不低于0.59的要求还需要更多的研究进行验证。