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%。

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.

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。

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。

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.

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。

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.

装配整体式双肢剪力墙连梁抗震性能试验研究

为研究装配整体式连梁的抗震性能,完成了2个两层装配整体式双肢剪力墙试件的拟静力试验。2个试件的几何尺寸相同,配筋基本相同,区别在于组成连梁的一层预制窗上墙、后浇带与二层预制窗下墙之间,试件A采用单排钢筋套筒浆锚连接,试件B无此连接。试验结果表明:2个试件的破坏形态相同,为连梁端部形成塑性铰,以整体弯曲破坏为主,连梁后浇带与二层预制窗下墙相对错动,连梁整体有剪切斜裂缝;2个试件的承载能力、刚度基本相同,极限位移角都大于1/90。装配整体式连梁是否采用钢筋套筒浆锚连接,其抗震性能均满足要求。

采用UHPC灌浆材料大口径全灌浆连接套筒接头的性能研究

装配式结构的薄弱环节在于连接接头,采用套筒连接时,常见问题包括多个套筒灌浆时套筒难以同时灌满、空腔以及注浆完成后的回流、灌浆料强度与收缩等灌注质量难以控制、预制构件底部预留分腔的密封性不好。为降低这些问题导致的节点连接薄弱风险,文章提出使用含有钢纤维、超细石英砂的超高性能混凝土UHPC(Ultra-high Performance Concrete)灌浆材料,通过重力式灌浆来进行钢筋与套筒的全断面连接,该方法提高施工安全性,保证浇筑质量可视化。通过57个大口径全灌浆套筒重力灌浆连接接头的单向拉伸试验,改变钢筋直径d、锚固长度l_a及灌浆料种类,研究连接方式的可行性。结果表明:试件符合《钢筋套筒灌浆连接应用技术规程》(JGJ 355—2015)和《钢筋机械连接技术规程》(JGJ107—2016)中Ⅰ级接头要求;拉伸过程中套筒始终处于弹性阶段,满足强度要求,有较高安全储备,重力式灌浆连接方式可行;由于钢纤维的桥接作用使灌浆料抗劈裂性能增强,采用含有钢纤维的UHPC灌浆料能进一步提高钢筋与灌浆料的黏结强度,减小钢筋的锚固长度。钢筋断裂破坏时临界锚固长度建议值为5.5d,较《钢筋套筒灌浆连接应用技术规程》要求的8d降低31.25%。

灌浆套筒连接质量检验与控制研究

装配式混凝土结构施工中,灌浆套筒连接是运用比较广泛的一种连接方式,从套筒、灌浆料、连接件到连接安装的每一环节的质量控制都应引起重视。结合关于套筒灌浆连接技术的相关国家标准、行业标准,分析套筒灌浆连接技术中材料进厂(场)检验、接头形式检验和工艺检验、预制构件安装过程中的检验,分析接头形式检验和工艺检验的内容及方法,强调施工过程中的检验重点,以保证装配式混凝土结构施工质量和安全。

套筒连接预制拼装桥墩直剪性能试验研究

为探究套筒连接预制拼装桥墩的直剪性能和影响因素,对拼接面增设剪力键、不同套筒位置的预制拼装桥墩试件进行直剪试验。分析不同拼接缝构造桥墩的损伤发展、破坏模式,探讨预制拼装桥墩的抗剪机理并将实测值与既有抗剪公式计算结果进行比较。结果表明:矮桥墩直剪试验有2种破坏模式,即以斜裂缝开展为主的破坏和以拼接缝滑移为主的破坏;套筒设置在桥墩底部会改变桥墩的破坏模式,使得试件破坏以拼接缝滑移为主;GB50010―2010中的抗剪公式可以较合理地预测套筒连接预制拼装桥墩的抗剪强度。

钢筋套筒浆锚连接的预制柱试验性能研究

为研究竖向钢筋套筒浆锚连接的预制柱的力学性能,完成了6个柱试件的拟静力试验,其中2个为现浇试件.试验结果表明:套筒浆锚连接能够有效传递竖向钢筋的应力;预制柱的破坏形态与现浇柱基本一致,为拉区混凝土开裂、竖向钢筋受拉屈服、压区混凝土压碎的受弯破坏;预制柱试件的刚度和耗能能力与现浇墙试件相当,极限位移角达1/1219～1/49.

装配式钢筋混凝土剪力墙基础隔震结构受力性能试验研究

为深入研究采用套筒浆锚连接的装配式钢筋混凝土剪力墙基础隔震结构的受力性能,设计了3个1/4缩尺三层现浇混凝土剪力墙结构、套筒浆锚连接装配式混凝土剪力墙结构与套筒浆锚连接装配式混凝土剪力墙隔震结构试件。通过低周反复水平荷载试验探究了3个试件不同的裂缝开展规律、塑性发展次序、破坏形态、滞回曲线、耗能能力以及隔震支座变形特性等受力性能。试验结果表明:套筒浆锚连接装配式混凝土剪力墙基础隔震结构可以有效地避免上部装配式混凝土剪力墙结构在接缝处出现剪切滑移破坏,并具有优越的耗能能力。

半套筒灌浆连接的性能检验与施工技术

套筒灌浆连接作为装配式建筑中钢筋的主要连接方式得到广泛应用,其中半套筒灌浆连接采用螺纹连接与灌浆连接共同作用的方法,能够有效减少灌浆料用量并加快施工速度。通过对GT4型钢筋半套筒灌浆接头进行单向拉伸试验、高应力反复拉压试验、大变形反复拉压试验,证明该型套筒灌浆接头能够满足相关标准中I级接头所规定的强度及变形性能要求,可用于装配式建筑施工。同时对半套筒灌浆连接施工工艺及灌浆饱满度检查方法进行要点总结,对于该技术能够安全有效应用于装配式混凝土结构连接节点提供了参考。

预制柱上套筒灌浆连接的试验研究及平行试件验证

针对业界对灌浆套筒质量的担忧,进行了预制柱上套筒灌浆连接的试验研究,并研发出一种平行试件。用亚克力模型模拟预制柱,柱套筒灌浆试验完成后将套筒拆除,进行单向拉伸、高应力反复拉压、大变形反复拉压3种试验。通过对比承载能力、变形能力、力-位移曲线,得出结论:单向拉伸、大变形反复拉压下,套筒灌浆连接接头满足规范要求;高应变反复拉压下,钢筋丝头拉出,不满足规范要求;灌浆时键槽一角出现气泡,灌浆不密实。试验验证了平行试件检测法的可行性。

装配式建筑技术研究及在某办公楼的实施

对装配式建筑技术进行了技术、成本、工法方面的研究,并在某办公楼项目上进行了实施和验证。该项目做到了设计模数化、标准化,对新技术、新工法进行了大胆的探索和应用,给装配式建筑的推广与应用提供了具体到实施方案的有益思路。

平行构件法用于灌浆套筒节点施工质量的验收

装配式混凝土结构通常采用灌浆套筒的连接方式,灌浆质量对于结构安全至关重要,但受技术水平制约,目前对套筒内部的灌浆密实度难以直接检测,对节点施工质量缺少针对性的验收方法。为解决套筒节点质量验收问题,发明一套平行构件验收装置及方法。使用该装置制作相应平行构件,并采用与现场相同的灌浆材料、连接钢筋及施工工艺对其实施灌浆,确保能有效反应现场实际施工质量。验收装置可进行拆解,能够分离套筒与坐浆层,检测套筒试件的灌浆密实度及力学性能,并通过观察检查坐浆或分仓浇筑质量,从而实现对套筒节点质量检测的目的。这种验收装置及方法简单易行、适用范围广、成本低廉,适合工程现场使用,完善了灌浆套筒节点施工质量的验收手段。

钢筋套筒灌浆连接装配式剪力墙结构三层足尺模型子结构拟动力试验

为研究钢筋套筒灌浆连接装配式剪力墙结构的抗震性能,完成了1个3层足尺模型在不同强度地震作用下的子结构拟动力试验,观察其破坏现象,研究其滞回特性、变形能力、刚度退化和钢筋屈服次序等。结果表明:试验模型的破坏集中在地震作用方向的连梁和窗下墙,连梁以弯曲破坏为主,窗下墙为剪切破坏,首层墙肢出现轻微的弯曲破坏;试验过程中,连梁纵筋、墙肢竖向钢筋及连梁箍筋依次受拉屈服,试验模型实现了"强墙肢弱连梁"及连梁"强剪弱弯"的设计目标;8度多遇、设防和罕遇地震以及9度罕遇地震作用下,试验模型的抗侧刚度分别降低约5%、20%、60%和80%,对应的最大层间位移角分别为1/3 341、1/899、1/268和1/111,以层间位移角为参数,结构的破坏程度分别为完好、轻微损坏、中等破坏和倒塌;"预制底板出筋"和"预制底板不出筋"的双向叠合楼板均具有良好的整体性和平面内刚度,均可起到水平刚性隔板作用;墙体一字形截面竖向后浇段采用由2根U形钢筋组成的封闭箍代替普通箍筋具有可行性;预制夹心保温外墙的内、外叶墙之间连接可靠,外叶墙不参与结构受力,结构设计时可不考虑外叶墙的作用。

钢筋套筒灌浆连接件受力性能试验研究

钢筋连接技术是影响预制装配式结构发展的重要因素之一。通过对26个套筒灌浆连接件的拉拔试验,研究其破坏过程和破坏形态,分析套筒材料、钢筋直径和锚固长度对筒壁应变的影响。研究表明：套筒灌浆连接件屈服台阶比钢筋的长,屈服强度和极限强度与钢筋没有明显差别,当钢筋应力相同时,钢制套筒筒壁应变值要比铸铁套筒的小。钢筋锚固长度增加,筒壁应变减小;钢筋直径增大,筒壁应变增大。

配置500MPa钢筋套筒灌浆连接预制混凝土柱抗震性能试验研究

试验中设计了6个钢筋套筒灌浆连接预制混凝土柱和2个现浇混凝土柱,对其进行低周反复加载试验,其中配置的纵筋和箍筋均为500 MPa钢筋,研究了预制柱的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、位移延性、耗能能力以及承载力,分析了轴压比、配箍形式和灌浆料强度对其抗震性能的影响。研究结果表明:预制柱的位移延性、耗能能力和承载力均与现浇柱相近;预制柱套筒区形成刚域,套筒顶部破坏最为严重;轴压比较小的预制柱,其柱根部灌浆层结合面发生破坏,且滞回曲线会出现捏拢;轴压比较大的预制柱在保护层剥落后,出现核心区混凝土压碎破坏;预制柱的位移延性系数的均值仅为2.20,但极限位移角的均值可达1/31。