预制混凝土构件钢筋浆锚对接连接受拉性能

为改善预制混凝土构件钢筋连接工艺及性能,提出一种预制混凝土构件钢筋浆锚对接连接技术。针对该新型钢筋连接的传力可靠性问题,开展了考虑钢筋直径、混凝土强度和浆锚长度变化的接头单向拉伸试验。试验结果表明,钢筋浆锚对接连接接头受拉性能由钢筋浆锚长度与帮条钢筋承载力共同控制,与混凝土强度无明显关系,表现为帮条钢筋配置相同的条件下,12 mm、14 mm直径连接钢筋试件分别在0.5l a(受拉钢筋基本锚固长度)、0.6l a钢筋浆锚长度条件下实现钢筋拉断,16 mm直径连接钢筋试件在0.6l a钢筋浆锚长度条件下发生帮条钢筋拉断。结合数据分析,建议12~16 mm直径连接钢筋浆锚长度按0.6l a控制,帮条钢筋与连接钢筋牌号相同的前提下,12~14 mm直径连接钢筋的帮条钢筋按4 C 8设计,16 mm直径连接钢筋的帮条钢筋应按6 C 8设计。同时,试验中钢筋镦头构造可保证钢筋充分锚固,其具体尺寸可用于指导钢筋加工;螺旋筋对接头受拉性能影响不明显,可参照本次试验参数进行设计。

高铁预制箱梁桁架式收面装置快速施工技术研究

随着国内工程施工水平的不断发展,高速铁路箱梁预制施工技术及施工组织已基本成熟,宜兴铁路夷陵制梁场通过对制梁工序进行深入研究分析,研究了桁架式收面装置预制箱梁快速施工技术。该技术满足预制箱梁收面要求,所需人工少,与传统收面工艺相比,本收面装置设备轻便,智能化程度高,能实现减员、提高功效、降低劳动强度和施工成本最节约的目的。从施工技术上进行了创新,在宜兴铁路夷陵制梁场得到了推广应用,也给其它类似大中型制梁场提供了有力的技术支持和借鉴。

基于转动摩擦铰阻尼器的干式装配梁-柱节点抗震性能试验

基于转动摩擦铰阻尼器(RFHD),提出了转动摩擦耗能干式装配梁-柱节点(DRFDBJ)。为了验证DRFDBJ结构对于实现预期力学性能的可行性和合理性,以施加在摩擦片表面的螺栓预紧力(P_(c))为变量,开展了2个工况下的DRFDBJ试件低周往复拟静力试验研究。结果表明:DRFDBJ结构的力学性能主要由RFHD提供并控制,试验中节点呈现了稳定的承载力和理想的变形、耗能能力,并实现了预期的损伤集中;2个不同P_(c)水准下节点承载力的试验值与理论值误差不超过5%,通过调整P_(c)可实现节点承载力的调控,为DRFDBJ结构承载力的可调控提供了支撑。

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。

双层带钢板暗支撑装配整体式混凝土剪力墙抗震性能研究

为研究带钢板暗支撑装配整体式混凝土剪力墙的抗震性能,设计制作1片双层带钢板暗支撑装配整体式混凝土剪力墙和1片双层带钢板暗支撑现浇混凝土剪力墙,其中装配整体式剪力墙内置钢板暗支撑在墙身与基础梁和上下墙身水平连接节点处采用双面角焊缝连接以适应施工时的安装尺寸冗余度要求。对试件进行低周反复加载试验,结果表明:采用双面角焊缝连接预制墙身内置钢板暗支撑可以适应较大的施工冗余度,并且保证暗支撑传力的可靠性;装配整体式剪力墙具有和现浇剪力墙等同的水平承载力、刚度退化水平和耗能能力;2个构件均为弯曲破坏,但装配整体式剪力墙在一层墙体后浇带与预制墙身接缝处也产生塑性铰。

采用大直径灌浆套筒连接的预制桥墩抗震性能研究

为探究墩台处采用大直径灌浆套筒连接的预制装配式桥墩抗震性能,进行拟静力试验及有限元分析。设计、制作2个采用大直径灌浆套筒(主筋直径40 mm)连接的预制装配式桥墩(预制桥墩)及1个现浇桥墩开展拟静力试验,对2类试件的试验现象、破坏形态、滞回曲线和承载能力进行对比分析,并采用有限元法对预制桥墩混凝土、套筒及连接钢筋的受力性能进行研究。试验结果表明:在水平循环荷载作用下,预制桥墩与现浇桥墩一致表现为弯剪破坏,但墩底区域破坏形式不同,现浇桥墩主要表现为柱脚混凝土大面积压碎,而预制桥墩的破坏现象更为严重,集中表现为套筒四周混凝土成块压碎剥落;相较于现浇桥墩,预制桥墩的承载能力平均值偏小5.2%,位移延性系数平均值偏小2.7%,预制桥墩力学性能与现浇桥墩相当。有限元分析结果表明:预制桥墩会在套筒顶部和桥墩底部出现2个塑性区,且预制桥墩中大直径灌浆套筒的受力状态以轴向受力为主,按照轴向受力进行套筒设计可满足其在桥墩结构中的受力要求;预制桥墩在墩底混凝土破坏后,其主筋和灌浆料仍保持可靠粘结,采用大直径灌浆套筒连接的预制桥墩抗震性能良好。

基于新的改进Bouc-Wen模型的预制RC桥墩滞回模型研究

Bouc-Wen-Baber-Noori(BWBN)模型是改进的Bouc-Wen模型。BWBN模型可以较好地描述钢筋混凝土结构在强震作用下的捏缩效应,但由于BWBN模型中“捏缩效应”函数复杂且参数较多,其计算效率较低。针对该问题,该文基于近似狄拉克δ函数构建更简单、高效的“捏缩效应”函数,进而提出了新的改进Bouc-Wen(MBW)模型,它可以用更少的参数来实现捏缩效应。基于预制RC桥墩的拟静力试验数据来验证MBW模型的有效性,利用MATLAB遗传算法工具箱对BWBN模型和MBW模型进行参数识别,结果表明,该文提出的MBW模型具有更高的计算精度。

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。

芯桩承载扩体预制桩的荷载传递计算分析

扩体预制桩由内芯预制桩和外围扩体材料固结体组成,竖向承载时涉及到芯桩、外围扩体和周围土三者的相互作用,荷载传递机制十分复杂。针对芯桩承载全长扩体预制桩的荷载传递特点,采用弹性-破坏模型模拟芯桩-扩体界面相互作用,理想弹塑性模型模拟扩体-土界面非线性相互作用,并综合考虑内、外两界面剪切特性发挥及其耦合作用,构建了芯桩承载扩体预制桩荷载传递计算分析模型,给出了简化计算方法。与工程实例的对比,验证了方法的可靠性,并对芯桩承载扩体预制桩荷载传递规律进行分析。结果表明:外围扩体可有效地将芯桩荷载传递至周围土,扩体厚度和刚度的增加可提升整体承载性能,但较厚的扩体会制约芯桩承载能力的发挥,扩体刚度的提高有利于芯桩与扩体的共同作用。工程设计与实践中,可通过调整扩体厚度和性能来调配芯桩、扩体和周围土的相互作用。

底部双排配筋单孔空心预制梁力学性能试验研究

为了研究新型装配式单孔空心预制梁的抗弯承载力和变形性能,并提高其工作性能。试验共设计并制作了3根单孔空心预制梁和1根实心预制梁,通过试验和理论计算相结合的分析手段,重点研究单孔空心预制梁和实心预制梁的破坏机理、裂缝发展、荷载-挠度曲线、变形性能及抗弯承载力等。结果表明:单孔空心预制梁与普通实心预制梁的破坏特征相似,且其裂缝分布较均匀、间距小,延性好;在相同荷载作用下,单孔空心预制梁挠度大于实心预制梁,其整体受力变形性能相对优越。提出了截面有效面积等效法和混凝土轴心抗压强度等效法2种计算方法,通过对比分析发现,混凝土轴心抗压强度等效法计算值误差仅为0.82%,满足工程要求,而且单孔空心预制梁与实心梁相比还可节约材料8.72%。因此,单孔空心预制梁具有良好的应用前景。

套筒灌浆连接预制混凝土框架柱接头斜截面抗剪性能试验研究

套筒灌浆连接是预制混凝土框架结构中应用较广泛的连接方式。开展了6个套筒灌浆连接预制混凝土柱接头的抗剪试验,主要研究了轴压比(0,0.2,0.4,0.6)、混凝土强度等级(C30,C40,C50)对柱接头斜截面抗剪性能影响。研究表明:所有试件接头均发生斜截面剪切破坏,且斜截面破坏发生时接缝界面保持完好;柱接头抗剪承载力随着混凝土强度、轴压比的提高而增大;在轴压比0.4下,与C40试件相比,C30试件的抗剪承载力降低14%,C50试件的抗剪承载力提高13%;混凝土强度等级为C40时,轴压比为0,0.2试件的抗剪承载力分别比轴压比为0.4试件降低17%,8%,轴压比为0.6试件的抗剪承载力比轴压比为0.4试件提高7%;预制柱接头的初始刚度随轴压比的增大而增大。最后,基于试验结果,对中国GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》(2015年版)、欧洲规范《Eurocode 2:Design of Concrete Structures》中混凝土柱接头斜截面抗剪承载力计算公式进行了评价。

考虑轴向应力作用的贯通裂隙岩体变形及渗流特性研究

岩层内有害气体运移主要通过裂隙介质进行,地层应力状态对岩体渗透性影响显著,通常天然岩体处于三向不等压状态,研究不同应力状态下岩体变形及渗流的影响对合理预测岩层内气体运移具有重要意义。通过三轴试验系统考虑不同裂隙角度及围压,开展了流-固耦合作用下的岩体压缩全过程变形及渗透规律研究。试验结果表明:(1)岩体既有裂隙应变随轴向应力的增加表现为先减小后增加的趋势,当围压小于25 MPa时,轴向应力对裂隙的影响主要为体胀,当围压大于25 MPa时,轴向应力对裂隙的影响主要为体缩;(2)低围压下岩体体胀主要由既有裂隙产生,高围压下主要由岩石新生裂隙产生,贯通裂隙岩体压缩过程岩体渗透性变化主要由既有裂隙变形决定;(3)当裂隙角度为90°、80°、70°时,随着围压的增加岩体峰值应力渗透率相比初始应力分别增加4%~-0.7%、0.5%~-6.3%、-0.2%~-15%,轴向荷载作用下裂隙角度对岩体渗透性的影响略高于围压;(4)考虑不同应力水平对裂隙变形的影响,建立了三向应力状态下裂隙渗透率计算模型,发现法向变形的侧限应力影响系数χ的敏感性随围压的增加以及裂隙角度的增加而降低。

装配整体式梁柱节点的抗震性能对比研究

目的 研究预制柱纵筋间距放大后装配整体式T型节点和十字型节点的抗震性能,为工程设计提供依据。方法 对5个足尺梁柱节点试件进行低周往复荷载试验,通过对比各试件的滞回曲线、骨架曲线和位移延性等,研究了节点类型、柱纵筋间距和轴压比对梁柱节点抗震性能的影响。结果 装配式节点均发生梁端弯曲破坏,预制柱和节点核心区未见明显破坏,破坏主要是预制梁端底部纵筋屈服和梁端底部混凝土压碎脱落;楼板加强了叠合梁的抗负弯矩能力,叠合梁上部现浇混凝土和预制混凝土交界面出现明显的水平剪切裂缝;柱纵筋间距放大后,与对比试件相比,T型节点的承载力提高了9.2%,十字型节点的承载力提高了1.3%。结论 柱纵筋间距放大试件的延性和耗能能力与对比试件相差不大,柱纵筋间距放大对梁柱节点的抗震性能影响不大;十字型节点和T型节点位移延性系数相差不大。

预制拼装综合管廊承插式接头扭转力学性能

为研究节段预制拼装综合管廊承插式接头扭转力学性能,利用ABAQUS有限元软件建立预制拼装管廊节段与土体纵向三维模型,对管廊正向扭转与反向扭转进行模拟,分析管廊扭转承插式接头应力分布规律,得到管廊承插式接头扭矩随横向差异沉降变化规律及管廊横向极限差异沉降量。研究结果表明:管廊节段正向扭转与反向扭转沉降量相同时,承插式接头应力、最大主应力与切应力分布规律基本相同。管廊扭转接头插口端侧壁应力较大,接头顶底板中间与腋角处应力较小,接头最大主应力集中在承口端侧壁距顶板外侧1 m处与插口端顶底板,接头切应力在顶底板中间与侧壁中间最小,向两侧逐渐增大至腋角处切应力最大。管廊承插式接头横向极限差异沉降为1.2 mm,管廊插口端极限扭矩与采用箱型截面计算的结果相差不大,工程实际中可采用箱型截面对管廊插口端抗扭设计。研究结果为预制拼装管廊安全运营提供科学依据。

部分预制预应力型钢混凝土梁受力性能试验与设计方法研究

为简化现场施工工序,创新将预应力技术与装配式技术集成应用于型钢混凝土结构中,提出部分预制预应力型钢混凝土(PPPSRC)梁。通过5个梁试件的受弯性能试验及5个梁试件的受剪性能试验,研究了预应力施加顺序、预应力度、预应力筋高度及预制混凝土种类对PPPSRC梁的破坏形态和截面应力发展的影响,并结合试验结果对各试件的裂缝发展规律、承载及变形能力进行了分析研究。研究结果表明:预应力施加于梁预制部分或施加于整个梁对PPPSRC梁受力性能影响较小,不同预应力施加顺序的试件开裂荷载与峰值荷载差值均在5%以内;预应力度和预制部分混凝土种类对PPPSRC梁的抗裂性能影响显著,其中PPPSRC梁的开裂荷载相较于普通型钢混凝土梁最高可提高166%,而预制部分采用超高性能混凝土相比预制部分采用普通混凝土的试件开裂荷载可提高33%。基于试验结果建立了适用于PPPSRC梁的受弯、受剪承载力以及开裂荷载的计算公式,计算结果与试验结果吻合较好。

预制C50盖梁混凝土防裂性能研究

通过测试预制盖梁混凝土的力学、变形、早期抗裂性能,并采用三维仿真软件分析其内部温度场、应力场的分布规律,研究掺入膨胀剂、内养护剂对预制盖梁混凝土防裂性能的提升效果。结果表明:预制C50盖梁混凝土早期强度发展快,但干缩变形大,开裂风险高。复掺5%膨胀剂+0.1%内养护剂时,7~90 d抗压强度较基准组提高了4%~9%、抗拉强度、抗拉弹性模量提高了2%~6%,干缩变形减小了10%~19%,毛细孔负压峰值降低,峰值出现时间延后,平板开裂试验至48 h未见明显裂缝,虽然对温度场影响不大,但能降低混凝土应力集中时的应力峰值,最大拉应力出现时间较基准组延后11 h,抗裂安全系数增大至0.58。但混凝土开裂风险仍较大,需通过其他措施进一步减小开裂风险。

机场道面装配式修复技术研究综述

为明确装配式水泥混凝土道面的技术特点,便于机场道面修复的技术选型,开展了文献调研,总结典型的装配式道面结构组合和接缝设计,梳理施工质量控制和数字化管控技术,并与其他道面修复技术在适配荷载、使用寿命和施工效率等指标进行对比分析。调研结果表明,钢筋环焊接的接缝设计具备施工简便的优势,预应力连接和可拆装传力构件能分别提升道面的抗弯拉性能和可复用能力,采用切割机、起吊钢梁和起吊调平一体化构件等装置可以提升施工作业效率。在道面修复的应用场景中,装配式混凝土道面适用于长期重型荷载,并在大面积修复作业中具有优势,可与快修混凝土材料配合作业,提升机场道面的韧性恢复能力。

基于综合效用的节段梁生产关键链项目缓冲确定

为解决预制节段梁生产过程的不确定性,提出一种基于工期-成本-质量综合效用最大的缓冲确定方法,以实现确保进度、控制成本和保证质量的项目管理目标。以黄茅海跨海大桥为例,将预制节段梁生产问题描述为基于工期-成本-质量综合效用最大的多目标优化问题,并利用多属性效用函数将三者归一化处理,确定最佳效用时间。采用根方差法将分散在各个工序中的安全时间汇总到项目尾部,形成缓冲。经蒙特卡洛模拟实验,将缓冲结果与传统方法进行比较。研究结果表明:1)在保证项目成本最低和质量最优的前提下,充分考虑各工序实际情况,确定的缓冲介于对比方法之间,相较于仅考虑工期-成本确定的缓冲更加合理;2)模型能实现项目工期、成本和质量的三重优化,并使工期波动性较小,实际成本最低,工序质量最优,同时进一步说明工期越长,波动性越小,不确定性也在下降;3)该方法缓冲消耗相对较低,这是由于该方法以工期-成本-质量综合效用最大为目标,将安全时间抽取出来作为缓冲,减少各工序安全时间的浪费,降低项目缓冲的平均消耗。本研究可增强预制节段梁生产过程中应对不确定性的能力,缩短工期,保证工程整体按期完工,提高生产效率和生产质量,为预制节段梁生产提供更为高效的保障。

带短肋钢筋桁架预制底板受弯性能研究

为研究带短肋钢筋桁架预制底板的力学性能,采用ABAQUS建立有限元模型,对比了该板与钢筋桁架预制底板的受弯性能,探讨了短肋形式对该板受弯性能的影响,分析了短肋长度、宽度、数量等因素对该板受弯性能的影响。结果表明:与钢筋桁架预制底板相比,带短肋钢筋桁架预制底板的承载力和刚度更高,带短肋钢筋桁架预制底板具有可行性;矩形短肋可有效提高该板的承载力和刚度;短肋长度、宽度对该板受弯性能影响较大,最大相差21.73%,且短肋长度主要影响承载力,宽度主要影响刚度;短肋混凝土强度等级、厚度,数量对该板受弯性能影响较小,最大相差3.5%。

预张预应力-承插式预制桥墩抗震试验数值仿真

为充分利用承插式桥墩施工容差大、无黏结预应力桥墩震后可自恢复的优势,同时减少现场预应力张拉施工,提出一种承插式连接和工厂预张无黏结预应力筋连接的混合连接预制拼装桥墩。采用ABAQUS软件建立了该桥墩的三维有限元模型,基于已开展拟静力试验结果验证了该数值模型的精确性,并分析了桥墩的局部损伤、滞回行为、骨架曲线、耗能能力以及预应力筋张拉力、接缝开口等行为。结果表明:该研究建立的数值模型可以较好地再现拟静力结果,混合连接预制拼装桥墩力-位移曲线表现为“旗帜型”;当墩顶偏移率为5%时,墩柱仅出现横向裂缝,无其他明显结构损伤;当承插深度为0.4D时,承台出现轻微裂缝,当承插深度为0.7D时,承台可以提供足够的抗拔力且无明显损伤;外包钢管和钢垫板存在应力集中现象。