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。

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。

灌浆套筒连接预制混凝土柱抗震性能分析

为研究灌浆套筒连接预制混凝土柱的抗震性能,利用有限元软件ABAQUS建立了7组灌浆套筒连接预制柱模型,进行了往复荷载下的拟静力分析,讨论了轴压比、长细比和配筋率对灌浆套筒连接预制柱抗震性能的影响。结果表明:各试件延性系数均大于3,有较好的延性;当轴压比由0.3增至0.5时,滞回曲线逐渐由梭形发展为弓形,耗能能力下降,承载力增大7.2%~13.9%,刚度退化加剧;当长细比由4增至6时,试件滞回曲线的捏缩效应加剧,耗能能力下降,承载力下降了23.2%~40.4%,刚度退化加剧;当配筋率由1.24%增至1.79%时,试件的滞回曲线逐渐饱满,耗能能力提高,承载力增加了6.3%~13.8%,刚度退化趋于平缓。

套筒灌浆搭接连接的L型预制剪力墙抗震试验

为研究套筒灌浆搭接连接的L型预制剪力墙的抗震性能,进行了1片现浇墙和2片竖向钢筋采用Ⅰ型、Ⅱ型套筒灌浆搭接接头(简称APC接头)连接的预制墙拟静力试验,研究了试件的破坏形式、滞回性能、特征荷载、变形、钢筋和套筒应变等。结果表明:预制墙裂缝开展情况与现浇墙基本一致,破坏形式为弯剪破坏;现浇墙破坏出现在边缘墙脚处,而预制墙底部由于套筒约束,薄弱截面上移,破坏时套筒上方混凝土压碎,钢筋压屈;当现浇和预制试件墙体底部箍筋、水平分布钢筋加密时,采用Ⅰ型接头连接的预制墙的开裂、屈服、峰值荷载,刚度,延性和耗能能力与现浇墙相当,采用Ⅱ型接头连接的预制墙的各项指标均优于现浇墙;两种接头在预制墙中均能有效传递钢筋应力,套筒在加载过程中基本处于弹性状态;由于APC接头刚度大,预制墙最大平面外位移绝对值小于现浇墙,但预制试件由于水平接缝影响,平面外扭转出现损伤变形累积。

考虑钢筋偏心影响的铸造半灌浆套筒连接性能试验研究

为研究钢筋偏心(垂直偏心和斜向偏心)对铸造半灌浆套筒连接性能的影响,设计制作了18个铸造半灌浆套筒连接试件,通过拉伸试验研究钢筋偏心对试件破坏形态、强度与变形性能、灌浆料损伤程度的影响。结果表明,钢筋垂直偏心和斜向偏心对接头极限承载力影响较小,主要影响接头的变形性能,且出浆口所在截面为最危险截面;钢筋垂直偏心使贴近钢筋一侧筒壁应变大于另一侧对称位置应变,且钢筋斜向偏心试件具有相同的应变分布规律;钢筋居中试件灌浆料损伤深度最小,斜向偏心试件损伤深度最大,垂直偏心试件次之。最后,建立了铸造半灌浆套筒连接接头极限承载力分析模型,接头极限承载力计算结果与试验结果吻合良好,误差小于10%。

套筒灌浆缺陷连接足尺预制混凝土柱抗震性能试验研究

灌浆套筒连接是预制混凝土结构最常用连接方式,灌浆不饱满缺陷是影响灌浆套筒连接柱抗震性能的主要因素。为明确不同缺陷率对该类柱抗震性能的影响,该研究考虑无灌浆缺陷、45%缺陷率和60%缺陷率三种情况,设计并制作了3个足尺预制柱进行低周往复拟静力试验,通过与无灌浆缺陷试件对比,分析套筒灌浆缺陷连接对柱构件破坏模式、滞回特征、延性等的影响。结果表明:不同于无缺陷试件的弯曲破坏特征和饱满滞回耗能特征,灌浆缺陷试件呈现出钢筋滑移破坏特征和捏拢滞回特征,延性变形系数为2.8~3.5,小于无缺陷试件的5.8。在发生钢筋滑移前,灌浆缺陷仅一定程度影响屈服荷载和峰值承载力。该研究的相关成果可为灌浆套筒连接预制混凝土结构的抗震性能研究提供参考。

灌浆套筒连接装配式混凝土柱抗撞性能研究

为研究撞击荷载下灌浆套筒连接装配式混凝土(Precast Concrete,PC)柱的力学性能和损伤机理,采用数值仿真技术建立了PC柱精细有限元模型,并完成了模拟方法的验证,分析了PC柱的撞击响应特征与传统现浇混凝土(Cast⁃in⁃Place Concrete,CIPC)柱的差异,讨论了撞击位置、轴压力、接缝强度和套筒连接强度等参数对PC柱抗撞性能的影响,并从曲率分布的角度分析了PC柱的损伤特性。结果表明:相同撞击条件下PC柱和CIPC柱的非线性力学行为比较接近,但两者柱底的传力机制和破坏形态差异明显;曲率分布能直观描述PC柱的损伤细节特征;撞击位置的变化会改变PC柱的抗力机制,而轴压比在一定程度上可提高PC柱抗撞能力;由于撞击荷载的局部效应显著,接缝强度和套筒连接强度主要影响接缝附近柱体的损伤机理。

柱中部钢筋套筒灌浆连接的预制柱抗震性能研究

钢筋套筒灌浆连接是一种常用的竖向钢筋连接技术。为研究柱中部钢筋套筒灌浆连接预制柱的抗震性能和影响因素,对3个柱中部钢筋套筒灌浆连接预制柱进行了低周反复加载试验,并与1个整浇混凝土柱进行对比,研究了预制柱的破坏形态、滞回特性、骨架曲线、位移延性、耗能性能和承载力等抗震性能,分析了连接处施工工艺、轴压比对其抗震性能的影响。研究结果表明:采用柱中部钢筋套筒灌浆连接的预制柱主要表现为柱根的大偏心受压破坏,滞回曲线和骨架曲线与整浇试件相似,耗能能力、极限位移、承载力均略大于整浇试件;轴压比的增大将会提高预制试件的承载力,降低试件的变形能力,并使滞回曲线更加捏拢,进而降低试件的耗能能力;柱中部钢筋套筒灌浆连接预制柱的抗震性能与传统现浇钢筋混凝土立柱相似,可用于工程建设中。

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。

钢筋轴线偏心半套筒灌浆连接高温后的单向拉伸试验研究

为研究火灾后带钢筋轴线偏心的半套筒灌浆连接(half grouted sleeve connection,HGSC)的单向受拉性能,对48个HGSC进行了单向静力拉伸试验,研究了钢筋轴线偏心和高温对不同钢筋直径的高温后HGSC力学性能的影响,并结合已有研究给出工程意见.结果表明:高温后带钢筋轴线偏心的HGSC主要发生钢筋拉断破坏与钢筋拔出破坏,且随着钢筋轴线偏心率的增大和温度的升高,试件更可能发生钢筋拉断到拔出破坏的转变;钢筋轴线偏心会在高温基础上进一步影响连接性能,钢筋偏心试件的荷载最大下降至无缺陷试件的94%,滑移量最大增加至173%;建议对HGSC和含该连接的装配式混凝土结构进行设计、施工、火灾后性能评估与修复时,考虑火灾温度和钢筋轴线偏心率的影响,要求不出现钢筋拔出破坏,且破坏时钢筋与灌浆料之间没有明显滑移;焊接能有效地解决连接螺纹端加工质量不佳的问题.

某装配式混凝土框架浆锚节点抗震性能研究

为研究某预制装配式混凝土框架浆锚节点的抗震特性,对四个装配式节点试件和一个现浇节点试件进行了试验研究和有限元数值分析。采用低周往复循环加载试验,研究了装配式节点的开裂破坏形态、滞回特性、骨架曲线、耗能能力,刚度等性能指标。结果表明:装配式节点与现浇节点的承载力和位移延性相当,在裂缝分布、钢筋应变和核心区变形方面存在差异。柱梁强度比对装配式节点的破坏形态起到关键作用。灌浆套筒、后浇区、钢筋孔对装配式节点的塑性铰和节点核心区的抗震性能有明显影响。装配式节点梁纵筋在节点核心区存在明显的滑移现象。OpenSEES程序的数值模拟结果与试验结果具有较高的一致性,真实地反映了试件的抗震特性。

半灌浆套筒柱中部连接预制柱抗震性能数值分析

由于一般装配式结构预制柱的承载能力及耗能性能差于现浇柱,本文提出改进装配连接部位,将薄弱的连接装配部位移至受力较小的柱中反弯点附近,从而提高装配式预制柱的抗震性能。本文采用SeismoStruct有限元软件对已有的柱底半灌浆套筒连接预制柱低周往复试验进行数值模拟,其模拟结果与试验结果吻合良好,证明有限元模型有效,并建立三组不同轴压比0.066、0.133、0.2下的有限元模型,每组各包括一个柱中部连接装配柱模型和一个柱底部连接装配柱模型,对比分析其滞回曲线、骨架曲线、延性性能、刚度退化及耗能性能。分析结果表明:柱中部连接预制柱的极限承载力及耗能性能均优于柱底部连接预制柱,但其延性略差且刚度退化更加明显。

隧道内部预制装配式柱基节点有限元分析

近年来,大直径盾构隧道双层车道结构在公路隧道领域得到快速发展,其内部双层车道结构的施工也逐渐向全预制化方向发展。以在建的上海市诸光路隧道为背景,对其内部立柱-基座预制节点进行研究。通过ABAQUS有限元软件,对整体现浇、灌浆套筒连接、灌浆波纹管连接三种试件进行了三维精细化有限元分析,分析结果表明:预制灌浆套筒和灌浆波纹管连接节点试件承载力与整体现浇试件相同;灌浆波纹管连接试件与整体现浇试件在柱底出现塑性铰;灌浆套筒连接试件除在柱底出现塑性铰外,套筒上方钢筋应力和混凝土损伤也较大。

钢管混凝土预埋波纹管浆锚钢筋连接件抗拔性能试验研究

为研究一种钢管混凝土柱内横向预埋金属波纹管内插钢筋后注入高强灌浆料的连接方式的黏结锚固性能,进行24个预埋金属波纹管浆锚钢筋连接件抗拔试验研究,主要考虑金属波纹管直径D、钢筋直径d以及钢筋的锚固长度la等因素对其黏结锚固性能的影响规律。试验结果表明:当锚固长度la=4d时,钢筋在受拉屈服前发生锚固破坏;当la=7d时,钢筋能达到其屈服强度;当la=10d时钢筋能达到其抗拉强度,同时,金属波纹管与钢筋直径的孔径比D/d对黏结性能有显著影响。对试验结果分析可知,钢管混凝土柱内横向预埋金属波纹管浆锚钢筋连接方式构造形式简单、施工高效,具有较好的锚固性能。

装配整体式框架节点抗火性能有限元分析

为考察预制柱-叠合梁装配整体式框架节点的抗火性能,利用ABAQUS建立节点的有限元模型,采用简化弹簧模型对套筒灌浆连接件进行了模拟,模型得到了抗火试验结果的验证。利用上述模型,分析了梁荷载比、柱荷载比、梁柱线刚度比、轴向约束刚度比的影响。研究表明:梁荷载比、柱荷载比和轴向约束刚度比对节点的抗火性能有较大影响;随着荷载比的增大,节点的耐火极限呈下降趋势;轴向约束刚度比减少了柱端位移,对节点抗火性能存在有利影响;接近耐火极限时,节点转角增长明显加快,并在较短时间内失去了承载能力,破坏具有一定的突然性。

基于BP神经网络的预制柱套筒灌浆缺陷检测研究

装配式建筑节点的连接对其性能好坏起着决定性的作用,随着国家大力推广装配式建筑,节点连接处的缺陷检测变得越发重要,然而目前针对装配式混凝土结构的套筒灌浆缺陷检测相关研究较少。本文利用有限元软件ABAQUS建立了4种不同约束条件下采用套筒灌浆方式连接的预制柱的数值计算模型,通过设置不同缺陷工况,获得神经网络训练参数,从而训练BP神经网络,用于后续缺陷检测;研究了训练数据中是否含有噪声对神经网络的影响以及测试数据中含有噪声时对缺陷检测结果的影响。结果表明:相较于原始数据,由含噪数据训练得到的神经网络精度更高,性能更好,同时也能改善均方误差及各数据集的回归分析结果;对尚需检测的数据,应注意在测试前是否对数据进行滤波处理,以减小缺陷检测结果的误差。

灌浆套筒连接预制拼装桥墩抗剪性能对比试验研究

灌浆套筒连接预制拼装桥墩抗弯性能得到了广泛研究,但抗剪性能研究较少。为对比分析灌浆套筒连接预制拼装桥墩抗剪性能,制作了2个相同缩尺比的现浇和预制拼装桥墩模型。通过拟静力方式测到了两类结构极限承载力、变形和耗能能力等抗震性能指标。对比分析结果表明,预制桥墩与现浇桥墩破坏模式存在显著差异,但是预制桥墩具备与现浇桥墩相近的耗能能力及延性变形能力。本文结果可作为现有灌浆套筒连接预制拼装桥墩抗震性能研究的补充,为灌浆套筒连接预制拼装桥墩在高烈度区的应用提供参考依据。

灌浆套筒连接预制柱抗震性能模拟研究

文中采用有限元软件ABAQUS对采用灌浆套筒连接方法的预制柱进行抗震性能的数值模拟试验研究,并设置现浇柱对照组,考察灌浆套筒预制柱与现浇柱在低周反复荷载作用下的抗震性能差别。

装配式混凝土框架结构梁柱节点抗震性能试验研究

为解决装配式混凝土框架结构梁柱节点核心区钢筋拥塞的问题,设计了两种梁柱节点构造,一种为核心区与左右两梁一体预制,下柱伸出钢筋穿过其中预留孔道与上柱连接;一种为核心区与下柱一体预制,两段预制梁与其后浇连接,分别制作了两个足尺模型试件进行低周反复荷载试验,考察两个试件的破坏形态、承载力、延性性能、刚度退化、耗能能力等。试验结果表明:核心区与梁一体预制的节点的抗震性能可以等同于现浇节点;使用矩形截面预制梁对梁柱节点抗震性能的影响接近或优于凹口截面预制梁;核心区与下柱一体预制的节点,节点伸出的梁底纵筋采用大直径钢筋,可提高节点的承载力和刚度,同时其延性和耗能能力降低,这种构造未能实现强连接。