新型装配整体式预应力楼盖的整体性能研究与有限元分析

基于新型预制预应力空心楼板实验研究,在新型楼盖中采用新型的板板连接和梁板节点。并用有限元分析软件ANSYS计算的结果与实验结果的进行对比,分析得出了新浇筑的混凝土与老混凝土界面的抗拉强度对结构受力性能的影响较小,新型预应力楼盖在竖向荷载作用下具有较好整体工作性能的结论;然后对一个预制空心楼板的装配整体式楼盖模型进行侧向加载,分析计算了其平面内刚度,同时进行有限元模拟分析这种新型楼盖结构的整体性能、宏观破坏模式,得出新型装配式楼盖具有替代整体现浇楼板或普通预制板 后浇面层楼盖的可行性和可靠性。     

局部后张预应力装配式混凝土框架梁柱节点抗震试验研究

为进一步提高装配式混凝土框架的现场装配效率,提出了一种新型干湿混合式局部后张预应力装配式混凝土框架节点.在施工阶段,采用梁端局部后张预应力的干式连接形成无楼板的可承力框架结构,从而实现逐跨和立体交叉装配施工.在使用阶段,通过预制梁和预制板顶部后浇混凝土面层的湿式连接,形成干湿混合式连接的有楼板装配整体式框架结构.开展了4个预制和1个现浇足尺试件的低周反复荷载试验,对新型节点及可能影响节点性能的相关构造包括弧形预应力筋类型、预应力筋和叠合层纵筋的黏结方式、叠合层纵筋预留孔道内灌浆料类型进行了研究分析.试验结果表明:新型节点为梁端塑性铰破坏,满足强柱弱梁的设计原则;试验强度与理论值相符,具有较好的安全储备;与现浇节点相比,其极限变形能力较强,延性相当,因钢筋滑移的影响耗能较弱.     

一种新型装配式框架边节点抗震性能试验研究

为研究预制梁、预制柱之间连接的抗震性能，设计了一种新型装配整体式钢筋混凝土框架边节点，并完成了1个整浇RC试件和2个纵筋搭接长度不同的装配式PC试件的低周反复载荷试验。研究了其破坏过程、破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、位移延性、强度退化及耗能能力等内容。结果表明：装配式试件与整浇试件具有相似的破坏过程，破坏模式为梁端塑性铰区弯曲破坏，节点核心区处于弹性状态，节点整体性能良好，承载能力、初始刚度和耗能能力与整浇试件相当。基于“钢筋直锚短搭接”高效连接技术的装配式框架边节点连接可靠、施工方便、质量可控，具有较好的工程应用价值。     

一种装配整体式混凝土剪力墙的抗震性能试验

为提高装配整体式混凝土剪力墙水平接缝连接的安全性及施工便捷性,提出一种配有X型斜筋的新型水平后浇接缝的连接方法.设计3片预制剪力墙试件进行拟静力试验,研究后浇接缝高度的不同对预制试件抗震性能的影响规律,并与现浇试件进行对比.结果表明:预制试件的破坏形态与现浇试件相似,承载力略低于现浇试件.试件PC-1具有较好的变形能力和延性,能够满足抗震要求,试件PC-2和试件PC-3变形能力和延性低于现浇试件.墙体底部后浇接缝高度对抗震性能有一定的影响,装配整体式混凝土剪力墙水平接缝采用合理的连接方法,可以获得和现浇墙体基本相当的抗震性能.     

UHPC键齿+螺栓连接接缝梁抗弯性能试验研究

为了研究预制UHPC键齿+螺栓连接接缝梁的抗弯性能,进行了6根UHPC键齿+螺栓连接接缝梁(简称接缝梁)和2根UHPC整体梁的弯曲试验,探讨梁底配筋、接缝设置钢垫板及涂抹环氧树脂胶等因素对UHPC接缝梁的破坏形式、抗弯承载力、跨中挠度、连接钢板上下缘应变和接缝相对纵向位移的影响;采用有限元软件ANSYS分析了长期压应力作用下UHPC徐变对螺栓预紧力的影响.试验及分析结果表明:UHPC接缝梁在梁底配筋不同的情况下存在接缝梁刚度突变区梁体受弯破坏和键齿楔形破坏引起的接缝破坏2种破坏模式,接缝表面涂抹环氧树脂胶对接缝梁的抗弯性能影响小,接缝两侧设置钢垫板可提高接缝的抗弯承载力,减小接缝梁的跨中挠度和接缝的上、下缘相对纵向位移,且对连接钢板的受弯变形也有一定的改善作用.长期压应力作用引起的UHPC徐变会导致螺栓预紧力下降,下降幅度可达24.7%.     

叠合板式剪力墙节点受平面内荷载的ABAQUS分析

为研究叠合板式混凝土剪力墙与叠合楼板连接处的抗震性能,需对三个试件的墙与楼板连接处节点域进行平面内的位移有限元分析,模拟实际情况中叠合板件楼层处,即墙板联结点所受的地震荷载.分析表明,三个试件的裂缝均从节点处展开,均主要在节点域附近;三种模型墙体的受力均以受剪力为主,伴随受弯;连接筋锚固方式对试件抗震性能影响不明显,且可有效传递叠合楼板钢筋拉力.     

钢-混凝土预制混合梁受弯性能试验研究

为研究两端固支边界条件下钢-混凝土预制混合梁(简称预制混合梁)的受弯性能,以钢梁长度、受弯承载力比和线刚度比为主要参数,进行了4个预制混合梁和1个普通预制混凝土梁试件的静力加载试验,研究了各试件的破坏模式、承载力、刚度、延性、挠度曲线和应变分布等.试验结果表明:所有试件均发生受弯破坏,其中预制混合梁的受弯破坏有两种模式,一是中部混凝土梁端和跨中截面形成塑性铰,二是梁端钢梁截面和跨中混凝土梁截面形成塑性铰.预制混合梁表现出良好的整体工作性能,连接节点在受力过程中始终保持较好的整体性.基于连接节点假定为刚性节点的应变分析结果与试验结果吻合较好,连接节点能有效传递钢梁和混凝土梁之间的应力,可视为刚性节点.钢梁长度、受弯承载力比和线刚度比的增加均可提高预制混合梁的承载力和延性,其中增加受弯承载力比的效果更显著.与普通预制混凝土梁相比,预制混合梁的初始刚度小,跨中挠度大,但其强屈比较普通预制混凝土梁提高约4%～15%,预制混合梁具有更好的屈服后弹塑性变形能力,有利于耗能.最后,基于虚功原理建立了两端固支边界条件下预制混合梁的极限荷载计算式,计算值与试验值比值的平均值为1.0,变异系数为0.04,计算值与试验值吻合较好.     

干节点PPC连续梁力学性能试验及有限元研究

目的研究预制装配式混凝土连续梁的力学性能,探索连续梁新型节点力学性能.方法设计并制作了4根混凝土连续梁,4根连续梁均采用分段预制,分别由预埋钢板+钢盖板焊接和预埋钢板+钢盖板螺栓的干式连接方式连接而成.通过对连续梁每跨进行三分点静载试验,得到试验梁承载力、裂缝分布和变形等实验数据.基于实测数据,利用ABAQUS建立了21根装配式连续梁的有限元模型并对其塑性性能进行了分析.结果结果表明:在配筋条件相同的情况下,预埋钢板+钢盖板焊接节点试验梁比预埋钢板+钢盖板螺栓节点试验梁的承载力高,并且节点连接方式对预制装配式混凝土连续梁的受弯破坏形态没有影响;采用无粘结预应力配筋的试验梁,可显著改善预制装配式混凝土连续梁的受力性能.由有限元分析结果可知:在相同配筋情况下,预制装配式预应力混凝土连续梁的弯矩调幅系数小于整浇预应力混凝土连续梁;预埋钢板+钢盖板焊接节点连接的装配式预应力混凝土连续梁的弯矩调幅系数比预埋钢板+钢盖板螺栓节点连接的装配式预应力混凝土连续梁略小.结论干节点预制预应力混凝土连续梁有良好的力学性能,能够满足承载力与节点塑性性能要求.     

预制装配式部分钢骨混凝土框架梁柱中节点抗震性能试验研究

预制装配式混凝土结构的节点连接方式是目前解决该技术推广的重点问题.提出了预制装配式部分钢骨混凝土框架结构的概念,即把钢筋混凝土框架结构分解成柱预制构件和梁预制构件两个部分,只在构件连接区和梁柱核心区设置钢骨,钢骨在混凝土构件中不连续,连接区为无筋钢骨混凝土.开展了3个预制装配式部分钢骨混凝土框架中节点试件的低周往复试验,并与两个相同工况的钢筋混凝土框架中节点试件进行了对比.对2种形式5个试件的破坏规律、滞回曲线、承载能力、刚度退化及延性进行了分析,发现预制装配式部分钢骨混凝土试件的承载力是相同配筋的钢筋混凝土试件的3倍,承载力及刚度退化缓慢,延性和耗能能力较好,说明装配式连接节点的设计可靠、抗震性能好,符合强节点、弱构件的抗震设计理念,可用于预制装配式混凝土框架结构的现场装配施工.     

装配整体式剪力墙受剪性能研究

介绍了一种适用于住宅产业化的新型装配整体式剪力墙结构体系——预制混凝土空心模板剪力墙.完成了1个现浇钢筋混凝土剪力墙试件和2个预制混凝土空心模板剪力墙试件在恒定轴力下的拟静力试验,研究了新型墙体的破坏过程和破坏模式,分析了内部结合面、竖向接缝对墙体受剪性能的影响.研究结果表明:预制混凝土空心模板剪力墙出现宏观竖向裂缝,可避免发生脆性剪切破坏;竖向接缝是影响预制混凝土空心模板剪力墙性能的重要因素;预制混凝土空心模板剪力墙构造合理,可应用于实际工程.     

组合楼板对装配式钢框架节点抗震性能的影响

为了解决装配式钢框架中节点区域构造复杂和传力机制不明的问题,提出一种考虑组合楼板作用的端板螺栓连接节点。设计并制作了2组端板连接的装配式梁柱节点,进行了低周往复循环荷载试验,建立了节点试件的数值模型,分析组合楼板对节点的破坏模式、滞回性能、承载能力、半刚性性能、受力特征的影响作用。结果表明,端板连接节点主要破坏模式为端板的弯曲变形,组合楼板的加入会使滞回曲线产生一定的捏拢现象,同时会产生组合楼板开裂破坏现象;增加组合楼板后,端板连接节点的初始转动刚度、极限承载力、耗能能力分别增加了约22%,13%,22%;组合楼板和钢梁上翼缘共同作用时,荷载通过组合楼板传递至柱腹板;与闭口型压型钢板-混凝土组合楼板的节点相比,采用开口型压型钢板-混凝土组合楼板的节点初始转动刚度和极限承载力分别提高13%和9%。组合楼板能有效提高端板连接节点的抗震性能,扩大节点核心区的传力范围,增强梁柱传力机制,可为进一步提高装配式节点性能提供参考。     

开口永久柱模板结合方式对叠合柱力学性能影响

为研究开口预制柱模板结合方式对混凝土柱力学性能的影响,使用带肋纤维混凝土预制模板制作了不同拼接方式和不同接缝方式的3类、12种、24根混凝土短柱进行抗压性能试验,并与同期制作的同规格、同配筋、同配比的2根普通柱进行对比,结果表明,使用预制模板的混凝土柱的抗压能力均高于普通柱,其中,同时使用铅丝及环氧树脂接缝的错缝拼接整块模板柱的开裂荷载和极限荷载分别比普通柱高59.04%和62.98%。不同模板拼接方式试件的承载力由大到小的顺序是错缝整块模板试件、对缝整块模板试件、错缝分块模板试件;不同模板接缝方式试件的承载能力由大到小顺序是铅丝环氧树脂接缝试件、环氧树脂接缝试件、铅丝接缝试件、干接缝试件。研究成果可为该种模板推广应用提供依据。     

卯榫接头装配式矩形隧道静力行为及抗爆性分析

设计了一种应用于装配式矩形隧道的卯榫接头，探究了卯榫接头装配式隧道静力行为和内爆作用下的抗爆性能，建立了反映接头非线性力学特征的三维精细化数值模型，利用流固耦合分析实现了TNT爆炸模拟，对比评价了卯榫接头与现浇接头在不同围压荷载作用下的抗压弯承载能力、抗爆性及混凝土损伤特性.结果表明:新型接头抗压弯承载能力略高于现浇接头矩形隧道；在相同当量TNT炸药下，新型接头装配式矩形隧道抗爆能力整体上优于现浇接头矩形隧道；新型接头装配式矩形隧道损伤破坏主要发生在钢柱和顶板-墙结点区域.研究结果为装配式矩形隧道结构设计及防灾减灾提供理论支撑.     

装配式钢管混凝土柱梁下栓上焊节点抗震性能试验

为了解决节点对装配式钢管混凝土结构整体抗震性能影响的问题,本文提出了一种新型装配式钢管混凝土柱梁下栓上焊节点方法,为研究其抗震性能,设计并进行了3个下栓上焊节点和1个全螺栓节点的拟静力试验.结果表明:3个下栓上焊节点主要由于梁端屈曲及钢梁翼缘延性断裂导致构件破坏,节点的滞回曲线饱满,耗能能力、刚度退化能力、承载力退化能力良好,表现出接近全螺栓节点的抗震性能.相比于JD1,梁截面尺寸增大后JD3的峰值荷载、刚度及耗能能力有了明显提高,贴板厚度增加后节点的抗震性能并无显著改变.     

胶接缝节段预制拼装桥梁理论研究综述

节段预制拼装造桥技术是近年来国内新发展起来施工技术,环氧树脂胶接缝也是目前国内新兴的装配式桥梁连接方式,虽然在一些桥梁项目上进行了试点,但国内学者在该领域理论研究较少。针对胶接缝节段预制拼装桥梁的主要结构——胶接缝、剪力键以及结构的耐久性的研究现状进行了归纳总结,指出了目前研究中存在的若干不足;并且针对胶接缝节段预制拼装桥梁目前理论研究的空白,提出在环氧树脂胶接缝的寿命、剪力键的设计、桥梁结构体系的设计等方面做进一步深入研究。     

负弯矩作用下UHPC湿接缝桥面板裂后性能研究

针对预制拼装桥面板接缝处受力复杂、易开裂等问题,提出了一种新型超高性能混凝土（Ultra-high Performance Concrete, UHPC）燕尾榫接缝.通过负弯矩作用下荷载模型试验,研究了不同接缝材料和预应力水平对UHPC湿接缝桥面板极限承载力、破坏形式及裂缝分布等的影响规律.基于试验验证的数值仿真模型,对比分析了不同接缝位置、接缝形式、纵筋率、材料强度及板件厚度等参数对湿接缝受弯性能的影响.研究结果表明：预应力由0 MPa提高到5 MPa,板件开裂应力和极限承载力分别提升40.0%和5.5%;燕尾榫接缝较直角榫接缝与平接缝的开裂应力分别提高7.5%和16.0%,承载力分别提高5.4%和16.0%.燕尾榫接缝整体性好,改变接缝位置对湿接缝受弯性能影响较小;板件开裂应力和极限承载力随材料强度增大而提高,材料强度超过120 MPa时增幅减小;UHPC接缝初裂刚度约为初始刚度的90%,剩余刚度约为初始刚度的25%;初裂后,结构刚度迅速下降,纵筋屈服后,结构刚度退化速度明显减缓,最终刚度保持在剩余刚度;提出了用极限荷载对应位移与开裂荷载对应位移之比为表达形式的UHPC湿接缝桥面板裂后延性系数,本文板件裂后延性系数为10.0~20.0,表明UHPC湿接缝桥面板具有较好的裂后变形能力.     

高速公路装配式空心板桥桥面铺装破坏加固新方法

采用施加横向预应力体系的方法,将原空心板间横向铰接构造变为刚接,增加了空心板间的横向联结能力,部分提高了装配式板桥的承载能力.工程实例桥的成功应用,证明了该加固方法的可行性与可靠性.     

低层装配式混凝土墙板结构开洞墙体抗震性能试验研究

装配式混凝土墙板结构开洞墙体是由预制混凝土墙板和现浇边缘构件组成,预制墙板采用水泥砂浆与基础坐浆连接,两侧预留与边缘构件连接的搭接钢筋,边缘构件没有钢筋穿过水平连接缝且上下层钢筋贯通,通过对3个具有相同尺寸的开洞墙体进行定轴压比低周反复荷载试验,对比研究了此种墙体的受力过程及破坏形态,对墙体的钢筋应变、滞回性能、承载力、延性性能、刚度退化及耗能能力进行了分析。结果表明：加载后期墙体底部与基础梁之间形成贯穿裂缝,但墙体并未有较大错动,而是在底部发生弯曲破坏,最终边缘构件下方混凝土破碎,钢筋外露;墙体裂纹分布及扩展规律与应变片数据相对应,承载力较高,延性满足使用要求,刚度退化较平稳快,具有一定耗能能力,符合低层建筑抗震要求。     

火灾后平面及空间混凝土梁柱节点抗震性能试验研究

对1个平面和1个空间钢筋混凝土梁柱节点在ISO834标准升温曲线作用下的抗火性能进行了试验,然后对4个构件(上述2个火灾后试件,2个常温对比试件)进行了低周往复荷载下的试验。研究了平面和空间节点火灾后的残余抗震性能,分析了节点的裂缝发展、破坏模式、滞回曲线、骨架曲线、承载力、延性系数、刚度退化和耗能能力等。结果表明,除火灾后的平面节点发生核心区破坏外,其余节点均为梁端弯曲破坏。经历火灾后,试件的承载力、延性系数以及耗能能力降低,变形增大。火灾后混凝土的损伤削弱了现浇楼板和直交次梁对空间节点承载力的贡献,因此空间节点火灾前后性能变化更加显著。