粘贴不同FRP布加固预制空心板的试验研究和计算分析

预应力混凝土空心板老化损伤或使用荷载增加均可能导致其受弯承载力不能满足要求,影响结构的正常安全使用。本文共进行了10块粘贴不同FRP布加固预制空心板的对比试验研究,其中3块为对比试件(CS1~CS3),2块为粘贴不同宽度GFRP布加固试件(S1、S11),3块为粘贴不同宽度和厚度CFRP布加固试件(S2、S3、S10),2块为粘贴不同层数BFRP布加固试件(S12、S13)。研究结果表明,粘贴不同类型FRP布加固预制空心板的极限荷载明显提高21%~119%,平均提高67%;极限位移显著增加60%~135%,平均提高100%。加固试件跨中截面应变随荷载增加仍基本符合平截面假定。随着FRP布宽度和厚度增加,相同荷载作用下加固试件受拉边缘中心FRP布的拉应变有所降低。粘贴FRP布加固预制空心板的理论计算和有限元分析结果均与试验值吻合较好,满足工程精度要求。根据所提出的设计公式,可进行粘贴FRP布加固预制空心板的设计,且易于施工。     

粘贴CFRP布和增设钢梁加固受火后带整浇层预应力混凝土空心板楼面承载性能研究

为研究带约束预应力混凝土空心板整浇楼面受火后加固修复方法,共进行了3块带约束预应力混凝土空心板整浇楼面的对比试验研究,其中1块为未受火对比试件,1块为受火60min后未加固试件,1块为受火60min后粘贴CFRP布和增设钢梁加固试件。结果表明:受火60min后试件极限承载力较未受火对比试件降低13.9%。受火60min后加固试件的极限承载力和初始抗弯刚度显著提高;与受火后未加固试件相比,极限承载力提高40.3%、初始抗弯刚度提高26.1%,但破坏挠度降低52.1%、延性降低59.1%;与未受火对比试件相比,极限承载力提高20.8%,破坏挠度降低60.6%;CFRP布和钢梁的加固作用在后期贡献较大。运用ABAQUS软件对试件的受力性能进行了有限元模拟,模拟结果和试验结果吻合较好,可用于受火后该类结构的鉴定评估和加固修复设计。     

钢筋套筒挤压搭接连接预制空心楼板-叠合梁节点试验

为研究受拉钢筋套筒挤压搭接连接的预制空心楼板-叠合梁连接节点在竖向荷载作用下的受力性能,进行了2个筒芯内模布设方向不同的预制空心楼板-叠合梁连接节点和1个现浇空心楼板-叠合梁连接节点的静力试验。结果表明:3个试件的裂缝分布相同、破坏形态相同,均为空心楼板受弯破坏;试件的试验承载力与规范计算承载力的比值均大于1.05,可采用规范正截面受弯承载力公式计算预制空心楼板的受弯承载力;试件的名义屈服荷载、峰值荷载、峰值点割线刚度基本相同;预制空心楼板受拉钢筋套筒挤压搭接接头可有效传递钢筋拉力。     

含侧向拼缝全预制混凝土空心楼板平面外受力性能研究

提出一种全预制混凝土空心楼板板侧拼缝的构造形式。为研究采用这种拼缝的预制空心楼板的受力性能和破坏形态,以及楼板中板肋布置方式的影响,对4个含拼缝的全预制混凝土空心楼板进行了平面外受弯性能试验。研究结果表明:试件的横向为主要受力方向,纵向弯矩较小;有纵向肋的试件沿纵向传递的弯矩较大,拼缝张开的宽度也较大;无纵向肋的试件在靠近短边的第一根横向肋附近出现较宽的横向裂缝,而有纵向肋试件无此现象,设计中建议设置构造的纵向肋; 4个试件的极限荷载均远大于楼板的设计荷载,具有较高的承载力;拼缝数量对试件承载力有一定影响,有无纵向肋对承载力影响不大。     

CFRP及TRM加固受火后预应力空心板受力性能试验研究

将受IS0-834标准火灾1 h后的预制混凝土空心楼板分别采用粘贴1层和2层CFRP和喷涂2层TRM不同方法进行加固,通过对加固后的空心楼板进行静力加载试验,考察不同方法加固后板的开裂荷载、破坏荷载、破坏形态、裂缝开展和变形发展,以及通过比较各试件截面内不同材料应力变化情况,研究这两种方法对受火灾后的预制混凝土空心楼板的加固效果。结果表明,采用CFRP和TRM加固对受火后空心楼板的极限承载力和刚度均有较大幅度提升。相比之下,CFRP加固方法对承载力提高更为明显,而TRM加固方法对提高构件刚度和变形能力更明显。     

整体式拼缝连接的预制空心楼板受弯性能试验研究

为研究采用整体式拼缝、受拉钢筋套筒挤压搭接连接的预制空心楼板在竖向荷载作用下的受弯性能,对2个筒芯内模布设方向不同的预制空心楼板试件和1个整浇空心楼板试件进行静力试验。结果表明:3个试件的钢筋受拉屈服裂缝分布相同,均为空心楼板受弯破坏;预制空心楼板、整浇空心楼板试件峰值荷载与GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》计算值的比值分别为1.20、1.23;钢筋套筒挤压搭接连接接头可有效传递钢筋拉力;3个试件的竖向荷载-跨中位移曲线、承载能力、不同状态下的挠曲变形基本一致,筒芯内模布设方向对预制空心楼板的整体受力性能影响不大,采用整体式拼缝、受拉钢筋套筒挤压搭接连接的预制空心楼板可基本等同于整浇空心楼板。     

高性能复合砂浆钢筋网薄层加固整体化预制空心板的抗剪性能研究

采用高性能复合砂浆钢筋网薄层(HPFL)对预制空心板进行拼装加固,并对拼装加固好的空心板试件进行试验研究,分析用HPFL拼装加固后的预制空心板试件的水平承载力,比较不同强度等级的高性能复合砂浆对预制空心板试件抗剪承载力的影响,在此基础上采用有限元计算软件ANSYS建立三维有限元分析模型,对HPFL加固预制空心板进行分析,模拟数值加载全过程和加固构件的受力性能,并与试验结果进行比较分析,研究加固构件的抗剪性能。有限元分析结果与试验结果基本一致,表明:采用HPFL拼装加固能明显提高装配整体式空心板的抗剪承载力,提高其平面内整体性,且复合砂浆强度越高,提高效果越明显。     

不同箱体形式混凝土密肋空心楼盖受力性能试验

为研究箱体形式对混凝土密肋空心楼盖受力性能的影响,设计制作了1块全现浇空心楼盖板带试件、1块明箱空心楼盖板带试件、1块暗箱空心楼盖板带试件,对3个试件进行静力试验,得到了各试件的破坏形态、荷载 钢筋应变曲线、荷载 混凝土应变曲线、荷载 跨中位移曲线,并对各试件开裂弯矩、极限弯矩进行对比分析。结果表明:预制混凝土箱体与现浇肋梁协同受力性能良好,全现浇板带试件与装配整体式板带试件刚度基本一致;由于现浇肋梁与预制混凝土箱体新旧混凝土结合面相对薄弱,以及板底钢筋不连续,明箱、暗箱空心楼盖板带的开裂弯矩和极限弯矩均低于全现浇空心楼盖板带;各试件开裂弯矩和极限弯矩的计算值与试验值吻合较好。     

套筒灌浆连接预制拼装综合管廊节点受力性能试验研究

套筒灌浆连接预制拼装综合管廊中预制壁板与预制底板通过套筒灌浆连接。开展了2个管廊下部边节点试件(包括1个预制管廊节点和1个现浇对比试件)的受力性能试验研究。结果表明:预制试件与现浇试件均发生弯曲破坏;预制试件的承载力和位移延性均与现浇试件相近,其中预制试件的正向承载力比现浇试件低约2.9%、反向高约7.4%,预制试件的平均位移延性比现浇试件低约5.9%。     

粘贴CFRP布加固受火后预制混凝土叠合板试验研究

分别进行未受火未加固、未受火加固、受火后加固条件下4块预制混凝土叠合板对比试验研究,研究结果表明,未受火未加固对比试件发生整体弯曲破坏;粘贴CFRP布加固未受火试件和无边梁约束受火试件主要破坏模式为整体弯曲破坏,板底塑性铰线处CFRP布剥离和断裂;粘贴CFRP布加固带边梁约束受火试件主要破坏模式为板顶一侧冲切破坏,CFRP布大面积剥离。未受火加固试件较未受火未加固试件的初始刚度、屈服承载力和极限承载力分别提高48. 3%,35. 4%,22. 9%。相同边梁约束条件下,受火后加固试件初始刚度、屈服承载力和极限承载力较未受火加固试件分别降低54. 5%,13. 3%,10. 4%。无边梁约束受火后加固试件初始刚度、屈服承载力和极限承载力较带边梁约束受火后加固试件分别降低39. 6%,14. 6%,19. 8%。     

叠合板中桁架钢筋对预制板受力性能的影响

采用混凝土叠合板可在保证结构受力性能的同时，有效地提高结构的装配率。受限于板的整体厚度和相关规范中对现浇层厚度的要求，预制层的厚度通常不能满足刚度需求。国内常采用在预制板中布置桁架钢筋的方法提高预制板刚度。然而目前却没有规范给出桁架钢筋预制板刚度的计算方法，此外，我国应用的桁架钢筋板厚度较薄，尺寸较小，刚度提升效果十分有限，采用桁架钢筋提升板的刚度可能并不经济。为此，通过跨中两点弯曲试验研究桁架钢筋对预制板受力性能的影响，并基于试验结果和理论分析，提出了预制板刚度计算方法。试验结果表明：桁架钢筋对预制板刚度的提升有限，60 mm厚桁架钢筋板的刚度可能无法满足施工要求；桁架钢筋对混凝土板有效受压面积的削弱将导致混凝土板受弯承载力明显降低，上弦钢筋的屈曲将导致预制板达到极限状态后承载力迅速下降。基于试验结果的参数分析显示，取消桁架钢筋，适当增加预制板厚度，不仅能有效提升预制板的刚度和承载力，还能降低楼板钢筋用量达26%左右。     

叠合板中桁架钢筋对预制板受力性能的影响

采用混凝土叠合板可在保证结构受力性能的同时,有效地提高结构的装配率。受限于板的整体厚度和相关规范中对现浇层厚度的要求,预制层的厚度通常不能满足刚度需求。国内常采用在预制板中布置桁架钢筋的方法提高预制板刚度。然而目前却没有规范给出桁架钢筋预制板刚度的计算方法,此外,我国应用的桁架钢筋板厚度较薄,尺寸较小,刚度提升效果十分有限,采用桁架钢筋提升板的刚度可能并不经济。为此,通过跨中两点弯曲试验研究桁架钢筋对预制板受力性能的影响,并基于试验结果和理论分析,提出了预制板刚度计算方法。试验结果表明：桁架钢筋对预制板刚度的提升有限,60 mm厚桁架钢筋板的刚度可能无法满足施工要求;桁架钢筋对混凝土板有效受压面积的削弱将导致混凝土板受弯承载力明显降低,上弦钢筋的屈曲将导致预制板达到极限状态后承载力迅速下降。基于试验结果的参数分析显示,取消桁架钢筋,适当增加预制板厚度,不仅能有效提升预制板的刚度和承载力,还能降低楼板钢筋用量达26%左右。     

钢-混凝土预制混合梁受力性能分析

通过对4个钢-混凝土预制混合梁试件进行拟静力试验,研究了该预制试件的破坏模式、受力过程及受力机理。采用有限元软件ABAQUS对钢-混凝土预制混合梁的受力性能进行模拟,研究了钢材屈服强度、纵筋配筋率和钢梁长度对其受力性能的影响,并分析了钢、混凝土梁两者间刚度及承载力的匹配关系。研究结果表明：钢-混凝土预制混合梁最终破坏表现为混凝土梁端出现塑性铰,而端部钢梁在整个加载过程中保持完好,钢与混凝土连接节点能可靠传递两者间应力。提高钢材屈服强度和增加纵筋配筋率可提高承载力,其中增加纵筋配筋率的提高效果更明显;随着钢梁长度的增加,承载力逐渐增大,但初始刚度呈线性降低。根据研究结果给出了该类型预制构件的设计建议：混凝土梁与钢梁设计受弯承载力比（Mc/Ms）取值范围宜为0.8~1.0,端部钢梁长度取值范围宜为100~200mm;箍筋加密区范围起算点应取混凝土梁端截面而不应取柱边。     

冷挤压套筒连接RC装配式剪力墙抗震性能试验研究

为解决RC装配式剪力墙钢筋连接施工和质量检验困难的问题,提出了一种采用冷挤压套筒钢筋连接方式的装配式剪力墙构造形式。为探明此连接方式装配式剪力墙的可行性及其抗震性能,完成7个装配式剪力墙试件和2个现浇剪力墙对比试件的拟静力试验。对试件的水平荷载-侧移曲线及其特征点、钢筋应变进行了分析。结果表明：装配式剪力墙试件和现浇剪力墙试件均为压弯破坏。在简化构造的情况下,冷挤压套筒连接能有效传递钢筋拉压力。采用该连接的装配式剪力墙具有良好的抗震性能,耗能能力、延性均与现浇剪力墙试件接近。在轴压比为0.25~0.6范围内,轴压比增大,承载力增大,极限位移角减小;在剪跨比为0.9~1.35范围内,剪跨比增大,承载力减小,极限位移角增大,刚度退化更为平缓。     

气泡膜成型的预制混凝土构件结合面受剪性能

“等同现浇”装配式混凝土结构通过后浇混凝土将预制混凝土构件连接形成整体,预制构件与后浇混凝土之间的结合面往往需要通过各种工艺形成粗糙面,以保证新、老混凝土的黏结性能。提出一种采用气泡膜成型的预制构件结合面做法,并通过试验研究其受剪性能。试件按双剪试验设计,考虑混凝土强度等级、结合面连接钢筋配置等参数的变化,主要从承载力及延性方面与整体浇筑试件进行对比。试验及分析结果表明,气泡膜成型试件受剪承载力满足设计要求,为整体浇筑试件受剪承载力的71%～93%,延性两者则基本相当;混凝土强度等级的提高可增强试件受剪承载力,连接钢筋可有效改善试件受剪承载力并显著提高延性,由于整浇试件偏弯剪受力状态,导致连接钢筋对整浇试件受剪性能的改善作用较气泡膜成型试件更为明显;在连接钢筋配筋率基本相当的前提下,建议采用直径较小、间距较密的钢筋配置方案。     

装配整体式混凝土框架梁柱组合体抗震性能试验研究

为研究基于GB/T 51231—2016《装配式混凝土建筑技术标准》改进的新型配筋构造的装配整体式混凝土框架梁柱组合体的抗震性能,进行了4个梁柱组合体试件的拟静力试验。试件的受力纵筋和箍筋均采用HRB500钢筋,且为满足易施工性的要求,试件中的预制柱采用大直径大间距纵筋,叠合梁采用大肢距组合封闭箍,后浇梁柱节点区则采用了并箍等配筋构造。研究了梁柱组合体的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、延性等抗震性能,并分析了各变形成分对柱顶侧移的贡献比例。结果表明：当层间侧移角为1/1800时,梁端接缝即出现开裂;组合体均发生梁端接缝受弯破坏,且破坏集中在接缝较小范围内;柱端荷载-位移滞回曲线形状均较为饱满,耗能能力较好;位移延性系数为3.04~3.91,极限侧移角为1/38~1/33,具有较好的延性;破坏时,梁端接缝滑移产生的侧移占总侧移的7%~12%,设计时需予以考虑;按梁端接缝受弯承载力确定的水平极限荷载计算值与试验值之比为0.83~0.89,仍具有一定的安全储备,但对弯剪复合受力下梁端接缝承载力的计算方法值得进一步研究;叠合梁和后浇节点区的配箍形式对试件的抗震性能及承载力影响不大,但梁腹接缝处配置附加抗剪纵筋可减小接缝滑移并提高试件的承载力。研究结果表明所采用的配筋构造能保证装配式梁柱组合体具有足够的抗震性能,可为工程应用提供参考。     

预应力再生混凝土叠合梁受弯性能试验研究

为研究无黏结预应力再生混凝土叠合梁构件的受弯性能,以再生混凝土在叠合梁中的位置、叠合层高度、构件的配筋率为参数,对1根预应力普通混凝土整浇梁、1根预应力再生混凝土整浇梁和6根预应力再生混凝土叠合梁构件进行弯曲加载试验,分析了试验梁构件的受力过程和破坏形态,探讨了各参数对试验梁构件极限承载力的影响.基于试验数据,对承载力...     

薄壁钢梁-陶粒混凝土装配式组合楼板受火后受力性能研究

由冷弯薄壁钢梁和陶粒混凝土预制板组成的装配式组合楼板具有轻质、高强和施工方便等优点。为研究该类组合楼板的抗火性能及高温后的受力性能,对6块遭受温度为700℃、持续90min烃类火灾升温作用的简支组合楼板试件进行受火后受力性能试验研究。结果表明：当施加的等效均布荷载达到2kN/m²时,受火作用后的组合楼板试件最大挠度小于跨度的1/400,且在加载过程中薄壁钢梁虽已明显扭曲、混凝土板多处开裂,但组合楼板试件未出现整体坍落现象;以普通栓钉为抗剪键的受火后组合楼板试件,其极限荷载比薄壁钢抗剪键组合楼板试件的提高14.2%;当用钢量相同时,主梁数量较多的组合楼板试件采用U形钢筋作为拉结件,其火灾后极限荷载比采用钢条拉结件的组合楼板试件的增加33%,且整体刚度也有所提高;该类组合楼板在受火后仍具有较高承载能力和整体刚度,且抗剪键类型、预制板之间设置的拉结件以及拉结件与抗剪键的连接方式均对其受火后的受力性能有较大的影响。引入组合效应系数可以较好地反映受火后组合楼板试件的组合效应及内部损伤程度。     

多跨空心板简支梁桥整体化改造设计

以某多跨空心板简支梁桥工程为例,在病害调查、技术状况评价的基础上,提出了取消全桥伸缩缝和支座的全桥整体化改造方案,包括拆除桥梁上部结构,新设计的上部结构体系仍采用预制空心板,结构体系为先简支后连续结构;对桥台处主梁和连接结构进行改造,取消桥墩和桥台处的伸缩缝,同时取消全桥支座,将上、下部结构通过钢棒连接。最后对该桥整体化改造前后的受力性能进行对比分析。结果表明:这种通过体系转化的主动加固方法可以提高结构的承载力,改善结构的受力状况;将该桥改造成为整体式桥梁可以有效提高其使用性能,免除伸缩装置和支座的养护、维修,提高桥梁的可持续发展能力。     

新型现浇钢筋混凝土双向空心楼板正截面承载力简化计算

新型现浇钢筋混凝土双向空心楼板采用球状塑料填充物阵列排列形成空腔,具有自重轻、双向承栽、施工方便,同时具有一定保温隔音性能等特点。针对这一新型现浇钢筋混凝土空心楼板,根据刚度、面积等效的原则,对普通钢筋混凝土楼板与新型现浇钢筋混凝土空心楼板的正截面承栽力计算进行了比较分析,得出普通现浇钢筋混凝土楼板的设计计算方法可以作为该种新型空心楼板的简化设计计算方法。