带接缝连接梁的预制混凝土剪力墙抗震性能试验研究

采用钢筋混凝土接缝连接梁来实现预制墙体竖向钢筋的连续性连接。通过6个高宽比为1.7、不同截面高度和位置的接缝连接梁预制混凝土剪力墙的低周反复加载试验,分析了试件的破坏形态、顶点荷载-位移滞回曲线、承载力、变形能力、刚度退化等特性,并与整体现浇墙体进行对比。试验结果表明：预制墙体试件与整体现浇墙体试件的破坏模式、破坏形态基本相同,均为墙体角部混凝土压碎、钢筋拉断或屈曲;预制墙体试件的水平承载力相当,略低于现浇墙体,接缝连接梁的位置及截面高度对承载力有一定程度的影响;预制墙体试件的变形能力略小于现浇墙体试件,但极限位移角均超过1/100;接缝连接梁可以有效传递荷载。     

锻压式半灌浆套筒结构设计及单向拉伸性能试验

针对装配式预制构件连接部位受力特点、安装控制难点及套筒加工工艺、原材料、成本等问题,基于冷锻压和热处理工艺,设计新型锻压式半灌浆套筒,按照规范要求制作对中连接试件和偏心连接试件,通过单向拉伸试验对接头连接试件极限承载力、残余变形、最大总伸长率等力学参数以及套筒表面应变分布规律等进行研究分析。结果表明:试件破坏均为连接钢筋拉断破坏,各项参数指标均满足JGJ107—2016Ⅰ级连接接头的相关要求;试件破坏荷载-位移曲线与钢筋原材相似,包含弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和连接钢筋颈缩断裂阶段,但试件屈服台阶和强化阶段曲线均较钢筋原材长,灌浆接头可靠性更高;套筒对灌浆料具有主动约束作用,在一定程度上增加灌浆锚固段锻压凹槽数量,有助于提高套筒对灌浆料的轴向滑移约束和径向膨胀开裂约束作用。     

不同拼接构造的装配式圆柱墩偏压性能试验

既有的试验研究表明采用CFST凸榫-灌浆套筒混合连接的装配式圆柱墩的抗震性能优于整体现浇桥墩,但目前涉及这类拼装桥墩的偏压性能试验研究较为少见。进行了采用混合连接、灌浆套筒连接、CFST凸榫连接的拼装桥墩和整体现浇桥墩的大、小偏压性能试验,对不同类型桥墩的损伤机理和破坏模式进行比较分析,并采用JTG 3362—2018规范对试件的受压承载力进行计算,结果表明：采用混合连接桥墩的破坏模式和损伤过程与整体式桥墩在总体上是相近的,均为在小偏压状态下表现为受压侧混凝土压碎破坏,在大偏压状态下表现为受拉侧钢筋屈服破坏;相对于整体现浇试件,在大、小偏压荷载作用下,混合连接试件的承载力分别提高了6%和2%、灌浆套筒连接试件的承载力分别下降了6%和提高了8%、CFST凸榫连接试件的承载力分别下降了20%和27%;与其他类型拼装桥墩试件不同,采用混合连接的拼装桥墩试件的实测承载力均大于JTG 3362—2018规范的计算结果。     

装配式环筋扣合锚接剪力墙平面外抗折试验研究

对3个环筋扣合剪力墙试件及3个现浇剪力墙试件进行了平面外抗折试验,对比了二者的试验过程及现象,考察了其极限荷载,分析了其荷载-位移关系及应变-位移关系。试验结果表明:二者的破坏模式均为受弯破坏,但破坏位置不同,现浇试件的破坏位置在试件底部,环筋扣合试件的破坏位置在试件中部;环筋扣合试件内部钢筋均能够较好地传递应力,相同荷载下,环筋扣合试件顶部位移低于现浇试件;环筋扣合试件的极限承载力远大于现浇试件,表明环筋扣合试件剪力墙底部具备较高的面外抗弯承载能力,该连接形式的面外抗折能力是可靠的。     

内置楔形体灌浆套筒连接接头力学性能试验研究

采用无缝钢管加工了两种低成本灌浆套筒,并制作了22个钢筋连接接头试件,试件变量因素有连接钢筋锚固长度、连接钢筋直径、套筒类别及楔形体长度,通过静力拉伸试验对其力学性能进行了探究。研究结果表明:试件发生钢筋拔出和钢筋断裂两类破坏形式,但发生拔出破坏试件的残余承载力较高;增加连接钢筋锚固长度,试件承载力提高;增大连接钢筋直径后接头黏结强度和承载力提高;所有发生钢筋断裂破坏的试件的极限承载力均略低于相同直径钢筋在材性试验中测得的极限承载力;套筒内腔构造对套筒的受力性能有一定影响;楔形体长度和斜度均对套筒接头承载力有影响;两类套筒均在钢筋较小锚固长度下满足JGJ 107—2016《钢筋机械连接技术规程》中规定的Ⅰ级接头强度要求。最后通过回归分析提出了两个方程分别用于预测两类套筒的黏结强度,预测结果与试验结果吻合良好。     

方钢管混凝土柱卡扣机械连接试验及有限元分析

针对方钢管混凝土柱设计了一种新型卡扣机械连接装置,为了研究其连接性能,设计了单卡扣和双卡扣两种机械连接试件,分别进行单向力学性能试验,对比分析了两种机械连接装置试件的破坏形态和承载力。并采用ABAQUS软件对各机械连接装置进行有限元模拟,将模拟结果与试验数据对比分析。试验结果表明:方钢管混凝土柱卡扣机械连接装置施工便捷,承载力高,并且安全可靠。试件破坏均为方钢管与套筒连接位置处焊接钢板出现较大应力,导致焊缝开裂,实际应用时应加强焊接钢板强度及焊接质量。有限元模拟结果与试验结果相吻合,为方钢管混凝土柱的连接提供理论参考。     

复合配筋混凝土预制方桩接头抗拉性能

通过对3种桩型共9根复合配筋混凝土预制方桩接头试件进行足尺度抗拉性能试验,研究其抗拉承载力、破坏形式及裂缝分布。试验结果表明:方桩接头试件的极限抗拉承载力试验值基本满足规范公式计算值的要求;试件存在全截面抗拉破坏和端板处连接破坏2种不同的失效形式;所有试件的连接接头安全可靠,均没有发生破坏;桩身混凝土的裂缝分布较为均匀。     

掺废弃混凝土块的钢管混凝土中长柱轴压试验研究

设计9根试件,通过单调加载试验研究了掺废弃混凝土块的钢管混凝土中长柱轴压性能,分析了废弃混凝土块掺入率对试件受力过程、破坏形态、承载力和延性的影响。研究结果表明:掺入率对试件的受力过程及破坏形态影响较小,所有试件均经历了弹性阶段、屈服阶段及破坏阶段,破坏形态均为材料破坏,但轴压承载力随掺入率的提高而降低。借鉴国内外钢管混凝土结构设计标准计算试件承载力,并与试验结果对比分析,给出了掺有废弃混凝土块的钢管混凝土中长柱的轴压承载力的建议设计公式,可为钢管再生混凝土后续研究和推广提供参考。     

基于超高强灌浆料的高强钢筋套筒灌浆连接力学性能试验研究

套筒灌浆连接是装配式混凝土结构钢筋连接的主要方式,且采用500MPa级高强钢筋可有效提高连接及构件的承载力和经济性等。本文设计12个考虑锚固长度、灌浆料强度和钢筋强度等参数的接头试件,并进行单向拉伸试验研究,得到连接的破坏模式、应变分布和工作机理等。结果表明：接头主要发生钢筋颈缩破坏,荷载-位移曲线包括线性增长阶段、屈服阶段、强化阶段和颈缩破坏阶段;采用120MPa级超高强灌浆料的试件接头均满足残余变形要求,钢筋、套筒轴向、套筒环向应变和套筒中部约束作用随钢筋锚固长度的增大而减小,套筒和钢筋受力更为均匀。对采用85MPa和120MPa级灌浆料的500MPa级高强钢筋套筒灌浆连接,锚固长度建议值分别为10d和8d。最后,基于理论分析可明确高强钢筋套筒灌浆连接中套筒与灌浆料的粘结力、钢筋与灌浆料的粘结力和钢筋受拉承载力,并得到连接的破坏模式。     

方、圆钢管再生混凝土长柱轴压性能试验对比分析

设计7个圆钢管再生混凝土长柱和7个方钢管再生混凝土长柱,对其进行轴向加载试验,考虑钢管壁厚、长细比和添加块体3个因素,观察试件受力的全过程和破坏形态,得到轴向承载力、轴向荷载-轴向位移曲线、轴向荷载-跨中侧向挠度等数据,分析3个因素对方、圆试件破坏过程和特征、承载力和初始轴向刚度等影响的异同。试验对比分析表明:方、圆钢管再生混凝土长柱轴压受力过程均经历了弹性阶段、屈服阶段和破坏阶段,方形试件破坏形态有柱端压曲破坏和整体弯曲失稳破坏,而圆形试件破坏形态均为整体弯曲失稳破坏;随着钢管壁厚增大,方、圆形试件的承载力均有所提高,但方形试件承载力提升的速度更快,对初始轴向刚度影响甚微。随着长细比增大,方、圆形试件承载力和初始轴向刚度下降趋势一致。添加块体,造成方、圆形试件的承载力微小降低,对试件初始轴向刚度基本上没有影响。圆形试件的侧向挠度变形曲线满足正弦半波的假定;而方形试件的侧向挠度变形曲线不能满足正弦半波的假定。     

竖向分布钢筋部分连接装配整体式剪力墙抗震性能试验及有限元分析

为研究竖向分布钢筋部分连接的装配整体式剪力墙的抗震性能,完成1个预制墙板部分分布钢筋采用预埋件焊接连接试件和1个预制墙板分布钢筋不连接试件的拟静力试验。试验结果表明：采用预埋件焊接连接试件裂缝分布均匀,滞回曲线相对饱满,承载力较高,抗震性能表现良好。采用ABAQUS软件对2榀试件进行有限元分析,得到试件的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线且与试验结果吻合较好。研究竖向边缘构件纵筋配筋率、连接钢筋直径、高宽比、轴压比、预埋焊板数量及位置等参数对试件抗震性能的影响,结果表明：竖向边缘构件配筋率、高宽比、轴压比对墙体承载力影响较大;预制墙板内连接钢筋直径对墙体承载力影响较小;预制墙板底部两侧合理布置预埋件可有效提升墙体的承载力及延性。     

预制夹芯保温墙体棒状FRP连接件力学性能试验研究

连接件作为预制夹芯保温墙体主要受力部件,墙体内部FRP连接件的受力性能直接影响墙体的使用安全。通过对FRP连接件试件进行抗拔和抗剪试验,研究FRP连接件的力学性能。结论表明:在抗拔试验中,当试件失去承载力时,破坏形式均为混凝土出现裂缝或劈裂,连接件未从混凝土中拔出。在抗剪试验中,试件均因连接件发生层间剪切破坏而失去承载力。只有当连接件直径达到20 mm时,才能符合AC320规范规定的位移与极限承载力要求。     

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。     

直螺栓连接预制综合管廊节段承载力试验研究

通过对采用直螺栓连接的预制综合管廊整体试件进行试验,以研究带直螺栓接头的预制拼装综合管廊的受力性能、破坏形态等特点。试验结果表明,采用直螺栓连接的预制拼装综合管廊具有较好的受力性能。试验时管廊顶板受拉区混凝土首先开裂,出现弯曲裂缝,随着荷载增大,裂缝不断增大并最终发生弯剪破坏。破坏时管廊试件顶板及侧壁的跨中及角部的受拉钢筋屈服,而试件腋角处斜向受压钢筋尚处于弹性阶段。试件破坏时其承载力为设计承载力的1.91倍,结构具有较好的安全余量。     

H型钢梁处装配式钢筋桁架楼板纵向连接受力性能试验研究

提出一种应用于装配式钢结构的钢筋桁架楼板纵向连接方式,楼板之间采用局部湿连接,实现了工厂预制现场装配。通过对8个钢筋桁架楼板试件进行静力荷载试验,研究钢筋桁架形式、上弦钢筋连接方式和钢筋直径等参数对试件受力性能的影响,获得了试件的变形破坏模式和极限承载力,并利用GB50010—2010《混凝土结构设计规范》中正截面承载力计算式对楼板进行计算,并与试验结果进行了对比分析。研究结果表明:钢筋桁架楼板之间及与H型钢梁整体协同工作性能优良,可保证该纵向连接从屈服到破坏有一定的强度富余,能够满足GB 50010—2010对楼板在使用阶段强度和刚度的要求。根据试验结果,针对所研究的楼板提出了在使用阶段受弯承载力简化计算方法。     

环筋扣合锚接连接预制剪力墙抗震性能试验研究

对15个混凝土剪力墙试件进行低周反复荷载试验,研究环筋扣合锚接连接预制剪力墙的抗震性能,考察不同连接形式、不同钢筋配置、不同轴压比等参数影响下剪力墙试件的承载力、滞回特性及破坏机理。试件按纵筋直径和混凝土强度等级的不同分为3组,每组包括2个现浇试件（1个为钢筋贯通连接,1个为纵筋搭接连接）和3个采用环筋扣合锚接连接现浇带的预制试件（其中1个为箍筋加密试件）。试验结果表明：预制剪力墙试件与现浇试件的破坏模式一致,均为压弯破坏;箍筋加密预制剪力墙试件的极限位移角在1/82~1/50之间,其承载力、耗能、延性等性能与全预制试件基本相同,环筋扣合锚接连接剪力墙试件具有良好的抗震性能,可以用于装配式剪力墙结构的建造。     

普通钢板与不锈钢板螺栓抗剪连接承载性能试验研究

为了研究普通钢板与不锈钢板螺栓抗剪连接承载性能,设计加工了32组试件。对32组螺栓抗剪连接试件进行单调拉伸试验,得到试件的荷载-孔径变形曲线以及荷载-位移曲线。试验结果表明:随着不锈钢板件端距的增加,试件破坏形态由冲切破坏变为承压破坏,同时承载力不断增大;随着不锈钢板件边距的增大,试件破坏形态由净截面破坏变为承压破坏,同时承载力也持续增大;螺栓预紧力对于试件的承载力的影响较小,可以忽略;普通钢板与不锈钢板之间采取防接触腐蚀措施后,在一定程度上削弱了试件的承载力。采用有限元软件ABAQUS建立普通钢板与不锈钢板螺栓抗剪连接的有限元模型,对试验过程进行了数值模拟,基于试验结果验证了有限元模型的准确性。     

钢齿槽连接装配式混凝土柱抗震性能试验

为研究钢齿槽连接装配式混凝土柱的抗震性能并验证钢齿槽连接的可靠性,进行了4个装配式试件和1个现浇试件的拟静力试验。分析了装配式试件的破坏形态、承载力、延性、刚度退化、承载力退化及耗能等特性。试验结果表明:采用钢齿槽连接工作性能良好,装配式试件与现浇试件的破坏过程及破坏形态相同;装配式试件滞回曲线饱满,极限位移角为1/30～1/29,抗震性能满足规范要求。钢齿槽连接可用于抗震设计的装配式混凝土柱的连接。     

半灌浆套筒连接接头动态性能研究

通过试验研究3种加载速率(0.6,6,60mm/s)下的半灌浆套筒连接接头动态性能,分析了试件的破坏形式和荷载-应变变化规律。研究结果表明:大部分试件的破坏始于钢筋被拉断且出现碎浆时,个别试件发生套筒滑丝破坏;试件破坏时钢筋均达到屈服状态,套筒未屈服,满足规范规定的强度要求;随着钢筋直径的增大,试件承载力明显提高;由于机械连接端螺纹与钢筋间的咬合作用消耗了部分动态荷载能量,因此加载速率对半灌浆套筒试件的承载力影响有限。进行装配式结构设计时,可不考虑动态荷载对钢筋连接接头性能的影响。     

设置垫板的梁柱T形件连接节点抗震性能试验研究

针对传统钢结构梁柱连接在地震中易脆性破坏,改进连接震后不易修复等问题,提出设置垫板的梁柱T形件连接构造措施。设计、制作3个不同形式的梁柱T形件连接试件,分别为未设置混凝土板的连接节点、设置混凝土板的连接节点和未设置混凝土板的传统梁柱T形件连接节点,对其进行往复荷载作用下的拟静力试验,研究试件的抗弯刚度、承载力、延性、滞回性能、耗能能力、破坏模式等。此外,更换梁下部翼缘处已破坏的T形件进行修复,并对修复后的试件进行拟静力试验。结果表明：设置垫板的T形件连接节点在往复荷载作用下具有稳定的滞回性能和良好的耗能能力;破坏试件的梁、柱均不发生屈服,转动中心位于梁端上部翼缘附近,能够保证在地震作用下梁端上部翼缘连接部位不发生破坏,并能够保护梁上混凝土楼板不发生较大的损坏;混凝土楼板的存在会提高节点正弯矩下的初始刚度和承载力,并使弯曲中性轴上移;更换梁下部翼缘处已破坏的T形件进行修复,修复后试件的滞回性能与原试件无明显差异。