不同连接构造的装配式混凝土剪力墙抗震性能试验研究

试验研究了2种不同连接构造的装配式混凝土剪力墙抗震性能,第一种为钢筋浆锚搭接干式连接节点,第二种则在第一种基础上进行构造变化,边缘构件局部现浇,墙肢中部仍然采用钢筋浆锚搭接连接,形成干、湿混合连接节点.分别制作1片干式连接节点、1片混合连接节点足尺试件进行低周反复荷载加载试验,并与同条件现浇试件进行对比.试验结果表明,在承载力、刚度、位移延性及耗能能力等方面,2种装配式试件均与现浇试件相当,其抗震能力可认为与现浇等同.同时,混合连接节点试件虽在耗能方面稍优于干式连接节点试件,但优势并不明显,且考虑到其施工工艺复杂,现浇混凝土浇筑质量较难得到保障,易对节点抗震性能产生明显不良影响,故不建议采用.     

预应力增强的芯管连接组合柱抗震性能试验

针对预制钢管-混凝土组合柱的连接可靠性问题,提出了预应力增强的芯管连接方案,其采用锚入柱预埋钢管内部的Q420高强芯管连接,并通过结构通高设置的后张无黏结预应力筋进行压接增强. 为探讨该新型连接组合结构柱的抗震性能,对1个现浇对比试件和3个采用不同规格芯管连接的装配式试件进行低周反复水平荷载试验,通过对比各试件的破坏形态、滞回曲线与骨架曲线、承载力、刚度、位移延性等,综合评价其抗震性能. 基于试验结果,开展了芯管直径及壁厚、芯管长度、连接盖板厚度、预应力筋张拉控制应力等有限元参数分析. 试验及参数分析结果表明,装配式试件总体上可实现“等同现浇”的抗震性能,但应考虑刚度提高导致结构地震力效应增大的不利影响;随着芯管截面规格的增大,其承载力、刚度及延性性能逐渐提高,采用D152 mm×16 mm芯管的装配式试件为推荐方案;芯管连接件截面积相当时,建议选用惯性矩更大的截面,黏结长度可按3倍直径设计,连接盖板厚度可按构造确定;对于本次设计试件,预应力筋张拉控制应力建议在0.3~0.6倍预应力筋屈服强度标准值范围内确定.     

钢管混凝土边缘约束叠合剪力墙抗震试验研究

为研究新型钢管混凝土边缘约束叠合剪力墙的抗震性能,设计制作了3片钢管混凝土边缘约束叠合剪力墙和1片现浇钢筋混凝土剪力墙足尺试件进行静力往复加载试验,试验中考虑了3种不同的墙身厚度取值,以考察高厚比对剪力墙抗震能力的影响.通过试验,对比分析了剪力墙的承载力、延性、刚度及其退化、滞回特性、耗能能力及破坏特征.建立了新型钢管混凝土边缘约束叠合剪力墙的承载力计算模型,计算结果与实测结果吻合较好.研究表明:新型钢管混凝土边缘约束叠合剪力墙结合了钢筋混凝土剪力墙侧向刚度和承载力大与钢管混凝土边缘约束延性好的优势,其承载力、刚度和耗能能力较现浇钢筋混凝土剪力墙有所提高;在所试验的参数范围内,高厚比对剪力墙的力学性能影响不大.     

装配式混凝土剪力墙抗震性能试验研究

为了使装配式剪力墙在水平拼缝处得到可靠连接,引入扣接封闭箍筋,分别对1个装配式剪力墙试件和1个现浇剪力墙试件进行低周反复荷载加载试验,并分析两试件的强度、刚度、位移延性及耗能能力等抗震性能指标。结果表明:扣接封闭箍筋可以限制约束区混凝土的横向变形,对波纹管浆锚搭接钢筋形成较好约束,并改善纵筋间的间接搭接性能;与现浇剪力墙试件相比,装配式剪力墙试件的延性和耗能能力相当,但承载能力有较大提高。     

填充墙对装配式混凝土联肢剪力墙抗震性能的影响

制作了1个无填充墙的现浇混凝土联肢剪力墙试件和1个带填充墙的装配式混凝土联肢剪力墙试件,对两个试件进行低周反复荷载试验。通过观察各模型的破坏形态并对比分析它们的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线、延性及耗能能力等,综合评价填充墙对装配式联肢剪力墙抗震性能的影响。结果表明:现浇混凝土联肢剪力墙试件的破坏形态为连梁部位的剪切破坏和墙肢部位的弯剪破坏,而带填充墙的装配式混凝土联肢剪力墙试件的破坏形态则为墙肢部位及填充墙部位的剪切破坏;带填充墙的装配式混凝土联肢剪力墙试件的刚度、承载力和耗能能力均高于无填充墙的现浇混凝土联肢剪力墙试件,其延性稍差于现浇混凝土联肢剪力墙试件。基于本次试验结果,建议在装配式混凝土联肢剪力墙结构设计中,应适当考虑填充墙对主体结构承载力与刚度性能的影响。     

后张无粘结预应力装配式短肢剪力墙拟静力试验研究

为研究两种基于干性连接的新型后张无粘结装配式短肢剪力墙--直接装配式和混合装配式短肢墙--的抗震性能,进行了两榀八层新型短肢剪力墙拟静力试验.试验结果表明:合理设计的后张无粘结装配式短肢剪力墙,可以实现"强墙弱梁";连梁的裂缝及损伤均只集中出现在连梁与墙肢的结合部,其它部分基本保持弹性;后张无粘结预应力装配式短肢剪力墙在地震作用下连梁大部分保持弹性,塑性变形主要出现连梁与墙肢的连接部位,有利于震后修复;混合装配式短肢墙因墙肢与连梁处纵向普通钢筋的加入,其极限承载力较直接装配式短肢墙提高了23%.     

变预应力度装配式管柱抗震性能试验

进行了5根高强混凝土装配式管柱在0.15轴压比下的拟静力试验,研究配筋形式、预应力度对管柱抗震性能的影响.其中2个为配置12根预应力钢棒的试件,3个为同时配置6根预应力钢棒和6根HRB400级钢筋的混合配筋试件,5根管柱均通过装配式柱脚与承台连接.试验得到试件破坏形态、滞回曲线、承载能力、刚度变化、耗能能力等.结果表明:预应力度较小的混合配筋试件裂缝开展充分,滞回环较仅配置预应力钢棒的试件饱满;至试件破坏,装配式柱脚均未发生较大变形或锚栓破坏,满足正常使用要求.在此基础上,修正混凝土结构设计规范中关于混凝土环形截面抗弯承载力计算公式,建立了适用于高强混凝土混合配筋管柱正截面抗弯承载力计算公式.     

新型全装配剪力墙抗震性能模拟

参考“螺栓连接件螺栓”式水平接缝连接构造全装配混凝土剪力墙(PSW-1),设计了一种新型“螺栓连接件”式水平接缝连接构造全装配混凝土剪力墙(PSW-2),并通过有限元软件ABAQUS建立了PSW-1、PSW-2和对比现浇剪力墙试件(SW-1)的理论分析模型。在试验工况下对PSW-1进行了单向加载模拟并将所得荷载位移曲线与试验结果进行对比,证明文中数值模拟方法有效;对PSW-1、PSW-2与SW-1进行了低周反复加载数值模拟,研究了这3类剪力墙试件的抗震性能。结果表明,PSW-2新型装配式剪力墙试件的抗震性能总体上优于PSW-1装配式剪力墙试件;PSW-2试件的承载力及刚度与SW-1现浇剪力墙试件基本一致,变形能力略好,但耗能能力略低于SW-1试件;3类试件破坏形态存在一定差异。     

有限滑动螺栓连接装配式混凝土剪力墙抗震性能试验研究

介绍了一种新型装配式混凝土剪力墙结构,其预制剪力墙之间的水平接缝采用高强螺栓和T形钢框进行连接,竖向接缝采用有限滑动螺栓连接件及钢柱进行连接.对2个装配式剪力墙试件进行拟静力试验,探究了有限滑动螺栓连接件滑动距离对剪力墙破坏特征、滞回性能、承载能力、耗能能力、延性及刚度退化等抗震性能的影响.结果表明:该新型装配式剪力墙有效地实现了三阶段工作机制,滞回曲线饱满,耗能能力较强,延性系数大于6.5,整体抗震性能良好;长孔有限滑动螺栓连接剪力墙的累积总耗能和延性系数分别较短孔有限滑动螺栓连接剪力墙高20.4％和50.7％,但其峰值荷载较后者低27.7％,而且后者具有较高的后期刚度.     

增大截面法加固震损预制装配式剪力墙的抗震性能试验

目的采用增大截面法加固已震损预制装配式剪力墙,并对其进行抗震性能研究,为现有工程中类似构件加固提供设计依据.方法采用力与位移混合加载制度对震损预制装配式剪力墙进行低周反复荷载试验.结果经过合理和可靠的加固,试件的破坏形态为压弯破坏;加固后的预制剪力墙承载力有所提高,并且具有良好的延性变形和耗能性能.研究表明,加固后的装配式剪力墙抗震性能与受损前基本一致.结论对于预制装配式剪力墙来说,采用增大截面法是有效的抗震加固方法.     

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.     

新型结构保温板抗侧性能试验研究

为了研究OSB板与混凝土层的厚度变化对于新型结构保温一体化墙板抗侧性能的影响,本次试验设计制作了八块新型SIP板,分别通过单向与低周往复进行加载,探究8块新型SIP墙板在承载力、位移、延性、耗能、抗侧刚度及延性等方面的性能。结果表明：在水平荷载的作用下,墙体试件出现了破坏,破坏部位主要集中的底部,钉子将OSB板撕裂,木肋与木垫块劈裂,混凝土层未发生明显破坏但与OSB板出现错动,EPS泡沫与OSB板牢固可靠,加载过程中未出现分离破坏现象。通过对比分析,试件前期未屈服时刚度较大,屈服后刚度退化明显。试件的滞回曲线出现捏缩现象,不饱满。对比试件的抗剪强度、极限位移、弹性抗侧刚度,同等条件下OSB板层越厚,受力性能越好。     

单层预应力撑杆柱的预应力研究

预应力撑杆柱可以提升普通受压钢柱的承载能力,而拉索初始应力是影响预应力撑杆钢柱稳定性能的重要因素.以设置斜向撑杆的预应力撑杆钢柱为研究对象,重点研究其初始预应力的确定方法,基于理论推导建立了其初始预应力的计算公式.此外,根据所建立的初始预应力计算公式,讨论了屈曲荷载与初始预应力的关系以及拉索刚度、撑杆刚度和撑杆倾角对初始预应力的影响.研究还表明:过大的初始预应力反而会降低这类结构的屈曲荷载.     

方钢管约束混凝土桥墩拟静力试验

为研究不同约束形式及混凝土墩身与承台间的连接构造对桥墩试件的抗震性能和各项指标的影响规律，设计1根采用混合接头连接的装配式方钢管约束混凝土桥墩试件（SYP-GT4试件）、1根方钢管约束的整体现浇混凝土桥墩试件（SYZ试件）和1根方形截面的整体现浇混凝土桥墩试件（SFZ试件）。在桥墩墩帽处采用位移加载方式完成构件的拟静力试验，观察试件的破坏过程以及破坏模式，分析了桥墩的破坏形态、荷载-位移滞回曲线、荷载-位移骨架曲线、延性、耗能等特征参数。结果表明，3根混凝土桥墩试件的破坏形态基本一致，二者均为整体压弯破坏模式。SYZ试件与SFZ试件相比，水平峰值荷载提高了46.5%，滞回耗能能力更优，均有很好的延性性能，表明方钢管约束的整体式桥墩抗震性能优于现浇混凝土桥墩；SYP-GT4试件与SYZ试件相比，水平峰值荷载数值相接近，位移延性系数提高了24.1%，残余位移小，变形恢复能力较优，滞回曲线呈现更饱满的梭形，无明显捏缩，连接构造对强度和刚度退化的影响较小，两者抗震性能接近。     

考虑自由段受荷的锚杆变形和承载特性研究

针对锚杆端部的拉拔荷载由锚固段的锚固体和自由段的锚固体共同承受的特点,采用反映土锚界面抗剪强度衰减的双折线模型,基于荷载传递理论推导得到锚杆抗拔力与位移之间的解析关系式,工程实例计算结果验证了理论推导的正确性.计算结果表明:自由段受荷后对锚杆的刚度和承载力都有明显的提高,且随着自由段长度的增加,其承载力会有所提高,但锚杆整体刚度却在降低,因此在预应力锚杆的设计与施工中应合理地选择自由段长度.     

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。     

混凝土结构植筋连接件剪拉性能试验研究

为了研究剪拉作用下混凝土结构植筋连接件的力学性能,以荷载形式及加载方式为主要研究参量,对4组混凝土结构植筋连接件进行单剪和剪拉耦合作用加载试验。通过植筋连接件(试件)的承载力、刚度及滞回曲线等分析;结果表明:单剪荷载作用下的试件承载力、刚度和耗能性能等均大于剪拉耦合荷载作用状态;加载方式不影响试件的承载力、刚度及破坏状态等。     

钢筋环扣连接的叠合梁柱节点力学性能研究

提出一种叠合梁柱节点的钢筋环扣连接技术,对4个试件进行低周往复加载试验,研究节点的滞回性能,耗能能力、刚度退化等力学性能。试验结果表明：钢筋环扣连接节点在低周往复荷载作用下的承载力和刚度退化方面优于现浇与弯锚节点。在此基础上,采用ABAQUS对不同弯折高度的钢筋环扣连接节点进行单调加载计算分析,参数分析结果表明：增加钢筋环扣的弯折高度会降低节点的抗弯刚度,但在节点受拉钢筋屈服后,其承载力下降较缓。     

外置金属阻尼器的新型自复位约束砌体墙抗震性能研究

研制了一种同时布置体内无黏结预应力筋和外置金属阻尼器的新型自复位约束砌体墙,通过拟静力试验研究了该自复位墙在低周反复荷载作用下的滞回性能,重点探明了预应力筋初始预应力、金属阻尼器屈服荷载大小对其耗能性能的影响,最后基于试验结果建立了数值分析模型.研究表明:该自复位约束砌体墙滞回曲线呈"旗形",在较大位移下未出现明显的损伤,且在加载及卸载过程中没有明显的强度和刚度退化;随着预应力筋初始预应力的增加,墙体的自复位性能增强,但其耗能能力会降低;随着金属阻尼器屈服荷载的增大,墙体的耗能能力增强,但会产生少量的残余变形;数值模拟结果与试验结果吻合较好,表明本文所提出的分析模型能较好地模拟该自复位约束砌体墙的力学行为.