装配式混凝土粘结面与叠合梁的受力性能试验研究

发布时间：2020-11-20 12:12

　　 随着“绿色建筑”理念的提出,建筑工业化的进程在当今建筑行业已进入快速发展的时代。装配式混凝土结构是实现建筑工业化的主要建筑结构形式之一。在各类装配式混凝土结构中,装配式混凝土叠合构件是由预制部分和后浇部分组合而成的构件,其成型过程是在预制部分混凝土上浇筑一层后浇混凝土。装配式混凝土叠合构件预制部分和后浇部分能否共同工作主要取决于粘结面的粘结力学性能。在装配式混凝土结构中,叠合梁都是楼盖中主要的水平构件,叠合梁的受力性能对楼盖结构整体性能甚为重要。依据我国相关规范规定,叠合梁预制部分在制作时应伸出封闭箍筋,这给后浇混凝土中的纵向钢筋的安装带来诸多不便。因此,欲推广装配式混凝土结构,就必须对装配式混凝土粘结面的粘结力学性能和配置组合封闭式箍筋叠合梁的受力性能开展深入研究。本文首先开展了预制与后浇混凝土粘结后试件在静态荷载和动态冲击荷载作用下力学性能的研究。然后参考国内外有关规定和资料,提出新的组合封闭箍筋形式,并通过试验对配置组合封闭箍筋的混凝土叠合梁在单调静力荷载作用下的受弯性能进行研究。采用有限元软件ABAQUS进行仿真模拟计算,并得到试验结果验证。通过理论、试验和数值分析相结合的方法对装配式混凝土粘结面和叠合梁的受力性能进行了系统的研究。主要研究工作及成果如下:(1)对预制混凝土与后浇混凝土粘结后劈裂抗拉性能和抗折性能进行试验研究,结合方差分析,研究了粘结浇筑方式、粘结面粗糙度、后浇混凝土强度等级、温度和冷却方式等因素对装配式混凝土粘结面在静态荷载作用下粘结力学性能的影响。(2)利用Φ74mm变截面钢质SHPB装置对预制混凝土与后浇混凝土粘结后试件进行动态冲击劈裂抗拉试验,研究了不同粘结面粗糙度类型(A型、B和C型)和不同应变率(28s-1 46s-1和69s-1)对其动态劈裂抗拉力学性能的影响及变化规律,为推广装配式混凝土结构的应用提供试验依据。(3)通过配置组合封闭式箍筋的新型装配式叠合梁与配置传统封闭式箍筋普通叠合梁及整浇梁受弯性能试验,详细的描述了在弯矩荷载作用下各试件梁试验现象、裂缝开展情况、破坏形态,得出关键位置处混凝土和钢筋的荷载—应变曲线。各试件梁破坏形态均为适筋破坏,都可分为弹性阶段、屈服阶段、破坏阶段三个阶段。四根试件梁在每个阶段的试验过程和现象相似性程度较高。(4)基于试验结果,对比分析了配置箍筋帽为双钩型和J型组合封闭箍筋的叠合梁与配置传统封闭式箍筋叠合梁及整浇梁的承载能力、位移延性、钢筋应变、裂缝、抗弯刚度等,并对配置箍筋帽为双钩型和J型组合封闭箍筋的叠合梁提出设计建议与构造要求。(5)以大型通用有限元软件ABAQUS为工具,建立特殊浇筑形式下的装配式混凝土叠合梁模型,对其在混凝土应力应变、纵筋应力、箍筋应力、构件挠度、构件承载能力等进行计算机仿真模拟分析,总结变化规律,得出结论,为工程实践提供参考。
【学位单位】：安徽理工大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU398.9
【部分图文】：

?测试件放入电热恒温干燥箱内设置高温温度。试验中所用电热恒温千燥箱为浙江??华南仪器设备有限公司制造，如图２－２所示，型号为１０１－３Ａ型，额定温度３００°Ｃ，??容积为５０Ｘ６０Ｘ７５ｃｍ３，通电加热，从常温开始快速升温，逐渐加热到试验中所设??定的温度，设置温度分别为ＫＫＴＣ、２０ＣＴＣ和３００°Ｃ。因为混凝土是一种导热性能??较差的热惰性材料，所以如果将混凝土试块加热至内外温度相同，一般需要较长??时间，至少需要５－６个小时，而且在实际工程项目中，混凝土在高温条件下的内外??温度一般来说并不相同，再者由于本试验中混凝土试件尺寸比较小，所以最终决??定采用快速加热法，在分别达到设定温度ＨＸＴＣ、２０ＣＴＣ和３００°Ｃ后，恒温半个小??时后将试块取出放置在空气中自然冷却。??８ＬＵ／??（ａ）水平向淺筑?（ｂ）竖直向淺筑??图２－１混凝土粘结浇筑方式??Ｆｉｇ．２－１?Ｐｏｕｒｉｎｇ?ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ?ｏｆ?ｃｏｎｃｒｅｔｅ??图

?测试件放入电热恒温干燥箱内设置高温温度。试验中所用电热恒温千燥箱为浙江??华南仪器设备有限公司制造，如图２－２所示，型号为１０１－３Ａ型，额定温度３００°Ｃ，??容积为５０Ｘ６０Ｘ７５ｃｍ３，通电加热，从常温开始快速升温，逐渐加热到试验中所设??定的温度，设置温度分别为ＫＫＴＣ、２０ＣＴＣ和３００°Ｃ。因为混凝土是一种导热性能??较差的热惰性材料，所以如果将混凝土试块加热至内外温度相同，一般需要较长??时间，至少需要５－６个小时，而且在实际工程项目中，混凝土在高温条件下的内外??温度一般来说并不相同，再者由于本试验中混凝土试件尺寸比较小，所以最终决??定采用快速加热法，在分别达到设定温度ＨＸＴＣ、２０ＣＴＣ和３００°Ｃ后，恒温半个小??时后将试块取出放置在空气中自然冷却。??８ＬＵ／??（ａ）水平向淺筑?（ｂ）竖直向淺筑??图２－１混凝土粘结浇筑方式??Ｆｉｇ．２－１?Ｐｏｕｒｉｎｇ?ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ?ｏｆ?ｃｏｎｃｒｅｔｅ??图

凝土力学性能试验方法标准》（ＧＢ／Ｔ５００８１－２００２）的标准试验方法，Ｔ型钢条分别??放置在待测试件的顶部和底部，并上下同预制与后浇混凝土粘结面对齐，然后利??用万能压力试验机根据标准试验方法进行粘结劈裂抗拉试验，如图２－３所示。移去??Ｔ型钢条按照标准试验方法进行粘结后抗压试验。??粘结后试件劈裂抗拉强度和抗压强度分别按式（２－１）和（２－２）计算：??ｆｓｔ?＝?２Ｆ＇ｌ?ｎＡ?二?Ｑ．＆ｉｌＦ＇ｌ?Ａ?（２－１）??ｆ〇＝ＦＪＡ?（２－２）??式中：／ｓｔ＿粘结面劈裂抗拉强度，ＭＰａ；??石一粘结面抗压强度，ＭＰａ；??Ｆｊ一粘结面劈裂抗拉破坏时荷载，Ｎ；??Ｆ２—粘结面抗压破坏时荷载，Ｎ；??Ａ一粘结面截面面积，ｍｍ２。??ｍ國??１?：丄丨??图２－３混凝土粘结劈裂抗拉试验??Ｆｉｇ．２－３?Ｔｅｓｔ?ｏｆ?ｂｏｎｄｉｎｇ?ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ?ｔｅｎｓｉｌｅ?ｓｔｒｅｎｇｔｈ??２．３试验结果与分析??２．３．１试验现象??在本试验常温条件下（２０°Ｃ），试件劈裂抗拉破坏均发生在预制与后浇混凝土??粘结面上，在浇筑后浇部分混凝土过程中，它的水泥浆体与预制构件混凝土的骨??料相互胶结
【参考文献】

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本文编号：2891399