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发展装配式结构能够推动产能升级、提高建造效率、现场施工节能减排,符合绿色发展理念,对于装配式混凝土框架结构,构件特别是竖向传力构件的连接方式当前是关键技术难点。直接搭接是钢筋在混凝土中最为简单的连接方式,但由于普通混凝土固有的脆性,故而钢筋在混凝土中直接搭接长度过长,难以直接应用于装配式结构中。超高性能混凝土(UHPC)是一种具有高强度、高粘结性、高耐久性和高耐损性的新型结构材料。采用UHPC作为装配式柱搭接段后浇材料,可以显著缩短钢筋搭接长度,形成可靠的柱—柱连接区域,在地震作用下,构件本身的破坏要先于连接区域的破坏,使装配式柱具备等同现浇效果。另外,将超高性能混凝土用于装配式结构,可大幅简化施工工作量、降低工程造价,具有一定意义。本文首先对UHPC钢筋搭接材性块进行了试验研究,在此基础上设计制作了塑性铰区采用超高性能混凝土装配式柱试件,并对其进行试验研究和理论分析。主要研究内容如下:
(1)通过4组UHPC钢筋搭接材性块拉拔试验及7个塑性铰区采用UHPC装配式柱抗震性能试验,结果表明本试验采用超高性能混凝土作为装配式柱搭接段后浇材料的装配方式具有一定可靠性。
(2)通过拟静力试验,研究了各柱在地震作用下各项性能指标,试验结果表明:塑性铰区采用UHPC装配式柱在各个方面可达到等同现浇效果;随着搭接长度的增加,装配式柱承载力逐渐增加,变形能力与耗能能力明显提高;将装配式柱搭接段设置于塑性铰区并采用UHPC后浇可替代搭接区段部分抗剪箍筋;在本试验轴压比范围内,增加轴压比可以提高UHPC装配式柱的承载力;搭接段设置短钢筋可提高柱受弯承载力并改变装配式柱破坏形态,使塑性铰区上移。
(3)根据试验结果,对塑性铰区采用UHPC装配式柱的抗弯承载力进行分析,认为平截面假定适用于搭接区截面承载力计算且搭接段钢筋在屈服点后产生滑移;结合本构方程与截面分析,提出UHPC装配式柱试件正截面受弯承载力计算公式,理论计算值与试验测试值吻合良好,可为工程设计提供参考。
(4)在平截面假定、UHPC本构关系的基础上,考虑UHPC的抗拉作用,提出UHPC装配式柱在各特征点的变形计算方法,通过本次试验对提出的位移计算方法进行验证,通过比较可知提出的变形计算模型具有一定的可靠性。
(1)通过4组UHPC钢筋搭接材性块拉拔试验及7个塑性铰区采用UHPC装配式柱抗震性能试验,结果表明本试验采用超高性能混凝土作为装配式柱搭接段后浇材料的装配方式具有一定可靠性。
(2)通过拟静力试验,研究了各柱在地震作用下各项性能指标,试验结果表明:塑性铰区采用UHPC装配式柱在各个方面可达到等同现浇效果;随着搭接长度的增加,装配式柱承载力逐渐增加,变形能力与耗能能力明显提高;将装配式柱搭接段设置于塑性铰区并采用UHPC后浇可替代搭接区段部分抗剪箍筋;在本试验轴压比范围内,增加轴压比可以提高UHPC装配式柱的承载力;搭接段设置短钢筋可提高柱受弯承载力并改变装配式柱破坏形态,使塑性铰区上移。
(3)根据试验结果,对塑性铰区采用UHPC装配式柱的抗弯承载力进行分析,认为平截面假定适用于搭接区截面承载力计算且搭接段钢筋在屈服点后产生滑移;结合本构方程与截面分析,提出UHPC装配式柱试件正截面受弯承载力计算公式,理论计算值与试验测试值吻合良好,可为工程设计提供参考。
(4)在平截面假定、UHPC本构关系的基础上,考虑UHPC的抗拉作用,提出UHPC装配式柱在各特征点的变形计算方法,通过本次试验对提出的位移计算方法进行验证,通过比较可知提出的变形计算模型具有一定的可靠性。