装配式钢筋混凝土梁柱节点抗冲击性能研究

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近年来,预制装配式钢筋混凝土结构由于其施工简便及节能环保等优点而被广泛使用,常用的结构体系有墙板体系、框架体系等,梁柱节点作为预制装配式钢筋混凝土框架结构中的关键部件,其安全性对结构整体安全有着重要影响。装配式结构在服役期间,会遭受重物撞击等偶然荷载的横向冲击作用。虽然研究者对钢筋混凝土(RC)柱、钢筋混凝土(RC)梁和钢结构梁柱节点进行了大量的低速冲击试验,但预制装配式(PC)梁柱节点在冲击载荷作用下的冲击性能研究较少,亟待开展系统的研究。本文选取预制装配式钢筋混凝土框架结构中边柱节点作为试验研究对象,在参考现有RC梁、RC柱的抗冲击性能试验基础上,设计简化梁柱节点试验模型。通过在原有落锤试验装置中增加蝶形弹簧和液压千斤顶改进试验装置,设计并进行了预加轴力的PC梁柱节点和RC梁柱节点的低速冲击试验。分别对3个预制柱及叠合梁装配的PC梁柱节点和3个普通RC梁柱节点进行了柱端预加轴力和梁端预加集中力的落锤冲击试验,对比分析了两种梁柱节点的破坏形式、冲击力、支座反力、耗能能力、变形和受力特性。并且,通过数值仿真模拟,对两种节点的冲击性能进行了进一步的参数分析。结果表明:在冲击能量为25.313kJ时,RC梁柱节点与PC梁柱节点裂缝发展变化与破坏形态基本一致,PC梁柱节点预制混凝土与后浇混凝土交界面处无明显破坏。在39.513kJ-55.193kJ冲击能量范围内,PC梁柱节点破坏情况比RC梁柱节点严重,特别是预制混凝土与后浇混凝土交界面处,后浇坐浆层区域混凝土大面积脱落,裂缝集中于节点核心区与交界面处。在39.513kJ-55.193kJ冲击能量范围内,相同的冲击荷载作用下,PC梁柱节点与RC梁柱节点的挠度和力的响应过程无明显差异。在25.313kJ-39.513kJ冲击能量范围内,PC梁柱节点与RC梁柱节点均保持良好的能量耗散能力。PC梁柱节点的整体性及耗能能力低于RC梁柱节点,随着冲击能量的增加,两者能量耗散能力差距增大。有限元参数化分析表明在冲击能量为25.313kJ时,随着轴压比增大,梁柱节点破坏程度和位移峰值均减小,冲击力峰值增大。
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