基于高强灌浆料的浆锚搭接试验研究

来源 :北京建筑大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:luowencheng7758258
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近年来,我国建筑行业发展的一大趋势是住宅产业化,住建部等有关部门多次发文,要求提高装配式构件在建筑物中的使用率,争取逐步实现住宅产业化;实现住宅产业化不仅可以提高施工效率,降低建造成本,缩短建筑物的建造周期,保证建筑在全生命周期的质量,而且绿色环保,有利于生态文明建设。大力推广装配式混凝土结构是实现这一目标的重要途径,而节点连接问题一直都是制约装配式混凝土结构发展的关键因素,只有预制构件节点的性能得到保证,整个装配式建筑的安全性、适用性以及耐久性才能够得到保证,住宅产业化才能够早日实现。本文在国内外节点连接研究成果的基础上,对用于装配式混凝土结构中的约束浆锚搭接连接技术进行了改进,用一种自主研发的高强灌浆料代替普通灌浆料,提出了一种新型的基于高强灌浆料的约束浆锚搭接连接技术,并总结出这种新型连接技术搭接长度与螺旋箍筋配箍率之间的关系式;为研究这种新型连接技术的受力性能,分别以钢筋直径、搭接长度为变量,设计制作了96个基于高强灌浆料的浆锚搭接试件,对试件进行单向拉伸试验,并利用有限元软件ABAQUS对试验过程进行了数值模拟,对比试验结果与模拟结果,说明本文采用的有限元计算方法可行性较高,计算结果可信度较高;在此基础上,用本文所采用的限元方法继续研究了成孔直径和螺旋箍筋配箍率对这种新型连接技术的影响;此外,还将这种新型连接技术应用到剪力墙中,研究现浇墙体与采用这种新型连接技术的预制墙体在抗震性能方面的差别。本文的主要内容及成果如下:(1)总结了相关学者对装配式混凝土结构中节点连接问题的研究成果,并结合我国装配式混凝土结构的发展现状,对现有的约束浆锚搭接连接技术进行了改进,提出了一种新型的基于高强灌浆料的约束浆锚搭接连接技术,并推导出针对本文这种新型连接技术的理论计算公式。(2)为更加深入的研究本文这种新型的基于高强灌浆料的约束浆锚搭接连接技术的受力性能,分别以钢筋直径,纵筋搭接长度为变量,设计制作了16组共96个试件,并根据《钢筋机械连接技术规程》(JGJ 107-2016)中的规定,对这96个试件进行单向拉拔试验。通过观察试件在加载过程中受力纵筋的屈服荷载,螺旋箍筋的应变,试件的极限荷载以及裂缝的分布及发展状况,进而分析螺旋箍筋应变的变化规律,裂缝产生的原因等等,最后给出这种新型的基于高强灌浆料的约束浆锚搭接连接技术的极限搭接长度。(3)利用ABAQUS有限元软件模拟了本文所有试验过程,并将模拟结果与试验结果对比,模拟结果与试验结果吻合度较高,证明本文采用的有限元计算方法可行性较高,计算结果可信度较高。(4)在试验模拟的基础上,采用有限元软件ABAQUS继续研究了成孔直径和螺旋箍筋配箍率对这种新型连接技术的影响。模拟结果表明:在规范允许范围内,试件的承载能力随着螺旋箍筋配箍率和成孔直径的增加而增加;通过增加变量进行研究,对这种新型连接技术的性能有了更加深入的了解,为装配式结构节点的设计与应用提供了理论依据。(5)在之前模拟的基础上,将本文这种新型的基于高强灌浆料的约束浆锚搭接连接技术应用于钢筋混凝土剪力墙结构,研究了现浇剪力墙与采用这种新型连接技术的预制剪力墙在抗震性能方面的差别。利用有限元软件ABAQUS模拟了3片现浇墙体和3片采用这种新型连接技术的预制墙体,对比分析二者的荷载位移曲线、极限承载力、弹性阶段刚度和延性等抗震性能指标。模拟结果表明,采用这种新型的基于高强灌浆料的约束浆锚搭接连接技术的预制剪力墙与现浇剪力墙有着近乎相同的极限承载力,且延性指标优于现浇剪力墙,可以推广使用。本文对新型的基于高强灌浆料的约束浆锚搭接连接技术进行了理论和试验分析,并利用有限元软件ABAQUS对这种新型连接技术进行了数值模拟;研究了不同变量对这种新型连接技术的影响规律,以及现浇剪力墙与采用这种新型连接技术的预制剪力墙在抗震性能方面的差别,为设计和科研人员提供理论依据。
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