预制柱连接部位抗剪性能试验研究.pdf

柳旭东等:预制柱连接部位抗剪性能试验研究DOI:10.13905/j.cnki. dwjz.2015.10.031预制柱连接部位抗剪性能试验研究柳旭东,王东辉,郭红玲,刘英亮,刘帅(中国中建设计集团有限公司辽宁分公司,沈阳110015)【摘要】装配式混凝土框架结构具有构件加工精度高、施工速度快、节省模板材料及环境影响小等优点。预制框架柱的安全连接是装配式混凝土框架结构实现的难题,通过灌浆料将工厂预制柱连接为整体,如何保障预制柱连接部位的使用安全性是研究的重点。本文以3个装配式混凝土柱为研究对象,开展了装配式混凝土柱抗剪试验研究。试验结果表明,通过灌浆料连接可实现接缝处预制柱抗剪性能达到或接近混凝土柱自身的抗剪性能;有限元数值模拟结果与试验结果趋势一致,有限元数值模拟是准确的。【关键词】装配式混凝土柱;连接部位;抗剪性能;试验研究;有限元模拟【中图分类号】TU375.4【文献标识码】B【文章编号】1001-6864(12015)10-0077-03装配式混凝土结构是以预制构件为主要构1.2试件制作件,经装配、连接而成的混凝土结构。装配式混凝土试件制作全程在专业技术人员指导下进行,采用结构的核心技术为竖向结构体系。柱子是预制的竖实际现场施工工艺程序进行。浇筑预制下柱和预制向受力构件,如何保证柱与柱连接部位的抗剪性能非上柱,如图1(a)所示,在预制上柱的底部预埋钢筋连常重要,目前国内很多学者都研究了装配式结构接套筒并留出套管孔,在灌浆孔和出浆孔内填塞泡沫中节点的受力性能,对预制柱连接部位的研究很少。条防止浇筑试件时混凝土灌入套筒内。为保证试件预制柱的接头部位通过灌浆料连接使其成为一体,预质量,采用钢模板,并在钢模板的相应位置处开洞,确制柱的接头部位在水平剪力作用下能否正常工作是定钢筋的连接套筒位置。在上柱底面的钢模板上,预保证结构整体稳定性的关键,因此,很有必要研究预留导气槽和排气孔。如图1(b)所示,预制下柱的钢筋制柱连接部位处的抗剪性能。伸出钢模板,通过夹具固定位置,用来控制预制下柱1试验概况伸出纵筋的长度,钢筋定位后浇筑预制上柱和预制下1.1试件设计柱,并分别养护至设计强度。设计制作3个试件,截面1550mmx220mx400m,混凝土等级为C55,保护层厚度46mm,纵向受力钢筋4蚰25,剪跨比0.1,受剪区长度40mm,套筒长300mm,直径58mm。纵筋的连接套筒为东京铁钢生产,规格为T丁J:8R-DS,等级为I级。试件编号C-1、C-2、C-3。钢筋的力学性能见表1,混凝土的力学性能见表2。表1钢材力学性能(a)上柱配筋及套管情况屈服强度极限强度弹性模量E钢筋f,/N?mmf/N?mm-2105N.mm-24356101.96表2凝士力学性能试件轴心抗压强度轴心抗拉强度弹性模量E。编号fANm-2f/N?mm-2/104N,mC-132.943.163.47(b)下柱配筋情况C-233.273.183.48图1试件配筋C-333.273.13.48柱连接部位处的处理,在预制上柱的底面和预制8低温建筑技术2015年第10期(总第208期)下柱的顶面的模板上涂抹缓凝剂,拆模后立即用高压荷载持续23min,全程为荷载控制,1000kN之前,采水枪进行冲刷,将表面的水泥冲刷至漏出骨料,然后用100kN为一级荷载:1000kN之后采用50kN为一级进行预制上柱与预制下柱的拼装:首先,将预制下柱荷载。试验主要测量钢筋的应变,荷载作用处的试件安装在支架上,其次,吊裝预制上柱,将两者固定位置位移,柱接头部位处的裂缝。测试方法采用力传感后,使用专用灌浆料注入设备进行灌浆作业,完成试器、位移传感器和黏贴电阻应变片,由数据采集仪记件组装。预留灌浆料试块以监测其强度。试件的连录试验数据。接部位如图2所示。2试验结果和分析由试验装置可知,三试件边界条件一致,均为两端支座,一端预制混凝土上柱,另一端为后灌浆的上下柱接缝。由表3可知,三试件的开裂荷载及最大荷载均超过了计算预期最大值。在加载过程中,靠近两端支座处的试件底部首先出现微小裂缝,随荷载继续施加,试件C-1,C-2裂缝沿45方向向上扩展,接缝部位与两侧构件变形协调;随裂缝宽度不断加大,试件刚度降低,但构件变形继续加大,试件承受的荷载图2柱连接部位不断下降,后灌浆接缝处亦出现竖向裂缝,从图4试件C-1的最终破坏图可知,竖向裂缝并未贯通,灌浆料1.3试验加载方案及试验荷载接缝与两侧构件未发生相对滑动;由图5可知,试件C试件两端均为固支,模拟构件刚接;在柱接头部2随变形继续加大,两侧同时发生剪切破坏。接缝位用500N千斤顶施加竖向荷载,为使荷载均匀传处滑动又将下柱混凝土压碎。试件C-3裂缝由支座递至构件,在千斤顶下设置一块300mmx220mmx处沿60方向向上扩展。期间加载板也产生斜裂缝,30mm的刚性垫板。垫板两端距支座40mm,加载装置由上到下呈八形向下扩展,灌浆部位与两侧预制构件如图3所示。变形相协调;由图6可知,接缝处也出现竖向裂缝,同试件C-1现象相同,竖向裂缝并未贯通。但由于最大荷载较大,垫板下混凝土压碎。受力面积s灌浆料图4C-1破坏图各试件的开裂荷载和最大荷载见表3。表3试件开裂荷载和最大荷载试件C-1试件C-2试件C-3平均值开裂荷载492497.3最大荷载1562168418631703图3加载装置由表3可知,试件平均开裂荷载为497.3kN,最大依据混凝土结构试验方法标准2,根据构件的荷载为1703kN,试件从出现裂缝到最终破坏还有很大截面尺寸、混凝土强度和配筋情况算的试验荷载的最安全储备,表明灌浆料可以满足预制柱在接缝处的抗大值为1373.7kN,试验时,采用分级加载的方式,每级剪要求。