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摘要:
超高性能混凝土(Ultra-high performance concrete,UHPC)和再生混凝土(Recycled aggregate concrete,RAC),碳足迹低,属于“低碳混凝土”。将再生混凝土梁受拉侧或侧壁的部分RAC用UHPC替换,形成“绿色低碳”UHPC-RAC组合截面,以提高力学性能。采用工厂预制工艺,制作了预制UHPC-RAC组合梁。通过四分点抗弯性能试验,分析了受拉UHPC厚度、UHPC-RAC结合面粗糙度和侧壁UHPC高度,对预制UHPC-RAC组合梁破坏机制、承载力、变形和初始刚度的影响规律,提出了承载力计算公式。研究表明:与RAC梁相比,预制UHPC-RAC组合梁随受拉UHPC厚度的增加,形成的UHPC-RAC穿筋结合面,限制了开裂后UHPC剥离脱落;增加界面粗糙度,阻滞了水平裂缝的延展,初始刚度可提高16.6%;随受拉UHPC钢纤维拔出,荷载-位移曲线下降明显,待再生混凝土压溃后,仍有较高的残余强度。预制UHPC-RAC组合梁的开裂荷载和极限荷载,分别增加63.1%和22.9%,截面抗弯刚度、初始刚度均得到明显改善。组合截面内钢筋、UHPC和RAC协同受力,应变沿截面高度线性变化,符合平截面假定;将截面应力等效分布后,推导了预制UHPC-RAC组合梁的受弯承载力计算公式,计算结果与试验值吻合较好。
摘要:
将优势互补的超高性能混凝土(Ultra-high performance concrete,UHPC)和再生混凝土(Recycled aggregate concrete,RAC)组合设计为预制UHPC-RAC组合柱。以箍筋位置、UHPC壁厚和UHPC-RAC结合面粗糙度为参数,设计制作了7个预制UHPC-RAC组合短柱,通过轴压试验,分析了破坏形态、材料应变、荷载-位移曲线、承载力、泊松比和损伤等性能参数。结果表明:预制UHPC-RAC组合短柱改善了RAC短柱的破坏形态,因外围UHPC与箍筋形成组合作用对内部RAC约束效果的不同,分为强约束的剪切压溃破坏和弱约束的外壁UHPC劈裂破坏;配箍UHPC及其厚度的增加,增强了外围UHPC的约束作用,提高了预制UHPC-RAC组合短柱的轴压刚度和受压承载力,最大可提升93.3%和97.4%,降低了泊松比和损伤指数,其中泊松比的变化范围为0.26~0.18;UHPC-RAC结合面粗糙度对轴压性能呈现有利影响但差异较小。强约束效果保证了高性能材料力学性能的发挥,采用叠加原理,建立了可准确计算强约束预制UHPC-RAC组合柱的受压承载力计算公式,并提出了预制UHPC-RAC组合短柱的设计要求,提升材料的利用率。
摘要:
聚丙烯(Polypropylene,PP)纤维灌浆料是一种高性能水泥基复合材料,具有高强、阻裂和增韧的特点,在预制构件进行钢筋套筒灌浆连接时,可以充分填补构件单元间的接缝及套筒内的空腔,提高界面的连接性能。在构件连接部位形成的混凝土-灌浆料-混凝土(CGC)连接节点的双界面的抗剪性能是保证结构整体安全性的关键。考虑键槽高度、界面配筋率、轴向压力和灌浆料饱满度,研究了低周往复荷载下CGC连接节点的破坏模式、抗剪承载力、刚度、耗能和延性的变化规律。结果表明:CGC连接节点破坏形态以界面水平贯穿裂缝为主,轴向压力的增加使键槽发展出斜向裂缝的同时,节点呈现“X”型剪切斜裂缝;增大键槽高度和轴向压力,能提高CGC连接节点的抗剪承载力、刚度和耗能,但降低了节点的延性;其中,键槽高度由6 mm提升至12 mm和18 mm,节点抗剪承载力提升11%和43%,刚度提升11%和14%,但延性降低10%和21%;界面配筋率的增大改善了节点的抗震性能,而套筒内灌浆料的缺失使节点抗剪承载力和刚度均有下降。根据CGC连接节点的破坏模式,解析了节点双界面剪应力的组成,基于叠加原理建立了CGC连接节点双界面的抗剪承载力计算公式,计算结果与试验值吻合较好。