结合聚丙烯(Polypropylene,PP)纤维灌浆料高强、阻裂和增韧的特点,在预制构件进行套筒灌浆连接时,可以充分填补构件单元间的接缝及套筒内的空腔,保证构件连接界面的剪力得到有效传递。本文通过对预制构件连接部位形成的混凝土(预制混凝土构件)-灌浆料-混凝土(混凝土楼板)(简称:CGC)连接节点开展低周往复荷载试验,对CGC连接节点的双界面抗剪性能劣化机制、破坏模式和抗震性能进行深入研究,建立了CGC连接节点双界面的抗剪承载力计算公式,可用于装配式混凝土结构连接节点的抗剪承载力设计计算,推动绿色低碳装配式混凝土结构的应用。
依据《钢筋套筒灌浆连接应用技术规程》(JGJ 355—2015)和《装配式混凝土建筑技术标准》(GB/T 51231—2016)相关设计要求,考虑键槽高度、界面配筋率、轴向压力和灌浆料饱满度对CGC连接节点双界面抗剪性能的影响规律,设计并制作了6个CGC连接节点,剪切平面大小为700mm×200mm,并在节点双界面设置了矩形键槽。试验通过200 t水平作动器施加低周往复荷载,1500 t液压千斤顶施加轴向压力,采用位移控制的加载制度,观察并记录了节点双界面裂缝的发展趋势、钢筋应变和荷载-位移曲线的变化规律,分析了低周往复荷载下CGC连接节点的破坏形态、抗剪承载力、刚度、耗能和延性等抗震性能参数,解析了节点双界面剪应力的组成。
试验现象和数据结果表明:①低周往复荷载下,CGC连接节点破坏形态以界面贯穿裂缝为主。轴向压力的增大,一方面使界面主应力的方向由平行于剪切面转变为向下部构件倾斜。另一方面增强了剪压应力状态下键槽的抗剪作用,阻滞了剪切平面因黏结破坏而直接水平贯通,因而节点最终破坏形态由仅呈现水平贯通裂缝,转变为水平贯通裂缝和“X”型剪切裂缝的耦合状态。②当套筒内灌浆料饱满度为30%时,受剪钢筋与灌浆料间黏结面积减少,在低周往复荷载下套筒内钢筋发生黏结滑移。③键槽高度由6mm增大至12mm和18mm,CGC连接节点的抗剪承载力分别提高了11%和43%,刚度分别提高了11%和14%,但延性降低了10%和21%;轴向压力增大220kN,抗剪承载力提高了3.69倍,但延性降低了16%;界面配筋率增大0.26%,节点抗剪承载力和延性分别提高了51%和6%;而套筒内灌浆料缺失70%导致受剪钢筋发生粘结滑移,使得抗剪承载力和刚度分别降低了29%和4%。④CGC连接节点达到峰值荷载前,界面相对滑移较小,节点抗剪承载力主要由界面黏聚力和键槽抗剪力组成;峰值荷载后,随着节点界面相对滑移的增大,界面黏聚力和键槽抗剪力失效,此后仅由受剪钢筋的销栓力和轴向压力产生的界面摩擦力组成。⑤根据CGC连接节点的破坏模式,明确了节点双界面抗剪承载力由界面黏聚力、键槽抗剪力、受剪钢筋产生的界面摩擦力、销栓力和轴向压力产生的界面摩擦力五部分组成,依据叠加原理建立了CGC连接节点双界面的抗剪承载力计算公式。
采用聚丙烯纤维灌浆料填补预制构件连接接缝以及灌浆套筒的空腔可以提高预制构件连接节点界面的抗剪性能。本文揭示了低周往复荷载下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,解析了节点双界面剪应力的组成,依据叠加原理建立了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。
聚丙烯(Polypropylene,PP)纤维灌浆料作为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(预制混凝土构件)-灌浆料-混凝土(混凝土楼板)(简称:CGC)连接节点,其双界面的抗剪性能是保证结构整体安全性的关键。因此,对地震作用下CGC连接节点的双界面抗剪性能劣化机制、破坏模式和抗震性能进行深入研究,有助于装配式混凝土结构的精细化数值分析,推动绿色低碳装配式混凝土结构的应用。
本文通过低周往复荷载试验,研究了键槽高度,界面配筋率、轴向压力和灌浆料饱满度对CGC连接节点的破坏模式、抗剪承载力、刚度、耗能和延性等参数的影响规律。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6mm提升至12mm和18mm,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;最后,根据CGC连接节点的破坏模式,解析了连接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,可用于装配式混凝土结构连接节点的抗剪承载力设计计算,促进工程应用。
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。