论文部分内容阅读
在装配式混凝土结构中,预制构件之间的连接节点在结构的整体性能、抗震性能等方面起着至关重要的作用。连接节点常位于结构集中受力和传递荷载的关键位置,同时也是装配式混凝土结构的薄弱环节。钢筋灌浆套筒连接是目前最常见的一种连接方法,但国内在该方面研究起步相对较晚,现有灌浆料的开发并不完善,灌浆料脆性大、离散性高,甚至强度不能达标,同时也缺乏灌浆料的韧性对套筒接头锚固性能、抗震性能的影响研究。本文通过将聚丙烯(PP)纤维、聚乙烯醇(PVA)纤维、玄武岩纤维(BF)三种类型的纤维加入灌浆料中,改善灌浆料的抗压、抗折强度等基本力学性能,提高灌浆料的韧性,并提高套筒灌浆连接接头的力学性能。具体研究内容包括三个层次,如下:1.材料层次——研究纤维增强水泥基灌浆料的基本力学性能根据控制变量法开展了灌浆料的纤维适配试验,设计53组试验,每组包含10个试块,测试膨胀率、1d强度、3d强度、28d强度,共530个试块。选用三种纤维类型:PP、PVA、BF。设定四种纤维体积掺量:0.1%、0.3%、0.5%、0.7%,四种纤维长度:3mm、6mm、9mm、12mm;其中PP纤维根据试验情况,增设了PP纤维体积掺量为0.9%的试验组。试验结果表明纤维掺量越大和长度越大对流动性都有消极影响,而对力学性能影响各异,但明显的是纤维提升了灌浆料的韧性,且不降低强度。综合各指标,选取掺量0.5%、长度9mm的PP纤维;掺量0.1%、长度3mm的PVA纤维;掺量0.3%、长度6mm的玄武岩纤维作为最优纤维参数。2.构件层次——研究不同锚固长度下纤维增强灌浆料套筒接头的力学性能。根据控制变量法进行了钢筋灌浆套筒接头的力学性能试验研究,采用全灌浆套筒。研究参数包括:(1)四种灌浆料:基准无纤维灌浆料、PP纤维灌浆料、PVA纤维灌浆料、BF纤维灌浆料;(2)五种钢筋锚固长度:4d、5d、6d、7d、8d。(3)三种加载方案:单向拉伸试验、高应力反复拉压试验、大变形反复拉压试验。共60组,每组3个接头试件,共计180个试件。在三种加载试验中,无纤维灌浆料接头的最小锚固长度为7d,而加纤维的灌浆料接头试件的最小锚固长度可以减至6d。根据循环荷载部分的荷载-位移曲线,可知纤维灌浆料接头在4d和8d两种极端锚固长度下,都表现出更低的残余变形和刚度退化性能。对于同样是钢筋拔出破坏,加纤维灌浆料接头的残余粘结强度提高3.8%～22.8%。3.机理分析层次——研究套筒灌浆连接中纤维增强灌浆料对钢筋的粘结锚固特性。为进一步探讨和验证纤维灌浆料改善锚固效果的机理,在钢筋表面布置应变片,根据控制变量法设计制作12组接头试件,参数包含四种灌浆料以及4d、6d、8d三种锚固长度。进行单向拉伸试验,测试粘结应力分布。结果表明:无纤维灌浆料(JZ)组的试件,在三种锚固长度下都呈“△”分布,而纤维灌浆料对应的粘结应力分布更加均匀,呈“马鞍形”或“斜梯型”分布。掺纤维接头的峰值应力也实现有效降低。另外PP纤维试件的初始段灌浆料利用率较高,灌浆料整体受力性较好。因此,纤维可以改善灌浆料内力分布,降低峰值应力,减缓应力集中,从而提高灌浆套筒的承载力。另外PP纤维灌浆料成本仅增加1.23%,PVA和BF纤维增加2.98%,特定量的纤维对灌浆料成本提高幅度不大,性价比较高。