装配式结构超高性能混凝土钢筋连接试验研究

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预制构件的钢筋连接技术是保证装配式混凝土结构受力的关键问题,可靠的连接技术可保证钢筋有效传力,使装配式混凝土结构具有良好的整体性和抗震性能,达到等同现浇的目的。超高性能混凝土(UHPC)是一种具有高强度、高韧性和高耐久性的水泥基复合材料,它与钢筋的粘结强度大幅度提高,可有效减小钢筋的搭接长度。预制构件通过钢筋搭接后浇UHPC的方式进行连接,不仅施工方便、操作简单,还可以改善装配式结构的受力性能,具有广泛的应用前景。本文主要研究UHPC钢筋连接性能及搭接长度试验,主要内容如下:(1)通过90个钢筋搭接对拉试件,研究了UHPC纤维掺量、钢筋搭接长度、配箍率以及采用机械锚固措施对搭接性能的影响,试验记录了裂缝开展状况、破坏形态、荷载、滑移量、箍筋应变等内容。试验结果表明搭接试件破坏形态有劈裂破坏、钢筋拔出破坏、钢筋拉断破坏和剪拉破坏4种类型,增加钢纤维掺量、搭接长度、配箍率,采用端头弯钩措施均可提高搭接试件的峰值荷载。(2)根据搭接试验结果拟合出UHPC钢筋搭接粘结强度公式,分析了UHPC和钢筋界面受力情况,给出了临界搭接长度计算公式。运用中心点法进行可靠度分析,得到不同纤维掺量和采用机械锚固措施时钢筋搭接长度,采用端头弯钩措施的搭接长度约为无措施的0.7倍。(3)借助有限元软件ABAQUS对锚固试件和部分搭接试件进行分析,采用非线性弹簧模拟钢筋与UHPC之间的粘结,模拟结果与试验结果吻合较好。最后模拟了不同直径钢筋的搭接试件,验证了临界搭接长度计算公式的准确性。
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