预压力装配式混凝土结构构件无粘结界面剪切性能研究

作     者：杨森 

作者单位：沈阳建筑大学 

学位级别：硕士

导师姓名：阎石

授予年度：2019年

学科分类：08[工学] 081304[工学-建筑技术科学] 0813[工学-建筑学] 

主      题：预压力 装配式混凝土结构 无粘结界面 剪切性能 有限元分析 静力试验 

摘      要：如今,节能环保越来越成为未来各行各业的发展趋势。而建筑行业作为巨大的能源消耗行业,长期以来,传统的湿作业现浇钢筋混凝土结构生产效率低,经济消耗大,而装配式建筑这一概念的提出不仅使建筑行业向节能环保型发展,同时又能提高生产效率、节约资源。装配式建筑的连接方式作为结构中重要组成部分直接影响结构的性能,所以其连接方式的研究成为学者们研究热点及重点。其中,无粘结界面的装配式混凝土结构是一种干连接结构体系,具有施工方便、成本低等特点,通过施加一定的预压力,可使该结构体系具有一定整体性和抗水平荷载能力,可应用在混凝土风机塔筒等结构体系中,为工程设计奠定理论基础。以无粘结界面的装配式混凝土结构为背景,在界面施加不同的预压力进行剪切性能研究。采用理论分析、试验验证和数值模拟相结合的方法,旨在研究该种单体连接平面界面的静力抗剪能力和变形性能。主要研究内容包括:(1)通过理论分析的方法进行无粘结界面摩擦特性的研究和装配式混凝土结构构件的受力分析,掌握界面的摩擦机理并使结构构件在发生界面破坏前不发生其他破坏,为有限元分析和试验提供基本条件。(2)通过单调静力加载试验方法研究装配式混凝土结构构件无粘结界面剪切性能。设计并制作了五组钢筋混凝土结构构件,每组结构构件均由3个混凝土构件组成。试验部分详细介绍了装配式混凝土结构构件无粘结界面剪切试验的设计概况、加载制度、试验过程、观察到各个试验装配式混凝土结构构件的破坏现象,分析并总结了预压力对结构构件的破坏模式、极限承载力、界面滑移刚度以及界面应变分布和界面优先破坏区域的影响规律,并得出其抗剪强度及变形表达式。(3)利用ABAQUS软件进行了无粘结界面装配式混凝土结构构件有限元分析。将预压力施加到模型试件中,通过在水平方向施加不同预压力、在竖直方向采用相同加载制度的单调静力加载,进行试件的有限元数值计算,分析试件的破坏模式、极限承载能力、界面滑移刚度、界面应力分布及界面优先破坏区域等剪切性能。在此基础上定义滑移延性系数来反映其破坏规律,为相似剪切破坏提供模型参考。试验和有限元分析结果均表明:随着预压力的增加,装配式混凝土结构构件的抗剪承载力在增强,结构构件的破坏形态由滑移破坏逐渐变为滑移和材料关联破坏,再变为材料破坏,并且预压力对无粘结界面的应力分布也有着很大的影响。