预制混凝土装配整体式剪力墙结构钢筋集束连接机理研究

摘要

预制混凝土装配整体式剪力墙结构因具有较大的侧向刚度和较好的抗震性能在中高层装配式混凝土建筑结构形式选用中占主要比例。本文主要通过理论模型分析，结合现有的试验数据进行验证，辅助进行数值参数分析和有限元模拟等方式对预制混凝土装配整体式剪力墙结构钢筋集束连接的传力机理进行研究，具体的研究内容和成果包括:
　　(1)利用简化的局部粘结滑移本构关系，结合连续性本构关系分析不同状态下钢筋锚固长度范围内的钢筋应力应变和滑移量的分布。随后，把分布关系应用到离散的钢筋粘结滑移模拟分析上，构造出离散的局部粘结滑移模型，并通过已有的试验结果验证该分析方式的准确性。通过大量现有的试验数据分析侧向拉压应力对提出的离散局部粘结滑移模型的应力参数和滑移参数的影响，并结合钢筋肋的形状进行理论分析。在进行弹性状态下不同锚固长度的钢筋峰值应变计算的基础上，分析钢筋塑性对局部粘结滑移性能的影响，提出简化的屈服后局部粘结滑移模型，通过已有的试验数据进行验证性对比分析。
　　(2)根据现有的间接搭接受拉试验的破坏机理，提出反映裂缝角度变化、发展顺序和粘结应力分布特征的变角度剪压场传力模型。推导了不考虑箍筋约束时的间接搭接最优搭接净间距的计算分析公式，分析了箍筋约束下最优搭接净间距的影响因素。根据分析结果认为间接搭接粘结应力可以分解为基本粘结应力和反映间接搭接特性的间距影响因子。最后，利用现有的试验数据分析了间接搭接变形能力和搭接净间距、搭接长度、保护层厚度和混凝土强度等参数的关系。
　　(3)通过对连续钢筋的应力应变本构关系分段处理，建立了能反映搭接区段刚度变化特征的搭接等效模型，根据搭接性能的退化特征得到本构关系屈服后的变化规律。随后，分别针对包含等效搭接模型的钢筋混凝土梁的截面本构和悬臂柱构件的推覆性能进行搭接模型的参数分析。
　　(4)根据现有的集束连接试验，总结提出两种破坏模式;根据试件预留孔道内外纵向钢筋的应变发展规律，对集束连接的整体性和粘结性能进行评价分析，并分析与现浇构件不同的两段不连续的钢筋塑性区分布。结合提出的等效搭接模型，建立能反映集束连接特点的预制装配剪力墙有限元模型，对模型的荷载位移曲线、钢筋塑性区分布模式和混凝土受拉受压损伤发展情况进行对比分析。
　　本文最后对研究内容和成果进行了系统总结，并提出了之后亟待解决的相关问题和进一步的研究方向。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．2 预制装配剪力墙的研究进展

1．2．1 湿式连接

1．2．2 千式连接

1．3 预制装配集束连接研究

1．4 钢筋搭接研究现状

1．4．1 粘结滑移的研究

1．4．2 间接搭接的研究现状

1．4．3 钢筋搭接的模拟方法研究现状

1．5 本文的主要研究工作

第2章 变形钢筋局部粘结滑移

2．1 局部粘结滑移特性说明

2．1．1 钢筋粘结滑移离散说明

2．1．2 局部粘结滑移连续性模型

2．1．3 连续性模型钢筋峰值应变

2．1．4 高向玲试验模型验证

2．2 侧向拉压对特性参数影响分析

2．2．1 侧向应力试验概况

2．2．2 试验结果与计算

2．2．3 侧向应力理论分析

2．3 钢筋塑性阶段局部粘结滑移

2．3．1 钢筋塑性对局部粘结滑移的影响机理分析

2．3．2 Shima试验验证

2．4 本章小结

第3章 钢筋间接搭接工作性能

3．1 间接搭接传力原理

3．1．1 间接搭接传力模型

3．1．2 间接搭接传力试验验证

3．2 单向受拉间接搭接钢筋工作性能

3．2．1 间接描接强度特性

3．2．2 间接搭接变形能力

3．3 本章小结

第4章 钢筋搭接的模拟分析方法

4．1 搭接钢筋等效分析模型

4．1．1 搭接钢筋等效上升段模型

4．1．2 搭接钢筋等效模型单向退化分析

4．2 搭接钢筋等效模型截面本构参数分析

4．2．1 钢筋混凝土截面本构

4．2．2 搭接钢筋等效模型中的参数分析

4．3 搭接钢筋等效模型Pushover分析

4．3．1 简化计算方法

4．3．2 参数分析

4．4 本章小结

第5章 剪力墙集束连接破坏模式机理分析

5．1．1 拉拔试验

5．1．2 剪力墙试件单向加载试验

5．1．3 剪力墙试件低周反复加载试验

5．2 集束连接传力机理分析

5．2．1 集束连接整体性分析

5．2．2 剪力墙钢筋塑性变形段分析

5．2．3 剪力墙搭接粘结性能分析

5．3 预制剪力墙有限元分析

5．3．1 建模过程

5．3．2 结果分析

5．4 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 全文结论

6．2 展望

参考文献

附录

作者简介

致谢