改性灌浆料力学性能及在RC节点中的应用研究

摘要

钢筋混凝土高层框架结构由于其自身受力特点，普遍存在柱混凝土强度高于梁的情况，节点混凝土由于要与柱保持一致，因此施工存在诸多不便，如工艺繁琐、协调困难、质量不佳等。因此，有人提出节点按梁混凝土浇筑，即所谓的“夹心节点”，可以较好地解决上述问题。然而，夹心节点也存在不足，由于节点按梁混凝土浇筑，相当于人为地降低了节点强度，核心区将出现“软心”问题，影响节点性能。鉴于此，本文提出采用灌浆料浇筑节点，利用灌浆料的“高强”来加强夹心节点的“软心”。为考察这一想法的可行性，本文进行了一系列的试验研究及理论分析，具体内容和成果如下:
　　 (1)灌浆料工作性能试验研究
　　 通过坍落扩展及L型仪试验，考察了加水量、豆石含量这两个研究参数对灌浆料坍落扩展度、T500流动时间、L型仪高度比的影响，得到了豆石型改性灌浆料的合理配比。
　　 (2)灌浆料基本力学性能试验研究
　　 以灌浆料类型、加水量、豆石含量为研究参数，研究了上述参数对灌浆料基本力学性能的影响，给出了灌浆料尺寸效应、强度转化、龄期强度等公式，对比了灌浆料与混凝土单轴受压应力-应变曲线之间的异同，给出了不同参数下灌浆料单轴受压应力-应变曲线方程。
　　 (3)灌浆料夹心节点试验研究
　　 通过7个灌浆料夹心节点和1个混凝土节点的抗震试验，研究了不同浇筑方式、不同节点配箍率、不同梁柱混凝土等级、不同核心区浇筑材料对节点抗震性能的影响，全面分析对比了节点的破坏模式、钢筋应变、抗震性能、变形性能。研究表明，浇筑方式、梁柱混凝土等级、核心区浇筑材料对节点性能影响较小，节点配箍率影响较大;灌浆料夹心节点破坏模式与混凝土节点相同;钢筋应变分布及发展规律差别不大;抗震性能基本相同，变形性能灌浆料夹心节点稍好，灌浆料夹心节点可行。
　　 (4)灌浆料夹心节点数值分析
　　 采用ABAQUS有限元软件对影响灌浆料夹心节点性能的剪压比、配箍率、轴压比等因素进行了参数分析，考察了上述参数对节点性能的影响。研究表明，梁柱混凝土等级、核心区浇筑材料对节点性能影响较小，剪压比、配箍率、轴压比影响较大;按照本文建模过程得到的模型试件的裂缝发展、破坏模式、钢筋应变等结果与试验结果吻合较好，本文建模过程可靠;相同条件下，灌浆料夹心节点受力性能稍好于混凝土节点，灌浆料夹心节点可行。
　　 (5)灌浆料夹心节点受力机理及设计方法
　　 在试验研究、数值分析基础上，分析了灌浆料夹心节点受力机理，考察了节点核心区剪力传递规律，给出了节点设计方法。研究表明，灌浆料夹心节点受力模型与混凝土节点相同，即也通过桁架机构、斜压杆机构、约束机构受力;灌浆料夹心节点桁架机构传递的剪力份额明显低于混凝土节点;灌浆料夹心节点设计方法基本与混凝土节点相同，只需改变个别参数取值。

目录

声明

摘要

1．绪论

1．1．研究背景

1．1．1．节点研究的必要性

1．1．2．节点施工问题

1．1．3．节点施工问题的解决方法

1．2．灌浆料研究现状

1．2．1．灌浆料国外研究现状

1．2．2．灌浆料国内研究现状

1．2．3．灌浆料研究小结

1．3．节点研究现状

1．3．1．节点国外研究现状

1．3．2．节点国内研究现状

1．3．3．节点研究小结

1．4．本文的研究目的及内容

1．4．1．研究目的

1．4．2．研究内容

1．5．本章小结

参考文献

2．灌浆料工作及力学性能试验研究

2．1．灌浆料工作性能试验研究

2．1．1．试验原材料及性能

2．1．2．试验配比

2．1．3．试验方法

2．1．4．试验结果及分析

2．2．灌浆料力学性能试验研究

2．2．1．试验目的

2．2．2．试件设计

2．2．3．试验方法

2．2．4．试验结果及分析

2．3．本章小结

参考文献

3．灌浆料夹心节点试验研究

3．1．试验目的

3．2．试件设计

3．3．试验加载方案

3．3．1．加载装置

3．3．2．加载制度

3．4．量测内容及方法

3．4．1．量测内容

3．4．2．量测方法

3．5．试验结果及分析

3．5．1．试验现象

3．5．2．应变分析

3．5．3．抗震性能分析

3．5．4．变形分析

3．6．本章小结

参考文献

4．灌浆料夹心节点数值分析

4．1．ABAQUS简介

4．2．有限元模型的建立

4．2．1．材料本构模型

4．2．2．钢筋-混凝土之间的粘结-滑移模型

4．2．3．单元类型及建模

4．2．4．边界条件及加载方式

4．2．5．非线性方程组求解

4．3．模型有效性验证

4．3．1．裂缝开展

4．3．2．滞回曲线

4．4．参数分析

4．4．1．参数设计

4．4．2．破坏模式

4．4．3．应变分析

4．4．4．骨架曲线

4．5．本章小结

参考文献

5．灌浆料夹心节点受力机理及设计方法

5．1．灌浆料夹心节点破坏模式及设计控制体系

5．2．灌浆料夹心节点受力机理

5．2．1．传统节点核心区受力模型

5．2．2．灌浆料夹心节点核心区受力模型

5．2．3．灌浆料夹心节点核心区剪力传递规律

5．3．灌浆料夹心节点设计方法

5．3．1．抗剪承载力公式

5．3．2．最大剪压比

5．3．3．最小配箍率

5．3．4．贯穿节点梁柱纵筋直径限制条件

5．4．本章小结

参考文献

6．结论与展望

6．1．主要工作及结论

6．2．主要创新点

6．3．研究展望

攻读博士期间发表的论文

致谢