现浇钢筋混凝土框架结构施工缝抗震性能

论文摘要

施工缝是混凝土施工过程中的停歇位置，在现浇结构中，施工缝是不可避免的。施工缝是保证结构安全性和整体性的重要因素，处理不好，极易成为结构上的薄弱部位，对结构抗震极为不利。虽然在地震区带有施工缝的现浇钢筋混凝土框架结构已经广泛应用，但有关留置有施工缝的框架柱的抗震性能试验到现在为止还没有做过。因此，结合大连市城乡委员会的科技项目—《钢筋混凝土框架结构施工缝的留设位置和处理方法》，本文主要做了如下工作： 采用不同的施工缝接缝面处理方法，对带有施工缝的混凝土立方体试块的粘结劈裂抗拉强度进行了试验研究。试验结果表明，各种接缝面材料中，粉煤灰改性砂浆的劈裂抗拉强度最大，效果最好。其次是水泥膨浆和接缝混凝土，接缝面不铺筑任何接缝面材料的试块，劈裂抗拉强度最小。同时，用Photoshop图形处理软件，运用有关像素亮度值的统计信息，对劈裂面的密实度和平整度进行了评价。并给出了劈裂抗拉强度和折算轴拉强度与像素亮度标准偏差之间的关系式，为劈拉断裂面的评价提出了新思路。最后，从微观和宏观上，分析了接缝材料对粘结劈拉强度的影响。 通过13根留有施工缝柱和整浇柱的伪静力试验，研究了轴压比、施工缝接缝面处理方法对柱抗震性能的影响，对构件的破坏特征、承载能力、滞回曲线、骨架曲线、位移延性、以及刚度退化进行了对比分析。试验结果表明，在轴压比比较低的情况下，有施工缝柱的承载能力会降低3％～7％，位移延性系数降低最大可以达30％以上。钢筋的滑移和滞回曲线的捏缩要比整浇柱的严重。随着轴压比的增加，施工缝对结构的影响减弱。在较高的轴压比下，施工缝对构件的抗震性能影响已不显著。表明轴向压力对施工缝处的抗剪性能是有利的，它推迟了施工缝的开裂，避免了施工缝处的钢筋在混凝土中的过度滑移和构件的过早破坏。继续浇筑新混凝土之前，在施工缝处铺一层粘结层可以有效改善施工缝接缝面的性能。最后，从施工方法、受力性能、界面处理、轴向压力等方面，对有施工缝柱抗震性能低于整浇柱的原因进行了理论分析。 通过伪静力试验，对带有施工缝的两层两跨钢筋混凝土框架的抗震性能进行了试验研究，主要考虑了轴压比、施工缝及其接缝面处理方法对框架抗震性能的影响。将整浇框架作为对比试件，对框架的破坏特征、承载能力、滞回曲线、骨架曲线、位移延性、刚度退化以及残余变形进行了对比分析，并建立了框架的恢复力模型。结果表明，带有施工缝的框架位移延性系数低于整浇框架约11％，有施工缝框架的相对变形大于整浇框架约4.1％～5.1％；当施工缝不认真处理时，会在框架中形成薄弱跨。施工缝对结构的承载能力和刚度退化影响不显著。

论文目录

• 独创性说明
• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 选题的意义
• 1.2 各国规范比较
• 1.2.1 美国规范
• 1.2.2 加拿大规范
• 1.2.3 我国规范
• 1.2.4 希腊规范
• 1.3 国内外对施工缝力学性能的研究
• 1.3.1 国内对施工缝性能的研究
• 1.3.2 国外对施工缝性能的研究
• 1.4 影响施工缝质量的主要因素
• 1.4.1 施工缝留设位置应符合的原则
• 1.4.2 影响施工缝质量的主要因素
• 1.5 实际施工中施工缝处出现的问题
• 1.5.1 施工缝的留设位置
• 1.5.2 对施工缝危害性的两种看法
• 1.5.3 混凝土抗压强度未达到1.2MPa
• 1.5.4 接缝面处理不好
• 1.6 钢筋混凝土框架结构震害特点
• 2 混凝土施工缝接缝面劈拉强度试验研究
• 2.1 试验概况
• 2.1.1 试件材料和尺寸
• 2.1.2 施工缝接缝面材料
• 2.1.3 加载装置与试验过程
• 2.2 试验结果与分析
• 2.2.1 试验结果
• 2.2.2 试验结果分析
• 2.3 劈拉断裂面破坏特征与分析
• 2.3.1 劈拉断裂面破坏特征
• 2.3.2 断裂面分析
• 2.4 施工缝接缝面粘结机理
• 2.4.1 没有铺任何粘结层的施工缝接缝面
• 2.4.2 直接铺接缝混凝土的施工缝接缝面
• 2.4.3 铺水泥膨浆的施工缝接缝面
• 2.4.4 铺有粉煤灰改性砂浆的施工缝接缝面
• 2.5 结论
• 3 现浇钢筋混凝土框架柱施工缝抗震性能试验研究
• 3.1 试验概况
• 3.1.1 试件设计
• 3.1.2 钢筋混凝土材料的力学性能
• 3.1.3 试件浇筑方法
• 3.1.4 施工缝处浇筑质量的超声波无损检测
• 3.1.5 试验装置
• 3.1.6 加载制度及测试内容
• 3.1.7 试验轴压比与设计轴压比的关系
• 3.2 试验结果分析
• 3.2.1 破坏特征
• 3.2.2 滞回曲线
• 3.2.3 钢筋应变
• 3.2.4 承载力分析
• 3.2.5 位移延性分析
• 3.2.6 刚度退化
• 3.2.7 骨架曲线
• 3.3 影响有施工缝柱抗震性能的因素
• 3.3.1 浇筑方法
• 3.3.2 施工缝降低了构件的抗剪性能
• 3.3.3 施工缝接缝面是否铺有粘结层
• 3.3.4 轴向压力的影响
• 3.4 结论
• 4 现浇钢筋混凝土框架施工缝抗震性能研究
• 4.1 试验概况
• 4.1.1 试件设计
• 4.1.2 钢筋混凝土材料力学性能
• 4.1.3 试件浇筑方法
• 4.1.4 加载制度和试验步骤
• 4.1.5 试验测试内容
• 4.2 试验结果分析
• 4.2.1 试验现象描述与分析
• 4.2.2 滞回曲线分析
• 4.2.3 承载能力
• 4.2.4 变形能力
• 4.2.5 刚度退化和残余变形
• 4.2.6 耗能能力
• 4.3 恢复力模型
• 4.3.1 恢复力特性曲线的特点
• 4.3.2 恢复力特性曲线的确定
• 4.4 结论
• 5 钢筋混凝土结构地震损伤模型研究
• 5.1 引言
• 5.2 地震损伤模型
• 5.2.1 损伤指数
• 5.2.2 单参数损伤模型
• 5.2.3 双参数损伤模型
• 5.3 本文提出的损伤模型
• 5.3.1 震害等级和损伤指数
• 5.3.2 数据预处理
• 5.3.3 损伤模型的建立
• 5.3.4 结构的综合损伤
• 5.4 地震损伤模型参数的确定
• y和峰值荷载P_max的确定'>5.4.1 屈服荷载P_y和峰值荷载P_max的确定
• y和破坏位△_u'>5.4.2 屈服位移△_y和破坏位△_u
• max'>5.4.3 最大耗能E_max
• 5.4.4 结构的损伤指数
• 5.5 结论
• 6 框架结构地震反应时程分析
• 6.1 运动方程
• 6.2 结构的力学模型
• 6.2.1 层间模型
• 6.2.2 杆系模型
• 6.3 层间恢复力模型
• 6.4 地震波的选择
• 6.5 数值求解方法
• 6.5.1 Wilson-θ法
• 6.5.2 拐点处理
• 6.6 弹塑性时程分析程序
• 6.7 数值分析结果
• 6.7.18 度多遇地震作用下的结构时程分析
• 6.7.27 度罕遇地震作用下的结构时程分析
• 6.8 误差分析
• 6.9 结论
• 7 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表学术论文情况
• 创新点摘要
• 致谢
• 大连理工大学学位论文版权使用授权书