预制混凝土异形块体成型关键工艺及力学性能研究.pdf
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1、2 0 1 6年第 2期 2月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 C HI NA C0 NCRE T E AND C EME NT P R0DUC T S 2 01 6 No 2 F e b r u a r y 预制混凝土异形块体成型关键工艺及 力学性能研究 褚云朋, 王 嵘, 古 松, 姚 勇 ( 西南科技大学 , 绵 阳 6 2 1 0 1 0 ) 摘要 : 通过 对预 制混凝 土异形块体 关键成型 工艺控制 , 以保证块体制作质量及 结构装 配的可实施性 。基于试验 研究及有限元建模分析, 研究了单个块体受压力学性能及块体间相互作用后的力学性能, 给 出了裂缝发展趋势, 确定 出了薄弱位置
2、 , 并建议应在 竖向开孔位置加 配钢筋, 以避免因过早裂缝形成及开展 导致的块体失效, 降低块体承载力。 关键词 : 混凝土预制异形块 ; 力学性 能; 裂缝发展 A b s t r a c t : T h e k e y f o r m i n g p r o c e s s e s o f p r e f a b ri c a t e d s e l f - l o c k i n g c o n c r e t e a b n o r m a l b l o c k s a r e c o n t r o l l e d t o e n s u r e q u a l i t y a
3、n d a s s e mb l y s t r u c t u r e B a s e d o n t h e e x p e ri me n t a l s t u d y a n d f i n i t e e l e me n t s i mu l a t i o n me t h o d ,t h e me c h a n i c a l p r o p e r t i e s o f a s i n g l e b l o c k a n d b e t w e e n b l o c k s a f t e r t h e me c h a n i c a l p r o p e
4、 rt i e s o f i n t e r a c t i o n a r e s t u d i e d , c r a c k d e v e l o p me n t i s g i v e n ,a n d t h e w e a k p o s i t i o n i s d e t e r mi n e d ,wh i c h r e c o mme n d s t h e v e rt i c a l o p e n i n g p o s i t i o n s h o u l d b e a r r a n g e d r e i n f o r c e me n t t
5、 O a v o i d p r e ma t u r e c r a c k s d u e t o t h e f a i l u r e t o c a r r y o u t the b l o c k , r e d u c e b l o c k b e a ri n g c a p a c i t y Ke y wo r d s : P r e f a b r i c a t e d c o n e r e t e a b n o rm a l b l o c k s ; Me c h a n i c a l p r o p e r t i e s ; Cr a c k d e
6、v e l o p me n t 中图分类号 : T U 5 2 8 7 9 文献标识码 : A 文章编号 : 1 0 0 0 4 6 3 7 ( 2 0 1 6 ) 0 2 3 8 0 4 、 0前 言 目前 国内外钢筋混凝土和预应力混凝土简支 桥梁中绝大部分梁采用预应力钢筋混凝土 , 墩 台采 用现浇钢筋混凝土 , 严重制约 了桥梁的施工速度 。 对 中小跨 度桥梁 , 墩 台采用石预制块砌筑 , 块体 间 要采用砂浆进行砌筑 , 方 能作 为结构使用 , 施工周 期长 , 依据我 国现行 G B 5 0 0 1 7 -2 0 1 1 砌体结构设 计规范 及 G B 5 0 2 0 3 -
7、2 0 1 1 砌体结构工程施工质 量验收规范 的相关规定 , 为避免整体倾倒 , 一次 性可砌筑的最大高度受块体厚度影响较大 , 砌体水 平平整度及 竖向垂直度偏差尺寸也均要求 较为严 格 , 尤其块体 间如不采用 自锁 。 在不采用砂浆进行 填充情形下很有可能在施工阶段发生砌体局部垮 塌 , 甚至引发结构整体倒塌 , 高边坡结构更是如此 , 异形预制混凝 土块体用于护坡结构中的优 势更为 明显 。 为提高 中小跨度钢筋混凝土梁桥建设速度 、 缩 短建设周期 , 特发 明了一种具有 自锁功能的预制钢 筋混凝土块体装配式桥梁墩 台的施工方法( 专利 申 请号: 2 0 1 3 1 0 5 8
8、9 7 7 2 9 ) ,设计了一种具有块体间自 锁功能 的新型预制小体积钢筋混凝土块体 , 块体 自 重小于 5 0 k g , 便于搬运。整体由单个预制块拼装而 成 ,水平方 向通过预制块楔 口的水平 自锁力连接 , 竖向通过穿插预应力钢筋在竖向形成整体 。考虑块 一 3 8一 体间快速组装 的方法 安装 时不需要大型 吊装设 备 。 可将其应用于中小跨径的简支梁桥及边坡护坡 结构 中。 一 般来说 强度等级高的块体抗弯 、 抗拉 强度 也越高 , 因而相应桥台的抗压强度也高 。此外 , 块体 规则度对桥台的抗压强度影响也很 大 对单个预制 块体在整体结构 中会受到压力 , 块体咬合在一起
9、后 会产生剪力作用 , 需要明确块体如何抵抗这些破坏 作用 , 本文通过试验及有 限元分析 , 探讨了新 型预 制钢筋混凝土块体的破坏模式及 承载能力 , 为工程 应用提供参考 。 1 预制混凝土块体制作及关键工艺控制 1 1 结构装配工艺 依据所要完成的墩台或护坡受力实际, 预制块 体可采用素混凝土或在其 内部加配受力钢筋 , 以保 证块体装配成整体结构后 在承受水平力作用时不 被压碎或者拉裂 : 竖 向则采用连接钢筋穿过块体上 的竖向孔洞 , 后采用拧紧螺母的方法对钢筋施加预 紧力 , 以用来加强竖 向块体 间的连接 。 提高 结构竖 向连接整体性 。预制块细部构造及尺寸见 图 1 。 1
10、 2 块体成型关 键工艺及控制 要使得结构整体力学性能可靠 , 单块块体的制 作尤为重要 : 在模具制作过程中, 需要提高模具 壁厚 , 壁厚宜在 3 mm及 以上 , 以保证 在浇筑振捣过 种 迅 , 汤婷婷 , 叶献国 反复荷载下钢筋混凝土柱数值模拟研究 该模型有较广泛的适用性。 ( 2 ) 运用本文基 于纤维单元 的有限元建模方法 建立 的有 限元模 型可 以较好 地反 映出钢筋混凝 土 柱在低周反复荷载情况下的荷载一 挠度关系。 ( 3 ) 基 于纤维单元的有 限元模型在模 拟钢筋混 凝土柱低周反 复作用下所得滞 回曲线 的准确度 略 高 于基 于实体单元所得基 于实体单元 的有限元模
11、 型所得结果 , 但前者进行 了较多 的理论假设 , 无法 反映出构件 的破坏过程及形态 , 不适用于精细化的 有限元分析 。 参考 文献 : 1 解琳琳, 叶献国, 种迅, 等 钢筋混凝 土柱低周反复 试验 数值 分析的参数研究 J 土木工程学报, 2 0 1 2 ( S 1 ) : 2 7 3 2 7 7 【 2 】 Z h a n g Y , H a r r i e s K Y u a n W E x p e ri me n t a l a n d n u me r i c al i n v e s t i g a t i o n o f t h e s e i s mi c p e r
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