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目前,胶合木/竹-混凝土组合梁(Timber/Bamboo-concretecompositebeams,简称TCC/BCC梁)的研究与应用主要集中在混凝土板的“湿”连接方面,即上部混凝土板通过现浇方式与木/竹梁结合在一起,其在施工效率、力学性能及长期变形等方面存在明显缺陷,而基于“干”连接的装配式组合梁可以有效克服上述问题,是TCC/BCC研究的新方向。设计出同时具备高刚度、高承载力、高延性,且便于装配施工的新型连接件是发展装配式TCC/BCC性能的关键。本文基于活性粉末混凝土(Reactivepowderconcrete,简称RPC)与钢螺杆的复合,提出了插销式RPC-螺杆复合连接件(Plug-inRPC-threadedrodcompositeconnector,简称P型连接件),并开展了P型连接件的推出试验和装配式BCC梁的抗弯试验,研究复合连接件的构造方法,评估组合梁的抗弯性能,主要研究内容与结论如下:
(1)以混凝土板厚及连接件长度为设计参数,开展了12组试件的推出试验,研究表明:混凝土板中,预埋竹块的表观密度对连接件抗剪切刚度有密切影响;随着连接件连接端长度的增加,连接件刚度增长逐渐变缓,受加工精度的影响,在连接件长度过大的情况下,会出现刚度下降的趋势;连接件刚度随锚固端厚度的增加而增加,但当锚固厚度达到一定值后,提高作用趋于稳定。
(2)以连接件外径及螺杆直径作为设计参数,开展了9组试件的推出试验,研究表明:连接件的承载力和刚度均随外径和螺杆直径的增加而增加,但连接件外径对抗剪切性能的影响明显高于螺杆直径;随RPC面积和螺杆面积比(Arpc/As)的增大,复合连接件的延性逐步降低。因此,应该合理控制其截面积比值,在本文试压条件下,Arpc/As的上限值可取为12。
(3)采用典型复合连接件,开展了3个大尺寸BCC梁的抗弯试验,研究表明:连接件等效间距对抗弯性能有重要影响,减小连接件间距,BCC梁的抗弯刚度增大,但其延性明显减低;增加混凝土板厚可以改善BCC梁的延性,但增大了构件的自重,综合分析,增大板厚对组合梁力学性能的提升能力有限。
(4)采用Abaqus建立了装配式BCC梁的有限元模型,并基于试验数据,验证了该模型的有效性。在此基础上,采用该模型对连接件的等效间距开展计算分析,结果表明:为保证BCC梁在破坏前具有必要的延性,复合连接件的等效间距应该具有合理的上、下限值,对于外径典型的复合连接件,等效间距的下限值与上限值分别可取为225mm与500mm。
本研究提出的新型连接件及相关设计方法,对装配式BCC梁的进一步研究与应用提供了基础性数据。
(1)以混凝土板厚及连接件长度为设计参数,开展了12组试件的推出试验,研究表明:混凝土板中,预埋竹块的表观密度对连接件抗剪切刚度有密切影响;随着连接件连接端长度的增加,连接件刚度增长逐渐变缓,受加工精度的影响,在连接件长度过大的情况下,会出现刚度下降的趋势;连接件刚度随锚固端厚度的增加而增加,但当锚固厚度达到一定值后,提高作用趋于稳定。
(2)以连接件外径及螺杆直径作为设计参数,开展了9组试件的推出试验,研究表明:连接件的承载力和刚度均随外径和螺杆直径的增加而增加,但连接件外径对抗剪切性能的影响明显高于螺杆直径;随RPC面积和螺杆面积比(Arpc/As)的增大,复合连接件的延性逐步降低。因此,应该合理控制其截面积比值,在本文试压条件下,Arpc/As的上限值可取为12。
(3)采用典型复合连接件,开展了3个大尺寸BCC梁的抗弯试验,研究表明:连接件等效间距对抗弯性能有重要影响,减小连接件间距,BCC梁的抗弯刚度增大,但其延性明显减低;增加混凝土板厚可以改善BCC梁的延性,但增大了构件的自重,综合分析,增大板厚对组合梁力学性能的提升能力有限。
(4)采用Abaqus建立了装配式BCC梁的有限元模型,并基于试验数据,验证了该模型的有效性。在此基础上,采用该模型对连接件的等效间距开展计算分析,结果表明:为保证BCC梁在破坏前具有必要的延性,复合连接件的等效间距应该具有合理的上、下限值,对于外径典型的复合连接件,等效间距的下限值与上限值分别可取为225mm与500mm。
本研究提出的新型连接件及相关设计方法,对装配式BCC梁的进一步研究与应用提供了基础性数据。