pk-混凝土非预应力方向拼接叠合板受力性能研究

pk-混凝土非预应力方向拼接叠合板受力性能研究

土叠合楼板结构形式的优点混凝土预埋砌块是在预制混凝土预埋砌块中形成的预埋混凝土预埋板。预制混凝土砌块的双向压力真的达到了预埋混凝土的双向压力。这是混凝土覆盖层的一种推广应用的形式。其优点如下:(1)横向穿孔钢筋的设置,使得叠合板非预应力方向传力直接,实现了真正意义上的预应力混凝土双向叠合楼板;(2)大大增加了新老混凝土的叠合面积,且肋上孔洞内混凝土形成的“销栓效应”进一步保证了叠合板的叠合面抗剪能力及整体性;(3)楼板的施工不需要设置模板,且普通跨度(跨度小于6.6m)的预制构件无需设置支撑,减少了施工工序,大大缩短了施工工期;(4)拼缝上设置的拼缝防裂钢筋,有效的增强了叠合板拼缝处的抗裂性能;(5)综合经济效益高,节约施工成本。1混凝土连接板的试验方案1.1预制底板构件的制作本试验将6块尺寸为1090mm×490mm的PK混凝土预制小拼块横向拼接,每两块预制小拼块之间留有10mm的空隙用于砂浆抹缝,从而得到一个尺寸为1090mm×2990mm的预制底板构件。预制构件制作完成后,在预制构件肋上孔洞处穿上横向穿孔钢筋,拼缝处放置拼缝防裂钢筋,拼缝防裂钢筋放置在横向穿孔钢筋上方。再在预制构件上浇筑一层相同的叠合层混凝土形成叠合板。1.1.1预应力钢筋混凝土制作(1)由于本试验只研究PK混凝土拼接叠合板,即PK预应力混凝土叠合楼板非预应力方向,带肋预制板底预应力钢筋基本不发挥作用,因此预制小拼块板底不设预应力钢筋,用6@200×200构造钢筋网片代替,放置在距板底15mm处;(2)混凝土等级为C50。实心平板厚30mm,肋高65总高95mm;(3)每个板肋中放置16钢筋,其距板肋顶高度为15mm;(4)肋上孔洞面积为110mm×25mm,洞与洞之间相隔90mm;(5)预制小拼块间间距为10mm,用M15砂浆灌缝。1.1.2横向穿合板钢筋设计(1)叠合层总厚度为90mm,板肋以上叠合层厚度25mm,叠合板总高度120mm;(2)横向穿孔钢筋采用10@200;(3)叠合层混凝土强度等级为C30;(4)距叠合板顶面15mm处放置8@200×6@200钢筋网片;(5)拼缝处放置6防裂钢筋网片。1.2裂缝强度及加载在支座和每个拼缝处布置百分表,用于量测支座沉降和板的挠度。板侧涂大白,用放大镜观测构件开裂并记录实际开裂荷载Fcr。开裂后用裂缝宽度检测仪量测受拉主筋处的裂缝宽度,并画出裂缝分布图及裂缝宽度增长曲线。正式加载时,应根据预先估计的构件开裂荷载和极限荷载理论计算值分级加载。开始时,每级荷载取开裂荷载理论值的20%;待到达开裂荷载理论值的90%后,每级荷载取开裂荷载理论值的5%,并缓慢加载;构件开裂后及未达到使用荷载(极限荷载的2/3)时,每级荷载取使用荷载的20%;到达使用荷载后,每级荷载取使用荷载的10%;构件加载至极限荷载的90%以后,每级荷载取使用荷载的5%,此后连续缓慢加载直至构件破坏。每级加载完成后,持荷时间为15min。混凝土开裂即马上读取百分表及应变片的变形值。2试验结果及分析2.1叠合板延性试验加载前期,荷载与挠度呈线性关系。开裂以后,叠合板P-f曲线呈塑性发展趋势,曲线斜率虽然一直缓缓变小,外加荷载仍然以较快的速度稳固增加,没有出现回跌现象。加载到极限状态时,外加荷载增长缓慢,而板的挠度急剧增加,最终叠合板由于挠度率先到达跨度的/50(54mm)而破坏,极限荷载为55.1kN,较估算的钢筋全断时的极限荷载48kN还大。叠合板破坏后分5级卸载,板的变形有一定程度的回复,裂缝也出现一定程度的闭合,说明所试验的叠合板延性良好。试验中,叠合板的整个变形过程与整浇板十分相近,P-f曲线也与整浇板相似。2.3叠合板钢筋应变叠合板的受力主钢筋为510横向穿孔钢筋,其测点布置如(图1)。(图1)为拼缝1处穿孔钢筋与拼缝钢筋的荷载-应变曲线。钢筋的荷载-应变曲线大致走向与叠合板的荷载-挠度曲线一致,钢筋应变测点所得结果基本可以信任。在外加荷载小于8kN前,曲线基本呈线性,且斜率较大,钢筋应变增加很缓慢;此后板开裂,叠合板刚度渐渐变小,钢筋应变随着外加荷载的增加而增加,速率比弹性阶段越来越大,直到外加荷载达到45kN以后,钢筋应变达到2000,钢筋开始屈服。屈服后,钢筋应变迅速增加,而外加荷载上升的很缓慢。最后,叠合板破坏时,钢筋应变达到6000~10000。通过拼缝1、2、3中主受力钢筋与拼缝钢筋应变的对比,发现拼缝处主钢筋受力与拼缝钢筋相差不大。拼缝处砂浆在自重下便开裂,随后拼缝处主钢筋和拼缝钢筋成为叠合板受弯构件承受板底拉应力的主角。在拼缝2、3处,拼缝处钢筋应变甚至略大于主受拉钢筋,尤其在拼缝3处,拼缝钢筋测点应变甚至比主受拉钢筋应变大将近1000。可见在拼缝处,拼缝钢筋大大的发挥了为主受拉钢筋分担拉应力的作用,甚至分担了近一半多的受拉应力,使得拼缝处主受拉钢筋应力大大减小。3pk预应力混凝土拼接叠合板开裂荷载(1)PK预应力混凝土拼接叠合板沿非预应力方向的受力情况与整浇构件十分相近。(2)PK预应力混凝土拼