吳麗麗，王芮，謝靈慧，賈麗娜

(1.煤炭資源與安全開采國家重點實驗室(中國礦業(yè)大學)，北京 100083；2.中國礦業(yè)大學(北京) 力學與建筑工程學院，北京 100083)

整體裝配式預應力板柱節(jié)點摩擦性能的試驗研究

吳麗麗1,2?，王芮1,2，謝靈慧1,2，賈麗娜1,2

(1.煤炭資源與安全開采國家重點實驗室(中國礦業(yè)大學)，北京 100083；2.中國礦業(yè)大學(北京) 力學與建筑工程學院，北京 100083)

通過對6個整體裝配式預應力板柱結(jié)構(gòu)節(jié)點試件的試驗研究，分析了板柱節(jié)點灌縫的膠結(jié)材料(如細石混凝土)強度、預應力大小、外加劑等因素對板柱節(jié)點界面摩擦性能的影響，并對比了板柱節(jié)點處存在細石混凝土膠結(jié)材料與否時的差異.試驗結(jié)果表明：板柱節(jié)點處灌縫細石混凝土會顯著提高節(jié)點摩擦性能，與不灌縫的節(jié)點試件相比，摩擦性能提高幅度在35%以上.細石混凝土的強度、施加預應力大小、外加劑種類也會不同程度影響節(jié)點的摩擦性能.當細石混凝土立方體抗壓強度由30 MPa增加到40 MPa時，界面摩擦性能提高約9.8%.預應力從300 kN增大到450 kN時，節(jié)點界面摩擦性能提高約55.1%，膨脹劑添加后對節(jié)點界面摩擦性能也有提高作用，但是幅度很小.

整體裝配式；板柱節(jié)點；摩擦性能；預應力；外加劑

整體預應力裝配式板柱結(jié)構(gòu)起源于前南斯拉夫，簡稱IMS體系，它無梁無柱帽，以預制的板和柱作為基本構(gòu)件，在層間施加雙向預應力，使板和柱緊密貼合在一起，通過板柱界面間的摩擦力來提供豎向支撐力[1].唐山地震以后，該結(jié)構(gòu)體系開始傳入中國.在中國陸續(xù)開展了一些研究工作，以北京中國建筑科學研究院為主，編制了CECS 52:2010《整體預應力裝配式板柱建筑技術(shù)規(guī)程》.

近年來國家大力倡導建筑工業(yè)化和住宅產(chǎn)業(yè)化，裝配式混凝土結(jié)構(gòu)已經(jīng)是建筑工業(yè)化的一種重要形式[2]，這使得裝配式混凝土結(jié)構(gòu)成為當前研究熱點.不斷涌現(xiàn)裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的新形式及建造新技術(shù)[3].裝配式板柱結(jié)構(gòu)體系簡單，抗震性能良好，成本低廉，耗能較少，可顯著提高建筑結(jié)構(gòu)的整體質(zhì)量和工業(yè)化程度，提高勞動生產(chǎn)率，能夠充分滿足綠色建筑的要求[4].該結(jié)構(gòu)體系已成功地應用到商住樓[5]、民居、寫字樓[6]等工程中.

在20世紀80年代初，國內(nèi)一些學者開展了預應力板柱結(jié)構(gòu)節(jié)點受力方式和傳力特征的相關(guān)研究.陳惠玲等[7]開展了雙向預應力板柱節(jié)點的低周反復抗彎性能與抗剪特性和卸除錨具的雙向預應力板柱結(jié)構(gòu)摩擦節(jié)點安全性的試驗研究，建立了摩擦節(jié)點結(jié)合面的抗剪計算公式.李郢[8]對摩擦耗能體系預應力板柱結(jié)構(gòu)進行了非線性地震反應分析，分析結(jié)果表明摩擦耗能體系預應力板柱結(jié)構(gòu)是一種減震體系.板柱結(jié)構(gòu)試驗小組(中國建筑科學研究院抗震所)[9]進行了1/3比例空間結(jié)構(gòu)模型在反復水平作用下的相關(guān)試驗，試驗研究表明板柱結(jié)構(gòu)的抗震性能良好，可以滿足一般地震的設防要求，并提出了抗震設計參數(shù)的建議和簡化計算模型.王嫻明等[10]從剛度、強度、延性和耗能等方面分析了摩擦節(jié)點的性能.閻興華等[11]對節(jié)點的承載能力、延性、恢復力特性及受力機理等方面進行了實驗分析，結(jié)果表明節(jié)點承載能力高，延性良好，可以滿足抗震性能.馬云昌等[12]對三個板柱邊節(jié)點和三個板柱中節(jié)點的抗沖切性能進行了研究，指出板柱節(jié)點在不平衡彎矩和沖切力共同作用下的破壞形態(tài)為沖切彎曲復合破壞形態(tài).段洪濤[13]通過試驗發(fā)現(xiàn)板柱結(jié)構(gòu)在受力變形過程中有較大的水平變位，板柱結(jié)構(gòu)的塑性耗能能力不佳，增加配筋率，會對板的延性有不利影響，但是能提高承載力.董挺峰等[14]對無粘結(jié)預應力裝配式混凝土框架節(jié)點的破壞形態(tài)、能量耗散等性能進行了研究，結(jié)果表明無粘結(jié)預應力裝配式混凝土框架節(jié)點具有的耗能能力不如整澆鋼筋混凝土節(jié)點,但其變形恢復能力和延性比現(xiàn)澆混凝土好.陳理卿等[15]研究了預應力混凝土框架耗能能力等方面的影響，分析認為施加預應力可以增強節(jié)點區(qū)域的整體性,提高結(jié)構(gòu)的耗能能力、延性、節(jié)點抗裂能力和極限承載力.

整體預應力板柱結(jié)構(gòu)的傳力方式與普通混凝土框架梁柱體系不同，其抗震工作機理也與一般框架不同.板柱結(jié)構(gòu)不是依靠梁端形成塑性鉸，而是直接通過預應力鋼筋將樓板和柱子相互連接，在預制板柱之間形成摩擦節(jié)點.當?shù)卣鹱饔幂^強烈時，預制柱與板會發(fā)生相對轉(zhuǎn)動，使板柱節(jié)點接觸界面發(fā)生不平衡接觸，這種接觸會使混凝土預制柱在節(jié)點處所受到的水平壓力不在同一作用線上，即產(chǎn)生截面上的不平衡彎矩，板與柱間轉(zhuǎn)角將隨著結(jié)構(gòu)位移的增大而增大，由此依靠縫間摩擦力做功消耗地震能量.當前對板柱間節(jié)點摩擦性能的深入研究尚不多見.

目前，我國現(xiàn)行的CECS 52:2010《整體預應力裝配式板柱結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中提出了節(jié)點處力學計算方法和施工要求[16].但對于預應力板柱結(jié)構(gòu)節(jié)點構(gòu)件連接處的混凝土界面影響因素研究不足，缺乏各因素相互間的微觀協(xié)調(diào)傳力機理，不能給出幾種因素在不同構(gòu)造措施下的統(tǒng)一設計計算方法.

中國建筑科學研究院曾進行了有關(guān)預應力板柱結(jié)構(gòu)預應力摩擦構(gòu)件和同類型鋼筋混凝土試件抗剪性能的對比試驗，提出了預應力板柱結(jié)構(gòu)摩擦節(jié)點的抗剪性能與預制構(gòu)件之間的砂漿粘結(jié)力、預應力大小以及應力筋的抗剪強度等因素的關(guān)系表達式，但是沒有具體給出摩擦結(jié)合面灌縫砂漿或細石混凝土強度和外加劑對于摩擦因數(shù)的影響.易成等[17-18]開展了關(guān)于一體兩介質(zhì)模型抗剪性能研究和兩介質(zhì)接觸面抗剪性能的影響研究，認為有必要充分考慮界面細石混凝土的材料性能對于板柱節(jié)點性能的影響.

與此同時，節(jié)點界面摩擦因數(shù)μ的取值尚有不同見解，混凝土面之間的摩擦因數(shù)可取0.72～0.80，現(xiàn)行CECS 52:2010《整體預應力裝配式板柱結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》[16]中關(guān)于摩擦因數(shù)的取值規(guī)定板柱節(jié)點接縫接觸面處的豎向抗剪承載力由預應力產(chǎn)生的摩擦力承擔，當符合該規(guī)程[16]第5.1.1條規(guī)定時，可取0.7.

在北京原國家建委一局科研所完成的整體預應力裝配式板柱結(jié)構(gòu)的四柱一板靜荷載試驗中，驗證了板四角為純摩擦節(jié)點，得出破壞荷載約為原設計荷載的3.5倍[19].同時又有學者得出，混凝土面之間摩擦因數(shù)可取0.6～0.8.摩擦因數(shù)μ對于光滑接觸面取0.6，對于粗糙接觸面取0.8.因此有必要針對節(jié)點接觸面的模型系數(shù)的取值做進一步研究.

基于國內(nèi)外關(guān)于板柱連接節(jié)點性能的相關(guān)研究成果，綜合考慮實際工程中節(jié)點的構(gòu)造特征和要求，本文設計制作了4組共6個板柱節(jié)點模型試件，試件的尺寸參考《整體預應力裝配式板柱建筑的設計與施工》進行設計.由于試驗條件限制，本文采用簡化的板柱節(jié)點進行加載試驗，分別考慮預應力大小、灌縫材料(本文采用細石混凝土)強度和外加劑(早強劑和膨脹劑)對板柱結(jié)構(gòu)的節(jié)點界面摩擦性能的影響，6個試件中特別制作了一個節(jié)點接觸界面處無灌縫材料的試件，以便與有灌縫材料的試件作對比.

1 節(jié)點摩擦性能試驗設計

1.1 試件設計

如圖1所示,整體預應力裝配式板柱結(jié)構(gòu)，以預制的板和柱作為基本構(gòu)件，在層間施加雙向預應力，使板和柱緊密貼合在一起，通過板柱界面間的摩擦力來提供豎向支撐力.該板柱節(jié)點的關(guān)鍵點有兩個，一個是預制板安裝就位，板角將柱四個面包圍，留出穿筋的明槽，板和柱之間留縫，待此后填縫；二是穿筋施加預應力，板柱間緊密貼合，形成摩擦面.由此可見，該結(jié)構(gòu)板柱節(jié)點形成的關(guān)鍵因素是預應力和板柱間側(cè)面通過灌縫材料形成的摩擦面，而要獲得摩擦面的摩擦性能可以通過在試驗條件下模擬這種接觸狀態(tài)，實現(xiàn)兩個關(guān)鍵因素.理想情況下是設計一個完整的四塊板包圍一根柱的節(jié)點模型，但限于現(xiàn)有試驗條件，本文僅設計了一根柱和單塊板的簡化模型(詳見后文所述)，板柱之間采用灌縫材料粘結(jié)，來近似模擬實際板柱的接觸面灌縫情況.試驗時把柱轉(zhuǎn)動90度，在板端施加豎向壓力模擬預應力(未穿預應力筋的主要原因是由于板、柱尺寸限制，未在板中穿預應力鋼筋，以免構(gòu)件長度太短引起預應力的損失嚴重)，水平橫推板件，來模擬板柱節(jié)點接縫接觸面處的豎向抗剪承載力，從而獲得板柱之間的摩擦性能.所設計的板和柱的尺寸、預應力大小均按照實際工程常用的尺寸，而且灌縫的材料等都是依照規(guī)范和北京中建建筑科學研究院曾經(jīng)承建的實際工程案例進行考慮.雖然本文試驗的簡化模型不能完全再現(xiàn)實際結(jié)構(gòu)，但是它能基本模擬板柱節(jié)點的兩個關(guān)鍵因素，所測數(shù)據(jù)結(jié)果能夠在一定程度上反映節(jié)點的摩擦性能.

圖1 預應力摩擦節(jié)點Fig.1 Prestressed friction joint diagram

本文共設計了6個節(jié)點，試件設計方案見表1.采用單根柱和單塊板作為節(jié)點連接試件，試件加工圖如圖2和圖3所示.板端部施加壓力來模擬實際的預應力，預應力的大小依據(jù)《整體預應力裝配式板柱結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》[16]進行設計，并參考實際工程“天津市友誼路7層板柱-剪力墻結(jié)構(gòu)住宅”，其樓層預應力的綜合軸力在244～649 kN不等(利用CECS 52:2010,整體預應力裝配式板柱結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程公式(4.2.2),計算其預應力綜合軸力)，根據(jù)實際結(jié)構(gòu)中板柱尺寸，選擇相應合適的預應力大小，定出板端的軸向壓力值.本文試驗考慮預應力在300～500 kN之間，在試驗前可以預估水平剪力不超過豎向軸力，手動千斤頂?shù)淖畲蟪休d力是50 kN.

表1 試驗試件設計參數(shù)

圖2 預制柱配筋圖Fig.2 Reinforcement layout of precast column

圖3 預制板配筋圖Fig.3 Reinforcement layout of precast slab

試驗變化的參數(shù)主要為：預應力大小，細石混凝土強度和外加劑，以及考察板柱節(jié)點連接界面是否存在灌縫細石混凝土的影響.預制的混凝土板和柱通過接縫處澆筑細石混凝土粘結(jié)后形成板柱連接節(jié)點，其中板和柱的設計強度為C40.柱尺寸為1 050 mm×500 mm×400 mm，板尺寸為400 mm×400 mm×250 mm，板和柱中的配筋均按照《整體預應力裝配式板柱建筑的設計與施工》中進行設計配置.

板、柱試件澆筑完成后進行養(yǎng)護，待強度達到設計強度的90%以后拆模，灌縫連接并再次進行養(yǎng)護，待細石混凝土達到預定強度后進行試驗加載.其中細石混凝土強度等級和外加劑(包括早強劑和膨脹劑等)用量情況見表2，由于場地和加載條件的限制，將柱和板旋轉(zhuǎn)90°后水平放置，灌縫連接完成后節(jié)點試件如圖4所示.試驗中，對板、柱混凝土構(gòu)件和灌縫材料細石混凝土同時各制作了3塊150 mm×150 mm×150 mm的混凝土立方體試塊，并與試件在相同的環(huán)境下進行養(yǎng)護.在試件加載當天按照標準試驗程序測試混凝土的抗壓強度，測得其平均立方體抗壓強度如表3所示.

表2 灌縫細石混凝土配比表

圖4 整體試件示意圖Fig.4 Schematic diagram of assembled specimen

Tab.3Standardcubecompressivetestofconcrete

試件名稱表面積/(mm×mm)壓力/kN抗壓強度/MPa平均抗壓強度/MPa預制板、預制柱150×15053023.667029.867029.827.7C40灌縫細石混凝土100×10037037.039539.538338.338.3C30灌縫細石混凝土100×10032032340343103133.0C40灌縫細石混凝土(含膨脹劑)100×1004004037537.535535.537.7C30灌縫細石混凝土(含膨脹劑)100×10027827.828828.830030.028.9

1.2 試驗裝置及加載方案

1.2.1 試驗裝置

試驗采用100 t電液伺服千斤頂提供豎向荷載，用于模擬擠緊板與柱之間的預應力，50 t級手動千斤頂提供水平荷載，用于施加板的剪力作用，試驗加載裝置示意圖見圖5.

圖5 試驗加載裝置Fig.5 Test setup

由圖5可知，首先在板端施加豎向力，用以模擬預應力，當“預應力”達到預定值時，停止加載，然后通過水平千斤頂手動逐級施加水平荷載，為了不在接縫處產(chǎn)生附加彎矩，水平千斤頂加載點盡量接近摩擦面,受試驗條件限制，加載點位于距離摩擦面170 mm處.其中，箱型梁、支撐座和底座通過高強度螺栓連接，在水平方向上形成一個自平衡系統(tǒng).在試件中預留孔洞，試驗準備時將柱試件通過螺栓固定在底座上，防止水平加載時試件發(fā)生側(cè)翻.板端加載墊板中設置滾軸，可以減小作動器與板試件之間的摩擦力對試驗的影響，使傳感器測得的水平作用力更為精確，同時墊板也可以使荷載作用分配均勻，避免試件發(fā)生局部破壞.

水平力的施加根據(jù)板柱節(jié)點界面最大靜摩擦力公式Qm=μNy(其中μ為界面最大靜摩擦因數(shù)，Ny為相應階段有效預應力，Qm為預應力產(chǎn)生的界面摩擦力)進行預估，在預估過程中μ取0.7，Ny最大值按表1進行選取.在水平荷載達到0.6Qm之前加載速度相對較快，按照0.2Qm的加載級別進行；當水平荷載達到預估值的0.6Qm～0.8Qm時，按照0.1Qm的加載級別進行加載；0.8Qm以后則按照0.05Qm的加載級別進行加載，直到節(jié)點界面發(fā)生相對滑移.

1.2.2 測點布置

試驗為靜力加載試驗，導桿引伸儀和混凝土應變片的布置情況見圖6.在板、柱交界面處設置導桿引伸儀，獲取板柱發(fā)生滑移時刻點及相對滑移，在板和柱的側(cè)表面上共設置了13個混凝土應變片，監(jiān)測試驗過程中板頂豎向加載作用下板內(nèi)的應變以及傳遞至柱身的應力變化情況.數(shù)據(jù)全部通過TDS-530靜態(tài)應變采集系統(tǒng)自動記錄.

圖6 測點布置圖Fig.6 Layout of measuring points

2 試驗結(jié)果與分析

2.1 試驗現(xiàn)象

混凝土預制板柱節(jié)點試件PJ1～PJ6的界面滑移總體可以分為3個階段.加載初期(50%極限荷載Pu范圍內(nèi)，即P≤0.5Pu時)，此時的水平荷載相對較小，混凝土預制板柱節(jié)點未出現(xiàn)明顯的相對滑移；當水平荷載介于0.5Pu～0.7Pu時，在混凝土預制板和柱的接縫處，細石混凝土澆筑縫的部位開始出現(xiàn)細微裂縫，并且混凝土預制板與柱的相對位移開始有微小的增加；當荷載繼續(xù)增加達到0.9Pu左右時，混凝土預制板和柱中的細小裂縫逐漸增多，并且原有的細微裂縫的寬度逐漸加大，當水平荷載達到0.9Pu左右的某一數(shù)值時，混凝土預制板和柱的滑移量陡增，預制板與預制柱之間突然發(fā)生較大滑移，同時可以聽見細石混凝土發(fā)生碎裂的聲音，說明混凝土預制板柱連接界面發(fā)生破壞.試驗中構(gòu)件的典型裂縫發(fā)展情況如圖7所示.由于水平千斤頂加載處距離混凝土板柱交界面有一定距離，因此在界面處不僅存在剪力，而且還會產(chǎn)生一定的附加彎矩，導致整體試件有側(cè)傾的趨勢，但經(jīng)計算表明這個附加彎矩產(chǎn)生的界面張開應力非常小，僅會增加界面張開的趨勢，即偏心產(chǎn)生的附加彎矩對本文試件界面摩擦因數(shù)的計算影響很小(以最大水平推力480 kN為例，按照構(gòu)件截面大小，可以很容易計算得到在此附加彎矩下截面的張開拉應力僅為0.076 MPa).板柱灌縫細石混凝土張開的順序是從右至左，即水平剪力在混凝土預制板上的傳遞方向，并且縫寬從右至左逐漸減小.試驗中發(fā)現(xiàn)柱通過長錨栓桿錨固于鋼箱梁支座時，由于錨栓桿的預緊力不夠，隨著水平力增加，構(gòu)件在側(cè)傾情況下產(chǎn)生撬力，導致豎向預壓力有所增加，增加量一般為30 kN到50 kN不等，從而使得界面摩擦力有時會大于預先施加的預應力值，這種撬力導致附加給試件PJ1和試件PJ2的剪力和彎矩增大，在兩種力作用下構(gòu)件根部產(chǎn)生了幾條斜裂縫.

圖7 試件裂縫示意圖Fig.7 Diagram of specimen crack pattern

綜合本文混凝土預制板柱節(jié)點試驗的裂縫發(fā)展情況可以看出，當豎直方向作用力即預應力較大時，在加載過程中預制柱裂縫發(fā)展較為明顯；當豎向作用力較小時，柱中裂縫發(fā)展不明顯，且裂縫多為豎向裂縫，說明在加載過程中預制柱所受的豎向剪力對其影響顯著.此外，當混凝土預制板柱節(jié)點發(fā)生明顯破壞時，預制板與預制柱之間的灌漿細石混凝土均發(fā)生一定的破壞，板柱發(fā)生錯動的界面多為細石混凝土與預制試件的接觸面，但是也有試件出現(xiàn)了預制板界面發(fā)生破壞和灌漿細石混凝土未發(fā)生破壞的現(xiàn)象，說明板柱節(jié)點發(fā)生剪切破壞的薄弱點位于混凝土預制板與預制柱的交界面和混凝土預制板的末端.

由于試驗過程中采集的混凝土應變片數(shù)據(jù)數(shù)值一般很小，而且數(shù)據(jù)上下波動，對本文分析摩擦因數(shù)不產(chǎn)生直接影響，故下文略去這部分內(nèi)容的描述.

2.2 荷載-滑移曲線

試驗試件在整個試驗過程中的荷載-板柱相對滑移(P-δ)曲線如圖8所示，其中縱坐標P為千斤頂提供的水平荷載,橫坐標δ為板與柱界面的相對滑移.

(a)預應力變化

(b)細石混凝土強度變化

(c)外加劑的影響

(d)灌縫材料存在與否的影響圖8 試件的荷載-相對滑移(P-δ)曲線Fig.8 Load-relative slip (P-δ) curve of specimens

從以上水平荷載-滑移曲線中可以看出：

1) 預應力對板柱節(jié)點摩擦性能的影響.如圖8(a)所示.3個混凝土節(jié)點試件的接縫細石混凝土強度均為C40，均僅添加了早強劑，對應預應力分別為300,400和450 kN，對比PJ1，PJ3和PJ5三個試件可以看出，豎向預應力越大，板柱結(jié)構(gòu)節(jié)點界面的摩擦力越大，但增幅變化不大，如PJ3比PJ1預應力增加100 kN，摩擦力增幅為34.5%；例如PJ5比PJ3預應力增量為50 kN時，摩擦力增幅為17.4%；當預應力從300 kN增加到450 kN時，摩擦力增幅為55.1%.

2)不同接縫處細石混凝土強度等級對摩擦節(jié)點摩擦性能的影響見圖8 (b).對比組為PJ2和PJ3的豎向模擬預壓力均為400 kN，接縫處細石混凝土均僅添加早強劑，接縫處細石混凝土強度分別為C30和C40.從圖中可以看出，水平荷載-滑移曲線的基本形式與第一個對比組(圖8(a))類似，接縫處細石混凝土的強度對混凝土摩擦節(jié)點的影響比較明顯，細石混凝土強度越大，開始發(fā)生相對滑移時對應的水平荷載越大，節(jié)點的摩擦性能越好，其摩擦力提高約9.8%.

3)外加劑(早強劑、膨脹劑)對于預應力摩擦節(jié)點承載力的影響如圖8 (c)所示.對比組PJ3和PJ4試件的豎向模擬預應力均為400 kN，接縫處細石混凝土強度均為C40，PJ3僅添加早強劑，PJ4除早強劑外還添加了膨脹劑.從圖中可以看出，添加了兩種外加劑的試件PJ4的節(jié)點摩擦力比沒有添加膨脹劑的試件PJ3有所增大，但是對于界面摩擦性能的提高不顯著，本試驗中摩擦力僅提高3.3%.

4)灌縫材料存在與否對節(jié)點摩擦性能的影響如圖8(d)所示.選擇了PJ5和PJ6作為對比組.兩試件的豎向模擬預應力均為450 kN，但是PJ5接縫處填有強度為C40的細石混凝土，并添加了早強劑，而PJ6為干拼接縫，混凝土預制板和柱直接接觸連接.從圖中可以看出，當混凝土預制構(gòu)件接縫處為干拼即不添加任何灌縫材料的情況下，水平荷載很小(圖中僅為0.17Pu)時，混凝土板柱節(jié)點界面處就開始出現(xiàn)相對水平滑移，節(jié)點所能承受的摩擦力顯著降低，與其他有灌縫細石混凝土的試件的水平滑移呈現(xiàn)瞬間增大的特點截然不同，這表明若不添加任何界面粘結(jié)材料時，混凝土預制板柱節(jié)點的摩擦性能較差，本試驗中前者界面摩擦力僅為灌縫節(jié)點試件的70%.

根據(jù)摩擦力計算公式μ=Qm/Ny計算相應試件的最大靜摩擦因數(shù)，本文選取混凝土板柱節(jié)點發(fā)生顯著滑移時刻數(shù)據(jù)進行分析，所謂的顯著滑移時刻主要指構(gòu)件力-滑移曲線上力增量很小，但滑移量顯著增加的時刻點，每個試件的顯著滑移點是不一樣的，6個試件的顯著滑移時刻對應的滑移值增量分別為：30.3%,26.77%,34.15%,27.78%,31.19%和20.53%.由此得到各個試件發(fā)生滑移的水平推力，用發(fā)生顯著滑移時刻前后的水平推力除以相應的豎直預應力進行計算分析，得到相應試件的摩擦因數(shù).

6個預應力板柱節(jié)點試件的最大靜摩擦因數(shù)如表4所示.本文的試驗結(jié)果除了接縫處未澆筑細石混凝土的試件PJ6(μ=0.64)外，其余試件的最大靜摩擦因數(shù)均在0.85以上，遠大于《整體預應力裝配式板柱結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中所規(guī)定的μ=0.7.這表明預應力板柱節(jié)點處界面摩擦性能較好,現(xiàn)行規(guī)程CECS 52:2010建議的摩擦因數(shù)具有較高的安全儲備.

表4各試件最大靜摩擦因數(shù)

Tab.4Maximumstaticfrictioncoefficientofspecimens

組別試件編號最大靜摩擦因數(shù)PJ10.881PJ30.90PJ50.912PJ20.82PJ30.903PJ30.90PJ40.934PJ50.91PJ60.64

3 結(jié) 論

本文通過對4組6個預應力板柱摩擦節(jié)點的試驗研究，得出以下結(jié)論：

1)在預應力板柱節(jié)點承載力范圍內(nèi)，增大預應力可以有效提高節(jié)點的摩擦性能.

2)預應力節(jié)點接縫處細石混凝土的存在對于節(jié)點的摩擦性能十分重要，接縫處澆筑有細石混凝土的節(jié)點性能要優(yōu)于沒有澆筑細石混凝土的節(jié)點試件，并且提高細石混凝土強度也會相應提高節(jié)點的摩擦性能.

3)接縫處細石混凝土添加膨脹劑后，對增強預應力節(jié)點的摩擦性能有一定作用，盡管作用不明顯，但是可以提高細石混凝土接縫的抗裂防水能力，建議在工程中適量添加.

4)試驗證明當接縫處澆筑細石混凝土時，截面最大靜摩擦因數(shù)均在0.85以上，這表明現(xiàn)行《整體預應力裝配式板柱結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中提到的節(jié)點摩擦因數(shù)μ=0.7具有較高的安全儲備.今后仍需深入開展節(jié)點界面摩擦動力性能的相關(guān)試驗研究，為相關(guān)規(guī)范的完善和修訂提供參考依據(jù).

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Experimental Study on Friction Performance of IntegralPrefabricated Prestressed Slab-column Joints

WU Lili1,2?，WANG Rui1,2，XIE Linghui1,2，JIA Lina1,2

(1.State Key Laboratory of Coal Resources and Safe Mining，China University of Mining and Technology，Beijing 100083,China; 2. School of Mechanics and Civil Engineering，China University of Mining and Technology，Beijing 100083，China)

The influences of cement-based material (such as fine aggregate concrete) strength，prestressing，additive admixture and other factors on the friction performances of the integral prefabricated prestressed slab-column joint structures were analyzed through experimental study on 6 joints. The difference between the slab column joints with and without fine stone concrete cement material was also compared. The results show that fine stone concrete at the slab column joints can significantly improve the friction performance. The friction performance was increased by more than 35% when compared with that of the joint specimen without filling materials. Cement material strength，prestress and additive admixture can affect the friction performance of the node to various degrees. When the cubic strength of the fine aggregate concrete increased from 30 MPa to 40 MPa，the friction performance at the joint interface increased by about 9.8%. When the prestress increased from 300 kN to 450 kN，the friction performance of the joint interface increased by around 55.1%. The expansion agent can also improve the friction performance of the joint interface，but the effects are just a little.

integral prefabricated；slab-column joints；friction performance；prestressing；additive admixture

TU392.4；TU317.1

A

1674-2974(2017)11-0046-09

10.16339/j.cnki.hdxbzkb.2017.11.006

2016-09-19

國家自然科學基金資助項目(51278488),National Natural Science Foundation of China(51278488)；煤炭資源與安全開采國家重點實驗室開放課題項目(SKLCRSM14KFB05),Open Projects of State Key Laboratory of Coal Resources and Safe Mining ,China University of Mining (SKLCRSM14KFB05)；北京高等學校青年英才計劃項目(YETP0942)，Beijing Higher Education Young Elite Teacher Project(YETP0942)

吳麗麗(1977—)，女，江西南昌人，中國礦業(yè)大學(北京)副教授，博士生導師

?通訊聯(lián)系人，E-mail: jennywll@163.com