通过给暗柱配置预应力钢绞线,墙身配置普通钢筋的复合配筋方式设计了3面复合配筋预应力钢绞线剪力墙,并设计了1面普通钢筋混凝土剪力墙进行对比。基于Diana有限元分析软件对两种墙体进行了拟静力分析,对比研究了暗柱不同配筋形式及轴压比对剪力墙滞回性能、承载性能、变形性能、刚度退化、耗能能力及裂缝开展的影响。结果表明:与普通钢筋混凝土剪力墙相比,复合配筋预应力钢绞线剪力墙可以有效地提高构件的承载性能,并抑制裂缝的开展;随着轴压比的增大,构件承载力有所提升,但延性显著下降。

为研究弹卡式连接预应力混凝土方桩在滨海环境下长期工作的耐久性能,对弹卡式连接与传统焊接式连接方桩接头试件进行了通电加速锈蚀试验,并对劣化后两种方桩接头试件进行了抗弯性能试验。结果表明:劣化后的弹卡式连接方桩接头试件整体连接性能保持完好,其开裂弯矩和极限弯矩试验值与桩身理论计算值较接近,试件受弯破坏形式为接头底部被拉开,弹卡连接件中插杆从小套筒中拔出而破坏;劣化后的焊接式连接方桩接头试件焊缝连接处锈蚀严重,其开裂弯矩和极限弯矩试验值相较桩身理论计算值下降幅度较大,试件受弯破坏形式为接头底部连接焊缝直接拉开,跨中接头底部两侧端板完全脱离。

为进一步推广先张法预应力离心混凝土钢绞线桩(PSC桩)在高烈度抗震区的应用,在PSC桩中加入与钢绞线相同数量的螺纹钢筋,研发了先张法预应力离心混凝土复合配筋钢绞线桩(PSRC桩),并对3种规格共12根管桩试件进行了足尺抗弯及抗剪性能试验,对比分析了PSC桩和PSRC桩在抗裂性能、抗弯(剪)承载力、变形能力及裂缝分布等方面的异同。试验结果表明:非预应力钢筋的配置对管桩抗裂性能影响不大,但可以提高管桩的抗弯和抗剪性能;PSRC桩的开裂弯矩和开裂剪力与PSC桩相近,但极限弯矩和极限剪力则分别提高了约55%和20%;与PSC桩相比,PSRC桩破坏时桩身裂缝数量较多,分布范围较广,但最大裂缝宽度较小。

采用预应力钢绞线和普通钢筋复合配筋形式,提出了一种全装配式预应力钢绞线混凝土复合配筋柱(PSRC柱),并采用DIANA有限元分析软件进行了拟静力试验数值模拟,通过1组普通钢筋混凝土柱模型和3组预应力钢绞线混凝土复合配筋柱模型的对比,分析了在不同轴压比下各构件的滞回曲线、骨架曲线、水平承载力、刚度退化、延性和耗能能力。结果表明:配置了预应力钢绞线的PSRC柱有着较好的水平承载力和延性,构件的残余位移较小,整体抗震性能良好;随着轴压比增大,构件的延性降低,耗能能力减弱。

为研究氯盐环境下预应力混凝土方桩连接接头的耐久性能,对弹卡式与焊接式连接方桩接头试件进行了通电加速锈蚀试验,并对劣化后两种接头试件和预应力钢棒分别进行了抗拉性能试验。结果表明:劣化后弹卡式连接接头试件整体连接性能较好,破坏形式为桩身裂缝开展充分,接头连接完好,下节桩预应力钢棒被拉断;焊接式连接接头试件在焊缝处锈蚀相对严重,轴向开裂拉力下降幅度较大,破坏形式为接头焊缝处被拉开,两侧端板完全脱离,桩身未出现裂缝;两种接头形式劣化后预应力钢棒材料力学性能下降均在10%以内。

结合足尺抗弯性能试验,对比研究了高低预应力混凝土实心方桩在抗裂性能、抗弯承载力、变形能力、破坏形式等方面的差异。结果表明:减小张拉控制应力可以降低预应力混凝土实心方桩的抗裂性能,提高变形能力,而桩身极限抗弯承载力基本保持不变;低预应力混凝土实心方桩破坏形式为预应力钢棒被拉断,高预应力混凝土实心方桩破坏形式为预应力钢棒被拉断或受压区混凝土被压碎。

构建了一种新型的先张法预应力离心混凝土钢绞线桩,并通过足尺对比试验进行了验证。结果表明,先张法预应力离心混凝土钢绞线桩的抗弯、抗剪性能较先张法预应力混凝土管桩有较大提高,尤其在变形延性方面较先张法预应力混凝土管桩有明显提升,该桩型在抗震区应用有显著优势,其构建理念还可推广到其他类型预制构件。