上海建筑工程逆作法工程技术研究中心是上海市科委批准成立的从事逆作法工程技术研究、开发和推广应用的专业科研机构。中心从事逆作法研究、设计、咨询、施工、检测、培训和标准编制等工作，向社会提供公共服务，推广这一“绿色、节能、高效、经济”的先进基坑施工技术。
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预制装配式混凝土结构依靠节点及接缝将预制构件连接成为整体，而节点及接缝处的钢筋连接一般采用浆锚连接、套筒浆锚连接及焊接连接。但是现有方式大多存在以下一个或多个问题：连接构造方式复杂，施工难度大，技术还不够成熟，浇注的效果难以保证。这些问题都大大阻碍了预制装配式结构的发展。
UHPC是一种高强度、高韧性、低孔隙率的超高强水泥基材料，具有自流平的浇注性能，又同时因其具有优异的力学性能和耐久性，在近年来受到了越来越多的关注。
本文以绑扎搭接连接方式为基础，使用超高性能混凝土UHPC作为后期浇注材料，对预制混凝土装配柱的搭接长度进行梯度式系统研究，通过不同搭接长度的后浇柱与混凝土整浇柱的性能比较，确定UHPC后浇方式是否能够保证试件的整体性，是否具有足够的抗震性能，以此得到更短搭接长度的绑扎搭接方式，这对预制装配式结构的施工质量、施工便利性和广泛应用有着非常重大的意义。
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实验概况
1.1 试件设计
试验共设计了6组试件，其中包括5组UHPC材料后浇预制柱和1组混凝土整浇柱。UHPC使用上海罗洋新材料科技有限公司的Tenacal T180型号材料。试件柱主体尺寸为300mm×300mm×1080mm，后浇柱的预制部分和整浇柱的混凝土强度等级为C40，设计轴压比为0.1，保护层厚度取30mm。
预制顶梁为柱传递横向荷载，尺寸为400mm×400mm×600mm；预制底梁尺寸为400mm×400mm×900mm，设计时在底梁两端预留直径为70mm的PVC孔，用于地锚螺栓与地面连接，起固定作用。预制试件U1-U5通过柱底部与底梁预留纵筋搭接，以箍筋约束，使用UHPC材料对此区域进行浇筑；梁、柱纵向钢筋采用Ⅲ级带肋钢筋，箍筋采用Ⅰ级光圆钢筋。
为了保证预制段与后浇段的充分接触，在预制柱端、梁端搭接面设置凹槽和粗糙面，凹槽角度取30°，粗糙面凹凸深度为6mm。
构件编号U-1U-2U-2U-4U-5PC-1
构件类型UHPC后浇UHPC后浇UHPC后浇UHPC后浇UHPC后浇混凝土整浇
搭接长度/mm480400400240160480
截面尺寸/mm300×300300×300300×300300×300300×300300×300
混凝土等级C40C40C40C40C40C40
纵筋配筋4C164C164C164C164C164C16
箍筋配筋8@1008@1008@1008@1008@1008@100
1.2 试验装置与加载制度
试验中恒定轴压由安装在反力架平衡梁上的竖向千斤顶施加，一次性加载到预定值172kN，并在试验过程中实时保持恒定。使用MTS水平作动器在试件的柱自由端实施往复水平拉压荷载，作动器与柱顶部通过连接件连接。
反复试验荷载的加载程序采用荷载-位移混合控制方法；在结构构件达到屈服荷载前，采用荷载控制，以5kN为一级，每次荷载循环一次，试验柱的屈服点按受拉钢筋是否达到屈服应变来确定。柱纵筋受拉屈服时，顶梁加载点处的水平向位移即为屈服位移。在结构构件达到屈服荷载后，采用屈服位移的倍数点作为回载控制点，每级循环三次，直至柱承载力下降到计算正截面受弯极限承载力的85%左右停止。
1.3测点布置
1.3.1位移测点布置
MTS水平作动器的荷载与试件位移通过传感器由计算机自动采集,并实时控制加载过程,绘制P-Δ曲线。为与MTS采集的柱顶水平位移进行校核,在与柱顶水平力加载点同高的位置布置一个位移计。另外在底梁两端各布置一个位移计,观测梁两端的竖向位移。
1.3.2应变测点布置
分别在弯矩最大的柱纵筋和箍筋上粘贴电阻应变片并进行采集，以分析判断柱子的受力状态。
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实验结果及分析
2.1 破坏特征
为了方便解释试验的破坏过程，定垂直于受力方向的柱面为正反面，平行于受力方向的柱面为前后侧面，试验过程描述如下：
（1）混凝土整浇柱的试验过程中，当加载到30kN时，试件正反面出现初始水平裂缝；随着加载至40kN，柱正反面的水平裂缝向柱侧面斜向延伸并不断加宽，越靠近柱底部裂缝的倾斜角度越大；试验继续反复加载，正面柱脚处出现纵向裂缝，柱底部纵向钢筋受拉屈服，混凝土压碎，部分纵向受压钢筋压屈外鼓，试件最终破坏均发生在柱底部。
（2）UHPC后浇柱的试验过程中，当加载到20至30kN左右时，试件初始裂缝出现在后浇接缝与柱底部；继续加载，试件1/3H高度处混凝土出现水平裂缝；加载到50kN时，1/3H高度处混凝土裂缝较后浇接缝处发展更为明显，裂缝宽度迅速加宽；持续加载，由于UHPC材料的高强度性能，UHPC后浇段本身不会破坏，从而导致混凝土底座侧面出现竖直裂缝，底座侧面拉扯出横向及斜向裂缝，破坏时柱底榫头翘起现象明显。
对比混凝土整浇与UHPC后浇试件可见：
（1）初始裂缝出现位置不同：整浇柱开裂位置处于距柱底1/3H范围，而后浇柱由于粘合力不够，裂缝最开始均出现在后浇接缝处。
（2）裂缝性质不同：混凝土整浇柱第一批水平裂缝即为最终主裂缝，而混凝土后浇柱接缝处裂缝虽产生时间早，但后期无明显变化，仍以混凝土裂缝为主。
（3）整体破坏形态不同：混凝土试件破坏均发生在柱本身，而UHPC试件由于材料的高强度，UHPC部分约束能力很强不会破坏，从而导致底座混凝土被压碎，同时由于拉拔作用，底座会产生斜向裂缝及竖直裂缝。
（4）最终破坏形式：混凝土柱最终破坏形式为柱底部混凝土压碎，而UHPC试件破坏形式为榫头翘起破坏。
作者：彭超凡，郑七振，龙莉波，陈刚
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