近日,我院魏洋教授团队在结构工程领域国际权威期刊《Engineering Structures》(中科院一区Top)发表了研究成果(Evaluation of the shear performance of different connectors in bamboo-concrete composite systems: Dowel-type and notched-type。研究生陆金炜为第一作者,魏洋教授为通讯作者,我校为第一完成单位。该成果得到了国家自然科学基金和江苏省自然科学基金等项目的资助。
竹-混凝土复合(BCC)结构是将现代胶合竹材与混凝土组合形成的一种新型组合结构,其通过多种材料组合改善竹结构本身的一些不足,发挥竹材的可持续性、环保性。竹-混凝土之间相互连接的抗剪连接件是确保BCC结构形成整体,充分发挥性能优势和结构稳定的关键。为此,团队探索了两类竹-混凝土连接件(销栓型和槽口型),对其进行了系统的试验与分析。销栓型试件的变量包括销栓倾角(45°,90°和135°)和混凝土板类型(NC板和UHPC板);槽口型试件的变量包括槽口长度(100 mm和150 mm)、混凝土板类型(NC板和UHPC板)及浇筑工艺(现浇与预制)。
论文得出以下主要结论:(1)纯剪切-拉伸销栓可有效激发销栓与混凝土之间的锚固作用,显著提升抗剪承载力和滑移模量;而纯剪切-压缩销栓虽具备较好的延展性,但抗剪承载力和滑移模量相对较低。(2)通过预制的方式在槽口处后浇HSG和UHPC可大幅提升连接件的抗剪承载力,分别是现浇试件的2.27和3.15倍。(3)无论是销栓型连接还是槽口型连接,采用UHPC板均可大幅提高连接件的抗剪性能。在试验结果的基础上,对各类连接件的抗剪承载力进行了理论推导并建立了相应的解析模型。
该研究优化了销栓型连接形式和创新提出了预制槽口连接构造,拓展了BCC结构的连接体系。为BCC结构的工程应用奠定一定的理论基础,为平衡抗剪性能与延性行为提供了解决思路。
销栓型竹-混凝土连接件推出试件
槽口型竹-混凝土连接件推出试件
竹-混凝土连接件现浇与预制工艺
(a)销栓型 (b)槽口型不同形式竹-混凝土连接件抗剪性能比较
竹-混凝土连接件销栓连接受力分析
(a)销栓型 (b)槽口型竹-混凝土连接件抗剪承载力试验值和理论值的比较
供稿:陆金炜;供图:陆金炜;审核:魏洋;编辑:许历隆