摘要
新时期，随着我国社会人口老龄化的加重，人口红利逐渐消失，传统建筑行业劳动力短缺、人工成本高、污染严重及资源浪费等问题日益突出。凭借着高效率、低污染等优势，装配式建筑现已成为我国建筑行业发展转型的重要方向。其中预制装配式叠合板是装配式建筑体系中重要且常用的构件类型，但其依然存在后浇量大、预制率低、外露钢筋多、后浇材料力学性能和耐久性能较差等问题。本文从后浇材料层面出发，提出了采用超高性能混凝土（UHPC）后浇的新型装配式楼板，考虑配筋形式、配筋率、界面形式等不同因素，以整浇式试件和传统的叠合板构造形式为对照组，通过力学性能加载试验和有限元仿真分析等手段对所提出新型装配式板的力学性能进行对比、分析和研究，探究其破坏机理并提出最优形式，最后对最优形式的新型装配式板进行技术经济性分析，具体完成的主要工作及研究成果如下： （1）在已有相关研究成果及规范标准的基础上提出并设计了UHPC后浇新型装配式板，与传统的装配式叠合板相比，有效提升了施工效率和预制率。 （2）完成了UHPC-NC（普通混凝土）界面的抗弯和抗剪性能测试，试验结果表明UHPC对新老混凝土界面粘结性能的提升效果明显，界面破坏形式为NC侧骨料浆体被拉脱或剪断。 （3）在已有相关研究成果及数据的基础上，提出不配筋UHPC-NC界面的抗剪强度计算式，经计算界面抗剪强度实测值与计算值之比平均值为1.03，变异系数为0.12，相较各规范计算方法适用性更好。 （4）完成了整浇式试件、传统叠合式试件以及四种新型UHPC后浇式试件的力学性能加载试验。结果表明，开裂荷载从大到小关系排序为新型UHPC后浇式gt;整浇式gt;传统叠合式，增加UHPC后浇量可以显著提高试件开裂荷载，“阶梯型”后浇试件开裂荷载与整浇试件相比提升了130%以上；UHPC后浇新型装配式板的承载力相较整浇式试件提升幅度至少为10%，界面配置“U”型加强钢筋的试件承载力最高，可达到整浇试件承载力的两倍以上。 （5）UHPC在试件受力变形过程中展现了良好的抗裂能力，后浇试件破坏形式以界面破坏为主，主裂缝多分布在UHPC-NC界面及其附近，破坏特征为界面开裂、界面钢筋屈服且界面部分NC开裂脱落；而“阶梯型”界面试件主裂缝位于预制NC部分，与界面上部连通贯穿整个试件，UHPC后浇带部分仅产生了细小裂缝。 （6）分别考虑UHPC-NC界面的抗弯拉强度和普通混凝土抗拉强度的贡献，提出了UHPC后浇新型装配式板节点的抗弯承载力计算公式，理论值与试验值吻合较好。 （7）有限元分析结果表明，UHPC后浇新型装配式板承载能力可以达到优于整浇的效果，UHPC是影响后浇节点板承载力的最主要因素。其中阶梯型UHPC后浇装配式板的受力变形性能最优，当板跨度及宽度提高至目前相关图集规定的最大尺寸时，其受力可靠性依然可以得到保证。 （8）阶梯型UHPC后浇装配式楼板预制率达到96.25%，后浇量仅为传统桁架钢筋叠合板的7.5%，钢筋用量降低了18%，具有较好的社会效益。
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