【摘 要】
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3D打印混凝土技术,作为一种全新的建造工艺,具有数字化、自动化等优点,目前已经在打印混凝土的材料研发和力学性能研究方面取得一定进展,但由于对配筋增强打印混凝土的性能研究不足,使得打印混凝土建筑的推广受到影响。由于打印工艺的特性,导致无法同时布置箍筋和纵筋,现有研究局限于只配纵筋的打印梁,但由于缺乏箍筋保护,构件容易发生受剪破坏,因此如何提高打印梁的抗剪承载力对于提高打印梁的承载能力至关重要,因此本
【基金项目】
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国家重点研发计划资助(项目编号:2018YFC0705800)
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3D打印混凝土技术,作为一种全新的建造工艺,具有数字化、自动化等优点,目前已经在打印混凝土的材料研发和力学性能研究方面取得一定进展,但由于对配筋增强打印混凝土的性能研究不足,使得打印混凝土建筑的推广受到影响。由于打印工艺的特性,导致无法同时布置箍筋和纵筋,现有研究局限于只配纵筋的打印梁,但由于缺乏箍筋保护,构件容易发生受剪破坏,因此如何提高打印梁的抗剪承载力对于提高打印梁的承载能力至关重要,因此本文提出了桁架式钢筋网片的设计,来提高打印混凝土梁的承载力。本文以研究桁架式配筋打印混凝土梁的力学性能为目标,对11根桁架式配筋打印混凝土进行了受弯和受剪试验,具体内容如下:(1)为探究桁架式配筋打印梁的受弯性能,对三根桁架式配筋打印混凝土梁进行受弯试验,分析了开裂弯矩、极限弯矩、挠度曲线及裂缝分布等数据,提出了桁架式配筋打印混凝土梁的抗弯承载力计算公式,为打印混凝土受弯梁提供了借鉴。试验结果表明:对于打印混凝土梁,平截面假定依然满足;桁架式钢筋网片改变了打印梁的竖向裂缝分布,使得破坏裂缝不再出现在正中;桁架式钢筋网片提高了打印梁的整体刚度,使其在相同配筋下挠度降低。(2)利用有限元软件ABAQUS对桁架式配筋打印混凝土梁受弯破坏进行数值模拟,根据混凝土的成型方式,将打印混凝土分成了条带间、层间及基体混凝土三部分,桁架钢筋网片嵌入混凝土梁中进行计算,将得到的有限元模型数据与试验值进行对比,结果表明:数值模拟结果与试验值相吻合,验证了有限元模型的有效性;然后用有限元软件模拟不同成型方式的混凝土梁,进行承载力比较,明确了打印路径对构件承载力的影响。(3)对八根桁架式配筋打印混凝土梁进行受剪试验,研究了钢筋网片数和钢筋网片的位置对打印混凝土梁抗剪承载力的影响,试验结果表明:桁架式钢筋网片可以有效提高打印混凝土梁的抗剪承载力;桁架式配筋打印梁的抗剪承载力由腹筋和混凝土两部分组成;腹筋的不对称性使得桁架式配筋打印梁的破坏裂缝出现在右侧;钢筋网片的保护层厚度很小时构件容易发生粘结滑移破坏。
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