[发明专利]装配式地下结构注浆式榫槽接头抗弯承载能力计算方法

说明书

一种装配式地下结构注浆式榫槽接头抗弯承载能力计算方法，其包含如下步骤：步骤一：确定装配式地下结构注浆式榫槽接头的几何尺寸；步骤二：确定3拐点4折线弯矩转角M‑θ曲线计算模型；其中，先根据轴力条件，计算纯混凝土贡献弯矩M_1c、M_2c、M_3c、M_limc，然后进行系数修正，确定贡献要素系数和几何修正系数，计算最终接头各阶段弯矩M₁、M₂、M₃和M_lim；步骤三：确定抗弯刚度；其中，先在可输入变刚度条件下，根据M‑θ曲线求得k_θ‑M抗弯刚度曲线；然后，在仅能输入恒刚度条件下，M‑θ曲线前两阶段的等效刚度值作为数值计算输入值；由此，本发明能有效克服现有技术的缺陷，完全能用于地下结构的接头设计和承载能力校验，提高地下结构的使用环境和使用寿命。

技术领域

本发明涉及地下工程的技术领域，尤其涉及一种装配式地下结构中采用的注浆式榫槽接头在压弯荷载作用环境下的装配式地下结构注浆式榫槽接头抗弯承载能力计算方法。

背景技术

装配式建造技术是建筑工程建造方式的重大变革，也是住建部近年来重点推进的工作之一。预制装配式结构具有构件生产效率高、质量易保证；机械化施工，建造速度快；现场作业少，环境影响小等诸多优点。

常规地面建筑装配式结构采用等同现浇的理念进行设计和建造，接头部位多采用灌浆套筒钢筋连接+二次现浇混凝土连接方式，施工完成的结构与现浇结构的承载性能无差异。而预制装配式地下结构因受其结构体量大、钢筋多、作业环境狭小等因素的影响，通常不适合采用地面建筑装配式结构的接头连接方法，而选择能够在施工过程中实现快速连接施工的接头连接方式，注浆式榫槽接头即是一种能够符合地下结构装配连接要求的接头连接方式。这种接头连接方式的主要特征是在需要连接的两个构件端部设有对应的榫头和榫槽，连接时可以方便快速的对接在一起，为保证连接部位的传力性能，在对接的构件端部及榫头榫槽间缝隙中灌注填充浆液，浆液凝固后形成一体化的接头节点(注浆式榫槽接头具体构造见图1)。装配式结构施工完成后，在地层荷载作用下接头部位处于压弯作用和一定的剪切荷载环境状态。

装配式地下结构接头钢筋的不连续使接头部位的抗弯刚度小于连续现浇的结构抗弯刚度，接头的力学性能差异导致装配式结构体系与现浇结构体系力学行为的差异。然而，以往学术界对装配式车站构件接头的力学模型研究几乎是空白，在国家大力倡导绿色建造和建筑工业化，装配式地下结构体系应用蓄势待发的形势下，研究装配式地下结构接头的力学行为十分必要。

注浆式榫槽接头的构成要素多，材料性质复杂。接头混凝土并非直接接触，而是通过注浆材料连接接触，图1以单榫接头为例，混凝土层10之间设有加力棒20进行紧固连接，在混凝土层10的凹凸榫30之间具有注浆段40，注浆段40的两端分别通过密封垫50进行密封，所述加力棒20可为辅助连接螺栓，在轴力和弯矩作用下，接触面上的应力并非均匀分布，而是随着加载进程不断变化，力学行为复杂。在上述各项因素共同影响下，接头的实际应力分布随接头轴力和弯矩的变化而呈现规律性不强的非线性特性，即便对截面进行分段应力积分，再利用力学平衡条件和合理边界也不能进行显示求解，而需要复杂的计算机迭代求解，上述方法不适合设计人员进行接头设计时采用。

为此，本发明的设计者有鉴于上述缺陷，通过潜心研究和设计，综合长期多年从事相关产业的经验和成果，研究设计出一种装配式地下结构注浆式榫槽接头抗弯承载能力计算方法，以克服上述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种装配式地下结构注浆式榫槽接头抗弯承载能力计算方法，能有效克服现有技术的缺陷，完全能用于地下结构的接头设计和承载能力校验，提高地下结构的使用环境和使用寿命。

为实现上述目的，本发明公开了一种装配式地下结构注浆式榫槽接头抗弯承载能力计算方法，其特征在于包含如下步骤：

步骤一：确定装配式地下结构注浆式榫槽接头的几何尺寸；