新型装配式双舱综合管廊节点的力学性能试验

工程科学学报 Chinese Journal of Engineering 新型装配式双舱综合管廊节点的力学性能试验 匡亚川姜厉阳刘胤虎莫小飞伏亮明罗时权 Experimental study of mechanical properties of joints in a new-type prefabricated double cabin utility tunnel KUANG Ya-chuan,JIANG Li-yang.LIU Yin-hu,MO Xiao-fei,FU Liang-ming.LUO Shi-quan 引用本文： 匡亚川，姜厉阳，刘胤虎，莫小飞，伏亮明，罗时权.新型装配式双舱综合管廊节点的力学性能试验).工程科学学报，2021， 43(111522-1533.doi:10.13374j.issn2095-9389.2021.03.07.002 KUANG Ya-chuan,JIANG Li-yang.LIU Yin-hu,MO Xiao-fei,FU Liang-ming,LUO Shi-quan.Experimental study of mechanical properties of joints in a new-type prefabricated double cabin utility tunnel[].Chinese Journal of Engineering,2021,43(11):1522- 1533.doi:10.13374/折i.issn2095-9389.2021.03.07.002 在线阅读View online:https::/doi.org10.13374.issn2095-9389.2021.03.07.002 您可能感兴趣的其他文章 Articles you may be interested in 外加强环式H型钢梁-方钢管角柱节点抗震性能 Seismic performance of H-shaped steel beam-to-square steel corner column connection with external strengthened ring 工程科学学报.2018,408：1005htps:/1doi.org/10.13374.issn2095-9389.2018.08.015 考虑楼板效应的外环板式梁柱节点抗弯承载力 Flexural capacity of beam-to-column joints with external diaphragm considering the slab effect 工程科学学报.2019.41(6)：824 https::/1doi.org/10.13374斩.issn2095-9389.2019.06.015 基于SHPB的不同含水状态砂岩动态响应 Dynamic response of sandstones with different water contents based on SHPB 工程科学学报.2017,3912：1783htps:/doi.org10.13374.issn2095-9389.2017.12.002 双钢板混凝土组合剪力墙轴压承载力研究 Study on axial compressive bearing capacity of composite shear wall with double-skin steel plate 工程科学学报.2017,3911：1765htps1doi.0rg/10.13374j.issn2095-9389.2017.11.020 粉煤灰改性高水材料力学性能试验研究及机理分析 Experimental study and analysis of the mechanical properties of high-water-content materials modified with fly ash 工程科学学报.2018,40(10：1187htps:oi.org10.13374.issn2095-9389.2018.10.005 一种新型综合注浆加固试验系统的研制及应用 Development and application of a new comprehensive grouting reinforcement test system 工程科学学报.2017,398：1268 https:1doi.org/10.13374.issn2095-9389.2017.08.018

新型装配式双舱综合管廊节点的力学性能试验 匡亚川 姜厉阳 刘胤虎 莫小飞 伏亮明 罗时权 Experimental study of mechanical properties of joints in a new-type prefabricated double cabin utility tunnel KUANG Ya-chuan, JIANG Li-yang, LIU Yin-hu, MO Xiao-fei, FU Liang-ming, LUO Shi-quan 引用本文: 匡亚川, 姜厉阳, 刘胤虎, 莫小飞, 伏亮明, 罗时权. 新型装配式双舱综合管廊节点的力学性能试验[J]. 工程科学学报, 2021, 43(11): 1522-1533. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2021.03.07.002 KUANG Ya-chuan, JIANG Li-yang, LIU Yin-hu, MO Xiao-fei, FU Liang-ming, LUO Shi-quan. Experimental study of mechanical properties of joints in a new-type prefabricated double cabin utility tunnel[J]. Chinese Journal of Engineering, 2021, 43(11): 1522- 1533. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2021.03.07.002 在线阅读 View online: https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2021.03.07.002 您可能感兴趣的其他文章 Articles you may be interested in 外加强环式H型钢梁-方钢管角柱节点抗震性能 Seismic performance of H-shaped steel beam-to-square steel corner column connection with external strengthened ring 工程科学学报. 2018, 40(8): 1005 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2018.08.015 考虑楼板效应的外环板式梁柱节点抗弯承载力 Flexural capacity of beam-to-column joints with external diaphragm considering the slab effect 工程科学学报. 2019, 41(6): 824 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2019.06.015 基于SHPB的不同含水状态砂岩动态响应 Dynamic response of sandstones with different water contents based on SHPB 工程科学学报. 2017, 39(12): 1783 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2017.12.002 双钢板混凝土组合剪力墙轴压承载力研究 Study on axial compressive bearing capacity of composite shear wall with double-skin steel plate 工程科学学报. 2017, 39(11): 1765 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2017.11.020 粉煤灰改性高水材料力学性能试验研究及机理分析 Experimental study and analysis of the mechanical properties of high-water-content materials modified with fly ash 工程科学学报. 2018, 40(10): 1187 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2018.10.005 一种新型综合注浆加固试验系统的研制及应用 Development and application of a new comprehensive grouting reinforcement test system 工程科学学报. 2017, 39(8): 1268 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2017.08.018

工程科学学报.第43卷.第11期：1522-1533.2021年11月 Chinese Journal of Engineering,Vol.43,No.11:1522-1533,November 2021 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2021.03.07.002;http://cje.ustb.edu.cn 新型装配式双舱综合管廊节点的力学性能试验 匡亚川)区，姜厉阳)，刘胤虎，莫小飞)，伏亮明)，罗时权) 1)中南大学土木工程学院，长沙4100752)中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司，长沙4100143)重庆金科地产集团股份有限公 司，重庆400000 区通信作者，E-mail:kuangyachuan@csu,edu.cm 摘要预制装配综合管廊结构中，节点是结构的薄弱环节，其力学性能直接影响整体结构的变形和承载力等.本文提出了 一种“U型套箍插筋连接”新型装配式双舱综合管廊结构，通过4个节点足尺试件力学性能试验，包括1个底部L型现浇边节 点试件，1个底部L型装配边节点试件，1个顶部L型装配节点试件和1个底部T型装配节点试件，以此来验证“U型套箍插 筋”连接技术的有效性.试验得到了节点足尺试件的开裂荷载、裂缝发展规律、承载能力、破坏方式、构件延性等力学性能. 试验结果表明：新型装配式管廊节点试件都在靠近角点区域发生弯剪破坏，具有较高的承载力和延性：采用“U型套箍插筋” 连接性能可靠，能够获得与现浇节点试件相当的力学性能. 关键词装配式综合管廊：U型套箍插筋连接：节点足尺试验：破坏形态：承载力：延性 分类号TU990.3 Experimental study of mechanical properties of joints in a new-type prefabricated double cabin utility tunnel KUANG Ya-chuan,JIANG Li-yang,LIU Yin-he),MO Xiao-fe,FU Liang-ming,LUO Shi-quan) 1)School of Civil Engineering,Central South University,Changsha 410075,China 2)Power China Zhongnan Engineering Corporation Limited,Changsha 410014,China 3)Jinke Property Group Co.,Ltd.,Chongqing 400000,China Corresponding author,E-mail:kuangyachuan@csu.edu.cn ABSTRACT Modernization of urban infrastructure is the premise for improving urban operation efficiency.The traditional direct burying method of the municipal public pipeline requires repeated excavation for maintenance,which seriously affects the traffic and appearance of the city and interferes with the everyday life and work order of residents.With the rapid development of urbanization recently,the city's underground utility tunnel appears at a historical juncture.To cope with the industry's urgent need for efficient and green construction technology,China is strongly promoting urban utility tunnels and its development toward prefabrication.The prefabricated utility tunnel efficiently uses the urban underground space,intensively manages various municipal pipelines,and solves the "zipper road"problem;it also has the advantages of increased production efficiency in a short construction period and green environmental protection.The joint is the weakest link of the structure in a prefabricated utility tunnel,and its mechanical properties directly affect the deformation and bearing capacity of the entire structure.A new type of prefabricated double cabin utility tunnel with a "U-shaped ferrule joint bars connection"was proposed.The validity of the method was confirmed through testing the mechanical properties of four full-scale joints,including one bottom L-shaped cast-in-place side joint,one bottom L-shaped assembly side joint,one top L-shaped assembly joint,and one bottom T-shaped assembly joint specimen.The result obtained the mechanical properties of the joint full-scale specimen,such as cracking load,crack development law,bearing capacity,failure mode,and member ductility. 收稿日期：2021-03-07 基金项目：国家自然科学基金资助项目(51878663)：中南电力建设股份有限公司科技项目

新型装配式双舱综合管廊节点的力学性能试验 匡亚川1) 苣，姜厉阳1)，刘胤虎2)，莫小飞3)，伏亮明2)，罗时权2) 1) 中南大学土木工程学院, 长沙 410075    2) 中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司, 长沙 410014    3) 重庆金科地产集团股份有限公 司, 重庆 400000 苣通信作者， E-mail: kuangyachuan@csu.edu.cn 摘    要    预制装配综合管廊结构中，节点是结构的薄弱环节，其力学性能直接影响整体结构的变形和承载力等. 本文提出了 一种“U 型套箍插筋连接”新型装配式双舱综合管廊结构，通过 4 个节点足尺试件力学性能试验，包括 1 个底部 L 型现浇边节 点试件，1 个底部 L 型装配边节点试件，1 个顶部 L 型装配节点试件和 1 个底部 T 型装配节点试件，以此来验证“U 型套箍插 筋”连接技术的有效性. 试验得到了节点足尺试件的开裂荷载、裂缝发展规律、承载能力、破坏方式、构件延性等力学性能. 试验结果表明：新型装配式管廊节点试件都在靠近角点区域发生弯剪破坏，具有较高的承载力和延性；采用“U 型套箍插筋” 连接性能可靠，能够获得与现浇节点试件相当的力学性能. 关键词    装配式综合管廊；U 型套箍插筋连接；节点足尺试验；破坏形态；承载力；延性 分类号    TU990.3 Experimental  study  of  mechanical  properties  of  joints  in  a  new-type  prefabricated double cabin utility tunnel KUANG Ya-chuan1) 苣 ，JIANG Li-yang1) ，LIU Yin-hu2) ，MO Xiao-fei3) ，FU Liang-ming2) ，LUO Shi-quan2) 1) School of Civil Engineering, Central South University, Changsha 410075, China 2) Power China Zhongnan Engineering Corporation Limited, Changsha 410014, China 3) Jinke Property Group Co., Ltd., Chongqing 400000, China 苣 Corresponding author, E-mail: kuangyachuan@csu.edu.cn ABSTRACT    Modernization  of  urban  infrastructure  is  the  premise  for  improving  urban  operation  efficiency.  The  traditional  direct burying method of the municipal public pipeline requires repeated excavation for maintenance, which seriously affects the traffic and appearance of the city and interferes with the everyday life and work order of residents. With the rapid development of urbanization recently, the city’s underground utility tunnel appears at a historical juncture. To cope with the industry’s urgent need for efficient and green  construction  technology,  China  is  strongly  promoting  urban  utility  tunnels  and  its  development  toward  prefabrication.  The prefabricated utility tunnel efficiently uses the urban underground space, intensively manages various municipal pipelines, and solves the “ zipper  road” problem;  it  also  has  the  advantages  of  increased  production  efficiency  in  a  short  construction  period  and  green environmental protection. The joint is the weakest link of the structure in a prefabricated utility tunnel, and its mechanical properties directly affect the deformation and bearing capacity of the entire structure. A new type of prefabricated double cabin utility tunnel with a “ U-shaped  ferrule  joint  bars  connection” was  proposed.  The  validity  of  the  method  was  confirmed  through  testing  the  mechanical properties of four full-scale joints, including one bottom L-shaped cast-in-place side joint, one bottom L-shaped assembly side joint, one top L-shaped assembly joint, and one bottom T-shaped assembly joint specimen. The result obtained the mechanical properties of the joint  full-scale  specimen,  such  as  cracking  load,  crack  development  law,  bearing  capacity,  failure  mode,  and  member  ductility. 收稿日期: 2021−03−07 基金项目: 国家自然科学基金资助项目（51878663）；中南电力建设股份有限公司科技项目 工程科学学报，第 43 卷，第 11 期：1522−1533，2021 年 11 月 Chinese Journal of Engineering, Vol. 43, No. 11: 1522−1533, November 2021 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2021.03.07.002; http://cje.ustb.edu.cn

匡亚川等：新型装配式双舱综合管廊节点的力学性能试验 ·1523 Furthermore,the specimens of new prefabricated utility tunnel joints had flexure-shear failures near the corner points despite their high bearing capacity and ductility.Using U-shaped ferrule joint bars provides consistent performance and can obtain mechanical properties comparable with those of cast-in-place joint specimens KEY WORDS prefabricated utility tunnel;U-shaped ferrule joint bars;full-scale test of joints;failure form;bearing capacity;ductility 随着近年来城市化进程的不断加快，城市地 坏现象和破坏形态.李正英等四进行了6个足尺 下综合管廊应运而生-)发展综合管廊能有效解 地下综合管廊墙板节点的低周往复荷载试验，试 决架空线网密集、道路反复开挖、管线事故频发 验结果表明：设置镦头钢筋锚固的叠合装配式节 等问题，有利于完善城市功能、美化城市景观、保 点具有与现浇节点相近的抗震性能要求.“U型套 障城市安全、提升城市综合承载力，促进城市集约 箍插筋连接”与现有的钢筋连接方法（如灌浆套 高效发展4刀装配式综合管廊相较于现浇式综合 筒、螺栓连接等)相比，具有如下优点：施工精度要 管廊具有预制构件生产效率高、质量有保障、能 求不高，连接工艺较为简单，不需要过多处理，可 有效缩短工期、降低用工成本、绿色环保等优点 大大提高施工速度，其力学性能较为稳定，无需额 随着行业对高效、绿色建造技术的迫切需求，国家 外的施工设备.本文基于“U型套箍插筋连接”技 在大力推动城市综合管廊建设的同时，也在积极 术，提出了一种的新型装配式综合管廊.在预制装 推动其朝着预制装配的方向发展⑧).特别是自 配综合管廊结构中，节点是结构的薄弱环节，其力 2015年8月国务院在《关于推进城市地下综合管 学性能直接影响整体结构的变形和承载力等.本 廊建设的指导意见》o中明确指出“推进综合管 文通过足尺模型静载试验，对新型装配式双舱综 合管廊的节点的力学性能进行研究，以验证“U型 廊主体结构构件标准化，积极推广应用预制拼装 套箍插筋”连接技术的可靠性 技术”以来，装配式综合管廊逐渐成为建设主流 目前，国内外有关综合管廊预制装配技术的 1试验研究 研究才刚刚起步.Garg等山对整舱预制拼装综合 管廊的抗剪性能进行了试验研究，结果表明该类 11新型装配式双舱综合管廊 装配式综合管廊顶板和底板均为预制叠合板， 管廊具有较高的抗剪承载力.Li等！利用有限元 侧墙均为预制墙，各节点通过预制构件外露的U型 ANSYS软件进行研究分析了不同接缝形式对装 套箍，在节点处相互搭接，形成矩形平面，在矩形 配式综合管廊防水性能的影响规律.胡翔，薛伟辰 四角插入纵向钢筋（如图1所示），浇筑节点及叠 等研究了一种预制槽型节段拼装综合管廊，将管 合板混凝土，形成装配式综合管廊结构，如图2所示 廊分成上下槽型节段，拼装时上下槽型节段通过 在预制墙体上预留螺栓孔，安装钢制临时承托牛 预应力筋或弯曲螺栓连接，通过试验研究了预制 腿，实现装配式综合管廊顶板免竖向支撑拼装施工 单舱综合管廊接头的防水性能和受力性能3-] Inserted U-shaped Truss 魏奇科等通过试验研究了预制叠合板式装配式 reinforcement steel bars 管廊节点的抗震性能.预制叠合板式装配式管廊% 的主要特点是将侧壁、顶板和底板进行分块、侧 壁采用双面叠合预制板，顶板采用叠合楼板，底板 Cast-in-place layer 一般采用整体现浇或叠合板，但预制叠合板式装 of laminated roof 配式管廊形式存在现场湿作业多、支撑多等问题 Precast layer 田子玄研究了以“钢筋环插筋连接”为核心技术 of laminated roof 的预制综合管廊结构，通过试验研究其受力性能 和防水性能.颜良劉对无腋角现浇综合管廊与装 U-shaped steel 配式综合管廊进行了试验研究和有限元分析.胡 翔等对套筒灌浆连接装配式综合廊下部边节点 的抗震性能进行了研究.黄臣瑞2o对上下分体预 制装配式综合管廊的抗震响应进行了数值分析 宋春芳等开展了4块叠合式装配式地下综合管 图1U型套箍插筋连接 廊墙板接缝受剪性能试验研究，得到了试件的破 Fig.1 U-shaped ferrule joint bars connection

Furthermore, the specimens of new prefabricated utility tunnel joints had flexure-shear failures near the corner points despite their high bearing capacity and ductility. Using U-shaped ferrule joint bars provides consistent performance and can obtain mechanical properties comparable with those of cast-in-place joint specimens. KEY WORDS    prefabricated utility tunnel；U-shaped ferrule joint bars；full-scale test of joints；failure form；bearing capacity；ductility 随着近年来城市化进程的不断加快，城市地 下综合管廊应运而生[1−3] . 发展综合管廊能有效解 决架空线网密集、道路反复开挖、管线事故频发 等问题，有利于完善城市功能、美化城市景观、保 障城市安全、提升城市综合承载力，促进城市集约 高效发展[4−7] . 装配式综合管廊相较于现浇式综合 管廊具有预制构件生产效率高、质量有保障、能 有效缩短工期、降低用工成本、绿色环保等优点. 随着行业对高效、绿色建造技术的迫切需求，国家 在大力推动城市综合管廊建设的同时，也在积极 推动其朝着预制装配的方向发展[8−9] . 特别是自 2015 年 8 月国务院在《关于推进城市地下综合管 廊建设的指导意见》[10] 中明确指出“推进综合管 廊主体结构构件标准化，积极推广应用预制拼装 技术”以来，装配式综合管廊逐渐成为建设主流. 目前，国内外有关综合管廊预制装配技术的 研究才刚刚起步. Garg 等[11] 对整舱预制拼装综合 管廊的抗剪性能进行了试验研究，结果表明该类 管廊具有较高的抗剪承载力. Li 等[12] 利用有限元 ANSYS 软件进行研究分析了不同接缝形式对装 配式综合管廊防水性能的影响规律. 胡翔，薛伟辰 等研究了一种预制槽型节段拼装综合管廊，将管 廊分成上下槽型节段，拼装时上下槽型节段通过 预应力筋或弯曲螺栓连接，通过试验研究了预制 单舱综合管廊接头的防水性能和受力性能[13−14] . 魏奇科等[15] 通过试验研究了预制叠合板式装配式 管廊节点的抗震性能. 预制叠合板式装配式管廊[16] 的主要特点是将侧壁、顶板和底板进行分块、侧 壁采用双面叠合预制板，顶板采用叠合楼板，底板 一般采用整体现浇或叠合板，但预制叠合板式装 配式管廊形式存在现场湿作业多、支撑多等问题. 田子玄[17] 研究了以“钢筋环插筋连接”为核心技术 的预制综合管廊结构，通过试验研究其受力性能 和防水性能. 颜良[18] 对无腋角现浇综合管廊与装 配式综合管廊进行了试验研究和有限元分析. 胡 翔等[19] 对套筒灌浆连接装配式综合廊下部边节点 的抗震性能进行了研究. 黄臣瑞[20] 对上下分体预 制装配式综合管廊的抗震响应进行了数值分析. 宋春芳等[21] 开展了 4 块叠合式装配式地下综合管 廊墙板接缝受剪性能试验研究，得到了试件的破 坏现象和破坏形态. 李正英等[22] 进行了 6 个足尺 地下综合管廊墙板节点的低周往复荷载试验，试 验结果表明：设置镦头钢筋锚固的叠合装配式节 点具有与现浇节点相近的抗震性能要求. “U 型套 箍插筋连接”与现有的钢筋连接方法（如灌浆套 筒、螺栓连接等）相比，具有如下优点：施工精度要 求不高，连接工艺较为简单，不需要过多处理，可 大大提高施工速度，其力学性能较为稳定，无需额 外的施工设备. 本文基于“U 型套箍插筋连接”技 术，提出了一种的新型装配式综合管廊. 在预制装 配综合管廊结构中，节点是结构的薄弱环节，其力 学性能直接影响整体结构的变形和承载力等. 本 文通过足尺模型静载试验，对新型装配式双舱综 合管廊的节点的力学性能进行研究，以验证“U 型 套箍插筋”连接技术的可靠性. 1    试验研究 1.1    新型装配式双舱综合管廊 装配式综合管廊顶板和底板均为预制叠合板， 侧墙均为预制墙，各节点通过预制构件外露的 U 型 套箍，在节点处相互搭接，形成矩形平面，在矩形 四角插入纵向钢筋（如图 1 所示），浇筑节点及叠 合板混凝土，形成装配式综合管廊结构，如图 2 所示. 在预制墙体上预留螺栓孔，安装钢制临时承托牛 腿，实现装配式综合管廊顶板免竖向支撑拼装施工. Precast layer of laminated roof Inserted reinforcement U-shaped steel Truss bars Cast-in-place layer of laminated roof U-shaped steel 图 1    U 型套箍插筋连接 Fig.1    U-shaped ferrule joint bars connection 匡亚川等： 新型装配式双舱综合管廊节点的力学性能试验 · 1523 ·

.1524 工程科学学报，第43卷，第11期 (a) (b) 图2装配式双舱综合管廊.(a)试件的拼装：(b)节点的浇筑 Fig.2 Prefabricated double cabin utility tunnel:(a)assembly of the specimens;(b)casting of the joints 1.2节点模型选取与制作 荷载下降到峰值荷载的85%或者变形过大时停止 设计了4个双舱综合管廊节点足尺模型试件： 加载 1个底部L型现浇边节点试件（编号DLX),1个 1.4测量仪器布置 底部L型装配边节点试件（编号D-LZ),1个顶部 节点试件混凝土应变测量点(A~)和钢筋应 L型装配节点试件（编号U-LZ),1个底部T型装 变测量点(J~S)的布置情况，分别如图6和图7所 配节点试件（编号D-TZ),节点试件的具体尺寸如 示，钢筋应变片采用120-3AA型，混凝土应变片采 表1所示. 用120-50AA型.试验时采用与电脑相连的静态应 表1双综合管廊节点足尺模型试件尺寸 变仪(uT121Y)自动采集数据 Table 1 Specimen size of full-scale model of double cabin utility tunnel 2试验结果及分析 Specimen name Connection type Size/mm D-LX Cast-in-place 1750×600×300(350) 2.1裂缝发展及破坏过程 D-LZ Assemble 1750(1950)×600×300(350) 2.1.1试件D-LX U-LZ Assemble 1700×600×300 首先对试件DLX进行预加载以保证节点与 D-TZ Assemble 2650×1550×600×300(350) 加载装置接触良好.加载初期，采用力控制加载， 前四级未出现明显现象.当加载到53.4kN时，侧 节点试件所有钢筋均采用HRB400.预制部 墙距腋角处约200mm处出现第一条微裂缝.加载 分混凝土强度等级为C35,后浇混凝土强度等级 到64.6kN时，侧墙靠近腋角处出现第二条裂缝， 为C40.预制试件内侧的保护层厚度为30mm,外 裂缝沿墙厚方向开展.继续加载，53.4kN时产生 侧的保护层厚度为50mm.节点试件的配筋图 的第一条裂缝继续开展.加载到92.8kN时，侧墙 如图3所示（地16@200的形式表示钢筋的型号为 和底板靠近角点区域出现多条微裂缝.加载到 HRB400,直径为16mm,间距为200mm,其余类似) 115.9kN时，53.4kN和64.6kN时产生的两条裂缝 试验在中南大学高速铁路建造技术国家工程 宽度不断增大，发展成为两条主裂缝.DLX节点 实验室进行.试件浇筑时采用木模板和木方支撑， 的裂缝分布如图8所示 如图4所示.试件浇注拆模后在试验室养护至 加载到122.8kN时，竖向位移值为6.78mm, 龄期 试件位移突然增大，可初步判断试件进入屈服阶 1.3加载方案 段.此时，采用位移控制试验加载，当竖向位移达 节点试件的加载装置如图5所示.试验在反 到16.50mm时，试验荷载达到最大值143.5kN.在 力架上进行，L型节点45度斜放，上下两端设置单 此过程中，两条主裂缝不断在向腋角区域发展.继 向铰支座，T型节点平放，底板两端设置铰支座， 续加载，主裂缝宽度不断增加，构件变形增大，最 采用50t千斤顶进行竖向加载，试验过程中采用 后腋角受压区混凝土出现压碎，试件发生破坏，当 倒链调整L型节点位置并保障试验安全.根据《混 试件承载力下降至119.2kN时，竖向位移为25.02mm, 凝土结构试验方法标准》GB/T50152一2012P到，采 停止加载.试件D-LX的破坏状态如图9所示 用分级加载，每级加载持荷5min,屈服以前采取 2.1.2试件D-LZ 力控制加载，每级加载荷载约10kN,加载速率为 试验加载到51.4kN时，侧墙靠近腋角处出现 0.2kNs;屈服之后采取位移控制加载，每级加载 第一条微裂缝，裂缝沿墙厚方向开展.加载到71.3kN 位移约5mm,加载速率降低为0.1kNs,当所加 时，侧墙和底板在靠近角点区域出现多条微裂缝

(a) (b) 图 2    装配式双舱综合管廊. （a）试件的拼装；（b）节点的浇筑 Fig.2    Prefabricated double cabin utility tunnel: (a) assembly of the specimens; (b) casting of the joints 1.2    节点模型选取与制作 设计了 4 个双舱综合管廊节点足尺模型试件： 1 个底部 L 型现浇边节点试件（编号 D-LX） ，1 个 底部 L 型装配边节点试件 (编号 D-LZ)， 1 个顶部 L 型装配节点试件（编号 U-LZ） ，1 个底部 T 型装 配节点试件（编号 D-TZ），节点试件的具体尺寸如 表 1 所示. 表 1 双综合管廊节点足尺模型试件尺寸 Table 1   Specimen size of full-scale model of double cabin utility tunnel Specimen name Connection type Size/mm D-LX Cast-in-place 1750×600×300（350） D-LZ Assemble 1750（1950）×600×300（350） U-LZ Assemble 1700×600×300 D-TZ Assemble 2650×1550×600×300（350） 节点试件所有钢筋均采用 HRB400. 预制部 分混凝土强度等级为 C35，后浇混凝土强度等级 为 C40. 预制试件内侧的保护层厚度为 30 mm，外 侧的保护层厚度为 50 mm. 节点试件的配筋图 如图 3 所示（ 16@200 的形式表示钢筋的型号为 HRB400，直径为 16 mm，间距为 200 mm，其余类似）. 试验在中南大学高速铁路建造技术国家工程 实验室进行. 试件浇筑时采用木模板和木方支撑， 如图 4 所示. 试件浇注拆模后在试验室养护至 龄期. 1.3    加载方案 节点试件的加载装置如图 5 所示. 试验在反 力架上进行，L 型节点 45 度斜放，上下两端设置单 向铰支座，T 型节点平放，底板两端设置铰支座， 采用 50 t 千斤顶进行竖向加载，试验过程中采用 倒链调整 L 型节点位置并保障试验安全. 根据《混 凝土结构试验方法标准》GB/T50152—2012[23] ，采 用分级加载，每级加载持荷 5 min，屈服以前采取 力控制加载，每级加载荷载约 10 kN，加载速率为 0.2 kN·s−1；屈服之后采取位移控制加载，每级加载 位移约 5 mm，加载速率降低为 0.1 kN·s−1，当所加 荷载下降到峰值荷载的 85% 或者变形过大时停止 加载. 1.4    测量仪器布置 节点试件混凝土应变测量点 (A～I) 和钢筋应 变测量点 (J～S) 的布置情况，分别如图 6 和图 7 所 示，钢筋应变片采用 120-3AA 型，混凝土应变片采 用 120-50AA 型. 试验时采用与电脑相连的静态应 变仪（uT121Y）自动采集数据. 2    试验结果及分析 2.1    裂缝发展及破坏过程 2.1.1    试件 D-LX 首先对试件 D-LX 进行预加载以保证节点与 加载装置接触良好. 加载初期，采用力控制加载， 前四级未出现明显现象. 当加载到 53.4 kN 时，侧 墙距腋角处约 200 mm 处出现第一条微裂缝. 加载 到 64.6 kN 时，侧墙靠近腋角处出现第二条裂缝， 裂缝沿墙厚方向开展. 继续加载，53.4 kN 时产生 的第一条裂缝继续开展. 加载到 92.8 kN 时，侧墙 和底板靠近角点区域出现多条微裂缝. 加载到 115.9 kN 时，53.4 kN 和 64.6 kN 时产生的两条裂缝 宽度不断增大，发展成为两条主裂缝. D-LX 节点 的裂缝分布如图 8 所示. 加载到 122.8 kN 时，竖向位移值为 6.78 mm， 试件位移突然增大，可初步判断试件进入屈服阶 段. 此时，采用位移控制试验加载，当竖向位移达 到 16.50 mm 时，试验荷载达到最大值 143.5 kN. 在 此过程中，两条主裂缝不断在向腋角区域发展. 继 续加载，主裂缝宽度不断增加，构件变形增大，最 后腋角受压区混凝土出现压碎，试件发生破坏，当 试件承载力下降至119.2 kN 时，竖向位移为25.02 mm， 停止加载. 试件 D-LX 的破坏状态如图 9 所示. 2.1.2    试件 D-LZ 试验加载到 51.4 kN 时，侧墙靠近腋角处出现 第一条微裂缝，裂缝沿墙厚方向开展. 加载到 71.3 kN 时，侧墙和底板在靠近角点区域出现多条微裂缝. · 1524 · 工程科学学报，第 43 卷，第 11 期

匡亚川等：新型装配式双舱综合管廊节点的力学性能试验 .1525 (a) 300 (b) 300 堂16@200 空16@200 单14@200 丝14@200 214 5迪16 2业14 ■■ 空12@200业20@200空14@200 卓12@200单20@200业14@200 单16a200 16@200 1750 100100 300150150 1150 120 (c) 1400 (d) 业14@200 业16@200 250 业20@200 坐14@200 堂16@200 堂14@200 14@200 20@200 6空16 坐16@200业14@200 81 生16@200 1100 250 1100 300 100100 图3节点试件的配筋图（单位：mm).(a)试件D-LX:(b)试件DLZ:(c)试件ULZ:(d)试件D-TZ Fig.3 Reinforcement drawings of joint specimens (unit:mm):(a)specimen D-LX;(b)specimen D-LZ;(c)specimen U-LZ;(d)specimen D-TZ 试件位移增大速度加快，采用位移控制试验加载， 当竖向位移达到17.68mm时，试验荷载达到最大 值134.8kN.在此过程中，两条主裂缝不断在向腋 角区域发展.继续加载，主裂缝宽度不断增加，构 件变形增大，最后腋角受压区混凝土出现压碎破 坏现象，当试件承载力下降至113.3kN时，竖向位 图4试件的制作 Fig.4 Preparation of specimens 移为28.18mm,停止加载.试件D-LZ的破坏状态 如图11所示 加载到88.0kN时，侧墙距腋角约150mm处出现 2.1.3试件U-LZ 一条微裂缝，51.4kN时出现的第一条裂缝继续发 试验加载到44.9kN时，侧墙和顶板在距离角 展并沿墙宽方向贯通.加载到107.3kN时，51.4kN 点端部约450mm处各出现一条微裂缝.加载到 和88.0kN时产生的两条裂缝宽度继续增加，沿墙 51.8kN时，侧墙距角点端部约200mm处及顶板 宽方向发展成为两条主裂缝.试件DLZ的裂缝分 距角点端部约300mm处各出现一条裂缝，裂缝分 布如图10所示 别沿墙厚和板厚方向开展，44.9kN时产生的顶板 加载到117.3kN时，竖向位移值为7.31mm, 裂缝继续并沿板宽方向发展.加载到82.3kN时

加载到 88.0 kN 时，侧墙距腋角约 150 mm 处出现 一条微裂缝，51.4 kN 时出现的第一条裂缝继续发 展并沿墙宽方向贯通. 加载到 107.3 kN 时，51.4 kN 和 88.0 kN 时产生的两条裂缝宽度继续增加，沿墙 宽方向发展成为两条主裂缝. 试件 D-LZ 的裂缝分 布如图 10 所示. 加载到 117.3 kN 时，竖向位移值为 7.31 mm， 试件位移增大速度加快，采用位移控制试验加载， 当竖向位移达到 17.68 mm 时，试验荷载达到最大 值 134.8 kN. 在此过程中，两条主裂缝不断在向腋 角区域发展. 继续加载，主裂缝宽度不断增加，构 件变形增大，最后腋角受压区混凝土出现压碎破 坏现象，当试件承载力下降至 113.3 kN 时，竖向位 移为 28.18 mm，停止加载. 试件 D-LZ 的破坏状态 如图 11 所示. 2.1.3    试件 U-LZ 试验加载到 44.9 kN 时，侧墙和顶板在距离角 点端部约 450 mm 处各出现一条微裂缝. 加载到 51.8 kN 时，侧墙距角点端部约 200 mm 处及顶板 距角点端部约 300 mm 处各出现一条裂缝，裂缝分 别沿墙厚和板厚方向开展，44.9 kN 时产生的顶板 裂缝继续并沿板宽方向发展. 加载到 82.3 kN 时， C16@200 C14@200 C12@200 C20@200 C14@200 C16@200 5C16 2C14 300 1250 100 100 150 150 150 200 150 100 100 300 150 150 1150 C16@200 C14@200 C12@200 C20@200 C14@200 C16@200 350 2C14 150 (a) 300 (b) 1750 1750 C16@200 C14@200 C20@200 C14@200 C16@200 4C16 80 100 120 1400 1250 300 150 130 170 300 (c) C20@200 C14@200 C14@200 C14@200 250 C16@200 C16@200 6C16 1200 150 150 200 100 100 1100 1100 100 100 250 (d) 图 3    节点试件的配筋图（单位：mm）. （a）试件 D-LX；（b）试件 D-LZ；（c）试件 U-LZ；（d）试件 D-TZ Fig.3    Reinforcement drawings of joint specimens (unit: mm): (a) specimen D-LX; (b) specimen D-LZ; (c) specimen U-LZ; (d) specimen D-TZ 图 4    试件的制作 Fig.4    Preparation of specimens 匡亚川等： 新型装配式双舱综合管廊节点的力学性能试验 · 1525 ·