新型组合桥面板UHPC收缩效应足尺试验

针对钢-UHPC组合桥面板中UHPC的收缩效应，进行了3个不同钢-UHPC面积比的组合桥面板节段足尺试件和UHPC自由收缩试件的养护全过程应变及温度测试，分析了收缩应变发展规律及蒸养温度的影响。基于所得UHPC自由应变、组合桥面板UHPC约束应变和时变止效应方法，求解了养护过程的UHPC弹性模量和组合桥面板收缩应力。结果表明：(1)UHPC总自由收缩约为756×10^-6,蒸养的UHPC内部温度愈高，收缩完成愈快；以自收缩时间零点算起，-1 h开启蒸养，龄期5 h的UHPC内部温度达90℃以上，持续蒸养48 h,则龄期5、25、35 h时分别完成总收缩的52%、82%、91%以上，龄期12 d时收缩全部完成；(2)UHPC弹性模量、组合桥面板收缩应力与收缩应变的发展规律基本一致；(3)整个养护过程，钢-UHPC组合桥面板的UHPC收缩应力远小于其当时的轴心抗拉强度，不会产生收缩裂缝，与观测现象相一致；(4)钢-UHPC组合桥面板的UHPC上缘约束收缩拉应力值为2 MPa左右，与静载试验所得钢-UHPC组合桥面板负弯矩的开裂应力较轴心抗拉强度减少值基本一致；(5)基于...     

超高性能混凝土应用于铁路组合梁结构的设计研究

为研究将超高性能混凝土(UHPC)应用于铁路组合梁结构的适用性,以温福铁路白马河特大桥为背景,对64 m跨径的双线铁路简支梁结构开展UHPC组合截面设计研究。提出底板及腹板采用UHPC材料、顶板采用普通混凝土材料的组合箱形断面形式,通过有限元软件建立双层空间梁单元模型对UHPC组合梁进行计算分析;提出普通混凝土桥面板先预制并养护后再与UHPC腹板、底板结合成一体的UHPC组合梁施工方案,并对组合梁的收缩徐变效应进行计算分析。结果表明:同跨径的UHPC组合简支梁相比于普通混凝土梁可减少约30%的自重,可有效减少桥梁下部结构的工程量及运架梁的费用;所提出的UHPC组合梁施工方案可有效改善组合截面交界面的收缩徐变应力。     

全预制轻型预应力UHPC薄壁盖梁抗剪性能试验

为解决桥梁装配式施工中传统混凝土盖梁自重过大、整体吊装困难的难题，提出全预制轻型部分预应力超高性能混凝土（Ultra-high-performance Concrete，UHPC）薄壁盖梁的设计方案。为研究UHPC薄壁盖梁的斜截面抗裂性能及抗剪承载力，完成1根相似比1：2的大比例UHPC薄壁盖梁共2次模型试验，获得模型从加载到破坏全过程的开裂和破坏荷载、裂缝和变形分布规律等关键试验结果；分析梁体应变、预应力、裂缝的分布规律，考虑UHPC的应变硬化特征，基于材料力学公式提出斜截面开裂剪力的理论计算方法，考虑UHPC结构裂缝分布和结构形状系数等，提出斜裂缝宽度的计算公式。按照不同规范对UHPC盖梁抗剪承载力进行计算对比，以法国UHPC规范为基础，对比分析UHPC基体、箍筋、钢纤维及纵筋销栓作用对结构抗剪承载能力的影响程度。研究结果表明：计算结果与模型的开裂剪力以及裂缝宽度吻合良好；各国规范均低估了UHPC结构的抗剪承载能力；提出的UHPC盖梁具有自重轻、施工快捷等特点，充分利用了UHPC的超高抗拉性能和应变硬化特征，具有优异的斜截面抗裂性能以及抗剪性能；建议取消弯起钢筋、适当增加预应力筋，浇筑UHPC时应增设抗浮措施等。研究成果可为UHPC盖梁的应用提供参考。     

超高性能混凝土在大跨度铁路桥梁钢桥面铺装中的应用

铁路桥钢桥面铺装主要作用是保护钢桥面免受道砟的磨损与雨水的侵蚀,为提高铁路钢桥面铺装的使用寿命,减少中期维修,对铁路钢桥面超高性能混凝土(UHPC)组合桥面铺装体系进行研究。以沪通长江大桥主航道桥为背景工程,制作带UHPC铺装层的正交异性钢桥面板单U肋梁模型进行抗水渗性能试验,并结合实桥进行UHPC组合桥面铺装体系设计和施工工艺研究。结果表明:UHPC组合桥面体系在无裂缝时抗渗性能满足使用要求,可有效保护钢板免受雨水侵蚀,带裂缝的组合桥面,运营过程中裂缝会逐渐闭合,阻止雨水进一步渗透,具有较强的抗渗能力储备;为避免新浇混凝土开裂,UHPC应严格按规范流程施工,施工温度宜选择15~25℃,浇筑后应及时覆膜保湿养护。     

不同轴拉性能的超高性能混凝土圆环约束收缩性能

开展2种不同轴拉性能（高应变强化型和应变软化型）的超高性能混凝土（UHPC）的圆环约束收缩性能研究。首先对高应变强化型UHPC及应变软化型UHPC进行单轴拉伸试验及声发射实时损伤定位试验，得到不同龄期时（2，7，28，80 d） UHPC的轴拉应力-应变曲线及其拉伸损伤演化机制。随后对2种UHPC进行圆环约束试验，得到UHPC内钢环的压缩应变-龄期曲线。最后基于高应变强化型UHPC及应变软化型UHPC的轴拉性能（应变强化与否）、抗拉强度发展规律及拉伸损伤演化机制，分析2种UHPC的圆环约束收缩机理。研究结果表明：高应变强化型UHPC的内钢环压缩应变-龄期曲线出现大量幅值小于10×10^-6的锯齿形波动，对应产生的微裂纹宽度小于0.01 mm，与裂缝测宽仪（精度为0.01 mm）在UHPC圆环试件上始终未检测到微裂纹的结论相一致；应变软化型UHPC的内钢环压缩应变随着龄期出现了4次较明显的瞬时突变（28×10^-6，53×10^-6，41×10^-6，18×10^-6），且裂缝测宽仪在UHPC表面检测到了4条微裂缝（0.035，0.050，0.040，0.020 mm），由于拉伸软化特性，后续在其他荷载作用下会导致裂缝持续扩展；高应变强化型UHPC的应变强化特性使其在约束状态下产生的拉应力以多点分布微裂纹（宽度小于0.01 mm）的形式逐步小幅释放，应变软化型UHPC在约束作用下产生的拉应力通过多缝开裂（宽度小于0.05 mm）的方式瞬时部分释放。     

一种高耐久性钢筋混凝土防撞护栏的研发

北方地区冬季为行车安全常使用除冰盐,但钢筋混凝土防撞护栏因此容易遭受除冰盐侵蚀,降低防撞等级,容易引起重大交通事故,为此提高防撞护栏的耐久性至关重要。为此计划使用高耐久UHPC制作3cm厚永久性模板加在防撞护栏靠近行车道一侧,将防撞护栏耐久性指标提高2个数量级,同时提高其抗折、抗冲击性能,改善防撞护栏表观裂缝、气泡等。本研究首先在实验室对2种UHPC以及普通混凝土性能(抗压、抗折、氯离子扩散系数、收缩)进行对比试验,分析结果表明:标养条件下,28d抗压强度UHPC是普通混凝土的252%,28d抗折强度是普通混凝土的363%;氯离子扩散系数(RCM法)试验数据表明UHPC比普通混凝土的氯离子扩散系数低2个数量级; UHPC早期自收缩较大,后期干燥收缩小。然后,进行制作3cm厚UHPC永久模板(每块约1. 3m2)试验,解决了浇注过程中的气泡问题和表面色泽问题,确定水平浇注及"不锈钢模板+专用脱模剂"的预制方案。最后将UHPC永久模板与普通混凝土浇注连接,制作带有UHPC永久模板的混凝土防撞护栏,验证了安装施工方案与表面保护方案可行。     

UHPC加固受损混凝土斜拉桥主梁模型试验

基于超高性能混凝土(UHPC)的优异性能及其在混凝土结构抗弯加固中的应用成果，提出了采用配筋UHPC加固受损混凝土斜拉桥主梁的方法，由此开展了UHPC加固受损严重主梁的混凝土斜拉桥节段模型试验研究，以探究主梁加固后斜拉桥体系的受力性能。试验结果表明：UHPC加固混凝土斜拉桥主梁施工方式整体协同工作性能良好，UHPC层与原混凝土间未发生脱黏破坏；UHPC加固后，主梁开裂荷载较原未损伤主梁提升了79.9%,且UHPC层裂缝呈现数量多、间隙小及宽度细的特征，并可有效抑制原主梁裂缝发展，说明受拉UHPC层显著提高了加固后主梁的抗裂性能；不同主梁裂缝宽度工况荷载作用下，斜拉桥体系变形恢复较好，残余变形很小，且当主梁出现严重损伤时，该体系仍具有很好的受力性能；UHPC加固后，主梁的抗弯强度有一定程度提高，但不控制斜拉桥体系的极限承载力，主梁破坏时斜拉索应力为其极限强度的70.2%,斜拉索仍然具有一定承载力富余；UHPC加固后，主梁严重受损的斜拉桥体系刚度得到有效提升，主梁开裂前体系刚度较未损伤原主梁及灌浆加固后主梁分别提升了11.3%和29.5%;采用UHPC对混凝土斜拉桥主梁进行抗弯加固具有较大...     

免蒸养UHPC在正交异性钢桥面铺装中的应用

近年来,UHPC在正交异性钢桥面一体化解决方案中获得广泛应用,针对在役钢桥面铺装养护施工封闭交通压力较大,免蒸养UHPC较传统蒸养UHPC更具使用价值。从抗压强度和干燥收缩对免蒸养UHPC及蒸养UHPC进行对比研究,并分析免蒸养UHPC在车辆载荷振动条件下的强度发展规律。结果表明:免蒸养UHPC早期抗压强度发展快,3d为102.3MPa,28d可达135.9MPa,满足不中断交通养护的实际需求;免蒸养UHPC的28d干燥收缩340με,略高于蒸养型UHPC;车辆载荷振动对免蒸养UHPC的强度影响不大。此外,免蒸养UHPC钢桥面铺装试验段跟踪监测结果表明免蒸养UHPC铺装能够大幅降低正交异性钢桥面板肋间相对挠度和最大拉应变,从而改善正交异性钢桥面板的整体受力状况,降低发生疲劳开裂的风险。     

预应力UHPC局部增强混凝土梁抗弯性能研究

为研究后张法预应力UHPC局部增强混凝土梁的受弯性能,进行了1根预应力混凝土梁及2根不同UHPC厚度的预应力UHPC局部增强混凝土梁受弯性能试验,探讨了UHPC局部增强层厚度对预应力试件受力过程、破坏形态、裂缝开展以及承载特性等的影响.结果 表明:相对于传统的预应力混凝土梁,在UHPC局部替代受拉区普通混凝土后,可有效抑制受拉区裂缝发展,使原本宽而少的裂缝转变为细而密的微裂缝,且随着UHPC层厚度越大,受拉区主裂缝宽度逐渐越小,裂缝分布更密;增加UHPC厚度可显著提高试验梁的极限弯矩,UHPC层由0 mm分别增加到50 mm和100 mm,相应的极限承载力可分别提高约1.14倍和1.35倍.建立了预应力UHPC局部增强混凝土梁开裂弯矩和极限弯矩的计算公式,计算值与试验值吻合较好.     

港珠澳大桥混凝土连续梁施工期裂缝控制技术

港珠澳大桥珠澳口岸连接桥为(3×65+40)m预应力混凝土连续梁桥,主梁采用大节段现浇施工,每段混凝土浇筑量为1 248~1 726m~3。针对大体积预应力混凝土施工,结合该桥实际情况,分析了施工期4种裂缝(受力裂缝、温度裂缝、塑性裂缝、约束收缩裂缝)产生的主要原因。根据裂缝的不同成因及桥梁结构特点,通过支架合理设计、预压及合理的混凝土浇筑顺序控制受力裂缝;通过混凝土配合比、入模温度及合理的养护措施等控制温度裂缝;通过下料点及振捣点合理设置、二次抹压及大面积覆膜锁水技术控制塑性裂缝;通过部分预应力筋早期预张拉技术控制约束收缩裂缝。通过以上各种裂缝控制技术的实施,施工期的裂缝得到了良好控制,确保了结构耐久性。     

基于UHPC材料的高架小箱梁接缝设计优化与施工技术研究

随着社会经济的不断发展,社会对城市高架的建设要求越来越高,城市高架快速化建设将是城市高架的发展趋势。小箱梁桥作为重要桥型之一,在城市高架桥中有着广泛应用,因而实现小箱梁快速化施工有着十分重要的意义。实现小箱梁快速施工的关键在于小箱梁接缝。传统的小箱梁接缝构造复杂,施工流程繁琐,且受力性能较差。本文针对传统小箱梁接缝存在的施工和受力性能问题,结合UHPC材料的性能优势,引入了UHPC接缝概念,并以宁波机场快速路南延工程建设项目为背景,针对UHPC接缝设计关键参数,提出了背景工程中小箱梁UHPC接缝的构造设计并优化。同时,总结了小箱梁UHPC接缝施工流程,明确了小箱梁UHPC接缝关键施工工艺和施工方法,对UHPC接缝施工质量控制提出了具体的要求。     

二灰碎石基层收缩裂缝的防治研究

该文讨论二灰碎石基层收缩裂缝产生的原因及防治措施;通过工程实例。从二灰碎石级配的调整、含水量的控制、规范施工过程等方面控制裂缝的产生,并提出裂缝产生后的处理措施。     

塑性收缩裂缝和断板的探讨及施工控制

塑性收缩裂缝和断板是水泥混凝土路面滑模施工所要解决的难点 ,这些病害受众多因素的影响 ,找清原因 ,措施得当是解决问题的关键。通过试验研究及泰化高速公路、青威一级公路的实践 ,总结了一系列成功的经验 ,对控制滑模施工出现的塑性收缩裂缝和断板具有很强的可操作性     

超高性能混凝土双阶段收缩调控技术研究

开展单掺矿物膨胀剂或塑性膨胀剂对超高性能混凝土(ultra-high performance concrete, UHPC)工作性、抗压强度和自收缩规律的试验研究，并在此基础上将矿物膨胀剂和塑性膨胀剂进行双掺，研究对UHPC早龄期的收缩补偿效果。试验结果表明，单掺适量的矿物膨胀剂可显著降低UHPC硬化后的自收缩，氧化镁类和CSA复合膨胀剂对抗压强度影响较小，氧化钙类和HCSA复合膨胀剂略微降低了28 d抗压强度；单掺塑性膨胀剂对UHPC扩展度和初凝时间基本无影响，可有效抑制UHPC塑性阶段的收缩，但对28 d抗压强度有不利影响；双掺0.03%CP2塑性膨胀剂与5%的CSA复合膨胀剂时，UHPC塑性收缩降低77%,28 d自收缩为414×10^-6(降低26%),28 d抗压强度为107 MPa(降低13%),强度略低于两者单掺。混凝土早期开裂试验和环约束试验表明调控后的UHPC抗裂性能较好。     

支架现浇箱梁顶板开裂原因分析

针对某支架现浇箱梁在施工过程中出现的横向裂缝,利用空间实体有限元软件对可能导致裂缝的原因进行了系统分析,分别对支架沉降、混凝土收缩、混凝土水化降温的效应进行分析。分析结果表明,混凝土分批浇筑的收缩差和后浇混凝土水化降温效应是导致背景桥梁出现横向裂缝的主要原因。在此类结构施工过程中,应尽量减小分批浇筑混凝土的收缩差,同时需要对后浇混凝土的入模温度和浇筑时间进行控制,降低混凝土降温收缩产生的约束应力,降低混凝土开裂的风险。     

宽幅预应力混凝土斜拉桥主梁裂缝的施工控制

针对宽幅斜拉桥预应力混凝土主梁易产生裂缝的特点,结合裂缝的部位和特征,对主梁混凝土裂缝产生的原因及裂缝施工控制进行分析探讨。事前对结构的设计和施工工艺进行论证分析,能有效地控制危害性较大裂缝的出现,事中控制混凝土原材料的品质和混凝土配合比设计优化是防止混凝土收缩和温度变形裂缝的核心,重视混凝土的振捣和养护质量是裂缝控制的关键。     

组合梁负弯矩区UHPC接缝抗弯性能试验

为提高钢-混组合梁桥负弯矩区混凝土桥面板的抗裂性并简化现场施工工艺,提出新型钢-混组合梁桥负弯矩区超高性能混凝土（Ultra-high Performance Concrete,UHPC）接缝方案。以湖南省某桥为工程背景,进行1∶2缩尺模型抗弯试验研究;编制截面弯矩-曲率关系MATLAB程序,并与实测值进行对比,验证该程序可用于计算UHPC覆盖下的普通混凝土（NC）中钢筋应力;对现有NC裂缝宽度规范公式进行修正,提出考虑UHPC约束作用的组合梁负弯矩区NC最大裂缝宽度的建议公式;讨论钢-混组合梁桥负弯矩区UHPC湿接缝合理的纵桥向长度,分析UHPC层厚度及层内配筋对抗裂性能的影响。研究结果表明：新型UHPC接缝方案的抗裂性能和抗弯承载能力均满足工程要求,且接缝节点强度高于非接缝区预制部分强度;负弯矩作用下,试件沿梁高的应变较好地满足平截面假定,钢梁与混凝土板及UHPC与NC间的层间滑移量均较小;UHPC裂缝呈现“多而细”的特征,而NC裂缝呈现“少而宽”的特征,预制部分混凝土顶面最先开裂,之后UHPC-NC交界面、UHPC顶面、UHPC覆盖下的NC侧面依次出现裂缝;对于负弯矩区采用UHPC接缝的中小跨径钢-混组合连续梁桥,UHPC层的纵桥向长度宜为20%标准跨径,UHPC层厚度可根据实际工程设计要求确定,增大桥面板内钢筋直径可以提高负弯矩区混凝土的抗裂性能。     

间接作用引起的墩身裂缝有限元分析

钢筋混凝土结构在施工或使用期间出现超过规范允许宽度的裂缝是一个常见问题。结合某铁路桥施工期间钢筋混凝土墩身开裂现象,通过理论与有限元仿真相结合的方法,对裂缝的出现原因及发展过程进行了分析。结果证实墩身裂缝是由温度、收缩等间接作用引起的,并在此基础上提出了有效控制裂缝宽度的方法。     

无黏结预应力UHPC梁弯曲性能试验研究

为研究无黏结预应力UHPC梁的弯曲力学行为，探究UHPC桥梁结构的合理应用形式，通过一片大尺寸矩形梁的弯曲试验，获得了预压力作用下UHPC梁弯曲的破坏模式、裂缝分布及发展等结果。结果表明，无黏结预应力UHPC梁最终因水平裂缝开展引发骤然卸载而失效，试验荷载远低于按正截面破坏计算的理论值；弯矩导致的竖向裂缝数量少、间距大，UHPC拉伸性能未得到充分利用。     

UHPC用作高速公路桥梁预制构件拼接连接的研究与应用

基于深汕西改扩建TJ10标，研究了UHPC用作预制构件拼接连接时的力学性能、收缩率和耐久性，并成功用于工程实践。研究表明，所制备的UHPC在标养条件下即可达到目标强度；掺入钢纤维可改善UHPC水泥基体脆性，试件表现出延性破坏性质，极限抗拉强度与弹性段抗拉强度之比为1.85;钢筋达到屈服点时，UHPC试件滑动变形均未超过0.05 mm,钢筋握裹强度为14.53 MPa; UHPC早龄期干缩呈先增大后减小又增大的规律，矿物外加剂可补偿UHPC收缩；UHPC基体密实程度随水化龄期增加而不断提高，氯离子扩散系数随着龄期增加而降低，28 d氯离子扩散系数仅为0.1×10^-12 m²/s,抗侵蚀能力优良。UHPC用于现场桩接盖梁灌注工艺性拼接接头时，其施工性能和黏结性能均超过设计要求。