新型矩形钢管混凝土组合桁梁桥结构形式与绿色建造

随着国家践行“双碳”战略和工业化建筑时代的到来，桥梁作为生命线节点工程正在向着装配化、工业化的方向大步迈进，而钢管混凝土组合桁梁桥作为一种高性能组合结构桥梁形式在承载性、承灾性及装配化等方面具有优势，融合“工业化建造”“绿色建材”理念是实现钢管混凝土组合桁梁桥绿色建造的有效手段。为此，从高传力体系、高承载力结构构造及高承载力节点构造等方面阐述了矩形钢管混凝土组合桁梁桥的构造优势，证明其是一种高承载性能桥梁结构形式，从高韧性与高经济性方面进一步论述了矩形钢管混凝土组合桁梁桥的优势所在，并就抗震性能、工程经济性与常规混凝土梁桥进行类比；而后从全预制件装配单元、预制件现场快速拼装角度阐述了矩形钢管混凝土组合桁梁的工业化建造理念，提出与快速拼装相适应的构造措施，并对具有绿色高强优点的碱激发UHPC混凝土应用于钢管混凝土组合桁梁桥进行了构思和设想；最后通过典型工程实践证实了钢管混凝土组合桁梁桥具有轻质高强、力流传递明确的显著特征和高效的装配建造性能。     

预制超高性能混凝土π形梁桥的设计与初步试验

为解决传统混凝土简支梁桥接缝多、易开裂、耐久性低等问题,提出一种新型预制超高性能混凝土（UHPC）π形梁桥结构。研究了超高性能混凝土π形梁桥的主梁形式,并与相同30 m跨径传统混凝土T形梁桥进行了对比,结果表明其自重仅为传统混凝土T形梁桥的47%。参考材料试验结果,取设计用UHPC受压本构关系为线弹性,受拉本构关系为理想弹塑性,并根据法国超高性能纤维配筋混凝土（UHPFRC）结构规范对π形梁进行承载能力极限状态及正常使用极限状态下的配筋设计。为探究超高性能混凝土π形梁的抗剪及抗弯性能,对2根1：2截面缩尺梁模型进行试验研究及非线性有限元分析。结果表明：超高性能混凝土π形梁桥的初裂应力及承载能力均满足工程要求;纵向配筋率的提高能够显著提高梁底纵向开裂应变,限制裂缝开展;按法国规范计算相应荷载下的裂缝宽度值大于试验测量值,理论计算偏安全;试验值与模拟值吻合较好,验证了ABAQUS损伤塑性模型中所取材料参数的准确性和适用性;受拉塑性参数中的极限拉应力对于模拟结果影响较大,需根据试验获得准确数值。     

UHPC桥梁研究进展与规模化应用技术路径分析

工程材料的革新是推动土木工程结构发展的重要驱动力，工程结构的发展又将促进工程材料不断突破。超高性能混凝土(Ultra High Performance Concrete, UHPC)是一种具备超高强度、高韧、高耐久、高抗爆等优异性能的新型超级混凝土，能较好地适应下一代桥梁工程大跨化、轻型化、高性能化的发展趋势。为促进UHPC在桥梁工程领域的研究与应用，系统梳理了近年来UHPC桥梁学术研究现状、热点前沿、存在问题、具体对策及发展前景。首先总结了UHPC材料研究进展，包括材料组成、基本力学特性与桥梁用UHPC发展历程。然后对UHPC结构设计理论研究进行了梳理总结，包括考虑纤维贡献的UHPC结构受弯受剪计算理论、UHPC结构抗冲击、抗爆与疲劳计算方法等，并重点介绍了无腹筋UHPC桥梁、钢-UHPC组合桥梁、UHPC用于桥梁抗震、UHPC桥面铺装、UHPC用于桥梁加固等结构体系创新研究进展。基于以上UHPC研究与工程应用现状，指出了UHPC在桥梁工程领域规模化应用面临的关键问题、主要挑战及实现技术路径，以期对UHPC在桥梁工程领域的学术研究和规模化应用提供新的视角和参考。     

C100超高强泵送混凝土的配制研究

超高强泵送混凝土的应用越来越广泛，但还存在配合比设计尚无相应规范参考、配制过程大多依靠经验、技术尚不成熟等问题。为满足工程采用超高强泵送混凝土的要求，阐明关键配合比参数对超高强泵送混凝土抗压强度的影响规律，通过系统研究水泥品种、胶凝材料用量、矿物掺合料种类、水胶比和碎石种类等配合比参数对混凝土抗压强度的影响规律，配制出满足工程要求的C100超高强泵送混凝土。研究结果表明： 配制C100超高强泵送混凝土，水泥品种和碎石种类是2个关键参数，宜选用P·Ⅱ52.5水泥和母岩强度高的碎石； 在本试验条件下，胶凝材料用量宜为640 kg/m3，矿物掺合料掺量宜为25%（宜选用含硅灰的掺合料体系），水胶比宜为0.20。     

粗骨料掺入对超高性能混凝土性能影响研究综述

用粗骨料替代部分水泥、砂浆等高成本材料是超高性能混凝土领域中的一个重要研究方向。通过梳理与分析近年来国内的相关研究成果,发现当选择玄武岩材质、粒径尺寸在5~10 mm和5~15 mm以及体积掺量在一定范围内的粗骨料时,能够改善超高性能混凝土的抗压强度、弯曲韧性等性能指标。     

陶砂对轻骨料超高性能混凝土的影响研究

随着建筑结构向着更大跨度、超高层方向的发展,如何在保持超高性能混凝土超高密度的同时,进一步降低其自重和收缩是目前亟须解决的问题。文中基于最紧密堆积理论,采用不同等级陶砂制备了轻骨料超高性能混凝土,并对比了陶砂预处理工艺对轻骨料超高性能混凝土工作性能、力学性能、体积稳定性能和耐久性能的影响。结果表明,陶砂会显著影响超高性能混凝土的工作性能和力学性能,但同时也可以明显降低混凝土的干燥收缩,掺入800级陶砂的轻骨料超高性能混凝土的28 d抗压强度大于90 MPa。此外,预湿处理陶砂可显著提高混凝土的力学性能,降低混凝土的干燥收缩;陶砂等级越高,预湿处理工艺对轻骨料超高性能混凝土性能的影响越小。说明采用预湿陶砂制备满足施工要求的轻骨料超高性能混凝土是可行的,在改善轻骨料超高性能混凝土的同时,又节约施工成本。     

使用寿命100年的高性能混凝土和钢筋

文中论述了普通钢筋混凝土和高性能混凝土的氯化物渗透特性，提出了恶劣环境中混凝土结构的仿真设计和施工技术指导，在论述中还简要地讨论了高强、高性能混凝土开裂的原因和高性能混凝土固有的一些特性如高弹性模量、低徐变系数等。文章最后介绍了FHWA通过5年（1993年至1998年）时间对高性能混凝土及防腐钢筋的研究。     

聚羧酸减水剂对超高性能混凝土性能的影响研究

为研究不同聚羧酸减水剂掺量对超高性能混凝土性能的影响,制备含有不同减水剂掺量的超高性能混凝土,并对其流动度、抗压强度、收缩性能及抗氯离子渗透性能进行对比分析.结果表明,减水剂掺量对超高性能混凝土早期抗压强度与流动度影响存在临界点,超过临界点后,增加减水剂掺量,U H PC流动度保持稳定,但早期和后期抗压强度有不同程度下...     

高性能钢管混凝土组合桁梁桥

提出一种新型桥梁结构形式——高性能钢管混凝土组合桁梁桥。从结构性能方面阐述该组合桁梁桥高效传力机制、高性能结构构件及节点力学性能,从预制件划分、存放、运输、拼接方面阐述组合桁梁桥高效装配施工性能,从防灾性能方面对组合桁梁桥与混凝土梁桥进行抗震性能有限元对比分析,从耐久性能、可维护性能及环保性能方面论述组合桁梁桥良好的服役性能。结果表明：高性能钢管混凝土组合桁梁桥各杆件受力明确,杆件材料利用率高,结构刚度大,当结构跨径达到80 m时,用钢量指标仍在400 kg·m^-2以下;PBL加劲型等宽钢管混凝土节点可有效改善节点传力性能、静力破坏模式及抗疲劳性能;PBL加劲型矩形钢管混凝土构件可改善钢混界面传力及钢管局部屈曲性能,有效提高构件承载力;组合桁梁桥主桁单元、桥面板单元、桥墩单元可在工厂标准化生产,预制构件单元质量可控,现场装配速度快,施工周期短;与混凝土箱梁桥相比,组合桁梁桥结构体系地震响应内力下降显著,反应谱分析中纵桥向墩底弯矩与剪力下降达94.0%、81.2%,时程分析中纵桥向墩底弯矩下降达91.6%;采用可更换桥面板构件、桥墩系梁构件使组合桁梁桥全寿命周期性能优异。可见,矩形钢管混凝土组合桁梁桥是一种装配式高性能桥梁结构体系,可为中国中等跨径公路装配化桥梁设计提供参考。     

室内环境下UHPC的收缩徐变试验和预测

为明确室内环境下普通及补偿收缩超高性能混凝土（UHPC）的收缩徐变特征，分别对这2种超高性能混凝土进行持续1 080 d的力学、收缩和徐变性能测试，分析了补偿收缩组分对超高性能混凝土性能的影响规律。基于收缩和徐变的试验结果，分析了国内外3种不同规范公式对室内环境下超高性能混凝土收缩徐变预测的适用性，并引入相应的修正系数对既有收缩徐变模型进行修正，使之适用于补偿收缩超高性能混凝土的收缩徐变预测。结果表明：①补偿收缩组分的加入对超高性能混凝土的力学性能有负面影响，使立方体抗压强度、棱柱体抗压强度和弹性模量分别降低4.3%、5.1%和4.2%。②UHPC棱柱体抗压强度和弹性模量与立方体抗压强度间存在良好的统计关系，且该统计关系受配合比和龄期的影响较小。③补偿收缩组分能有效抑制超高性能混凝土的收缩，使收缩降低28.9%，但对徐变有负面影响，使徐变应变、徐变系数和徐变度分别增加13.3%、9.3%和15.8%。④DBJ43/T325—2017的收缩、徐变模型对室内环境下普通超高性能混凝土的收缩徐变均给予较好的预测，预测误差分别在4%和6%以内；SIA 2052—2016仅有收缩模型的预测结果与实测结果较好地吻合；引入收缩和徐变修正系数后的修正模型能分别对补偿收缩超高性能混凝土的收缩和徐变予以较好地预测，预测误差也分别在4%和6%以内。     

超高性能混凝土桥面板组合梁斜拉桥阻尼器参数分析

以某大跨度超高性能混凝土桥面板组合梁斜拉桥为工程背景,利用空间有限元分析软件对结构进行非线性时程分析,探索不同的阻尼系数C和阻尼指数ξ组合对结构抗震性能的影响;同时,引入该桥未设置阻尼器的工况进行对比,最终得出适用于该桥的最优化阻尼器参数组合.分析结果表明,阻尼器的设置对结构的抗震性能有重要影响,综合考虑结构的地震响应...     

FRP加固对腐蚀钢筋与混凝土黏结性能的影响

纤维增强聚合物(FRP)具有轻质、高强、抗腐蚀、耐疲劳和施工方便等突出优点,因此,采用FRP加固腐蚀混凝土结构具有广泛的应用前景。从试验方法、拉拔曲线、黏结强度等方面总结了国内外关于FRP加固对腐蚀钢筋-混凝土黏结性能影响的最新研究成果。已有研究表明:FRP横向约束可将钢筋拉拔试件由脆性的混凝土劈裂破坏转变为延性的钢筋拔出破坏;当腐蚀率较小时,FRP约束对保护层较厚试件的黏结强度影响较小,但FRP约束对减缓试件拉拔曲线中黏结应力下降速度,维持黏结应力较为有效,可提高抗震耗能。同时,本文分析了未来研究中需要关注的几个关键问题。     

不同配箍率和钢纤维掺量UHPC柱抗震性能试验

为明确超高性能混凝土（Ultra-high Performance Concrete,UHPC）柱中配箍率和钢纤维掺量对抗震性能的影响,对不同配箍率（0%、0.25%和0.5%）与钢纤维体积掺量（0%、1%和2%）的5根超高性能混凝土足尺柱试件进行了抗震性能试验研究,分析了配箍率和钢纤维掺量对超高性能混凝土柱耗能能力、自复位能力、强度退化性能、刚度退化性能以及弯矩曲率关系的影响规律。基于对超高性能混凝土柱构件性能、箍筋应变以及等效侧向约束力的分析,提出钢纤维体积掺量与配箍率的等效计算公式。研究结果表明：①配箍率对正截面破坏超高性能混凝土柱的延性、耗能能力以及自复位能力均有影响,当配箍率从0%提高到0.5%时,柱试件的延性系数提高15%,耗能能力提高55%,自复位能力提高32%;②钢纤维体积掺量对超高性能混凝土柱破坏形态的影响显著,随着钢纤维体积掺量的增加,混凝土的压碎剥落现象得到明显改善,延缓了受压钢筋屈曲现象的发生,从而提高了柱的延性,当钢纤维体积掺量从0%提高到2%时,柱试件的延性系数提高45%,耗能能力提高142%,自复位能力提高42%;③对于正截面破坏的受压构件而言,采用钢纤维代替箍筋具有一定的可行性。对于所研究的超高性能混凝土柱而言,2%的钢纤维体积掺量可等效于0.51%的配箍率。     

高强钢丝网-UHPC加固损伤RC梁抗剪性能试验研究

为研究高强钢丝网-超高性能混凝土加固损伤钢筋混凝土(RC)梁的抗剪性能,设计并制作了两根有腹筋工字形截面RC梁,其中一根作为对照梁进行一次性破坏加载试验,另一根经损伤加载产生剪切裂缝后对其两侧腹板布置高强钢丝网并浇筑UHPC进行抗剪加固。通过三点弯曲加载试验,研究了高强钢丝网-UHPC加固RC梁的抗裂性能、变形能力和抗剪承载能力,并分析了加固梁的破坏模式和失效原因。研究结果表明：高强钢丝网增韧UHPC加固方法可有效改善RC梁的抗裂性能,加固后梁的抗剪承载力显著提高。     

套筒加强式圆形钢管混凝土柱-钢梁节点抗震性能试验

为解决圆形钢管混凝土柱-钢梁单边螺栓节点在地震荷载作用下存在的安全隐患,提出套筒加强式节点。以节点构造方式和梁柱刚度比为主要影响因素,设计10个1/2缩尺比例的圆形钢管混凝土柱-钢梁节点试件,采用柱端加载方式完成了试件的低周反复荷载拟静力试验,观测了试件的破坏过程与破坏模式,分析了各试件的滞回曲线、承载能力、延性和耗能能力、强度与刚度退化等特征参数,系统研究了不同影响因素下套筒加强式焊接节点、栓焊混合节点与传统螺栓连接节点的破损规律差异,并给出了此类节点极限弯矩的计算方法。研究结果表明：节点的破坏模式主要取决于节点的构造方式和梁柱刚度比,套筒加强式栓焊混合节点避免了螺栓松弛、断裂以及焊缝开裂等破坏形式的发生,达到了“强节点,弱构件”的抗震设计要求;套筒结构使节点核心区的焊缝和螺栓共同承受弯矩和剪力,提高了节点强度和梁柱连接的刚度,节点由螺栓连接时的半刚性连接变为刚性连接;与传统螺栓连接节点相比,套筒加强式节点具有更高的承载力和安全储备,其等效黏滞阻尼系数、转角延性系数、弹性及弹塑性层间位移角均满足规范要求,各抗震性能指标良好;节点极限弯距的计算结果与试验结果吻合较好,表明该方法可用于此类节点的设计计算。     

高强高性能混凝土在高速公路工程中的应用

介绍了高强高性能混凝土的一般设计原则及预弯预应力混凝土组合梁桥的施工方法 ,给出了现场施工可行的混凝土材料配合比参数及主要性能指标的试验结果     

高强高性能泥凝土在高速公路工程中的应用

介绍了高强高性能混凝土的一般设计原则及预弯预应力混凝土组合梁桥的施工方法 ,给出了现场施工可行的混凝土材料配合比参数及主要性能指标的试验结果     

FRP-混凝土-钢双壁空心桥墩分析及设计方法研究

纤维增强复合材料(FRP)是一种高强、轻质、耐腐蚀的高性能材料.FRP-混凝土-钢双壁空心组合构件是由香港理工大学滕锦光教授发明的一种新型组合构件,由外侧的FRP管、内侧的钢管及混凝土夹心层组成,具有建造方便(FRP管与钢管可作为浇筑混凝土的模板)、耐腐蚀性能优、抗震性能好等一系列优点.自2004年被提出以来,学术界已...     

超高性能混凝土在宁波机场路南延工程中的规模化应用研究

宁波机场路南延工程采用超高性能混凝土作为小箱梁湿接缝，钢筋免焊接，且大幅减少现场浇筑混凝土的数量，有效加快了施工速度，保证了共建轨道交通宁奉线的按期通车时间，并减少了施工对环境和交通的影响。本文开展了桥面板湿接缝的试验研究，表明V形界面形式的抗裂性、承载力均优于凹槽界面和平面界面；界面湿润、凿毛可显著提升超高性能混凝土和预制混凝土的界面结合性能。通过宁波机场路南延工程大量的应用研究，形成超高性能混凝土预制拼装桥梁设计、施工、检测、验收成套技术要求体系，进一步推动超高性能混凝土新技术的应用和发展。     

中国桥梁工程学术研究综述·2014

为了促进中国桥梁工程学科的发展,系统梳理了各国桥梁工程领域(包括高性能材料、桥梁作用及分析、桥梁设计理论、钢桥及组合结构桥梁、桥梁防灾减灾、桥梁基础工程、桥梁监测、评估及加固等)的学术研究现状、热点前沿、存在问题、具体对策及发展前景。首先在总结了中国桥梁工程建设成就的同时对未来桥梁工程的发展趋势进行了展望;然后分别对上述桥梁工程领域各方面的内容进行了细化和疏理:高性能材料方面重点分析了超高性能混凝土(UHPC)和CFRP材料,桥梁作用方面分析了车辆荷载和温度,钢桥及组合结构桥梁方面分析了钢桥抗疲劳设计与维护技术和钢-混凝土组合桥梁,桥梁防灾减灾方面分析了抗震、抗风、抗火、抗爆和船撞及多场、多灾害耦合;最后对无缝桥、桥面铺装、斜拉桥施工过程力学特性及施工控制、计算机技术对桥梁工程的冲击进行了剖析,以期对桥梁工程学科的学术研究提供新的视角和基础资料。