无粗骨料UHPC预制桥面板高温蒸养施工技术

本项目的UHPC桥面板采用的是“不含粗骨料+高温蒸养”的模式,其施工技术应用在国内尚属首次,无论在预制生产线建设、钢筋及模板施工还是混凝土浇筑养护等各方面都具有其自身的特殊性,极具创新性、挑战性和重大研究意义。结合山东沾临黄河特大桥主桥上部结构桥面板预制施工,着重对UHPC预制桥面板施工工艺及施工技术进行分析,并对相应施工工序关键点及注意事项进行阐述总结。     

预制NC拼装梁粗骨料UHPC湿接缝抗弯性能研究

为了解预制普通混凝土(NC)拼装梁粗骨料U HPC湿接缝的抗弯性能及界面处理形式对其影响程度,进行抗弯试验及有限元分析.设计、制作3组不同界面处理形式(人工凿毛、预贴5 mm厚凿毛带、不作凿毛处理)的粗骨料U HPC湿接缝梁、1组人工凿毛普通混凝土湿接缝梁及1组整体梁进行抗弯试验,结合有限元分析结果,对比其破坏模式、抗...     

粗骨料活性粉末混凝土预制桥面板湿接缝受力性能研究

粗骨料活性粉末混凝土(CA-RPC)桥面板是一种新型高性能桥梁构件,文中对其结构行为开展试验研究和数值仿真分析。对带湿接缝CA-RPC桥面板试件和无接缝桥面板试件进行四点弯曲加载的对比试验,得到全过程荷载-位移曲线;在三维有限元模型中通过引入牵引-分离本构关系,进行加载全过程数值仿真分析。研究表明,相比于整块预制桥面板,带湿接缝的CA-RPC预制桥面板的抗裂性、极限承载能力,以及延性均有所降低;有限元模型中材料特性和接触关系的合理设置,可较好地模拟CA-RPC预制桥面板的力学性能。结合试验结果和相关规范,提出了CA-RPC预制桥面板及其湿接缝区域的抗弯承载力计算方法。     

空心板桥新型粗骨料UHPC铰缝抗剪性能试验

为研究空心板桥新型粗骨料超高性能混凝土(UHPC)铰缝的抗剪性能,对14个铰缝试件进行了静力抗剪试验,试验参数包括铰缝混凝土材料类型、界面处理方式、抗剪钢筋构造形式、抗剪钢筋强度等级和配筋率。分析了试件的裂缝发展过程和分布规律、破坏模式以及各试验参数对铰缝抗剪性能的影响;同时,基于铰缝典型的荷载-位移曲线分析了铰缝的抗剪机理。试验结果表明：铰缝的裂缝宽度从下至上呈现逐渐减小的规律,由于传统配筋方式上部抗剪钢筋的位置靠近顶部,导致上部抗剪钢筋在铰缝抗剪承载力极限状态时尚未屈服,对抗剪承载力的贡献小。试件破坏模式分为2种：传统铰缝的界面剪切破坏;UHPC铰缝的预制混凝土块剪切破坏。UHPC材料、界面预留槽处理方式、抗剪钢筋新配筋方式以及提高抗剪钢筋的强度等级和配筋率,均能不同程度地提升铰缝的抗剪性能。与传统铰缝相比,新型粗骨料UHPC铰缝的开裂荷载、抗剪承载力和名义抗剪刚度提升幅度分别可达42.8%、185%和218.3%。当达到抗剪承载力极限状态时,UHPC铰缝主要依靠抗剪钢筋屈服提供的剪切摩擦抗力以及预制混凝土块剪断提供的剪切抗力来抵抗外荷载。提出了UHPC铰缝开裂荷载及抗剪承载力计算公式。计算结果表明：开裂荷载、抗剪承载力试验值与计算值比值的均值分别为1.47、1.19,变异系数分别为0.05、0.12,所提出的计算公式可以较精确和稳定地预测UHPC铰缝的开裂荷载及抗剪承载力。     

无主筋UHPC预制简支梁桥荷载试验研究

为检验中国首座无主筋工字形UHPC(超高性能混凝土)预制简支梁桥(广州北环高速公路沙贝立交F匝道桥)成桥后的实际承载能力和工作性能,通过静载和动载试验分别测试不同加载条件下主梁跨中截面的应变、挠度及桥梁自振特性,并将试验结果与MIDAS/Civil软件计算结果进行对比,结果表明该桥主梁强度和刚度均满足规范要求,结构具有良好的动力性能,满足使用要求。     

含粗骨料UHPC在路面修复工程中的应用研究

结合某破损沥青路面修复工程,采用"架设钢筋网片+铺装含粗骨料UHPC"的修复工艺,通过工程实践,研究探索含粗骨料UHPC用于路面修复的可行性及可操作性。结果表明,所制备的UHPC施工可操作好,经济适用,工程应用效果满意,显著提高了路面的承载和抗裂能力,预期具有良好的耐疲劳、耐磨、耐冲击等性能。     

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...     

煅烧铝钒土粗骨料和养护方式对UHPC性能的影响

超高性能混凝土（UHPC）作为一种兼具超高力学性能和耐久性的特殊纤维增强水泥基复合材料,已成为土木工程领域的研究热点。现以抗压强度高于170MPa的UHPC为研究对象,探讨了不同养护方式和煅烧铝矾土粗骨料（CBA）替换石英砂细骨料(QSA)对UHPC性能的影响。研究表明,相比于标准养护28 d,采用90℃水浴养护2 d,使QSA组和CBA组的抗压强度分别提高了19.34%和23.17%,这主要是因为热水养护提升了胶凝材料的水化程度。CBA完全替代QSA,在标准养护28 d和90℃水浴养护2 d的条件下,使抗压强度分别提高了8.37%和11.85%,这是由于CBA具有多孔性,降低了UHPC的实际水胶比,增强了基体-骨料界面过度区的强度。     

钢-UHPC组合桥面板UHPC层受力性能研究

首先采用有限元方法对带U肋和带倒T肋的两类钢-UHPC组合桥面板的UHPC层纵、横桥向应力及层间剪应力3个力学指标对比分析,随后建立了UHPC层的横桥向简化计算模型,最后对UHPC层厚度和层间粘结状态进行参数分析.结果表明:① 两类钢-UHPC组合桥面板的UHPC层纵、横向应力及层间剪应力在数值大小、变化规律上均存在差...     

UHPC桥面板现浇接缝的弯拉性能研究

为探究装配式轻型组合梁结构中纵向接缝合理形式,以广东麻埔停车区跨线桥为工程背景,提出了一种局部加高的新型构造形式,并与传统平口接缝构造进行了对比分析。通过有限元建模分析表明:局部加高接缝桥面板静力工况和疲劳工况的主拉应力均小于平口接缝桥面板的主拉应力。开展带接缝桥面板足尺模型抗弯试验,局部加高接缝试验试件开裂荷载为67.07 kN,比平口接缝试验试件开裂荷载高约92.4%,满足设计要求,且将接缝局部加高,可以提高安全系数。     

预制装配式UHPC站台板结构技术研究

为解决地铁车站站台板施工工序复杂、工期长的问题,以广州地铁14号线2期某标准车站为工程背景,提出一种以超高性能混凝土为材质的预制装配式站台板,重点研究站台板的分块设计、接头连接、施工方案,采用数值模拟计算进行站台板结构应力变形分析和室外拼装试验进行效果检验,并从技术经济方面与常规的站台板进行对比分析。结果表明： 1）预制装配式UHPC站台板结构受力合理,各项应力变形指标远小于规范限值; 2）单块预制构件尺寸小,质量小,施工简单,安装精度高,拼装工期短; 3）单个标准车站的站台板装配率可达78%,结构质量相对于预制混凝土站台板减少约50%,技术方案可靠。     

预制桥面板UHPC-U形钢筋湿接缝受力性能试验研究

针对目前装配式组合梁桥预制桥面板湿接缝宽度大、现浇量大的劣势,提出宽度较小的UHPC-U形钢筋接缝。为检验该接缝的力学性能,设计制作3个桥面板试件(JF-1,混凝土整板试件;JF-2,30cm宽UHPC-U形钢筋接缝试件;JF-3,60cm宽普通混凝土-U形钢筋接缝试件)进行静力弯曲试验,对比其极限承载力、抗裂性能及抗弯刚度。结果表明:3个试件的抗弯承载力相近,破坏形态均为剪跨区的弯剪破坏,湿接缝不会削弱桥面板的抗弯承载力;UHPC能显著提高湿接缝的抗裂性能;各试件的荷载～位移曲线基本相同,抗弯刚度基本一致,接缝对试件的抗弯刚度影响较小;试件JF-2、JF-3具有同等的抗弯强度及刚度,可以将UHPC作为湿接缝浇筑材料来减小接缝宽度。     

预制桥面板大头钢筋湿接缝受力性能的试验研究

针对钢—混组合梁桥预制桥面板纵向湿接缝的受力特点,提出采用大头钢筋搭接的湿接缝构造,进一步采用模型试验方法研究了大头钢筋搭接湿接缝与直线钢筋焊接/搭接湿接缝的弯剪复合受力性能,获得了试件的裂缝分布、破坏模式、开裂荷载、极限承载力等。研究结果表明,大头钢筋搭接试件的变形特征与直线钢筋焊接试件类似,开裂荷载及开裂荷载对应的竖向挠度接近直线钢筋焊接试件,大头钢筋搭接试件的极限承载力较直线钢筋焊接试件提高7.6%;大头钢筋湿接缝的受力机理可以用拉压杆模型进行解释,试件破坏时作为拉杆的大头钢筋并未屈服,而作为压杆的混凝土已经被压溃。在实际工程中使用强度较高且与预制板界面粘结性能较好的超高性能混凝土或高延性水泥基复合材料浇筑湿接缝,能够更好地发挥大头钢筋的抗拉强度,提高湿接缝的强度与延性。大头钢筋端部的锚固构造提高了纵筋的抗拔能力,使得大头钢筋搭接具备了类似钢筋焊接的性能。钢筋搭接还能大幅提高施工速度,节约建设成本。     

UHPC预制装配式水池安装精度控制研究

摘要：目前,为了响应绿色建造及产业化施工的时代要求,预制拼装技术研究方兴未艾,但预制配装在给排水构筑物中的应用研究刚刚起步。安装精度的高低是影响给排水构筑物施工质量的关键因素,具体表现在外观、止水性、结构强度等方面。本研究依托上海市泰和水厂深度处理改造工程项目,通过现状调查找出影响装配式水池池壁安装精度的主要因素—垂直度偏差大,通过因素分析及要因确认,总结出导致垂直度偏差大的3条主要因素,分别为预留钢筋占位、斜撑精度不足及螺栓支撑体系强度不足。通过方案比选,制定行之有效的针对性措施,分别为调整配筋方案、选用专用支撑及调整支撑体系。对策实施后经检查,效果显著,安装精度得到很大提升。本研究采用的安装精度控制方法,确保了装配式水池安装质量的优良率,达到了预期效果,为以后类似项目的实施提供了成功借鉴。     

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。     

预制桥面板在组合梁桥中的应用研究

采用预制桥面板可快速更换组合梁桥的劣化混凝土桥面板,提出一种预制桥面板与主梁间的新型剪力连接及设计准则,即剪力凹槽区域布置在预制板中,内填充无收缩水泥砂浆以实现组合效应.为验证该剪力连接的强度,进行钢--混组合梁、预应力混凝土组合梁横向接缝和剪力连接的试验,基于试验结果提出剪力连接强度计算经验公式,同时进行实体模型试验...     

预制混凝土桥面板湿接缝构造形式研究

湿接缝作为预制混凝土桥面板现场施工的主要环节和最容易出现病害的部位,直接影响到预制混凝土桥面板的施工速度和使用性能。为给预制混凝土桥面板湿接缝的设计研究提供参考和依据,从构造特点、试验研究、使用性能和施工性能,对钢板湿接缝、预应力钢筋湿接缝、普通钢筋湿接缝和超高性能混凝土湿接缝进行总结和分析。     

预制桥面板湿接缝的受力特性研究

为了对比研究不同界面处理方式后的预制桥面板高强韧性无收缩钢纤维混凝土湿接缝的受力特性,分别对采用直接浇筑、丙烯酸聚合底涂剂、人工凿毛、人工凿毛+丙烯酸聚合底涂剂四种界面处理方式后的预制桥面板湿接缝进行四点弯折试验,分析不同界面处理方式后截面的荷载-应变曲线。同时结合有限元模型,对预制桥面板的受力情况进行计算与分析。结果表明:采用人工凿毛和涂抹丙烯酸聚合底涂剂的截面处理方式能显著提高预制桥面板湿接缝混凝土的抗开裂性能;通过对有限元模型的计算分析可知,预制桥面板无论初始、极限荷载加载阶段,其湿接缝区域在Y方向的位移最小,X方向的应力均为最大。