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。     

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。     

预制桥面板免支模湿接缝构造受力性能研究

为提高现场桥面板湿接缝施工效率,结合既有项目,基于工业化建造思路,对预制混凝土桥面板免支模湿接缝构造型式进行研究。提出了三种预制混凝土桥面板免支模湿接缝方案,采用有限元进行模拟,对三种方案进行对比分析,探讨预制混凝土桥面板免支模湿接缝的可行性。研究表明：预制桥面板采用方案二(底部承托设置倒角)应力水平较好,承载能力满足结构要求。对于本项目,推荐采用方案二,有利于施工快速化、简便化进行,符合当前装配化发展趋势。     

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。     

钢筋交叉搭接桥面板湿接缝轴拉试验研究

预制拼装桥梁主梁横向接缝常采用钢筋交叉搭接的桥面板湿接缝形式,但是此连接方式的计算方法有待完善,正常使用性能尚无试验数据基础。通过轴拉试验揭示不同缝宽、钢筋形式、接缝材料组合下桥面板湿接缝的性能,为理论计算方法提供试验数据,为设计提供参考。     

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。     

预制拼装钢-UHPC组合桥面板湿接缝抗弯性能研究

纵肋上置并形成PBL剪力连接件的钢-UHPC组合桥面板是一种新型桥面结构。该结构采用预制拼装施工,工厂预制钢-UHPC组合梁段,现场进行施工组装,相邻钢梁通过焊接形成一体,而相邻UHPC桥面板则通过现浇UHPC湿接缝连成一体,湿接缝是其薄弱部位。针对该新型结构其湿接缝相关研究较少的问题,该文以某实际工程为背景,完成钢-UHPC组合桥面板湿接缝足尺模型抗弯性能试验。建立Abaqus有限元模型,并采用试验结果校核有限元模型。在此基础上,进行了湿接缝截面模拟方式、钢面板厚度、UHPC层厚度和燕尾榫角度的有限元模型参数分析。对比美国土木工程师协会（ASCE）、《美国房屋建筑规范》（ACI）以及中国《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2010）关于构件的刚度计算公式,发现中国规范计算值更接近试验值。基于普通钢筋混凝土梁的抗弯刚度计算公式,结合试验数据进行了参数修正,并用有限元模型结果进行了校核。结果表明：钢-UHPC组合桥面板湿接缝有着优异的延性和刚度;采用摩擦行为模拟湿接缝界面计算成本小且计算效果良好;增加钢板厚度或UHPC层厚度均能有效提高构件刚度和承载力;燕尾榫角度对构件的刚度和承载...     

预制混凝土桥面板采用回转式钢筋接缝的受弯性能研究

通过试验研究和数值分析方法,对预制混凝土桥面板回转式钢筋接缝在弯矩荷载下受弯性能进行了研究。首先对回转式钢筋接缝试验梁进行4点弯曲试验,从荷载位移关系、承载能力、破坏形式等方面分析了回转式钢筋间距、横筋数量、横筋间距等因素对结构受弯力学性能的影响。在试验研究的基础上建立有限元模型,利用数值分析与试验结果对比研究回转式钢筋接缝在弯矩荷载作用下的受弯机理。基于试验和数值分析结果,通过引入钢筋拉力不均匀系数,提出了回转式钢筋接缝承受弯矩荷载作用的抗弯承载力计算模型。     

用于组合梁桥面板湿接缝的弧形钢筋连接构造

针对组合梁桥中预制桥面板在湿接缝处的受力特点和现有接缝处钢筋的连接形式,提出了一种构造简单、施工方便的新型的弧形钢筋连接构造。为了检验这种连接构造的力学性能,对其进行足尺模型的轴心受拉试验,并与现有的直钢筋连接方式和U形钢筋连接方式的力学性能进行试验对比,分析了3种湿接缝的开裂荷载、极限荷载、裂缝分布等。试验结果表明:弧形钢筋连接方式与直钢筋连接方式以及U形钢筋连接方式的湿接缝破坏形式相同,均是首先在干湿混凝土交界面上出现裂缝,3种钢筋连接方式的湿接缝对应的开裂荷载基本相同;随着荷载增加旧裂缝宽度增加、新裂缝相继出现,最后达到受拉极限状态时3种钢筋连接方式的湿接缝都是干湿混凝土交界面附近的钢筋达到屈服,此时接缝中部钢筋的应变为交界面处钢筋应变的1/2,且弧形钢筋连接方式湿接缝的抗拉极限承载力比其他2种略高;理论上在湿接缝区域中弧形钢筋连接方式的湿接缝其钢筋在厚度方向分布更加均匀,能在一定程度上提高承载力,通过试验也证实了在控制混凝土裂缝宽度和试件的承载力方面弧形钢筋连接方式的湿接缝比其他2种连接方式略优,因此弧形筋连接方式运用于实际工程中是可行和可靠的。     

预制混凝土梁湿接缝环形钢筋搭接长度研究

分析了一般钢筋搭接和环形钢筋搭接的传力机理,指出环形钢筋搭接的实质为环形钢筋通过搭接段钢筋间核心混凝土柱自锁锚固,通过核心混凝土柱抗剪而非钢筋与混凝土的黏结作用平衡搭接钢筋拉力,与PBL键通过孔间混凝土柱抗剪承载的机理类似。借鉴PBL键单孔承载力计算经验数据,以单剪切面核心混凝土柱抗剪承载力与环形钢筋抗拉承载力等强为控制条件,建立了环形钢筋搭接的长度计算公式。算例表明,核心混凝土截面足够时,环形钢筋搭接长度受钢筋直线段最小间距为零的构造要求控制,搭接承载力与搭接区钢筋采用绑扎或焊接等连接形式无关。试验证明,对于常用厚度的装配式预制梁湿接缝,建议的公式是合理的,并具有工程所需的精度。     

预制混凝土桥面板回转式钢筋接缝的受拉性能参数分析

通过数值分析方法,对预制混凝土桥面板回转式钢筋接缝受拉性能进行参数化研究。分析了横向钢筋、回转式钢筋间距、回转式钢筋重合长度及混凝土强度等参数对回转式钢筋接缝极限承载能力的影响,探讨了回转式钢筋接缝在轴向受拉荷载下的受力性能及破坏机理。研究结果表明:在轴向受拉荷载作用下,接缝承载力随回转式钢筋间距增加而降低,随重合长度及混凝土强度增加而提高;此外,增加横向钢筋可以提高接缝承载能力,在横向钢筋面积较小时影响明显,当横向钢筋增加到一定数量后其影响逐渐减小。     

混凝土桥面板湿接缝纯弯破坏行为试验研究

为了解不同钢筋连接形式下混凝土桥面板湿接缝的抗弯性能,以某高速公路连续梁桥为背景进行研究。设计制作带湿接缝的桥面板试件(1组直钢筋焊接试件、1组直钢筋搭接试件、5组环形钢筋搭接试件),通过纯弯试验研究其裂缝发展、破坏形态、开裂荷载、破坏荷载及混凝土与钢筋应变的变化规律。结果表明:新旧混凝土结合面最先开裂,是整个试件的薄弱面,设计中应加强;不同钢筋连接方式试件的破坏荷载从大到小依次为环形钢筋搭接直钢筋搭接直钢筋焊接;环形钢筋搭接试件的承载力随着搭接长度的增加逐渐增加;对于两端有水平约束的桥面板结构,在临界破坏状态时呈现板结构+膜结构的两体系受力状态。     

装配式桥梁板玻璃纤维混凝土-U形钢筋湿接缝受力与变形分析

为解决装配式桥梁板体系湿接缝处力学性能不稳定、易变形的问题,提出采用玻璃纤维混凝土-U形钢筋加强方案优化湿接缝性能,以雄安新区荣乌高速荣乌主线桥为背景进行研究。选取主线桥2个试验段(试验段A湿接缝采用普通混凝土-U形钢筋方案,钢筋点焊;试验段B湿接缝采用玻璃纤维混凝土-U形钢筋加强方案,钢筋满焊)进行梁板体系湿接缝性能试验,监测湿接缝处搭接钢筋力学响应及混凝土接触面变形特征,同时对长期运载及强降雨影响下的钢筋受力与混凝土变形进行监测。结果表明：长期运载下,试验段B横筋受力约为试验段A的一半,其中部纵筋承受外力远大于试验段A,边缘纵筋承受外力较少,试验段B稳定性更优;试验段B较试验段A在湿接缝部位变形量小,其稳定性及耐久性更优;强降雨阶段,试验段B较试验段A变形及力学响应波动程度更低,其抗渗能力、耐久性更优。由此可知基于玻璃纤维混凝土-U形钢筋加强方案的湿接缝构造在外力传导、抵抗变形方面具有较强稳定性,不易受恶劣环境影响。     

不同组成材料对预制桥面板接缝混凝土性能影响研究

为探究组成材料的不同对预制桥面板接缝混凝土性能的影响,文中从水泥、矿粉和粉煤灰的掺入量对桥面板接缝混凝土的抗折强度、黏结性能、抗冲击性能、抗裂性能、断裂韧性等性能的影响开展试验研究分析,并将试验结果进行量化分析。研究表明,配合比优化后混凝土的抗裂性能、抗压强度、断裂韧性和抗冲击性能均有所提升,且满足桥面板接缝混凝土的指标要求;混凝土28 d断裂韧性提高了14%～53%,28 d抗冲击性能提高了-19%～81%;掺入粉煤灰会降低混凝土的抗压强度;掺入矿粉对混凝土的各项性能均有所提升。     

连续箱梁桥拼接湿接缝受力性能研究

本文以某三跨连续箱梁桥拓宽工程为背景,采用板梁混合模型分析了在收缩徐变、基础沉降、汽车荷载和温度作用下,拼接处湿接缝的受力性能,验算了该接缝处的强度和使用性能,为拓宽工程中湿接缝的设计提供参考。     

环形钢筋互插带托板湿接缝疲劳性能试验

为简化桥面板湿接缝现浇作业,提出一种环向钢筋互插带托板湿接缝.由于桥面板主要承受往复受车辆荷载,以试验方法对该湿接缝的疲劳性能进行研究,在疲劳试验各主要时刻停机进行了静载试验研究.试验发现,疲劳加载过程中构件的刚度基本未发生变化,且未产生明显裂缝;对比疲劳试验过程中的静载试验结果,发现构件的刚度并未发生明显变化;疲劳加...     

异形剪力键桥面板湿接缝抗剪承载力试验研究

为抑制钢-混组合梁桥桥面板湿接缝处混凝土开裂,提高该处极限抗剪承载力,提出一种设置于桥面板接缝处呈方台形凸起的异形剪力键.采用加载试验对带异形剪力键桥面板湿接缝试件的力学性能进行研究,并与传统桥面板湿接缝试件的试验结果进行对比.结果表明:相比传统桥面板湿接缝试件,带异形剪力键桥面板湿接缝试件的混凝土材料性能发挥更充分;...     

组合梁斜拉桥桥面板湿接缝施工探讨

桥面湿接缝混凝土施工面积大,作业时间跨度长,防止裂缝的产生是项目施工解决的重点问题。该文以某工程为例,对浇筑试验段,进行体外试验,完全模拟现场的施工环境,总结出施工中控制的关键因素,进而在实际的湿接缝浇筑中加以实施,取得了良好的效果。     

上海市简支小箱梁桥面板窄湿接缝研究分析

以上海市某越江大桥引桥为工程背景,通过实体模型计算,对比分析了窄湿接缝构造和常规湿接缝构造的受力性能.结果显示,在保证混凝土密实、新旧混凝土结合稳固、钢筋与混凝土无滑移的情况下,窄湿接缝的U形筋铰接构造比一般常规湿接缝构造更可靠,可以保证桥面板的承载力.     

钢-UHPC组合桥面板湿接缝界面处理方式

针对钢-UHPC （Ultra-high Performance Concrete）组合桥面板湿接缝处混凝土界面人工凿毛困难的问题,提出环氧树脂处理和高压水枪凿毛等新型界面处理方式。为了检验采用涂刷环氧树脂、高压水枪凿除细骨料和高压水枪凿除粗骨料处理后湿接缝的抗裂性能,进行了UHPC湿接缝足尺模型的轴心受拉试验,并与不设湿接缝的桥面板进行试验对比。通过比较不同界面处理后的UHPC名义拉应力-应变曲线及UHPC名义拉应力-裂缝宽度曲线,分析了3种湿接缝的开裂荷载、裂缝分布,揭示了不同界面处理下的接缝受力机理。试验结果表明：3种界面处理方式的湿接缝破坏形式相同,均是首先在新旧混凝土交界面上出现初始裂缝,随着荷载增加裂缝逐渐发展至贯通,UHPC退出工作,最后钢材受拉屈服达到极限状态。界面采用环氧树脂处理、高压水枪凿除细骨料、高压水枪凿除粗骨料的试件开裂荷载分别为不设湿接缝试件的53.7%、92.2%、81.9%,高压水枪界面处理的湿接缝比起环氧树脂处理的湿接缝具有开裂晚、裂缝发展慢的特点,且高压水枪凿除细骨料比高压水枪凿除粗骨料的界面处理方式更优。通过试验证实了新旧混凝土交界面是桥面板的最薄弱位置,且2种高压水枪凿毛的界面处理方式均能够满足实桥荷载作用下桥面板的抗裂强度要求,在施工条件允许的情况下推荐使用高压水枪凿除细骨料的界面处理方式。