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。     

不同浇筑方式下UHPC空心板受力性能研究

为了研究不同浇筑方式下的UHPC空心板结构的受力性能,通过两点对称加载法分别对1块UHPC整浇空心板和2块抗剪腹筋数量不同且分2次浇筑的UHPC叠合空心板进行弯曲加载试验,对试件的承载力、挠度、裂缝形态以及混凝土应变进行分析.研究结果表明:有腹筋叠合空心板和整浇空心板在对称荷载作用下纯弯段满足平截面假定;整体浇筑可以提...     

UHPC薄板屈曲试验及临界板厚比研究

UHPC材料是一种新型纤维增强水泥基复合材料,利用材料强度高的特点设计建造桥梁通常为薄壁箱形结构,薄壁箱梁存在剪力滞效应、扭转畸变、翘曲失稳等问题。为研究UHPC箱梁顶板翘曲失稳,指导UHPC薄壁箱梁结构避免局部失稳破坏先于材料强度破坏,进行不同边界条件均布加载的19个UHPC薄板屈曲荷载试验研究。结果表明:UHPC板的屈曲主要有局部受压破坏、单方向裂缝破坏和双向裂缝破坏3种;屈曲荷载计算应引入材料和制作修正系数0.7;UHPC板最大幅值位于h/2高度,并只产生一个半波。最后对屈曲荷载试验值进行有限元计算分析对比,并通过欧拉公式推导UHPC箱梁顶板的临界板厚比限值。     

不锈钢纤维对超高性能混凝土的 性能影响研究

通过抗压强度、抗折强度、弹性模量和荷载挠度曲线试验,研究不锈钢纤维对UHPC力学性能的影响;通过氯盐浸泡干湿循环试验,研究不锈钢纤维和镀铜钢纤维对UHPC耐锈蚀性能的影响。实验结果表明:不锈钢纤维对UHPC的抗压强度、抗折强度和弯曲韧性有显著的改善作用;当不锈钢纤维掺量为2%时,UHPC的抗压强度最高;在满足工作性能的前提下,不锈钢纤维的掺量和长径比越大,UHPC的抗压强度、抗折强度越高,弯曲韧性越好;不锈钢纤维的掺入,可提高UHPC的弹性模量;在氯盐浸泡干湿循环条件下,掺不锈钢纤维的UHPC几乎不会发生锈蚀现象,而掺镀铜钢纤维的UHPC经过1次干湿循环后表面会出现锈渍,并随着干湿循环次数的增加,掺镀铜钢纤维的UHPC表面会发生严重的锈蚀现象。     

大跨径钢 -UHPC 组合梁桥设计与整体受力分析

嘉兴市市区快速路环线工程跨越京杭大运河地面老桥龙凤桥,采用跨径布置为65 m+95 m+65 m的大跨径钢-UHPC连续组合梁方案,该方案在设计、施工和经济性方面都具有较显著的优势。采用Midas Civil 2021软件建立桥梁空间有限元模型,在承载能力极限状态和正常使用极限状态下各项验算均满足规范要求,可以为类似桥梁设计提供参考。     

采用UHPC桥面的铁路耐候钢钢箱梁设计研究

郑济高铁在济南附近同时跨越京沪高铁、津浦铁路及水白线,为三层立交结构.由于现场条件复杂,需对此工点的结构形式、构造及施工方案进行研究,以避免新建铁路施工对下方既有高铁和铁路造成较大影响.结合工点情况,进行桥式方案、桥面结构形式比选及施工方案比选,并对国内外耐候钢研究应用成果进行归纳总结.确定此工点采用免涂装耐候钢钢箱梁...     

预制UHPC组合梁槽口式连接界面抗剪性能研究

相比现浇混凝土桥面板,全预制混凝土桥面板有诸多优势,能够提高桥梁工程质量、加快桥梁施工速度和降低成本.预制超高性能混凝土(Ultra-high Performance Concrete,UHPC)梁和预制UHPC桥面板通过槽口连接形成组合梁是一种新的结构形式,这种槽口式连接的界面抗剪性能会影响全梁整体承载力.通过16个...     

跨海大桥U-RC组合桥墩设计

为解决跨海桥梁桥墩施工与防腐问题, 提出了超高性能混凝土(UHPC) -钢筋混凝土(RC) 组合桥墩新结构, 简称U-RC组合桥墩, 以UHPC外筒作为永久模柱, 现浇内核钢筋混凝土; 以平潭海峡大桥为工程背景, 开展了U-RC组合桥墩的结构设计与计算, 并与原设计方案的工程量和造价进行了比较; 进行了3根内核RC柱、3根UHPC模柱、3根U-RC组合桥墩的极限承载力试验, 测量了试件的混凝土纵向应变与横向应变, 研究了试件的破坏形态与裂缝发展过程, 得到了试件的极限承载力试验值, 分析了U-RC组合桥墩的受力性能。研究结果表明: U-RC组合桥墩的承载力大于设计内力, 满足现行规范要求; 采用UHPC模柱取代钢模板的桥墩设计方案, 可节约钢材约2 410t, 工程造价节省约30%;3根UHPC圆筒的极限荷载均值为1 342kN, 3根RC柱的极限荷载均值为1 370kN, 二者之和小于3根U-RC组合桥墩极限荷载均值3 033kN, 说明UHPC模柱对核心混凝土有一定的套箍作用, 采用简单迭加方法计算U-RC组合桥墩的轴压极限承载力是可行且偏保守的; 在轴压试验中, U-RC组合桥墩的破坏模式为核心混凝土的横向变形导致UHPC模柱出现竖向裂缝, 并与核心混凝土在界面处分离; 达到极限荷载破坏时, 外包UHPC层出现纵向裂缝, 荷载增大, 裂缝增长, 并有混凝土剥落现象, 但U-RC组合桥墩破坏时其外包UHPC层纵向应变未达到极限压应变。     

超高性能混凝土湿接缝梁抗弯性能试验

为研究预制混凝土结构超高性能混凝土(UHPC)湿接缝的抗弯性能,对7根不同配筋率的UHPC湿接缝梁和1根现浇普通混凝土梁进行静力弯曲试验,对比分析其抗裂性能、变形性能及极限承载力。结果表明:UHPC湿接缝梁和现浇梁都发生弯曲破坏,其破坏模式相近; UHPC湿接缝梁接缝处新老混凝土的黏结性能表现不佳,建议在接缝处布置短钢筋以增加该位置的抗裂性能; UHPC湿接缝梁极限承载能力不弱于现浇混凝土梁; UHPC湿接缝处配筋率的增加能提高梁的抗弯承载能力。     

UHPC直剪性能试验与直剪承载力计算方法

针对超高性能混凝土（UHPC）直剪性能研究较为缺乏的现状,开展24个“Z”形UHPC整体浇筑试件和24个“Z”形UHPC平接缝试件（用高压水凿毛先浇界面）的直剪试验,以得到钢纤维特性以及浇筑方式对UHPC （直剪）初裂强度、峰值强度、破坏模式以及直剪承载力的影响;并基于试验结果及UHPC细观本构模型开展了UHPC直剪承载力的理论分析研究。结果表明：无纤维UHPC整体试件和钢纤维掺量未超过3.0%的平接缝试件直剪破坏模式均为脆性破坏,纤维掺量达到2.5%的整体试件具备剪切延性破坏的特征;纤维掺量达到2.5%的平接缝试件界面处新老UHPC结合紧密;整体界面和平接缝界面直剪的初裂强度与峰值强度均随纤维掺量增加而显著增加,且峰值强度随纤维掺量几乎呈线性变化;纤维形状与长径比对整体界面初裂强度和峰值强度的影响不大,对平接缝界面则长纤维优于短纤维,异形纤维优于平直形纤维;整体界面和平接缝界面直剪的峰裂比（峰值强度与初裂强度之比）为103.5%~166.7%,整体界面峰裂比均显著大于纤维掺量相同的平接缝界面,2种界面的峰裂比均随钢纤维掺量增加而增加。建立了平接缝界面与整体界面直剪峰值强度之比η（简称直剪强度比）与纤维特征参数λ_f之间的高精度拟合公式。此外,还分别提出了高精度的UHPC整体界面和平接缝界面的直剪承载力计算公式。