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。