鋼-UHPC輕型組合橋面全過程及空間受力性能研究.pdf

1、為解決傳統(tǒng)正交異性鋼橋面的鋪裝層破損和鋼結(jié)構(gòu)疲勞開裂這兩類病害，湖南大學(xué)邵旭東教授提出了一種鋼-UHPC輕型組合橋面結(jié)構(gòu)，通過剪力連接件使得密配筋UHPC層與鋼面板協(xié)同受力，有效降低了鋼結(jié)構(gòu)疲勞應(yīng)力幅，并幾乎避免了鋪裝層破損的發(fā)生。
　　本文的內(nèi)容從鋼-UHPC輕型組合橋面結(jié)構(gòu)的空間受力性能和全過程受力性能兩個(gè)方面展開:
　　(1)為研究鋼-UHPC輕型組合橋面的空間受力性能，依托洞庭湖二橋項(xiàng)目建立了節(jié)段模型進(jìn)行計(jì)算分析，結(jié)

2、果表明:組合橋面板在車輪荷載作用下的縱橫向受力均表現(xiàn)出明顯的局部性。各分析斷面的組合橋面板均在輪載作用的橫向位置出現(xiàn)橫向應(yīng)力峰值，而在其他區(qū)域，各分析斷面的組合橋面板的橫向應(yīng)力值相差不大，UHPC層最大橫向拉應(yīng)力為6.76MPa;在荷載直接作用的分析斷面,組合橋面板在輪載作用的橫向位置出現(xiàn)縱向應(yīng)力峰值;而在其他分析斷面，組合橋面板縱向應(yīng)力分布均勻，UHPC層最大縱向拉應(yīng)力為7.2MPa。
　　(2)為探索組合橋面板在輪載作用下，第

3、二、第三體系受力的組成，設(shè)計(jì)制作了一足尺模型，并進(jìn)行了靜載試驗(yàn)和有限元分析，結(jié)果表明:組合橋面在車輪荷載作用下，其橫向受力局部效應(yīng)明顯;在車輪荷載影響區(qū)域內(nèi)，組合橋面受力以第三體系為主，相應(yīng)截面彎矩達(dá)到了總彎矩的75％，而在其他區(qū)域，第三體系受力所占比重迅速衰減，組合橋面受力以第二體系為主。
　　(3)對(duì)足尺模型進(jìn)行了全過程試驗(yàn)與分析，結(jié)果表明:橫向全過程試驗(yàn)實(shí)測(cè)的UHPC層橫向開裂應(yīng)變達(dá)到了1798με，根據(jù)實(shí)測(cè)的開裂荷載，采用

4、彈性分析方法得到UHPC層的橫向開裂強(qiáng)度為35.3MPa，遠(yuǎn)大予洞庭湖二橋在設(shè)計(jì)車輛荷載作用下的6.76MPa的UHPC頂面最大橫向拉應(yīng)力，鋼-UHPC輕型組合橋面具有良好的使用性能;開裂后，荷載-位移曲線持續(xù)上升，密配筋UHPC層在受拉開裂后表現(xiàn)出良好的抗拉韌性。隨著荷載的增加，足尺模型的裂縫寬度增長(zhǎng)并不顯著，而是裂縫數(shù)量及裂縫長(zhǎng)度逐漸增多，輕型組合橋面板具有良好的能量耗散能力。峰值荷載時(shí)，最大裂縫寬度只有0.07mm，UHPC層在使