超高性能混凝土對(duì)輕型組合橋面結(jié)構(gòu)疲勞壽命的影響研究.pdf

1、正交異性鋼橋面板具有重量輕、承載能力高、施工快、整體性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于世界各國(guó)大跨徑鋼橋中。然而，大量的工程實(shí)踐表明，正交異性鋼橋面板存在兩大技術(shù)難題:鋼結(jié)構(gòu)疲勞開(kāi)裂和鋪裝層損壞。國(guó)內(nèi)外研究人員通過(guò)幾十年的探索，進(jìn)行了很多有益的嘗試，但仍未能從根本上解決上述難題。為此，筆者所在的研究團(tuán)隊(duì)提出將具有高彈性模量、高抗拉強(qiáng)度的配筋超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concrete，簡(jiǎn)稱UHPC)引入正交異性

2、鋼橋面板中，形成“輕型組合橋面板結(jié)構(gòu)”，以期解決上述兩種病害。
　　本文基于虎門(mén)懸索橋橋面改造工程，對(duì)“輕型組合橋面結(jié)構(gòu)”的疲勞性能進(jìn)行了研究，主要完成了以下工作:
　　(1)綜述了傳統(tǒng)鋼橋面的使用現(xiàn)狀、病害及病害原因，對(duì)UHPC材料性能進(jìn)行介紹，并引入輕型組合橋面結(jié)構(gòu)的概念。
　　(2)系統(tǒng)全面地綜述了鋼橋疲勞理論:鋼橋抗疲勞設(shè)計(jì)方法、鋼橋疲勞壽命評(píng)估S-N曲線、鋼橋疲勞驗(yàn)算方法等。闡明了鋼橋面的三大基本體系。

3、>　　(3)利用ANSYS有限元軟件建立了虎門(mén)懸索橋鋼箱梁局部梁段疲勞分析模型。利用熱點(diǎn)應(yīng)力法，分別對(duì)0mm、45mm、60mm厚度UHPC層情形，鋼橋面常見(jiàn)焊接和非焊接易疲勞開(kāi)裂細(xì)節(jié)，進(jìn)行應(yīng)力幅計(jì)算。并對(duì)采用45mm厚度UHPC層的輕型組合橋面板進(jìn)行了疲勞壽命評(píng)估。分析結(jié)果表明:輕型組合橋面板中UHPC層對(duì)于面板與縱肋連接細(xì)節(jié)與縱肋對(duì)接細(xì)節(jié)，應(yīng)力幅改善作用很大，而對(duì)其余細(xì)節(jié)，其改善程度相對(duì)較小。采用45mm厚UHPC層時(shí)，中車(chē)道累計(jì)通

4、過(guò)8，035，868輛330kN標(biāo)準(zhǔn)疲勞車(chē)后，橫隔板與U肋相交處將出現(xiàn)隔板疲勞開(kāi)裂現(xiàn)象。
　　(4)基于虎門(mén)大橋橋面板條帶足尺模型，設(shè)計(jì)并開(kāi)展靜載破壞試驗(yàn)與疲勞試驗(yàn)。靜載試驗(yàn)表明:UHPC材料在開(kāi)裂后具有應(yīng)變強(qiáng)化現(xiàn)象，并且表現(xiàn)出很長(zhǎng)一段延性;在受拉線彈性設(shè)計(jì)中，其彈性模量建議取值40.1GPa。疲勞試驗(yàn)結(jié)果表明:在UHPC層應(yīng)力幅為9.8MPa～24.3MPa的疲勞荷載作用下，歷經(jīng)3，101，389次疲勞循環(huán)，UHPC層表面未見(jiàn)可