鋼-UHPC輕型組合橋梁結(jié)構(gòu)華夫橋面板的基本性能.pdf

1、基于UHPC，湖南大學(xué)邵旭東教授首次提出了適用于（特）大跨徑橋梁且無(wú)橫向表面受拉接縫的鋼-UHPC（Ultra-high performance concrete）輕型組合橋梁結(jié)構(gòu)，以克服傳統(tǒng)預(yù)應(yīng)力混凝土主梁、鋼主梁、鋼-混凝土組合主梁由于材料和結(jié)構(gòu)本身缺陷所引起的病害。該輕型組合梁強(qiáng)度高、自重小、構(gòu)造簡(jiǎn)單、施工方便快捷，且全壽命經(jīng)濟(jì)效益顯著，具有較好的應(yīng)用前景。本文從有限元分析、基于剛接梁法的初步計(jì)算、足尺條帶模型試驗(yàn)三方面對(duì)UHPC

2、橋面板的局部受力性能進(jìn)行了初步研究。
　　湖南省南縣-益陽(yáng)高速公路南洞庭湖大橋，是一座雙塔雙索面半漂浮體系斜拉橋，主梁首次采用了鋼-UHPC輕型組合梁。提出三種UHPC橋面板設(shè)計(jì)方案:等厚橋面板、僅帶縱肋橋面板、華夫橋面板?；谌N橋面板結(jié)構(gòu)型式，采用ANSYS分別建立斜拉橋標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段的有限元模型，各方案分析結(jié)果對(duì)比表明，華夫板方案較余兩種方案具有更好的受力性能:車輛荷載作用下，其整體剛度和局部剛度最大;與等厚板相比，橋面板下緣縱向

3、應(yīng)力稍有增大，面板上下緣縱橫向拉應(yīng)力均大幅減小;荷載作用下華夫板方案高應(yīng)力區(qū)最小，且縱向濕接縫處于低應(yīng)力狀態(tài);抗裂設(shè)計(jì)時(shí)，而等厚板方案需沿橋?qū)捗懿寂浣?，而帶縱肋方案僅需在縱肋下緣配置縱向受拉鋼筋。疲勞荷載作用下，華夫板負(fù)彎矩受力狀態(tài)的疲勞性能最好，面板上緣縱橫向應(yīng)力幅明顯減小。因此，南洞庭湖大橋鋼-UHPC輕型組合梁的橋面板建議采用均厚14cm的華夫板結(jié)構(gòu)型式。
　　基于初等梁理論對(duì)UHPC多跨連續(xù)單向橋面板下緣拉應(yīng)力進(jìn)行初步計(jì)算

4、，結(jié)果表明:采用剛接梁法計(jì)算荷載橫向影響線，簡(jiǎn)支橋面板跨徑取等代簡(jiǎn)支跨0.577L時(shí)，計(jì)算得到的橫向影響線與有限元分析基本一致;根據(jù)橫向影響線對(duì)車輛荷載進(jìn)行最不利位置布載，求得橫向分布系數(shù)，進(jìn)而計(jì)算得到簡(jiǎn)支板的最大拉應(yīng)力，基于彈性半固接的邊界條件對(duì)其換算即可得到連續(xù)板的最大拉應(yīng)力。與有限元分析結(jié)果對(duì)比表明，采用剛接梁法計(jì)算帶縱肋的橋面板時(shí)，計(jì)算精度較高，偏差在10％以內(nèi)，且計(jì)算結(jié)果偏于安全，而計(jì)算等厚橋面板時(shí)偏差較大，需進(jìn)一步改進(jìn)。

5、r>　　基于UHPC華夫橋面板開展了10個(gè)UHPC矮肋T梁靜載試驗(yàn)研究，研究表明:受拉鋼筋配筋率、鋼筋直徑、直線型纖維直徑和長(zhǎng)度對(duì)UHPC配筋梁的初裂應(yīng)力影響不大，而纖維帶端鉤能顯著提高初裂應(yīng)力，端鉤型、直線型纖維UHPC配筋梁正彎矩初裂應(yīng)力分別為19.4MPa、10.6MPa，前者高出后者83％;負(fù)彎矩初裂應(yīng)力分別為13.8MPa、8.4MPa，前者高出后者64％，鋼-端鉤纖維UHPC組合板正彎矩初裂應(yīng)力達(dá)44.0MPa，為UHPC配

6、筋梁的2.29倍。正彎矩工況下，端鉤型纖維UHPC配筋梁初裂應(yīng)力是下緣設(shè)計(jì)拉應(yīng)力的1.45倍，試驗(yàn)極限彎矩為設(shè)計(jì)彎矩的2.8倍。負(fù)彎矩工況下，負(fù)彎矩工況下，而端鉤型纖維UHPC配筋梁的初裂應(yīng)力為設(shè)計(jì)應(yīng)力的1.66倍，試驗(yàn)極限彎矩為設(shè)計(jì)彎矩的5.9倍。UHPC配筋梁計(jì)算抗彎承載力與試驗(yàn)值吻合較好，滿足華夫板承載能力極限狀態(tài)的設(shè)計(jì)彎矩，計(jì)算抗剪承載力遠(yuǎn)大于試驗(yàn)最大實(shí)測(cè)剪力，鋼-UHPC組合板計(jì)算抗剪承載力與試驗(yàn)值基本吻合，計(jì)算抗彎承載力偏低