钢-UHPC轻型组合桥梁结构华夫桥面板的基本性能-桥梁与隧道工程专业论文.docxVIP

钢一UHPC轻型组合桥梁结构华夫桥面板的基本性能摘 钢一UHPC轻型组合桥梁结构华夫桥面板的基本性能 摘 要 基于UHPC，湖南大学邵旭东教授首次提出了适用于(特)大跨径桥梁且无 横向表面受拉接缝的钢．UHPC(Ultra．high performance concrete)轻型组合桥梁结 构，以克服传统预应力混凝土主梁、钢主梁、钢．混凝土组合主梁由于材料和结构 本身缺陷所引起的病害。该轻型组合梁强度高、自重小、构造简单、施工方便快 捷，且全寿命经济效益显著，具有较好的应用前景。本文从有限元分析、基于刚 接梁法的初步计算、足尺条带模型试验三方面对UHPC桥面板的局部受力性能进 行了初步研究。 湖南省南县．益阳高速公路南洞庭湖大桥，是一座双塔双索面半漂浮体系斜拉 桥，主梁首次采用了钢．UHPC轻型组合梁。提出三种UHPC桥面板设计方案：等 厚桥面板、仅带纵肋桥面板、华夫桥面板。基于三种桥面板结构型式，采用ANSYS 分别建立斜拉桥标准节段的有限元模型，各方案分析结果对比表明，华夫板方案 较余两种方案具有更好的受力性能：车辆荷载作用下，其整体刚度和局部刚度最 大；与等厚板相比，桥面板下缘纵向应力稍有增大，面板上下缘纵横向拉应力均 大幅减小；荷载作用下华夫板方案高应力区最小，且纵向湿接缝处于低应力状态； 抗裂设计时，而等厚板方案需沿桥宽密布配筋，而带纵肋方案仅需在纵肋下缘配 置纵向受拉钢筋。疲劳荷载作用下，华夫板负弯矩受力状态的疲劳性能最好，面 板上缘纵横向应力幅明显减小。因此，南洞庭湖大桥钢．UHPC轻型组合梁的桥面 板建议采用均厚14cm的华夫板结构型式。 基于初等梁理论对UHPC多跨连续单向桥面板下缘拉应力进行初步计算，结 果表明：采用刚接梁法计算荷载横向影响线，简支桥面板跨径取等代简支跨o．577L 时，计算得到的横向影响线与有限元分析基本一致；根据横向影响线对车辆荷载 进行最不利位置布载，求得横向分布系数，进而计算得到简支板的最大拉应力， 基于弹性半固接的边界条件对其换算即可得到连续板的最大拉应力。与有限元分 析结果对比表明，采用刚接梁法计算带纵肋的桥面板时，计算精度较高，偏差在 10％以内，且计算结果偏于安全，而计算等厚桥面板时偏差较大，需进一步改进。 基于UHPC华夫桥面板开展了10个UHPC矮肋T梁静载试验研究，研究表 明：受拉钢筋配筋率、钢筋直径、直线型纤维直径和长度对UHPC配筋梁的初裂 应力影响不大，而纤维带端钩能显著提高初裂应力，端钩型、直线型纤维UHPC 配筋梁正弯矩初裂应力分别为19．4MPa、10．6MPa，前者高出后者83％：负弯矩 初裂应力分别为13．8MPa、8．4MPa，前者高出后者64％，钢一端钩纤维UHPC组 合板正弯矩初裂应力达44．0MPa，为UHPC配筋梁的2．29倍。正弯矩工况下，端 钩型纤维UHPC配筋梁初裂应力是下缘设计拉应力的1．45倍，试验极限弯矩为设 II 万方数据 硕士学位论文计弯矩的2．8倍。负弯矩工况下，负弯矩工况下，而端钩型纤维UHPC配筋梁的 硕士学位论文 计弯矩的2．8倍。负弯矩工况下，负弯矩工况下，而端钩型纤维UHPC配筋梁的 初裂应力为设计应力的1．66倍，试验极限弯矩为设计弯矩的5．9倍。UHPC配筋 梁计算抗弯承载力与试验值吻合较好，满足华夫板承载能力极限状态的设计弯矩， 计算抗剪承载力远大于试验最大实测剪力，钢．UHPC组合板计算抗剪承载力与试 验值基本吻合，计算抗弯承载力偏低。基于s．N曲线预测UHPC华夫桥面板疲劳 寿命远大于200万次。基于端钩纤维UHPC配筋梁的华夫板设计能够满足结构在 正常使用极限状态和承载能力极限状态下的受力要求。 关键词：钢．UHPC轻型组合桥梁结构；等厚板；仅带纵肋桥面板；华夫桥面板； 静力性能；有限元；刚接梁法；初裂应力 ⅡI 万方数据 钢．UHPC轻型组合桥梁结构华夫桥面板的基本性能Abstract 钢．UHPC轻型组合桥梁结构华夫桥面板的基本性能 Abstract An innovative light．weight steel—UHPC(Ultra—high performance concrete) composite bridge girder which can be applied to long span bridges was proposed by Prof．SHAO Xudong t．o deal with the problems of prestressed concrete girders，steel girders，steel．concrete composite bridge girders，which was caused by traditional material and the