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钢-UHPC轻型组合桥面板局部修补技术研究
| 论文题名： | 钢-UHPC轻型组合桥面板局部修补技术研究 |
| 关键词： | 组合桥面板;正交异性钢板;高性能混凝土;局部修补 |
| 摘要： | 正交异性桥面板结构易出现钢结构疲劳开裂和铺装层损坏的两大难题。为此，笔者所在团队提出将密集配筋的UHPC层与桥面板通过剪力连接件连接形成轻型组合结构，称为钢-UHPC轻型组合桥面结构，这一结构使得钢桥面板受力性能得到大大改善。但是，这种超高性能轻型组合桥面结构中的UHPC层厚度通常只有35～80mm，内部密集配筋，而且浇筑施工时一般采用整体现浇并需要高温蒸汽养护，可见UHPC层的施工要求较高，因而现场施工差错或难以完全杜绝。另外，桥面投入运营后，在车辆严重超载、地震等一些情况下也可能造成桥面结构UHPC层的局部损坏。针对上述这些情况，综合考虑人力、物力等因素，本文提出了一种轻型组合桥面UHPC层的局部修补技术，为此完成了以下工作: (1)以临岳高速洞庭湖大桥为背景，制作了球扁钢肋足尺试验模型。本文提出了一种通过拉拔UHPC层内钢筋来拆除破损区域的方法，设计了一种将受力钢筋焊接于钢板的新型局部修补接缝形式。利用足尺试验模型，完成了对UHPC层指定区域的拆除，并进行了纵向、横向接缝受力性能试验。结果表明:该拆除方法可以快速高效地完成破损区域的拆除;试验测得接缝纵桥向、横桥向开裂应力分别为21.8MPa、17.4MPa，为现浇连续段开裂强度的73.4％、67.1％，横向接缝强度大于纵向接缝强度，而且均大于传统接缝9.8MPa的开裂强度，与企口接缝、异形钢板强化接缝21.9MPa、23.5MPa的开裂强度相当，这表明将钢筋焊于钢面板的接缝结构能够显著提高接缝的开裂强度。 (2)利用ANSYS、MIDAS软件对洞庭湖大桥进行有限元计算分析，包括桥面板局部轮载效应受力计算以及全桥整体受力计算。综合两部分的计算结果可知UHPC层纵桥向、横桥向的最大拉应力分别为15.4MPa、5.4MPa，小于接缝的实测抗拉强度，满足该桥UHPC层最大拉应力要求。同时，将接缝位置布置在横隔板中间并且避开纵肋，可以有效降低接缝处拉应力，提高接缝可靠性。 (3)通过对试验模型进行养护试验，测量不同养护条件下UHPC层的收缩量，得到蒸汽养护48小时UHPC收缩应变为82με，由于受到钢面板、钢筋、剪力钉的约束，明显小于自然养护28天161με的收缩量，而且蒸汽养护可以在较短时间内完成大部分的收缩，极大地减小后期的养护工作，证明轻型组合桥面板中UHPC在采用蒸汽养护时的优势。同时通过理论计算得到UHPC蒸汽养护48小时，会在UHPC层内产生3.50MPa收缩应力，为实际工程提供一定参考。 |
| 作者： | 李召辉 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 邵旭东 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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