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钢-超薄UHPC组合桥面板界面抗剪性能研究
| 论文题名： | 钢-超薄UHPC组合桥面板界面抗剪性能研究 |
| 关键词： | 组合桥面板;正交异性钢板;高性能混凝土;抗剪性能 |
| 摘要： | 正交异性钢桥面板自上世纪五十年代出现以来，由于其具有诸如自重轻、架设方便、节省材料等优点而获得了广泛的应用，世界各地先后修建了一大批采用正交异性钢桥面板的大跨桥梁，然而采用沥青混合料铺装的正交异性钢桥面板在使用过程中极易出现钢梁的疲劳破坏与铺装层的车辙、开裂等病害。为了根治正交异性钢桥面板的两大顽疾，项目组将超高性能混凝土（以下简称UHPC）引入，与正交异性钢板组合形成轻型组合桥面板，目前已有研究表明此种组合结构能够有效降低钢梁疲劳细节应力幅，并几乎杜绝了铺装层开裂的可能。 本文研究对象为UHPC层厚度仅为35mm的正交异性钢板-超薄UHPC组合桥面板，针对其界面抗剪性能主要完成了以下工作: (1)为了解决钢-超薄UHPC组合桥面板由于UHPC层过薄而难以使用常规抗剪连接件形式的难题，提出了一种新型的抗剪连接件形式，即钢筋网局部焊接抗剪连接件（以下简称焊接抗剪件）。设计并开展了推出试验，实测了50mm长焊接抗剪件的抗剪承载力与抗剪刚度，得到了焊接抗剪件的荷载-滑移关系曲线。同时对推出试验全过程进行了有限元模拟，在与试验结果进行对比校核之后对焊接抗剪件进行了参数分析。试验结果表明:焊接抗剪件的推出试验破坏过程属于脆性破坏，破坏前试件变形较小，焊缝长度为50mm的焊接抗剪件极限抗剪承载力为119kN，焊接抗剪件的线弹性抗剪刚度为1838kN/mm。计算结果表明:焊接抗剪件横、纵向抗剪刚度差别不大，横向抗剪承载力高于纵向抗剪承载力。随着焊接抗剪件焊接长度减小，横、纵向抗剪承载力差值减小。抗剪承载力、抗剪刚度与焊接抗剪件长度、纵向钢筋直径正相关，随着焊接抗剪件长度和纵向钢筋直径的减小，其抗剪刚度与抗剪承载力均下降。 (2)以润扬长江大桥为工程背景，建立局部节段有限元模型，通过子模型技术研究了不同焊接抗剪件布置方案对UHPC层与钢梁的受力性能影响。计算结果表明:抗剪连接件的布置方案对轻型组合桥面板UHPC层影响较大，而对钢梁各组成部分影响较小。在单位面积焊接抗剪件焊缝面积一定时，采用更小规格的焊接抗剪件即加大抗剪件布置密度，能够减小UHPC底部横、纵桥向应力，降幅可达36％，从而增加其耐久性，在设计中应予以考虑。同时，增加布置密度同样能够减小钢梁细节峰值应力，增强界面连接程度能够提高组合桥面系的受力性能。 |
| 作者： | 方恒 |
| 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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