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钢桥面-超薄UHPC-TPO组合铺装抗弯疲劳试验研究
| 论文题名： | 钢桥面-超薄UHPC-TPO组合铺装抗弯疲劳试验研究 |
| 关键词： | 钢桥;桥面铺装;组合结构;混凝土结构;TPO结构;抗弯疲劳性能 |
| 摘要： | 钢桥面铺装层作为整个钢桥面结构的重要组成部分，其发展越来越受到学术界及工程界的重视。针对自重非常敏感的特大跨径桥梁，本文提出一种钢-超薄UHPC-TPO组合桥面解决方案。 本文是以虎门大桥作为工程背景，拟对钢-超薄UHPC-TPO铺装体系方案的进行抗弯疲劳性能的研究，本论文主要完成了以下工作: 开展钢-超薄UHPC-TPO组合板静力抗弯试验研究。试验结果表明:TPO比UHPC更早呈现非线性特性;当UHPC层裂缝宽度达到0.2mm时，TPO并没有开裂，仍具有较强的变形能力。组合板破坏时，钢-UHPC层间滑移较小，最大滑移量为3.12mm; TPO-UHPC界面无明显变化。采用弹性分析方法计算UHPC的开裂强度为22.08～24.28MPa，大于实桥荷载作用下UHPC顶面横向拉应力;当UHPC裂缝宽度达到0.05mm时，TPO层无可视裂缝出现，TPO开裂强度应超过此时其对应的计算拉应力6.15MPa，远高于实桥荷载下横桥向TPO最大拉应力。采用塑性分析方法计算钢-UHPC-TPO组合板的极限抗弯承载力，与试验值相比偏大。 结合有限元分析方法，对组合板的横向抗弯疲劳性能进行研究。结果表明:钢桥面-超薄UHPC-TPO组合铺装体系在最不利荷位工况下，有限元计算横桥向UHPC层最大拉应力6.93MPa，横桥向TPO层最大拉应力1.04MPa;组合板在UHPC层拉应力范围为1.9MPa～9.3MPa的疲劳荷载作用下(等效脉动应力为8.5MPa)和UHPC层拉应力范围为2.9MPa～14.0MPa（等效脉动应力13.2MPa）的疲劳荷载作用下，先后加载200万次和337万次，UHPC层表面出现宽度为0.05mm裂缝，TPO表面始终未见裂缝出现。组合板单独在拉应力范围为2.9MPa～14.0MPa（等效脉动应力13.2MPa）的疲劳荷载作用下，历经430.1万次后，UHPC最大裂缝宽度达到0.05mm，TPO仍无可视裂缝出现。TPO显示出良好的抗裂纹扩展性能;组合板在疲劳试验前后，刚度分别下降13.1％和9.6％;剩余强度分别下降15％和11％，显示出良好的抗弯拉疲劳性能。 分别采用损伤-断裂力学方法和Miner线性理论方法建立了钢-超薄UHPC-TPO组合铺装体系疲劳损伤模型并预估钢桥面-超薄UHPC-TPO组合铺装体系的疲劳寿命。 |
| 作者： | 李杰 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 李嘉 |
| 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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