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原文传递 FRP-UHPC板桁组合梁桥节点连接及整体受力性能试验与理论研究

论文题名：	FRP-UHPC板桁组合梁桥节点连接及整体受力性能试验与理论研究
关键词：	板桁组合梁桥;纤维增强复合材料;超高性能混凝土;节点连接;破坏模式;抗滑移刚度;极限承载力
摘要：	FRP拉挤型材和UHPC较好的满足了桥梁工程对轻质、高强、耐久的需求，已在国内外桥梁工程中得到较为广泛应用。本文提出的“FRP-UHPC板桁组合梁桥”顺应了FRP拉挤型材、UHPC及其组合结构在桥梁工程中的发展趋势，规避了FRP型材腹板易受剪破坏、组合结构整体刚度偏低以及纯FRP桁架桥桥面系耐磨性能差等关键问题。本文通过模型试验、理论解析和数值模拟等方法，研究了不同影响因素下FRP-UHPC板桁组合梁桥两类节点连接的破坏模式、抗滑移刚度及极限承载力，同时对整桥的受力性能进行了试验研究及参数化分析，并与不同类型的桥梁进行了对比研究。本文的主要研究内容包括: 　　1) FRP拉挤型材螺栓连接件试验研究与分析　　进行了20组FRP螺栓连接件静力试验，研究了剪切形式、螺栓直径、螺栓个数、板的几何参数、预紧力和结构胶等因素对FRP螺栓连接件破坏模式、抗滑移刚度和极限承载力的影响。胶栓混合连接综合了胶接和螺栓连接的优点，具有刚度大、延性好等特点。FRP螺栓连接件主要发生FRP板的剪切破坏，其裂缝起始于孔周45°方向，沿纤维拉挤方向扩展，并最终破坏。通过试验及理论分析总结，提出了螺栓连接、胶栓混接的抗滑移刚度模型，以及剪切破坏模式下FRP螺栓连接件的极限承载力计算公式。　　2) FRP-UHPC板桁组合梁桥界面剪力连接件试验研究与分析　　进行了10组FRP-混凝土连接件推出试验，研究了螺栓个数、螺栓直径、螺栓高度、混凝土板配筋率、混凝土等级等参数对FRP推出试件破坏模式、抗滑移性能、极限承载力的影响。FRP-UHPC推出试件的极限承载力大于FRP-普通混凝土推出试件，其单个螺栓的承载力提高了80％、抗滑移刚度提高了130％。FRP-混凝土推出试件主要发生翼板剪切破坏和螺栓直剪破坏;基于不同的破坏模式，给出了相应的抗滑移刚度模型。通过试验验证，给出了螺栓直剪破坏模式下FRP推出试件的极限承载力计算公式。　　3) FRP-UHPC板桁组合桥足尺模型试验研究与分析　　进行了1组FRP-UHPC板桁组合桥足尺模型静力加载试验，研究分析了三类荷载工况下板桁组合实桥的受力性能。试验表明，本实桥能够很好的满足设计要求，正常使用极限状态内，单调荷载作用下表现出线弹性受力性能，循环荷载下变形可全部恢复。本文建立的有限元数值模型计算结果与实桥试验值基本吻合，可以很好的反应板桁组合实桥的受力性能。　　4) FRP-UHPC板桁组合梁桥受力性能分析及不同桥型的对比研究　　对FRP-UHPC板桁组合梁桥受力性能影响因素进行了参数化分析，FRP下弦杆、FRP腹杆截面尺寸及组合梁高的变化对FRP-UHPC板桁组合梁桥刚度的影响比较明显。用UHPC材料作桥面板有利于提高组合梁桥界面的抗滑移刚度，提高FRP-UHPC板桁组合结构的整体刚度。与国内外3座典型的FRP桁架桥相比，本桥重量较轻，FRP材料用量较少，整桥的相对刚度较大。相对于同等跨径的3类公路桥梁，本桥的重量轻，施工方便，在近海区域、海洋岛礁环境中具有较大的应用优势。
作者：	陈军
专业：	土木工程
导师：	王景全
授予学位：	硕士
授予学位单位：	东南大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文