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原文传递预应力UHPC连续桥面板工作性能研究

论文题名：	预应力UHPC连续桥面板工作性能研究
关键词：	简支梁桥;连续桥面板;超高性能混凝土;聚乙烯醇纤维;工作性能
摘要：	桥梁结构为了适应热胀冷缩的需要，往往在相邻主梁之间、梁端与桥台之间设置伸缩缝。但是伸缩缝的存在会导致桥面不平整，从而车辆经过时伸缩缝时会造成的跳车现象，导致结构损坏。跳车现象不仅会产生跳车噪声污染，还会降低行车舒适度，并且还会缩短伸缩缝的使用寿命。因此，取消伸缩缝逐渐成为桥梁工程中的发展趋势。在满足伸缩缝功能的情况下，避免伸缩缝存在而造成的一系列问题，本文针对多跨连续的简支梁桥，提出了一种采用PVA纤维（Polyvinyl Alcohol Fiber-聚乙烯醇）的UHPC（Ultra-High Performance Concrete）连续桥面板，用来代替主梁之间的伸缩缝，形成连续桥面的结构体系，并进一步研究了该体系下连续桥面板的工作性能。　　本文首先制备了PVA纤维UHPC试块，通过立方体试块实验得到了材料的强度、弹性模量等力学性能。随后制备了PVA纤维UHPC桥面板、预应力PVA纤维UHPC桥面板，通过四点抗弯试验，获得了两种桥面板的强度与刚度。然后，对包含PVA纤维UHPC连续桥面板的两跨桥梁结构，建立了有限元分析模型，分别计算了其在汽车和温度作用下的强度和刚度。最后，本文设计了测试连续桥面板在桥梁整体结构中工作性能的实验平台，实测了PVA纤维UHPC连续桥面板在模拟汽车荷载与温度作用下的实际工作性能。将连续结构的破坏形式以及破坏时产生的梁端转角结果与有限元数值模拟结果进行比较，判断文本设计的连续桥面板的工作性能是否满足实际工况需要。　　研究结果表明：（1）在标准养护情况下，28天与60天龄期的PVA纤维UHPC立方体试块抗压强度与劈裂抗拉强度相差不大，由此推断PVA纤维UHPC试件标准养护28天便可投入使用；（2）PVA纤维UHPC连续桥面板的四点抗弯试验表明，施加预应力不仅可以提高桥面板的抗弯强度，还可以抑制裂缝延伸的速度，大大提高了抗弯性能；（3）对采用PVA纤维UHPC连续桥面板的两跨连续桥梁结构进行有限元模拟发现，汽车荷载或温度作用下预应力连续桥面板满足强度条件，非预应力连续桥面板不满足抗拉强度条件；在温度作用下，其最大主拉应力位于连续桥面板与后浇带的交界处，而在汽车荷载作用下，由于梁端顶推力的存在，削弱降低了交界面处应力加强了桥面板自身的应力，故最大主拉应力位于梁端对应桥面板切面顶部；（4）通过PVA纤维UHPC连续桥面板在桥梁整体结构中工作性能实验，发现桥面板与后浇带交界面处的抗拉强度远小于其他部位，故无论是汽车荷载还是温度作用下，连续桥面结构第一条裂缝都出现在此位置；交界面出现裂缝后如果继续加载，预应力桥面板连续结构较非预应力桥面板普通连续结构而言能承受更大的荷载并抑制裂缝的产生；相对于PVA纤维UHPC桥面板的抗裂性能，桥面板与后浇带处连接强度较小，影响了连续桥面结构的整体工作性能。
作者：	朱梦艳
专业：	结构工程
导师：	丁勇
授予学位：	硕士
授予学位单位：	宁波大学
学位年度：	2020