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新型钢--UHPC组合桥面板湿接缝负弯矩静力性能研究
| 论文题名： | 新型钢--UHPC组合桥面板湿接缝负弯矩静力性能研究 |
| 关键词： | 组合桥面板;超高性能混凝土;湿接缝;静力性能;数值模拟;参数分析 |
| 摘要： | 超高性能混凝土(Ultra-HighPerformanceConcrete，UHPC)与钢桥面板形成的组合桥面结构具有承载力高、抗裂性能良好等优点。在实际工程中，钢-UHPC组合桥面结构常采用节段预制拼装技术，节段预制的UHPC层依靠湿接缝连接成整体。为了探索新型结构形式及优化湿接缝构造，本文依托某大桥项目，以新型钢-UHPC组合桥面板湿接缝为研究对象，开展了以下几个方面的研究工作: (1)开展了新型钢-UHPC组合桥面板足尺模型试验研究。根据项目组研发的UHPC配合比，开展了材料性能试验;基于大桥桥面板设计方案，设计并制作了足尺模型试件;对足尺模型试件开展了负弯矩下四点弯曲静力试验，研究了加载过程中裂纹发展、破坏形态、跨中挠度、各测点应变随荷载的变化规律，揭示了钢与UHPC间的纵向相对滑移规律。 (2)建立了足尺模型试件的有限元模型。分别采用塑性损伤模型、双折线模型和粘聚力模型模拟UHPC、钢材和湿接缝，设置钢板与UHPC间的接触属性为绑定约束，通过试算获取与试验结果相吻合的有限元模型，并将模型的荷载-位移曲线、荷载-应变曲线以及裂缝发展情况与试验结果进行对比分析。 (3)进行了有限元参数分析。依据正交试验设计理论，对有限元模型不同参数水平进行排列组合，生成9个相互独立的有限元模型;通过对计算结果进行极差和方差分析，揭示了各参数对开裂、屈服和极限荷载的影响规律。对开裂荷载影响最大的参数为钢板厚度，顶层纵筋直径与屈服、极限荷载成线性相关，UHPC湿接缝长度对上述三个荷载的影响均不显著。 (4)基于有限元参数分析，选出最优参数组合作为优化设计方案。参数分析表明，UHPC湿接缝长度为1.2m时屈服荷载的增幅均大于开裂、极限荷载的降幅，顶层纵筋直径为Φ22时对开裂荷载最有利，钢板厚度增加至10mm时能提高开裂荷载。就本文而言，最优参数组合为UHPC湿接缝长度1.2m+顶层纵筋直径Φ22+钢板厚度10mm。 |
| 作者： | 吴善友 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 李传习 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长沙理工大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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