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原文传递预制节段UHPC梁接缝直剪性能研究

论文题名：	预制节段UHPC梁接缝直剪性能研究
关键词：	预制节段桥梁;超高性能混凝土;接缝结构;直剪性能
摘要：	超高性能混凝土是一种新型的水泥基复合材料，具有超高强度、高抗拉强度、高韧性和优异的耐久性能，在预制节段桥梁领域有巨大的应用前景。预制节段UHPC桥梁将会进一步提高预制结构的中长期性能，为预制节段混凝土桥梁提供了截面更轻薄、性能更高、潜在成本更节约和施工更快速的替代方案。与传统的现浇混凝土桥梁相比，预制节段UHPC桥梁的区别之一在于预制节段之间存在接缝，接缝处纵向钢筋也不连续，仅靠键齿和预应力束保持连接，容易遭受剪切破坏，其性能的优劣是影响全桥受力的重要因素和关键环节。目前，国内外对抗压强度在110MPa~140MPa之间的UHPC接缝的研究仍然较少，且国内相关规范也比较滞后，对其进行直剪试验非常必要。因此本文从试验研究和数值模拟两方面对预制节段UHPC梁接缝的直剪性能进行研究，主要研究内容有：　　（1）本次试验主要以键齿数量、水平约束力、钢纤维掺量和接缝类型为研究参数，对25个“Z”型接缝试件进行推出试验。并观测记录裂缝发展形态、开裂强度、极限强度和残余强度等试验数据，对开裂模式成因和极限抗剪机理等力学行为进行了研究，总结分析了各试验参数对预制节段UHPC梁接缝直剪性能的影响规律。　　（2）在试验的基础上，利用有限元软件ABAQUS建立预制节段UHPC梁接缝的数值模型，并将模型的直剪承载力、破坏模式和荷载－位移曲线与试验结果进行对比分析，验证了模型的准确性。最后在校准后的模型基础上进行后续的参数拓展研究，模拟参数包括键齿高度、键齿深度和水平约束力。对数值模拟结果进行分析，并给出了预制节段UHPC桥梁接缝的构造设计建议。　　（3）对既有接缝（掺入钢纤维）的试验数据进行整理汇总，以本文试验数据和文献试验数据为参照，对AASHTO公式、JSCE公式、Turmo公式、孙莉公式、Rombach公式和Liu tongxu公式的准确性进行评估，并分析了其公式的适用性。　　（4）基于接缝斜压杆模型，以莫尔应力圆为分析方法，并采用两种不同的破坏准则分别推导了两个UHPC接缝直剪承载力计算公式。其中，基于最大拉应力破坏准则的公式的计算值和本文试验值的比值平均值、标准差和变异系数分别为0.996、0.171和0.172；基于莫尔－库伦破坏准则的公式的计算值与本文试验值的比值平均值、标准差和变异系数分别为0.748、0.126和0.168。公式均能够准确地预估UHPC接缝的直剪承载力且可靠性较好。此外，基于最大拉应力破坏准则推导的公式在引入多键齿强度折减系数（0.7）后能更准确地预估UHPC接缝的直剪承载力，其比值平均值、标准差和变异系数分别为0.904、0.093和0.103。　　（5）简要介绍了“剪摩擦”理论。并根据UHPC接缝裂后的特征，基于“剪摩擦”理论对纤维接缝的试验数据进行回归分析，得到了不同纤维掺量下的接缝直剪残余强度的简易公式。
作者：	黄承旺
专业：	土木工程
导师：	姜海波
授予学位：	硕士
授予学位单位：	广东工业大学
学位年度：	2022