原文传递
大温差地区UHPC在钢桥面铺装中的疲劳性能研究
| 论文题名： | 大温差地区UHPC在钢桥面铺装中的疲劳性能研究 |
| 关键词： | 钢桥面铺装;疲劳性能;有限元模拟;钢-UHPC组合结构;疲劳试验 |
| 摘要： | 钢桥服役过程中，铺装层及钢桥面板易出现早期损坏问题，而超高性能混凝土（UHPC）以其优良的力学性能成为钢桥面铺装层的备选材料。由于钢板和UHPC材料属性差异大，在温度作用下二者收缩变形不同，过大的变形差破坏了整体结构的变形协调性，进而影响层间接触的完整性，同时车辆荷载的反复作用也加速了层间状态的破坏。目前，UHPC在钢桥面铺装中的应用大多位于南方地区，在温差较大的西北地区应用不多且与疲劳相关研究也较少。因此，本文基于西北大温差地区钢桥面铺装中UHPC的疲劳性能展开研究，对钢-UHPC组合结构进行疲劳试验和有限元模拟分析，通过试验和理论相结合的方法，探究大温差环境对钢桥面铺装中UHPC及钢板组合结构的疲劳性能以及层间状态的影响。本文主要研究内容如下： （1）首先对配制的UHPC进行基本性能试验测试，通过抗压、抗拉、抗折以及扩展度试验，确定UHPC的力学性能参数。 （2）通过三点弯曲小梁试验，测试UHPC材料的抗弯拉疲劳性能，通过对不同温度、不同应力水平下的疲劳性能测试，确定温度及应力比对UHPC疲劳寿命的影响规律，并通过拟合得到疲劳寿命方程lgS-lgN，同时根据威布尔分布引入存活率p，得到存活率p对应下的疲劳寿命方程p-lgS-lgN。 （3）基于UHPC小梁弯曲疲劳试验结果，建立钢-UHPC组合结构有限元简化模型，通过模拟夏季和冬季的日大温差环境，对组合结构在受到高温大温差和低温大温差时UHPC层的力学性能以及层间状态展开研究分析，同时结合行车荷载，分析温度-行车荷载耦合作用下组合结构各部分的力学性能演变以及层间状态变化。 （4）对钢-UHPC组合结构开展静力试验和疲劳试验。静力试验结果表明：钢-UHPC组合结构在静力阶段拥有良好的抗弯拉能力，UHPC与钢板之间协同作用良好；疲劳试验结果表明：在疲劳荷载作用下，层间破坏先从试件一端开始分离、错动，随着疲劳次数的增加层间逐渐完全开裂；层间彻底破坏后，0.75应力水平下的试件以UHPC跨中斜向裂缝的贯穿发展而破坏，0.8应力水平下的试件则先以栓钉的损坏而发生疲劳破坏。 |
| 作者： | 杨鹏程 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 滕旭秋 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2022 |
检索历史
应用推荐
