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栓钉连接钢桥面/ECC铺装层抗剪性能试验研究
| 论文题名： | 栓钉连接钢桥面/ECC铺装层抗剪性能试验研究 |
| 关键词： | 钢桥面铺装;PVA-ECC;抗剪性能;DIC分析;有限元模拟 |
| 摘要： | 钢桥面铺装层存在的开裂、强度失效及脱层等问题，是长期困扰正交异性钢桥面发展的重要因素。本文针对柔性铺装无法有效提升桥面系整体刚度的问题，结合我国北方寒冷地区钢桥面铺装层受盐冻破坏严重的现状，选用PVA-ECC作为铺装材料，通过栓钉与钢桥面板组成钢桥面/ECC铺装层结构。采用斜剪试验，将栓钉的直径、高度、间距以及铺装层所受盐冻循环次数作为试验参数，利用DIC数字图像相关技术和非线性有限元分析，系统分析了试验参数对PVA-ECC铺装层抗剪性能的影响以及钢桥面/ECC铺装层结构的受力行为。主要内容与成果如下： （1）以栓钉的直径、高度、间距作为试验参数，对钢桥面/ECC铺装层进行斜剪试验，研究了钢桥面/ECC铺装层的破坏形态，并分析了栓钉的直径、高度以及间距对剪切力学特性的影响。试验结果表明：钢桥面/ECC铺装层破坏形态主要受栓钉直径影响，当直径≥16mm时，试件表现为铺装层材料破坏。试件剪切力学特性则主要受栓钉直径及栓钉高度的影响，栓钉间距对其影响不明显。 （2）以铺装层所受盐冻循环次数作为试验参数，将4组钢桥面/ECC铺装层分别进行0次、200次、400、550次氯盐冻融循环试验，研究不同盐冻循环次数试件的表观损伤、质量损失、相对动弹性模量损失。并进行斜剪试验，分析了不同盐冻循环次数对钢桥面/ECC铺装层剪切力学特性的影响。试验结果表明：随盐冻循环的进行，钢桥面/ECC铺装层抗剪强度降低，延性增加。 （3）通过DIC数次图像相关技术，对钢桥面/ECC铺装层斜剪试验全过程进行实时分析，对比不同试验参数下钢桥面/ECC铺装层的受力状态。并对不同特征点的切向位移和切向应变进行统计分析，结合应力云图，阐明了斜剪过程中钢桥面/ECC铺装层的破坏机理，并分析了盐冻循环对钢桥面/ECC铺装层的影响。试验结果表明：斜剪试验中，铺装层层间应力首先由铺装层PVA-ECC材料传递至栓钉圆柱头处，随后通过栓杆传递至钢桥面板上。盐冻循环会导致铺装层中应力集中现象提前出现。 （4）利用ABAQUS有限元软件对9组不同试验参数的钢桥面/ECC铺装层进行有限元模拟，分析了栓钉钢桥面/ECC铺装层中的应力分布规律以及主应力方向。试验结果表明：栓钉结构可使铺装层材料与钢桥面板的粘结更加稳固，不易破坏。盐冻循环会加大栓钉所承受剪力，导致栓钉根部位置出现应力集中现象。 |
| 作者： | 刘子玉 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 刘曙光;闫长旺 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 内蒙古工业大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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