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原文传递节段预制拼装护栏UHPC接缝抗剪性能研究

论文题名：	节段预制拼装护栏UHPC接缝抗剪性能研究
关键词：	桥梁工程;节段预制拼装护栏;超高性能混凝土接缝;抗剪性能;破坏模式;安全性评价
摘要：	预制装配施工是我国节能减排与可持续发展的战略选择，其已逐步成为今后桥梁建设的一种主流建造形式，同样该项技术也可以应用在防撞护栏领域。课题组的先前研究已然表明采用 UHPC 装配连接的节段预制拼装混凝土护栏有良好的受力和抗冲击性能，但节段护栏和主梁以及护栏节段之间连接呈现出弱连接和易损特性，目前针对节段预制拼装护栏局部 UHPC 接缝抗剪性能的研究较为缺乏，对其破坏模式认识不深刻。　　为此，本文将采用静力直剪试验、摆锤冲击直剪试验、有限元分析等手段，对采用 UHPC 连接的预制拼装护栏局部接缝抗剪性能及其破坏过程展开研究，并设置普通混凝土试件作为对照组，对比分析二者抗剪性能的异同点；指出静、动荷载下UHPC接缝破坏模式的异同点；对采用UHPC连接的预制拼装护栏安全性进行评价。主要研究内容与结论如下：　　（1）UHPC接缝试件的静力直剪试验和数值模拟。通过7个静力直剪试验和数值模拟计算，重点研究不同配纤率、配筋率下 UHPC 接缝试件的力学行为。结果表明，UHPC矩形接缝试件在静力直剪荷载下均为脆性破坏，破坏时矩形键齿根部出现斜裂缝，裂缝宽度较大；和整体浇筑试件相比，UHPC试件拥有更优异的抗剪性能；钢纤维的加入提升了试件加载段初期的刚度，钢纤维的加入对试件抗剪承载力有着 15%的提升（0%-1%），但当钢纤维含量超过 2%时效果不明显；抗剪钢筋的加入显著提升了试件的抗剪性能，在相同配筋率（1.8%）的情况下钢筋间距为50mm 时所提供的抗剪力比间距 75mm 的提高了 15%，并随着配筋率的提高差距逐步增大。推导了针对预制拼装护栏的 UHPC 接缝抗剪承载力计算公式，定量的描述了配纤率、配筋率对UHPC接缝试件抗剪承载力的贡献。　　（2）对UHPC接缝试件进行摆锤冲击试验和数值模拟，结果表明提高钢纤维掺入量和抗剪钢筋配筋率能够提升直剪面的刚度，从而降低试件的峰值加速度和试件直剪界面的损伤程度，撞击能量越大效果越显著。UHPC试件的损伤程度要弱于整体浇筑试件。和静力直剪相同的是，摆锤冲击过程中间距小的抗剪钢筋能提供更好的抗冲击直剪性能。　　（3）在摆锤冲击试验之后进行了残余承载力试验，依据试件剩余承载力建立了损伤程度评价指标，计算表明只有D-S-C-S1试件在冲击荷载下处于低损伤状态，其余试件均处于中等损伤状态。对于处于中等损伤状态的试件，进行剩余承载力试验时其破坏裂缝会沿着原有的损伤裂缝发展直至试件破坏；低损伤的试件则会产生新的破坏主裂缝。　　（4）建立40m长预制拼装护栏标准节段，采用三种不同类型的车辆撞击预制拼装护栏并和普通混凝土护栏做对比分析，结果表明：在三种车辆撞击下，预制拼装护栏均表现出良好的导向性、阻挡性。除了小轿车撞击预制拼装护栏产生的动态位移值和普通混凝土护栏相差不大外，其余两种车辆撞击下产生的位移值均要小于普通混凝土护栏。三种车辆撞击预制拼装护栏后产生加速度分量均小于规范要求的20g。预制拼装护栏比普通混凝土护栏具有更好的缓冲效果。
作者：	祝文杰
专业：	土木水利
导师：	王银辉;高燕梅
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2023