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纤维复合材料增强UHPC双块式无砟轨道板疲劳性能试验研究
| 论文题名： | 纤维复合材料增强UHPC双块式无砟轨道板疲劳性能试验研究 |
| 关键词： | 无砟轨道板;超高性能活性粉末混凝土;钢-连续纤维复合筋;疲劳试验 |
| 摘要： | CRTSI型双块式无砟轨道板，在我国高速铁路专线中得到了大量的实际应用。但是无砟轨道板为钢筋混凝土结构，其内部形成的闭合回路与其道板床浇筑的普通混凝土,大大降低了轨道电路信号的传输距离和结构的耐久性，这将成为无砟轨道发展的瓶颈。 而钢-连续纤维复合筋（Steel-FRPCompositebar,简称SFCB）,是一种以钢筋为内芯外包纤维的新型复合材料。SFCB除了具有强度高、耐久性好、延性好、以及稳定的二次刚度以外、还具绝缘性能好等优点。超高性能混凝土（Ultra-High-PerformanceConcrete,简称UHPC）,是以水泥、细骨料、各类纤维、外加剂和水为原料配制的高性能混凝土，具有高强度（可达普通混凝土的强度的4倍以上）、高韧性、低孔隙率，较好的耐久性能，较大的变形能力（其峰值微应变可达3500）。 针对现有无砟轨道板存在的闭合回路和耐久性不足问题。本文基于纤维复合筋具有良好的绝缘性能、力学性能和UHPC在恶劣环境下具有良好的耐久性能。将两种材料分别替换传统无砟轨道板中的钢筋和普通混凝土，有望解决传统无砟轨道板闭合回路和耐久性不足等问题。由于无砟轨道板的受力特征为疲劳荷载，且此类新型无砟轨道板尚无疲劳方面的试验研究，故本文开展了纤维复合材料增强UHPC双块式无砟轨道板疲劳性能试验研究，以了解其疲劳性能。具体内容如下: （1）对SFCB筋、HRB400进行拉伸试验，得到筋材的屈服强度、抗拉强度、弹模等材料属性。 （2）采用截面等刚度设计原则，进行构件的设计，以UHPC浇筑轨道板道板床，得到纤维复合材料增强UHPC双块式无砟轨道板。 （3）完成4块纤维复合材料增强UHPC双块式无砟轨道板的疲劳性能试验，描述了疲劳荷载作用下轨道板的破坏过程及破坏形态，以及相应疲劳荷载循环次数下无砟轨道板的裂缝、挠度、受力筋应变、受压区UHPC应变随着疲劳循环次数的变化规律。 （4）结合UHPC疲劳研究成果，提出适用于本文无砟轨道板各项性能指标（裂缝、挠度、应变）与疲劳循环次数的理论计算公式，并拟合出了疲劳寿命预测曲线。 试验结果表明:相同疲劳循环次数下，纤维复合材料增强UHPC双块式无砟轨道板的刚度明显大于纤维复合材料增强的双块式无砟轨道板，反映出无砟轨道板具有良好的抗疲劳性能;利用数学手段拟合出挠度、裂缝宽度随疲劳循环次数的数学关系可为工程实际应用;拟合出的疲劳寿命预测曲线可为实际工程使用。 |
| 作者： | 夏留佳 |
| 专业： | 土木水利 |
| 导师： | 杨洋;朱中国 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 扬州大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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