型钢开口肋-UHPC轻型组合桥面新结构静力与疲劳性能研究

作     者：孙璇 邵旭东 邹德强 

作者机构：中国建筑第五工程局有限公司市政设计院 湖南大学土木工程学院 湖南大学风工程与桥梁工程湖南省重点实验室 

出 版 物：《中国公路学报》 (China Journal of Highway and Transport)

年 卷 期：2023年

核心收录：

学科分类：08[工学] 0814[工学-土木工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目（52038003 51778223） 中建五局科技研发计划（cscec5b-2022-12） 

主　　题：桥梁工程 型钢-UHPC轻型组合桥面 条带模型试验 静力与疲劳性能 正交异性钢桥面 

摘      要：为解决传统正交异性钢桥面疲劳开裂、铺装层破损难题，作者研究团队于2010年研发成功钢-UHPC轻型组合桥面体系，并在全国的钢桥上获得了规模化的应用。鉴于UHPC层大幅度提高了钢面板的局部刚度，作为传统正交异性钢桥面可以进一步优化，目的是简化施工、降低造价。为此本文提出了型钢开口肋-UHPC轻型组合桥面结构，首次应用在某大跨度拱桥主梁结构中，以实桥为背景展开了桥面方案比选和有限元计算。在此基础上，进行了型钢组合桥面关键部位负弯矩条带静力试验，对UHPC裂缝进行观测和宽度验算；对型钢组合桥面抗疲劳性能做了计算与分析，并针对桥面纵横肋重要连接焊缝开展了负弯矩条带疲劳试验。研究结果表明：负弯矩区UHPC表现出优良的受弯拉韧性，抗拉强度是实桥应力的1.4倍；型钢组合桥面通过新型的纵横肋连接构造，将所有连接焊缝均置于低应力区，将非焊接型钢母材置于高应力区，以达到提高桥面抗疲劳能力目的，型钢组合桥面包含10个钢结构疲劳细节，所有疲劳细节计算应力幅均在常幅疲劳极限以下；型钢组合桥面纵横肋新型连接焊缝在设计疲劳应力幅下等效加载4840万次才发生疲劳破坏，疲劳强度满足实桥应用需求。综上表明，型钢组合桥面具有优良的静力与疲劳性能，加工制造简便，建设成本低，是一种具竞争力的新型桥面方案。