检索结果-南通市图书馆

钢-uhpc组合连续桥面板足尺模型试验研究与理论分析

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土木工程学报 2023年第7期56卷 92-104页

作者：李积泉肖靖林郭立贤聂建国杨腾宇樊健生佛山市交通投资集团有限公司广东佛山528303 清华大学北京100084 佛山市公路桥梁工程监测站有限公司广东佛山528042 佛山市交通科技有限公司广东佛山528000

富龙西江特大桥为广东省佛山市在建的一座组合斜拉桥,该桥主跨580m。主梁采用钢-uhpc轻型组合梁,由钢箱梁和钢-超高性能混凝土(uhpc)组合桥面板构成。钢-uhpc组合桥面板受到钢箱梁横隔板的支承,作为多跨连续板承担车轮荷载等局部作用。... 详细信息

富龙西江特大桥为广东省佛山市在建的一座组合斜拉桥,该桥主跨580m。主梁采用钢-uhpc轻型组合梁,由钢箱梁和钢-超高性能混凝土(uhpc)组合桥面板构成。钢-uhpc组合桥面板受到钢箱梁横隔板的支承,作为多跨连续板承担车轮荷载等局部作用。因此,为研究该新型桥面板的受力性能,开展了2个钢-uhpc组合连续板的足尺模型试验。试验结果表明:试件均发生延性的弯曲破坏,中支座变截面处为负弯矩区的危险截面;随着三个塑性铰先后出现在危险截面和两个跨中截面,连续板发生了显著的内力重分布;弯矩重分布呈现出两阶段特征,两试件的重分布系数分别达到27%和44%;正负弯矩区均满足平截面假定,荷载达到峰值时试件全宽进入塑性状态。根据上述试验现象,提出钢-uhpc组合板抗弯承载力的计算公式,其准确性得到了该文和文献试验结果的验证。

关键词：超高性能混凝土(uhpc) 钢-uhpc组合桥面板两跨连续板足尺试验抗弯承载力

钢-uhpc组合桥面板中焊接栓钉的疲劳性能及设计布置方法

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中国公路学报 2023年第6期36卷 107-122页

作者：史占崇苏庆田陈亮同济大学土木工程学院上海200092 上海高性能组合结构桥梁工程技术研究中心上海200092 上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司上海200092

钢-超高性能混凝土(Ultra-high Performance Concrete,uhpc)组合桥面板中焊接栓钉在实现uhpc层协助正交异性钢桥面板受力进而缓解疲劳开裂方面发挥着重要作用。为探究组合桥面板中栓钉的疲劳性能,开展了钢-uhpc组合桥面板足尺节段梁式... 详细信息

钢-超高性能混凝土(Ultra-high Performance Concrete,uhpc)组合桥面板中焊接栓钉在实现uhpc层协助正交异性钢桥面板受力进而缓解疲劳开裂方面发挥着重要作用。为探究组合桥面板中栓钉的疲劳性能,开展了钢-uhpc组合桥面板足尺节段梁式疲劳试验,揭示了栓钉的疲劳破坏模态。基于梁式疲劳试验结果,分别采用线性回归法及考虑溜号样本影响的极大似然法建立了栓钉抗剪S-N曲线,并与uhpc层中栓钉推出疲劳试验的S-N曲线进行了对比。探讨了现有设计规范中栓钉抗剪S-N曲线与所建立的S-N曲线的差异。针对混凝土材料性能对栓钉疲劳性能的影响,提出了可量化该影响因素的栓钉抗剪统一的S-N曲线。研究结果表明:疲劳破坏发生在栓钉-钢顶板焊接热影响区附近;破坏模态可分为单一型模态及复合型模态,破坏模态不受混凝土材料性能、试验方法(梁式试验或推出试验)及栓钉几何尺寸的影响。基于极大似然法具有95%存活率的S-N曲线略高于线性回归法,且2种方法200万次疲劳寿命对应的抗剪疲劳强度分别为162、158 MPa,远高于推出疲劳试验值103 MPa。现有设计规范在应用于钢-uhpc组合桥面板栓钉的设计时过于保守。根据栓钉抗剪统一的S-N曲线得到的200万次疲劳寿命对应的抗剪疲劳强度与试验值的偏差在10%以内,证明了该曲线具有较好的预测精度。此外,基于组合作用及栓钉抗疲劳2个控制条件,提出了钢-混组合桥面板中栓钉的设计布置方法;该方法可考虑U肋几何尺寸、横隔板间距及混凝土力学性能的影响,并给出了计算实例。

关键词：桥梁工程 S-N曲线足尺疲劳试验栓钉钢-uhpc组合桥面板

配置纤维增强筋的钢-uhpc组合桥面板抗弯性能试验研究

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桥梁建设 2023年第2期53卷 44-51页

作者：王中文陈杰魏川李明哲张清华保利长大工程有限公司广东广州510620 西南交通大学土木工程学院四川成都610031

为提升钢-uhpc组合桥面板的结构性能,考虑采用纤维增强筋替代uhpc中的钢筋。为研究配置纤维增强筋的钢-uhpc组合桥面板的弯曲抗裂性能,寻求合理的纤维增强筋,设计、制作4组钢-uhpc组合桥面板试件(抗裂筋分别采用钢筋、CFRP筋、GFRP筋和B... 详细信息

为提升钢-uhpc组合桥面板的结构性能,考虑采用纤维增强筋替代uhpc中的钢筋。为研究配置纤维增强筋的钢-uhpc组合桥面板的弯曲抗裂性能,寻求合理的纤维增强筋,设计、制作4组钢-uhpc组合桥面板试件(抗裂筋分别采用钢筋、CFRP筋、GFRP筋和BFRP筋,每组2个),开展弯曲试验,以钢筋试件为参照,对比3类纤维增强筋试件的挠度、应变和裂缝发展规律。结果表明:各类试件的荷载~挠度曲线、荷载~应变曲线和荷载~最大裂缝宽度曲线的发展均与抗裂筋的力学性能密切相关;抗裂筋的弹性模量决定了钢-uhpc组合桥面板试件的抗弯刚度和裂缝控制能力,CFRP筋具有与钢筋相当的弹性模量,故其抗弯刚度大、裂缝控制能力强,而GFRP筋和BFRP筋弹性模量显著小于钢筋,故其裂缝控制能力较差;抗裂筋的抗拉强度决定了钢-uhpc组合桥面板试件的抗弯承载力,3类纤维增强筋的抗拉强度均高于钢筋,故其极限承载力均高于钢筋试件。为确保钢-uhpc组合桥面板的抗裂性能,建议必要时采用CFRP筋替代钢筋。

关键词：钢-uhpc组合桥面板抗弯性能纤维增强筋 CFRP筋 GFRP筋 BFRP筋弯曲试验

常温养护钢-uhpc组合桥面板早期收缩效应

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结构工程师 2023年第4期39卷 177-185页

作者：何武超上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司上海200092

为探究实际工程背景下钢-uhpc组合桥面板早期收缩效应的发展与分布规律,考查组合桥面板中uhpc收缩引起的构件次内力水平,在夏季自然环境常温养护条件下进行了90天钢-uhpc组合桥面板静置收缩监测试验。浇筑完成后对uhpc板、钢筋、钢结构... 详细信息

为探究实际工程背景下钢-uhpc组合桥面板早期收缩效应的发展与分布规律,考查组合桥面板中uhpc收缩引起的构件次内力水平,在夏季自然环境常温养护条件下进行了90天钢-uhpc组合桥面板静置收缩监测试验。浇筑完成后对uhpc板、钢筋、钢结构等构件的应变值进行了监测与分析,并且利用有限元软件对试验模型开展了收缩模拟与验证,对构件次内力分布、界面滑移等特征做了进一步的探究。研究结果表明:夏季炎热环境下(温度:17℃~42℃,湿度:50%~90%),组合桥面板uhpc未见明显裂缝;uhpc初凝时间约为15小时,收缩在约40天时基本稳定;在跨中区域uhpc受约束作用最大,对应的uhpc和钢板次内力最大,钢筋由于与uhpc应变的协同性在该处压应力最小。在远离跨中方向上,uhpc与钢结构的结合作用逐渐减弱。

关键词：桥梁工程钢-uhpc组合桥面板应变监测收缩效应常温养护

预制拼装钢-uhpc组合桥面板湿接缝抗弯性能研究

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中外公路 2023年

作者：廖万成赵华安家禾湖南大学土木工程学院风工程与桥梁工程湖南省重点实验室

纵肋上置并形成PBL剪力连接件的钢-uhpc组合桥面板是一种新型桥面结构。该结构采用预制拼装施工，工厂预制钢-uhpc组合梁段，现场进行施工组装，相邻钢梁通过焊接形成一体，而相邻uhpc桥面板则通过现浇uhpc湿接缝连成一体，湿接缝是其... 详细信息

纵肋上置并形成PBL剪力连接件的钢-uhpc组合桥面板是一种新型桥面结构。该结构采用预制拼装施工，工厂预制钢-uhpc组合梁段，现场进行施工组装，相邻钢梁通过焊接形成一体，而相邻uhpc桥面板则通过现浇uhpc湿接缝连成一体，湿接缝是其薄弱部位。针对该新型结构其湿接缝相关研究较少的问题，以某实际工程为背景，完成了钢-uhpc组合桥面板湿接缝足尺模型抗弯性能试验。建立Abaqus有限元模型，并采用试验结果校核有限元模型。在此基础上，进行了湿接缝截面模拟方式、钢面板厚度、uhpc层厚度和燕尾榫角度的有限元模型参数分析。对比美国土木工程师协会(ASCE)、《美国房屋建筑规范》(ACI)以及中国《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2010）关于构件的刚度计算公式，发现中国规范计算值更接近试验值。基于普通钢筋混凝土梁的抗弯刚度计算公式，结合试验数据进行了参数修正，并用有限元模型结果进行了校核。结果表明：钢-uhpc组合桥面板湿接缝有着优异的延性和刚度；采用摩擦行为模拟湿接缝界面计算成本小且计算效果良好；增加钢板厚度或uhpc层厚度均能有效提高构件刚度和承载力；燕尾榫角度对构件的刚度和承载能力影响很小；参数修正后的抗弯刚度计算公式能较好地计算钢-uhpc组合桥面板构件跨中位移。

关键词：钢-uhpc组合桥面板湿接缝有限元模型足尺试验抗弯性能

钢-uhpc组合桥面板栓钉的剪切强度和疲劳寿命分析

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钢-UHPC组合桥面板栓钉的剪切强度和疲劳寿命分析

作者：李广耀天津大学

学位级别：硕士

钢-uhpc组合桥面板是用于正交异性钢桥面板的一种新型桥面铺装,它能有效地减少正交异性钢桥面板的桥面铺装病害和焊缝疲劳裂纹。承受钢顶板与uhpc层之间切应力的栓钉是影响组合桥面板抗弯刚度的重要构件。本文分别基于子模型评估钢-UHP... 详细信息

钢-uhpc组合桥面板是用于正交异性钢桥面板的一种新型桥面铺装,它能有效地减少正交异性钢桥面板的桥面铺装病害和焊缝疲劳裂纹。承受钢顶板与uhpc层之间切应力的栓钉是影响组合桥面板抗弯刚度的重要构件。本文分别基于子模型评估钢-uhpc组合桥面板栓钉剪切强度和基于一个高效断裂力学模型研究栓钉的抗剪疲劳性能,主要研究内容与成果如下:(1)建立计算钢-uhpc组合桥面板层间切应力的子模型。以天津海河大桥为工程背景分别建立了计算钢顶板与uhpc层之间切应力的钢箱梁节段模型、简化模型以及基于钢箱梁节段的子模型。通过层间切应力计算结果对比,确定子模型可以作为准确高效地计算钢-uhpc组合桥面板层间切应力的有限元模型。(2)钢-uhpc组合桥面板栓钉剪切强度评估。基于子模型确定组合桥面板上最不利横向载荷位置。研究结果表明,车辆载荷作用下的钢-uhpc组合桥面板层间切应力最大值总是发生在横隔板上方。按四种常规钢混组合结构中栓钉抗剪承载力计算公式验算了钢-uhpc组合桥面板中栓钉的剪切强度,通过与试验结果对比表明使用这种方法评估钢-uhpc组合桥面板中短栓钉的剪切强度存在较大局限性。通过在横隔板平面上的U肋内部填充隔板的方法可以有效改善组合桥面板层间切应力分布状态并将组合桥面板的层间切应力降低50%以上。(3)栓钉焊缝裂纹的三维断裂力学分析。基于Schwartz-Neuman交替法建立了栓钉焊缝三维断裂力学模型,计算结果表明栓钉焊缝根部焊趾处的裂纹比其上部焊趾裂纹更易造成焊缝的疲劳破坏,透焊栓钉比围焊栓钉疲劳强度更高。在钢顶板与uhpc层之间剪力作用下的栓钉焊缝裂纹属于混合型(Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ)裂纹。初始裂纹尺寸、初始裂纹角度以及栓钉焊接面积均对裂纹应力强度因子有较大影响。(4)基于焊缝裂纹扩展预测栓钉疲劳寿命。栓钉焊缝裂纹在扩展过程中会呈现非平面扩展,并由混合型裂纹逐步转为Ⅰ型裂纹。基于Schwartz-Neuman交替法得到的推出试件中栓钉疲劳寿命的预测值与推出疲劳试验中的实测值吻合。所建立的子模型为大型桥梁结构的应力分析提供一种准确和高效的有限元模型,所用的断裂力学模型为钢桥焊缝的疲劳评估提供了一个可靠和高效的数值方法。

关键词：钢-uhpc组合桥面板栓钉剪切强度层间切应力子模型栓钉焊缝疲劳裂纹三维断裂力学分析疲劳寿命预测正交异性钢桥面板

钢-uhpc组合桥面板界面抗剪理论及设计方法

同方学位论文库评论

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公路工程 2021年第2期46卷 157-163页

作者：张士红李斐然邵旭东河南省交通规划设计研究院股份有限公司河南郑州450000 湖南大学湖南长沙410082

首先采用有限元方法对带倒T肋的两类钢-uhpc组合桥面板的层间剪应力进行计算分析,随后又提出了横向层间剪应力解析计算方法,并讨论了组合板的3种计算宽度取值方法,最后将层间剪应力解析值与有限元值进行对比。结果表明:①对于带倒T肋的... 详细信息

首先采用有限元方法对带倒T肋的两类钢-uhpc组合桥面板的层间剪应力进行计算分析,随后又提出了横向层间剪应力解析计算方法,并讨论了组合板的3种计算宽度取值方法,最后将层间剪应力解析值与有限元值进行对比。结果表明:①对于带倒T肋的钢-uhpc组合桥面板来说,横向层间剪应力普遍比纵向大,横桥向层间剪应力控制uhpc层的抗剪设计。②提出的横桥向层间剪应力解析值与有限元值吻合度高、适用性好,推荐采用。③算例结果表明,两种抗剪连接件设计方法得到的抗剪连接件布置相同,但二者计算思路存在差异。

关键词：桥梁工程钢-uhpc组合桥面板层间剪应力界面抗剪

钢-uhpc组合桥面板uhpc层受力性能研究

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公路工程 2021年第2期46卷 1-7,33页

作者：马帅张士红邵旭东河南省交通运输发展集团有限公司河南郑州450016 河南省交通规划设计研究院股份有限公司河南郑州450018 湖南大学湖南长沙410082

首先采用有限元方法对带U肋和带倒T肋的两类钢-uhpc组合桥面板的uhpc层纵、横桥向应力及层间剪应力3个力学指标对比分析,随后建立了uhpc层的横桥向简化计算模型,最后对uhpc层厚度和层间粘结状态进行参数分析。结果表明:①两类钢-uhpc组... 详细信息

首先采用有限元方法对带U肋和带倒T肋的两类钢-uhpc组合桥面板的uhpc层纵、横桥向应力及层间剪应力3个力学指标对比分析,随后建立了uhpc层的横桥向简化计算模型,最后对uhpc层厚度和层间粘结状态进行参数分析。结果表明:①两类钢-uhpc组合桥面板的uhpc层纵、横向应力及层间剪应力在数值大小、变化规律上均存在差异。②基于多跨弹性支撑组合梁模型计算得到的uhpc层横桥向应力与有限元值总体上吻合良好。③uhpc层的参数分析表明,增加uhpc层厚度和增强层间粘结均能有效降低其自身应力。

关键词：桥梁工程钢-uhpc组合桥面板开口肋和闭口肋 uhpc 受力性能

钢-自然养护uhpc组合桥面板短焊钉抗剪试验研究

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结构工程师 2021年第3期37卷 121-128页

作者：周泽张乐朋徐晨宁波市城市基础设施建设发展中心宁波315040 同济大学桥梁工程系上海200092

针对正交异性钢-自然养护超高性能混凝土(uhpc)组合桥面板中短焊钉连接件的受力机理展开研究。设计制作了一组短焊钉推出试件进行静力剪切荷载试验,总结了钢-自然养护uhpc板内短焊钉的荷载-滑移曲线、抗剪刚度、抗剪承载力及破坏形式。... 详细信息

针对正交异性钢-自然养护超高性能混凝土(uhpc)组合桥面板中短焊钉连接件的受力机理展开研究。设计制作了一组短焊钉推出试件进行静力剪切荷载试验,总结了钢-自然养护uhpc板内短焊钉的荷载-滑移曲线、抗剪刚度、抗剪承载力及破坏形式。通过与试验结果比较,考察了现行国内外主流规范对短焊钉承载力计算的适应性。另外,建立了材料非线性推出试验有限元模型,分析了钢-自然养护uhpc中短焊钉的剪切破坏发展特点。本文研究成果可为钢-自然养护uhpc组合桥面板短焊钉的合理设计提供重要的试验数据支撑。

关键词：钢-uhpc组合桥面板短焊钉抗剪刚度抗剪承载力有限元分析