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桥梁建设 2024年第3期54卷 100-108页

作者：李晓龙陈晖王泽辉袁泉王巍北京市市政工程设计研究总院有限公司北京100082 北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 结构风工程与城市风环境北京市重点实验室北京100044 深圳中冶南方城建工程技术有限公司广东深圳518028

为研究钢纤维类型、预应力筋等因素对uhpc华夫桥面板力学性能的影响,以北京亦庄文昌桥为背景进行抗弯试验研究。设计制作了4组板肋梁试件,对比分析钢纤维类型(直线型、端钩型)、预应力筋等因素对试件破坏模式、裂缝发展以及抗弯承载力... 详细信息

为研究钢纤维类型、预应力筋等因素对uhpc华夫桥面板力学性能的影响,以北京亦庄文昌桥为背景进行抗弯试验研究。设计制作了4组板肋梁试件,对比分析钢纤维类型(直线型、端钩型)、预应力筋等因素对试件破坏模式、裂缝发展以及抗弯承载力等性能的影响,并基于美国《uhpc华夫板设计指南》,提出考虑预应力筋的华夫桥面板抗弯承载力计算公式。结果表明:底部纵向受拉筋的屈服是试件进入破坏阶段的特征之一,试件最终为适筋梁受弯破坏;设置预应力筋能一定程度提升试件的强度和延性,并能有效增加初裂缝附近uhpc的应变;设置预应力筋能明显改善试件的耐久性,而且钢纤维为直线型时提升效果比端钩型更显著;提出的抗弯承载力计算值与试验值吻合较好,能准确计算uhpc华夫桥面板的抗弯承载力。

关键词： uhpc华夫桥面板钢纤维预应力抗弯能力裂缝发展模式抗弯承载力计算公式抗弯试验

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uhpc华夫桥面板抗弯性能试验及有限元分析

UHPC华夫桥面板抗弯性能试验及有限元分析

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作者：李玉祺湖南大学

学位级别：硕士

针对传统钢-混凝土组合梁存在自重较大和混凝土桥面板易开裂的难题,湖南大学邵旭东教授创新性地提出了钢-uhpc轻型组合桥梁结构,利用uhpc良好的力学性能,有效解决了传统钢-混凝土组合梁中混凝土桥面板易开裂问题,同时使得结构自重降低30... 详细信息

针对传统钢-混凝土组合梁存在自重较大和混凝土桥面板易开裂的难题,湖南大学邵旭东教授创新性地提出了钢-uhpc轻型组合桥梁结构,利用uhpc良好的力学性能,有效解决了传统钢-混凝土组合梁中混凝土桥面板易开裂问题,同时使得结构自重降低30%～40%,从而提升组合梁的适用跨径,简化施工工序。本文从足尺条带模型抗弯静力试验、ABAQUS非线性有限元分析及理论分析三方面研究uhpc华夫桥面板的横向抗弯性能,并基于ANSYS建立节段模型,分析纵、横肋间距对华夫桥面板整体受力的影响,主要完成了以下工作:(1)开展了 4个横肋的足尺条带模型抗弯静力试验,试验表明:正弯矩作用下,试件的受弯破坏过程包含以下典型阶段:线弹性阶段、裂缝开展阶段和屈服阶段。试件受力全过程:华夫板横肋底面出现横向裂缝导致结构刚度第一次下降;随着裂缝的发展,截面内力重分布使得底部受拉钢筋应力持续增大直至屈服导致刚度出现第二次下降;裂缝进一步向上开展逼近翼缘板顶部,由于受拉区充分发展导致顶板纵筋受拉屈服,刚度出现第三次下降,试件的承载力接近极限,结构刚度严重衰减,趋于破坏。(2)采用ABAQUS有限元软件对纵、横肋足尺条带模型试件建立了非线性有限元模型,模型中考虑了材料非线性和几何非线性,其中uhpc采用了混凝土损伤塑性模型。采用该有限元模型对试验全过程进行了数值模拟,其计算结果与试验结果吻合良好。此外,在有限元分析和试验的基础上,对试件的初裂荷载、受拉钢筋屈服荷载、抗弯极限承载力以及抗剪承载力进行了理论分析,其分析结果与有限元和试验结果均相差较小。(3)在以上基础上,通过ABAQUS参数分析明确了主要设计参数对uhpc华夫板横向抗弯性能的影响规律,考虑的参数包括:横肋底部纵筋钢筋直径、横肋高度、顶板高度以及横肋间距,结果表明:增加底部纵筋钢筋直径对初裂荷载影响很小,但可以有效限制裂缝的发展;增加肋高对初裂、矮肋T梁的初始刚度、开裂后刚度以及极限承载力都有一定的提高作用,增加顶板高度也可起到同样的效果,但肋高对初始刚度的提高效率约为顶板的5.4倍;增加横肋间距可提高单根横肋的初始刚度、开裂后刚度以及极限承载力,但削弱了横向的整体刚度。(4)以胜天大桥为依托,采用ANSYS有限元软件建立了节段模型,分析了纵、横肋间距对华夫桥面板整体受力的影响,结果表明:对于该桥而言,横肋间距的减小(数量增加)对横肋底面横向最大拉应力影响不大,但对负弯矩区横向受拉有明显的改善作用;纵肋间距的减小(数量增加)可显著降低桥面板顶、底面纵向拉应力,同时还可一定程度地降低桥面板顶、底面横向拉应力。

关键词：桥梁工程轻型组合桥梁结构 uhpc华夫桥面板抗弯静力试验有限元模拟参数分析

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