预制节段拼装UHPC梁接缝抗剪性能研究

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预制节段拼装UHPC梁桥由于结构更加轻薄、施工周期短、构件质量更有保证等优点而成为UHPC应用在快速化城市桥梁建设领域的一个重要发展方向,其中接缝位置由于纵向几何的不连续,其力学性能成为影响预制节段拼装UHPC梁桥受力行为的关键。本文针对UHPC接缝整体及键齿局部抗剪性能,建立混凝土塑性损伤(CDP)模型进行参数影响分析,主要研究内容和结论如下:
  (1)以一座主跨102mUHPC节段拼装简支梁桥为原型,通过数值模拟试验的方式,改变剪跨比、预应力水平、节段长度等主要参数,研究了其破坏形式以及接缝位置的受力行为。结果表明:剪跨比为影响预制节段拼装UHPC梁抗剪性能的关键,根据剪跨比的不同节段拼装梁和接缝呈现出斜压破坏或剪压破坏的特征;从抗剪承载力角度,剪跨比越小、预应力水平越高、节段长度越长(节段数目越少)承载力越高,其中剪跨比对承载力的影响最大(26.3%),预应力次之(20.2%),节段长度影响最小(8.9%)。
  (2)对键齿进行了直剪性能研究,研究参数包括侧应力、键齿高度、键齿深度以及水平倾角,分析比较不同参数改变对直剪破坏形式及承载力的影响,以得到其直剪作用下的受力特点及破坏机理。结果表明:键齿破坏源于根部被剪断,键齿深高比λ<0.2时,键齿发生受压脆性破坏,引起的承载力明显降低;键齿倾角?在40~45°时,能在保证承载力的前提下延后键齿的开裂;侧应力小、键齿高度大时,本次研究中有约2%~9%的折减。
  (3)对多键齿接缝抗剪的性能研究考虑弯剪组合作用,采用应力梯度模拟弯矩的方式,分析了键齿个数、应力梯度及应力均值对多键齿破坏形式及承载力的影响。结果表明:考虑了弯矩作用后,较大的负应力梯度以及较大的负应力梯度均值均会使得上部键齿先于下部键齿破坏。从抗剪承载力角度,负应力梯度对承载力有约10%的提高,正应力梯度对承载力有约4%左右的降低,两者对承载力的影响都随着梯度值的增大趋于定值;随着键齿个数的增加,弯矩对接缝抗剪性能产生的影响减弱。
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