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超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concrete,简称UHPC)是一种纤维增强水泥基复合材料,钢纤维桥接作用使其受拉时呈应变硬化及多元裂缝开展现象;材料最密堆积,基体密实而孔隙少,具有超高耐久性。同时掺加粗骨料可有效减少收缩、降低造价,通过采用含粗骨料的UHPC可有效解决普通钢-混组合桥梁桥面板在疲劳荷载作用下易疲劳开裂的问题。本文以南京长江五桥为工程背景,主要研究含粗骨料UHPC桥面板中预制板和接缝的疲劳性能,共进行3块静载试验和11块弯曲疲劳试验,疲劳试验包括4块无预损伤缩尺预制板、3块带预损伤的缩尺预制板、4块足尺带接缝桥面板。同时基于损伤力学疲劳理论,采用nCode软件数值模拟,对试件进行疲劳寿命评估和参数化分析。1)南京五桥桥面预制板疲劳性能试验研究通过2组共7根试件的疲劳试验,研究不同养护条件(蒸汽养护和常温养护)、预损伤和应力幅等参数对疲劳性能的影响。结果表明:养护条件对桥面板的疲劳性能影响很小,实际工程中建议采用常温养护方式。无预损伤试件1300万次循环后才出现疲劳裂缝,200万次循环后刚度仅下降2.5%;而带预损伤试件在200万次循环后,疲劳裂缝仅由1条增加至3条,刚度下降8.1%。本文试验采用的应力幅大于桥面板实际应力,其结果表明预制UHPC桥面板抗疲劳性能优异,因此将UHPC应用于南京长江五桥预制桥面板上可有效克服普通桥面板的疲劳开裂的缺陷。2)南京五桥湿接缝疲劳性能试验研究不考虑斜拉桥纵向加劲作用,通过2组共4根试件,研究粗骨料掺量(0、15%)、预应力(0MPa、5MPa)等参数对桥面板现浇湿接缝疲劳性能的影响。不同粗骨料掺量研究结果表明:现浇接缝的界面粘结性能较弱、表面不平整,在疲劳荷载作用下早期易产生疲劳裂缝,宜进行表面处理。相同条件下接缝是否含粗骨料对预制UHPC桥面板的整体疲劳性能影响不大,实际工程中建议合理采用含粗骨料UHPC可有效降低收缩和造价。同时不同预应力水平下的研究表明:施加预应力对疲劳裂缝的产生和发展具有一定抑制作用,200万次循环后,较无预应力试件,施加5MPa预应力的试件可降低30%刚度损失。3)带接缝的UHPC板疲劳寿命评估对正弯矩湿接缝试件,采用基于A.Alliche和D.Francois提出的混凝土损伤力学模型进行计算,同时通过与nCode疲劳分析软件的疲劳寿命预测结果对比分析,发现混凝土损伤力学模型和nCode疲劳分析软件计算结果相差均在12%内,其结果表明该公式可应用于掺加粗骨料的UHPC预制桥面板疲劳寿命预测,并给出参数取值建议。同时通过参数化分析,获得200万次疲劳破坏应力幅值,指导实际工程。