UHPC空心板梁桥铰缝受力性能研究

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空心板梁桥具有施工简便、受力简单、可工厂集中预制等优点,在我国中小桥梁中具有广泛的适应性。然而,在工程实践中发现,空心板梁桥铰缝损坏现象十分普遍。究其原因,一方面,现行的空心板梁桥铰缝的计算方法采用铰接板理论,该理论假定铰缝作为剪力键,只传递剪力,不传递弯矩,实际上,有关研究表明空心板梁桥铰缝除了传递剪力外,还传递一定的弯矩,使用铰接板理论作为空心板梁桥铰缝的计算方法具有一定的误区;在另一方面,空心板梁桥铰缝材料采用的是普通混凝土材料,而普通混凝土材料力学性能较差,与旧混凝土的粘结强度较低,在外部弯剪复合荷载作用下,难以满足使用要求。而UHPC材料具有优异的力学性能及较高的界面粘结强度,将其作为空心板梁桥现浇铰缝具有广大的应用前景。
  在本文中,探讨不同深铰缝型式及铰缝材料(常规型NSC铰缝、常规型UHPC铰缝、加强型UHPC铰缝)的铰缝梁在弯剪作用下铰缝粘结面的开裂强度、铰缝粘结面的裂缝发生发展规律以及铰缝梁的破坏情况等。在开展有关铰缝梁试验后,使用ABAQUS建立铰缝梁模型,进行有关铰缝梁弯剪性能的数值分析。在本论文中,得出如下几点结论:
  (1)使用ABAQUS建立空心板梁桥的全桥模型,对其进行整体弹性受力分析,研究空心板梁桥铰缝的受力情况,根据其计算结果,在最不利荷载作用下,空心板梁桥铰缝的横向除了传递剪力外,还传递一定的弯矩。
  (2)在铰缝梁试验中,现浇UHPC材料的铰缝梁(N-U,E-U试件)抗弯剪能力大于现浇NSC材料的铰缝梁(N-N试件),N-U试件承载力较N-N试件提高近215.1%,E-U试件承载力较N-N试件提高近543.4%,N-N表现为铰缝粘结面处开裂破坏,N-U试件表现为预制NSC部位破坏,E-U试件表现为剪压破坏。
  (3)铰缝梁受力薄弱的部位基本是在铰缝粘结界面处,常规型UHPC铰缝梁(N-U)、加强型UHPC铰缝梁(E-U)的开裂荷载较常规型NSC铰缝梁(N-N)的开裂荷载分别高近477%,794%。
  (4)E-U试件破坏模型类似于整体梁,倒T型UHPC铰缝能将预制构件牢牢连接在一起,形成整体,共同受力,可以很好应用于空心板梁桥。
  (5)本文中使用ABAQUS建立的铰缝梁有限元模型适用性较好,铰缝梁的模型数值分析结果与实际试验结果吻合度较高。
  (6)通过对不同弯剪比铰缝梁的有限元模拟分析,不论铰缝梁试件的弯剪比如何,采用倒T型、键齿+倒T型、键齿+工型铰缝结构形式铰缝梁的铰缝粘结面的界面损伤(DIC)值均较小,可以确保铰缝梁的整体性,其能够很好适用于空心板梁桥。
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