【摘 要】
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随着国内经济的高速发展,国家的基础设施建设也在逐渐跟进完善。自改革开放以来,我国修建了众多的大跨径钢桥和钢-混组合桥梁。但是伴随着国家交通量的高速增长,越来越多的钢桥出现了不同程度的病害问题以及亟待解决的难题,主要包括三个方面:钢桥涂装劣化和劣化导致的钢材腐蚀;钢桥面铺装层的损坏;正交异性钢桥面板的疲劳开裂等;对于正交异性钢桥面板铺装层损坏,主要原因包括:钢桥面板刚度不足且横纵刚度分布不均,在车辆
【基金项目】
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国家自然科学基金项目（52078081）； 重庆市自然科学基金项目（cstc2021jcyj-msxmX0937）；
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随着国内经济的高速发展,国家的基础设施建设也在逐渐跟进完善。自改革开放以来,我国修建了众多的大跨径钢桥和钢-混组合桥梁。但是伴随着国家交通量的高速增长,越来越多的钢桥出现了不同程度的病害问题以及亟待解决的难题,主要包括三个方面:钢桥涂装劣化和劣化导致的钢材腐蚀;钢桥面铺装层的损坏;正交异性钢桥面板的疲劳开裂等;对于正交异性钢桥面板铺装层损坏,主要原因包括:钢桥面板刚度不足且横纵刚度分布不均,在车辆荷载作用下钢桥局部出现高应力从而引发疲劳开裂;第二是钢桥面铺装层恶劣的工作环境,重载以及温度荷载等多重作用下引发的铺装层出现车辙、鼓包、粘结层失效和脱层等现象。为解决钢桥面病害,本文提出将高延性水泥基复合材料-ECC应用至正交异性钢桥中,形成钢-ECC组合桥面板,利用其所特有的高延性、裂缝自愈合能力以及优异的抗疲劳特性,解决钢桥常见病害问题。为研究钢-ECC组合桥面板受负弯矩下受力性能,本文受国家自然科学基金项目（52078081）与重庆市自然科学基金项目（cstc2021jcyj-msxm X0937）资助,开展了钢-ECC组合桥面板负弯矩全过程试验,包括:（1）利用石灰石粉替代水泥,研制更加绿色环保的高强ECC。进行了包括不同石灰石粉细度（300目、500目以及3000目）和石灰石粉替代水泥比例（0、20%、40%、60%）在内的共六组材性试件,得到了石灰石粉替代水泥对ECC抗压强度、抗拉强度、弯曲强度、断裂韧性、水化产物等的影响。在此试验基础上,选取性能优异的高强绿色ECC作为钢-ECC组合桥面板受弯性能试验的基础配比。（2）利用第二章所制备ECC,研究在ECC厚度、配筋率、钢筋保护层厚度以及焊钉间距四项参数下,钢-ECC组合桥面板受负弯矩作用下的受弯性能变化规律。基于四项参数,本试验设计了12组共计24根桥面板进行受弯性能试验,详细地研究了ECC厚度、配筋率、钢筋保护层厚度以及焊钉间距对桥面板破坏模式、荷载-跨中位移、荷载-滑移、荷载-应变分布以及响应的影响。之后根据试验现象与数据,分析提出线弹性分析方法计算组合桥面板开裂荷载公式。提出钢-ECC组合桥面板受弯极限承载力计算方法,根据此计算理论得出的极限承载力与试验数据相吻合。（3）为验证以及补充试验方案的不足带来的不能全面反映钢-ECC组合桥面板受负弯矩作用的受弯性能,研究使用ABAQUS建立组合桥面板的有限元分析模型。模型中ECC采用混凝土损伤模型,考虑钢与ECC的界面接触作用、ECC材料的非线性等。采用该模型对试验的全过程进行模拟分析,模拟结果和试验结果拟合良好。最后通过该模型研究分析试验中未涉及的参数方案,得到了ECC层厚度、配筋率以及钢筋保护层厚度对组合板受弯性能的影响。
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