【摘 要】
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超高性能混凝土(Ultra High Performance Concrete,UHPC)以其优良的力学性能而被广泛运用于节段预制拼装桥梁中。UHPC节段预制拼装桥存在着一个特殊结构—拼接缝,拼接缝是其受力的薄弱环节,极大的影响着桥梁的整体力学性能。为了探究UHPC拼接缝的压剪性能,本文通过50个UHPC节段静载试验和25个UHPC节段反复荷载试验对拼接缝的压剪性能进行研究,再通过有限元分析对试件
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超高性能混凝土(Ultra High Performance Concrete,UHPC)以其优良的力学性能而被广泛运用于节段预制拼装桥梁中。UHPC节段预制拼装桥存在着一个特殊结构—拼接缝,拼接缝是其受力的薄弱环节,极大的影响着桥梁的整体力学性能。为了探究UHPC拼接缝的压剪性能,本文通过50个UHPC节段静载试验和25个UHPC节段反复荷载试验对拼接缝的压剪性能进行研究,再通过有限元分析对试件进行参数分析,最后通过相关数据总结出UHPC节段梁胶接缝的抗剪承载力计算公式。主要研究的内容和结论如下:(1)通过50个UHPC节段接缝的静载试验分别研究了钢纤维掺量、不同接缝角度和键齿高度对接缝受力性能的影响。并分别采集其荷载—位移曲线,记录试件的破坏形态和极限承载力。试验结果表明,当接缝角度较小时(正压应力比剪应力越大),UHPC试件主要在键齿区域发生局部的压剪破坏,当接缝角度较小时,UHPC试件主要发生剪切破坏,表现为键齿根部被剪切破坏。在钢纤维的掺量相同的条件下,15mm键齿高度比7.5mm键齿高度的极限承载力提高8.76%~26.60%;在键齿构造相同时,UHPC极限承载力随着钢纤维掺量的增加而提高,当钢纤维掺量处于较低水平时其承载力不能得到明显的提升,同时当钢纤维达到一定的“饱和值”时,继续提高钢纤维掺量其承载力也没有得到大幅度提升;对于同类型UHPC试件,接缝角度越大,压剪比越小,承载力越低。(2)通过25个UHPC节段试件的反复荷载试验分别研究了钢纤维掺量、不同接缝角度和键齿高度对接缝受力性能的影响,同时记录每个试件的荷载—位移曲线,破坏形态和承载力极限。结果表明,15mm高度键齿试件极限承载力与静载相比平均下降9.14%,而7.5mm高度键齿试件承载力下降57.60%,15mm键齿试件在反复荷载作用下的承载力明显优于7.5mm键齿。钢纤维掺量在反复荷载试验中起着至关重要的作用,钢纤维掺量越高承载力越高,随着钢纤维掺量的变化从0.5%~3%试件的承载力下降53.53%~9.14%。接缝角度越大,与静载相比承载力下降越明显。(3)通过ABAQUS有限元分析对UHPC静载试验进行模拟计算,分别模拟了不同参数对UHPC节段预制拼装梁抗剪承载力的影响,并将模拟结果与试验结果进行比对。(4)将试验值与各国规范中抗剪承载力计算方法进行分析,法国UHPC规范及DIN规范计算值比试验值偏低,美国AASHTO规范极大的高估了剪力键承载力,而日本规范与试验结果吻合较好。最后基于试验结果和收集到的数据最后推导出UHPC节段抗剪承载力计算公式并进行验算。
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