UHPC-NC开孔钢板连接件抗剪性能试验研究

来源 :南京林业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tom0101
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超高性能混凝土(Ultra-High-Performance Concrete,UHPC)是一种超高强度,超高耐久性的高性能结构材料,是提高桥梁性能的合理材料选择。全UHPC桥梁结构性能优异,但经济性较差,高昂的造价限制了UHPC的推广。因此,UHPC和普通混凝土(Normal Concrete,NC)有效组合可降低造价,提高性能。UHPC-NC组合结构合理利用UHPC的受拉性能和NC的受压性能与成本优势,其二者界面剪力有效传递决定了结构的整体性能。为使UHPC-NC界面有效连接,界面普遍采用在交界面处凿毛、切槽等方法进行处理,此类方法会使UHPC产生初始微裂缝,且无法保证UHPC-NC界面具有足够的粘结强度。为此,本课题组创新性地提出了UHPC-NC开孔钢板连接件,旨在提高UHPC-NC界面抗滑移刚度、抗剪强度和抗疲劳性能。本研究针对开孔钢板连接件,设计并实施了10组共20个UHPC-NC组合及界面推出试件,对其界面抗剪承载力、滑移刚度和受剪破坏机理进行了研究,主要工作和结论如下:(1)研究参数包括开孔钢板孔洞直径(45 mm、60 mm)、钢板有无开孔、混凝土类型(UHPC和NC)、混凝土界面润湿度和NC强度等级(C30/C40/C50)。通过试验得到荷载-滑移曲线,并分析试件峰值滑移Su的分布规律,结果表明:与NC强度C30相比,C40和C50推出试件的峰值滑移Su分别提高了17.6%和22.7%,与NC-NC40601组推出试件比较,UHPC-NC40601组推出试件的峰值滑移Su提高了166.6%;UHPC-NC界面或NC-NC界面的无孔钢板组合试件比开孔钢板组合试件所对应的峰值滑移Su小约两倍,与孔径45 mm的组合试件比较,孔径60 mm的UHPC-NC界面组合试件的峰值滑移Su提高了38.1%;与界面干燥组合试件对比,界面湿润组合试件所对应的峰值滑移Su增大了2.5倍左右,UHPC-NC组合试件比NC-NC组合试件的峰值滑移Su小2~3倍;UHPC-NC组合试件比NC-NC组合试件的剪切强度大2~3倍,说明UHPC与NC两种材料有较好的粘结力。(2)对UHPC-NC开孔钢板连接件的极限承载力、初期抗剪刚度、DIC法与位移计法的荷载-滑移曲线和沿试件界面高度滑移分布规律进行分析,结果表明:与NC强度C30相比,C40和C50混凝土榫对UHPC-NC界面推出试件极限抗剪承载力的贡献值分别提高了16.8%和20.9%,与NC-NC界面试件比较,UHPC-NC界面推出试件极限抗剪承载力提高了104.5%;随着钢板直径的增大,UHPC-NC组合试件的极限承载力有所提高,孔径45 mm和孔径60 mm组合试件比无孔钢板组合试件的极限承载力分别提高了39.1%和51.7%;湿润界面组合试件比干燥界面组合试件的极限承载力低44.8%;位移计和DIC两种方法测出的峰值滑移Su几乎一致,DIC法测出的抗剪刚度Ks普遍比位移计法测出的结果大,但DIC法得出的峰值滑移Su和抗剪刚度Ks的规律与位移计法测出的规律完全吻合;同一试件在各级荷载下不同高度处的滑移基本一致,但由于试件偏心的原因,试件左右两侧滑移相差较明显。(3)基于试验数据,分别推算出适用于本文开孔钢板孔内混凝土榫抗剪承载力和UHPC-NC界面粘结力的计算公式,进一步得出本文试件适用的抗剪承载力计算公式,并对提出的新公式进行验证,结果表明:UHPC-NC开孔钢板连接件抗剪承载力推出公式物理意义明确,与本文试件实测数据非常吻合,可为与本文类似新型组合结构的理论值计算提供参考。
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