钢混组合结构装配式UHPC桥面板接缝构造与力学性能研究

摘要

湿接缝作为预制混凝土桥面板现场施工的主要环节，因其受力复杂、传力路径不明晰成为最容易出现病害的部位，直接影响预制混凝土桥面板的施工速度和工程质量。本文针对桥面板不同区域受力特点，在钢-UHPC组合结构中,分别进行了正弯矩和负弯矩作用下UHPC湿接缝抗弯性能的试验研究。通过数值模拟后浇混凝土收缩作用分析了接缝处界面拉应力分布，并基于拉压杆模型，考虑UHPC接缝区纵筋不连续的受力特点，提出了带接缝的UHPC板极限承载力计算公式。主要结论如下： （1）提高接缝受力性能的新型接缝界面处理方式研究 针对现行接缝处预制结构界面普遍采用凿毛法、射水法等处理方法，存在界面粗糙度不均，工作量大等问题，为提高接缝抗裂性能，本文创新性地提出了一种新型界面处理方式，即编织型钢丝网贴合模板。通过试验验证了本文提出的界面粗粗处理方法的合理性，发现该方法可使UHPC接缝初裂应力提高约1.5MPa。 （2）正弯矩荷载下UHPC湿接缝抗弯性能试验研究 通过24块UHPC板进行正弯矩受载试验，研究了预应力水平、预制板界面处理、后浇混凝土配比、纵筋搭接形式等研究参数对结构抗弯承载力、变形、破坏模式、接缝受力性能的影响。 结果表明：接缝处采用UHPC可使混凝土板从少缝开裂向多缝开裂发展，有效提高接缝的受弯性能；预应力能有效提高接缝初裂应力、UHPC板承载力，试件施加5MPa或3MPa预应力水平，接缝初裂应力可提高7MPa或4MPa；对预制板界面进行粗糙处理可有效提高接缝的初裂应力，通过本文推荐的界面处理方式（编织型钢丝网贴合模板），接缝初裂应力至少提高了1.5MPa，UHPC板出现典型的多缝开裂现象；“U”形搭接方式有效减小纵筋搭接长度，缩短湿接缝宽度；改变后浇UHPC材料配合比（增加粗骨料），对结构接缝初裂应力筋影响小于0.1MPa，UHPC板极限承载力影响小于5kN。 （3）负弯矩荷载下UHPC湿接缝抗弯性能试验研究 通过10块UHPC板负弯矩受载试验，对比分析不同荷载作用下，各研究参数对UHPC湿接缝结构性能、破坏模式的影响。结果表明受载形式影响接缝初裂应力，较正弯矩作用，负弯矩受载标准试件初裂应力提高1.25MPa；预制板界面处理、预应力同样提高初裂应力，影响UHPC板破坏模式；根据本文UHPC板延性评价方式，负弯矩作用下试件裂后变形能力较小，延性系数比正弯矩荷载作用下小1.5。 （4）UHPC板接缝力学性能计算方法研究 基于拉压杆模型，考虑“U”形搭接钢筋接缝区受力不连续特点，提出了适用于带接缝的UHPC板受弯极限承载力计算公式，较好的解释了“U”形钢筋搭接接缝处“迂回力流”传递机制，并采用接缝试验数据进行了验证。通过数值模拟后浇混凝土收缩作用分析了接缝处界面拉应力分布，并对带UHPC接缝板受弯过程理论分析，得出UHPC板受弯承载力计算方法。

目录

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摘要

第一章 绪论

第二章 正弯矩作用下UHPC预制桥面板接缝受弯性能研究

第三章 负弯矩作用下UHPC预制桥面板接缝受弯性能研究

第四章 接缝抗弯承载力计算方法研究

第五章 总结及展望

参考文献