UHTC局部增强简支转连续梁湿接头性能研究

摘要

简支转连续梁桥具有受力明确、装配化程度高、施工速度快以及造价低等优点，广泛应用于高速公路中小梁桥中，但在长期使用过程中，简支转连续梁桥湿接头结构处逐渐暴露出耐久性和抗裂性不足等问题，严重影响着简支转连续梁桥的服役性能。针对此类问题，不少学者从施工工艺优化、预应力布置以及采用钢纤维混凝土等措施出发以期改善湿接头受力，但效果并不理想。基于此，本文从改善湿接头材料力学性能角度出发，通过引入一种性能优于高强微膨胀混凝土、钢纤维高性能混凝土等传统材料的超高韧性混凝土（Ultra High Toughness Concrete，简称UHTC）对简支转连续梁桥湿接头进行局部增强，以期解决湿接头结构过早受损问题。本文主要工作如下： （1）根据最紧密堆积和纤维增强理论，探讨研发一种制备简单、施工和易性好、综合性能优异的超高韧性混凝土的可行性，并对普通混凝土受弯构件敏感受力部位—截面受拉区应用超高韧性混凝土进行局部增强的适用性进行评估。 （2）基于常规工艺和自然养护条件，通过优化超高性能混凝土材料组分，结合施工和易性、抗压强度、抗折强度、抗拉强度、收缩抗裂性及弯曲韧性等力学性能试验，得到一种适用于简支转连续梁桥湿接头结构局部增强、且具有超高强度、超高断裂韧性的钢纤维与聚丙烯纤维混杂超高韧性混凝土。 （3）基于两点对称加载试验方法，对三根超高韧性混凝土局部增强组合梁进行抗弯性能试验研究，探讨不同 UHTC 厚度对组合梁破坏形态、荷载-挠度曲线、截面应变分布及承载力等的影响；在此基础上，应用解析法建立了UHTC组合梁开裂弯矩、屈服弯矩及极限弯矩计算公式，计算结果与实验值吻合较好。 （4）通过对超高韧性混凝土现场搅拌、浇筑以及养护等施工工艺的研究，提出超高韧性混凝土局部增强简支转连续梁桥湿接头现场施工方法，基于有限元软件MIDAS/Civil 建立实桥空间梁格法分析模型，并与现场实测数据对比。结果表明，UHTC与普通混凝土界面粘结未发生滑移，湿接头结构的整体性良好。 （5）基于预应力构件正截面承载力分析理论，结合超高韧性混凝土与普通混凝土组合梁传力机理，应用解析法建立了预应力超高韧性混凝土局部增强组合梁极限承载力分析模型，探讨UHTC层厚度对预应力UHTC组合梁承载力的影响。结果表明，UHTC层厚度的合理取值范围为0.15 h≤t≤0.4 h。

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