节段预制拼装超高性能混凝土梁弯曲试验

针对传统节段普通混凝土(NC)桥梁自重大、耐久性差的问题,提出用超高性能混凝土(UHPC)代替NC的方案,并配置体外预应力束,以进一步提高施工效率。为研究此类桥梁的抗弯性能,设计制作了3根T形截面体外预应力UHPC梁,包括1根整体梁和2根节段梁,并进行四点弯曲试验。结果表明:UHPC节段梁在接缝张开前,其力学性能和整体梁相似;在接缝张开时主要表现为环氧树脂胶层破坏,仅接缝附近出现局部裂缝;在接缝张开后结构抗弯刚度迅速下降;在极限状态下梁底体外预应力筋的应力增量显著。UHPC节段梁在四点弯曲试验中的力学性能与UHPC整体梁不同。

体外预应力UHPC节段梁抗弯性能试验研究

为研究体外预应力胶接缝UHPC节段梁的抗弯性能,完成了3根体外预应力UHPC梁的四点弯曲模型试验,包括一根整体梁和两根节段梁,获得了试件的破坏模式、荷载-挠度曲线和接缝张开情况等主要试验结果,胶接缝UHPC节段梁由环氧树脂胶层破坏导致接缝张开,与胶接缝NC节段梁由接缝附近NC破坏导致有所不同.考虑截面预压应力和环氧树脂弯拉强度的作用,提出了胶接缝UHPC节段梁的接缝张开弯矩计算公式,计算结果与试验结果误差小于1%,吻合良好.为准确计算体外预应力UHPC节段梁的抗弯承载能力,将UHPC节段梁的各节段简化为杆、接缝简化为弹簧铰,提出了杆-弹簧铰简化模型.基于该模型,采用解析法推导了体外预应力筋的应力变化和二次效应的计算公式,预应力筋应力的理论值与试验值误差小于2.3%,吻合良好.考虑到节段梁接缝张开的不确定性,提出了抗弯承载能力域的概念,即不同接缝张开情况下结构抗弯承载能力的包络范围,抗弯承载能力域的下限值与试验值误差小于6%,建议以下限值作为结构抗弯承载能力的参考值.上述方法可丰富体外预应力胶接缝UHPC节段梁接缝张开弯矩和结构抗弯承载能力的计算理论.