全无缝桥用新型路桥连接板拉伸变形性能试验

为掌握全无缝桥用应变硬化水泥基复合材料(SHCC)路桥连接板的受力性能,特别是在温度荷载作用下的拉伸变形能力,采用等效温变变形模拟温降荷载作用,从理论、试验和数值分析方面开展了温降时SHCC路桥连接板的受力性能研究。首先,建立了SHCC路桥连接板的受力模型,推导了温降时SHCC路桥连接板内力和变形计算公式及公式使用条件。其次,开展了2组不同材料配比的哑铃形SHCC试件拉伸试验,获得了其本构关系;开展了室内SHCC板模型拉伸试验模拟温降荷载作用,测得了SHCC板底滑动摩擦因数,揭示了SHCC路桥连接板的受力机理、裂缝分布规律、吸纳和传递变形的能力。最后,采用三折线本构模型模拟SHCC材料的应力-应变关系,建立了SHCC路桥连接板的有限元模型,分析了其温降时受拉性能。研究结果表明:SHCC试件一的初裂应力为2 MPa,极限应变达4.3%,满足全无缝桥路桥连接板强抗拉变形能力的需求;SHCC板在吸纳纵向变形10 mm时,其表面微裂缝多(约154条),裂缝间距小(2~10 cm),且开裂后裂缝宽度控制在80μm以内,此时张拉端板应力为2.8 MPa,锚固端锚固力为196.6 kN,卸载后裂缝闭合,无纤维被拉出或拉断,验证了SHCC板的强吸纳变形能力,且完全满足全无缝桥变形和受力需求;有限元分析的荷载-位移曲线的变化规律与实测值基本一致,说明该有限元分析采用的SHCC材料三折线本构模型是安全的,可为全无缝的SHCC路桥连接板设计与实施提供理论支撑。