预制安装桥面板UHPC接缝的受力性能试验研究

近年来,简化预制梁接缝构造、便于工业化建造是预制拼装桥梁技术研究的热点。采用超高性能混凝土(UHPC)可以大大简化接缝构造,为快速施工提供新的解决方案。文中针对桥面板接缝开展试验研究,设计了模拟桥面板常用钢筋在UHPC接缝中受力的拉拔试验及以实际工程项目为背景的板接缝构件受弯试验,并结合有限元数值模拟和理论受力分析,研究钢筋锚固长度、保护层厚度、钢筋横向间距、受力主筋直径(d)以及交界面形式等因素对UHPC接缝受力性能的影响和作用机理。最后给出了桥面板UHPC接缝设计的参数建议取值,即交界面建议使用粗糙钻石型界面,保护层厚度不宜小于2 d,锚固长度不宜小于8 d。

桥面板干湿混合接缝在组合梁斜拉桥中的应用研究

为提高组合梁斜拉桥混凝土桥面板横向预应力的施加效率,减少桥面板的纵向裂缝,提出一种可在混凝土桥面板与钢横梁结合前施加横向预应力的干湿混合接缝新型桥面构造。以鳌江特大桥为工程背景,采用通用有限元软件ANSYS建立局部有限元模型,计算比较传统湿接缝桥面板和新型干湿混合接缝桥面板的预应力施加效率。在鳌江特大桥上设置试验段应用干湿混合接缝新型桥面构造,现场测试施工阶段混凝土桥面板应力变化情况。结果表明:组合梁斜拉桥采用干湿混合接缝的新型桥面构造,可实现在混凝土桥面板与钢横梁结合前施加横向预应力,横向预应力施加效率提高了约70%,可减少混凝土桥面板纵向开裂;实桥测试中干湿混合接缝桥面板纵横向应力满足规范要求。

组合梁斜拉桥中桥面板干湿混合接缝的应用研究

斜拉桥具有跨越能力大等特点,混合式组合梁斜拉桥具有组合梁斜拉桥特点,可提高边跨锚固通。中跨采用钢混组合梁,提高结构力学性能。混合组合梁斜拉桥结构复杂,成桥结构内力状态与施工工艺相关。混凝土桥面板施工中易出现开裂现象,提出在桥面板施加横向预应力干湿混合接缝桥面构造。建立局部模型,测试施工阶段混凝土桥面板应力变化。表明采用新型桥面构造减少混凝土桥面板纵向开裂。

负弯矩作用下UHPC湿接缝桥面板裂后性能研究

针对预制拼装桥面板接缝处受力复杂、易开裂等问题,提出了一种新型超高性能混凝土(Ultra-high Performance Concrete,UHPC)燕尾榫接缝.通过负弯矩作用下荷载模型试验,研究了不同接缝材料和预应力水平对UHPC湿接缝桥面板极限承载力、破坏形式及裂缝分布等的影响规律.基于试验验证的数值仿真模型,对比分析了不同接缝位置、接缝形式、纵筋率、材料强度及板件厚度等参数对湿接缝受弯性能的影响.研究结果表明:预应力由0 MPa提高到5 MPa,板件开裂应力和极限承载力分别提升40.0%和5.5%;燕尾榫接缝较直角榫接缝与平接缝的开裂应力分别提高7.5%和16.0%,承载力分别提高5.4%和16.0%.燕尾榫接缝整体性好,改变接缝位置对湿接缝受弯性能影响较小;板件开裂应力和极限承载力随材料强度增大而提高,材料强度超过120 MPa时增幅减小;UHPC接缝初裂刚度约为初始刚度的90%,剩余刚度约为初始刚度的25%;初裂后,结构刚度迅速下降,纵筋屈服后,结构刚度退化速度明显减缓,最终刚度保持在剩余刚度;提出了用极限荷载对应位移与开裂荷载对应位移之比为表达形式的UHPC湿接缝桥面板裂后延性系数,本文板件裂后延性系数为10.0~20.0,表明UHPC湿接缝桥面板具有较好的裂后变形能力.

组合梁斜拉桥桥面板湿接缝施工探讨

桥面湿接缝混凝土施工面积大,作业时间跨度长,防止裂缝的产生是项目施工解决的重点问题。该文以某工程为例,对浇筑试验段,进行体外试验,完全模拟现场的施工环境,总结出施工中控制的关键因素,进而在实际的湿接缝浇筑中加以实施,取得了良好的效果。

西北大温差条件下结合梁桥面板施工裂纹防治技术研究

本文通过对某桥工字钢-混凝体结合梁双塔斜拉桥桥面板施工过程中出现的裂纹进行检测与分析,判断桥面板裂纹产生的原因,并对整桥桥面板安装及湿接缝浇筑全过程进行受力分析,对受力较复杂区域边墩进行建模计算,提前制定有效措施,实现了结合梁桥面板裂纹的有效防治。

负弯矩作用下组合梁桥面板湿接缝的抗裂性能研究

为了更好解决装配式组合梁预制拼装桥面板接缝处受力复杂、易开裂等难题,提出了高延性混凝土(Engineered Cementitious Composite,简称ECC)接缝构造形式,通过开展负弯矩作用下局部足尺模型试验,对比分析了普通混凝土湿接缝和ECC铺装层接缝以及不同ECC铺装层厚度等构造参数对接缝桥面板的极限荷载、破坏形式、开裂荷载及裂缝分布等的影响。研究结果表明,ECC铺装层接缝和普通混凝土接缝试件均以受拉钢筋屈服后受拉区混凝土显著开裂破坏为标志,与普通混凝土接缝试件相比,ECC铺装层接缝试件的开裂荷载提升了100%,表明ECC铺装层对于提升湿接缝试件的控裂性能效果显著;从整体结构的受力看,30 mm厚ECC铺装层和80 mm厚ECC铺装层接缝试件较普通混凝土接缝试件的峰值荷载分别提升了18.1%和32.3%,抗弯承载力提升效果显著,表明ECC铺装层用于改善接缝试件抗弯性能的方案是可行的,且抗弯承载力随着ECC铺装层厚度的增加而提升;基于混凝土抗弯构件理论提出的湿接缝试件抗弯承载力计算公式的计算值与有限元计算值和试验值吻合良好,验证了抗弯承载力计算公式有良好的适用性,且具有一定的安全储备。

预制UHPC构件环氧接缝受剪承载机制研究

为了探究预制UHPC环氧接缝剪切试验的受剪历程与破坏机理,采用ABAQUS建立预制UHPC环氧接缝剪切试件的精细化有限元模型。结合已经开展的试验研究,验证有限元模型的准确性,根据有限元模型分析预制UHPC环氧接缝的UHPC基体、黏结界面、环氧黏结剂的受剪历程和破坏机理。分析结果表明:预制UHPC环氧接缝剪切试验中,环氧黏结剂能够提供部分抗剪承载能力,因此在有限元分析中不可简化为零厚度内聚力单元分析;含阴-阳健齿的界面较于光滑界面抗剪承载力更高,在无约束情况下,健齿界面的极限抗剪强度是光滑界面的1.22倍,约束力作用下是1.19倍,因此更推荐健齿界面作为实际应用;被动约束的光滑、健齿试件的极限承载力分别比无约束试件高11.92%、17.77%;所有试件的破坏形态均主要为UHPC界面黏结处破坏,环氧黏结剂脱黏后仅发生微量损伤,可忽略不计。

钢筋环形连接混凝土裂缝模型分析

桥面板横向连接湿接缝最小宽度受钢筋连接方式制约,常规的数值模拟方法无法对钢筋环形搭接进行分析,限制了小宽度湿接缝的应用。通过混凝土裂缝有限元模型,分析了钢筋不同的连接方式;通过对比计算结果,验证了在桥面板湿接缝中可采用钢筋环形搭接。