装配式桥梁板玻璃纤维混凝土-U形钢筋湿接缝受力与变形分析

为解决装配式桥梁板体系湿接缝处力学性能不稳定、易变形的问题,提出采用玻璃纤维混凝土-U形钢筋加强方案优化湿接缝性能,以雄安新区荣乌高速荣乌主线桥为背景进行研究。选取主线桥2个试验段(试验段A湿接缝采用普通混凝土-U形钢筋方案,钢筋点焊;试验段B湿接缝采用玻璃纤维混凝土-U形钢筋加强方案,钢筋满焊)进行梁板体系湿接缝性能试验,监测湿接缝处搭接钢筋力学响应及混凝土接触面变形特征,同时对长期运载及强降雨影响下的钢筋受力与混凝土变形进行监测。结果表明:长期运载下,试验段B横筋受力约为试验段A的一半,其中部纵筋承受外力远大于试验段A,边缘纵筋承受外力较少,试验段B稳定性更优;试验段B较试验段A在湿接缝部位变形量小,其稳定性及耐久性更优;强降雨阶段,试验段B较试验段A变形及力学响应波动程度更低,其抗渗能力、耐久性更优。由此可知基于玻璃纤维混凝土-U形钢筋加强方案的湿接缝构造在外力传导、抵抗变形方面具有较强稳定性,不易受恶劣环境影响。

UHPC湿接缝浇筑的质量控制技术研究

污水处理厂生物反应池预制拼装施工复杂,超高性能混凝土(UHPC)湿接缝连接部位施工不当可能产生裂缝。结合工程实例,针对现场施工空间受限、湿接缝浇筑长度超过25 m等难点,采用UHPC搅拌泵送智能化一体机、分段连续浇筑、分阶段多重养护等措施,确保了UHPC湿接缝浇筑施工的顺利进行,有效解决了超长湿接缝开裂风险,提升了湿接缝浇筑质量。

新型湿接缝钢筋连接构造的力学性能研究

为了弥补叠合梁桥面板湿接缝普通钢筋连接构造搭接长度大、绑扎或焊接难度高等缺陷,提出了L形钢筋连接构造。采用有限元软件ANSYS,对采用直钢筋、环形钢筋、弧形钢筋和L形钢筋连接构造的叠合梁桥面板湿接缝受力性能开展了数值模拟,对比研究了不同钢筋连接构造条件下湿接缝的受力特征、承载能力和施工工艺。研究结果表明:在湿接缝截面尺寸相同、配筋率相同的条件下,4种钢筋连接构造对应的湿接缝开裂前,非搭接区的混凝土及钢筋应力均高于搭接区,开裂时湿接缝混凝土的开裂位置均位于非搭接区,且开裂荷载与钢筋混凝土轴心受拉构件的开裂荷载理论值较为接近;L形钢筋连接构造的开裂荷载与直钢筋、弧形钢筋连接构造基本一致,但比环形钢筋低4%;4类普通钢筋混凝土湿接缝达到受拉承载力极限状态时均对应于非搭接区纵向钢筋的受拉屈服,湿接缝的受拉极限承载力只与非搭接区普通钢筋的面积和强度的乘积有关,即湿接缝的受拉极限承载力等于非搭接区纵向钢筋屈服时承受的拉力。L形钢筋连接构造在洛溪大桥拓宽工程中的成功应用表明,该连接构造开裂荷载及承载力均与其他钢筋连接构造的湿接缝相当,且具有施工工艺简单,施工便利的优点,值得在类似工程中推广应用。

UHPC湿接缝连接预制拼装桥墩拟静力试验及湿接缝高度研究

为研究UHPC湿接缝连接预制拼装桥墩(预制墩)的抗震性能及其塑性铰转移的机理,设计、制作该类预制墩及现浇墩模型各1组进行拟静力试验。对比分析其破坏模式、滞回特性、刚度退化规律、耗能能力、残余变形及曲率分布等;采用OpenSees软件建立UHPC湿接缝高度分别为1.0、0.6、0.5、0.4、0.3、0 m的预制墩数值模型,研究UHPC湿接缝高度对预制墩抗震性能的影响,并依此提出湿接缝界限高度计算方法。结果表明:预制墩破坏集中于墩台接缝处,表现为墩台接缝的张开闭合,UHPC区域无明显损伤,承载力丧失标志为纵筋被拉断;预制墩承载力和墩顶水平极限位移分别是现浇墩的1.25倍和1.12倍,延性、耗能能力和墩顶水平残余位移与现浇墩基本一致,UHPC界面裂缝导致预制墩初始刚度只有现浇墩的65%。UHPC湿接缝高度决定了预制墩的破坏模式,其存在界限值,小于界限高度预制墩塑性铰会转移;给出的UHPC湿接缝高度界限值的计算公式可指导预制墩的设计,UHPC湿接缝高度界限值不仅和RC截面与UHPC截面抗弯承载力比值有关,而且和墩身高度成正比。

带波形钢板的UHPC免模板湿接缝抗弯模型试验研究

针对预制装配式桥梁中桥面板湿接缝处的受力特点和现有接缝构造形式,提出一种以预埋波形钢板为底模的超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concrete,UHPC)免模板湿接缝构造形式,解决接缝现场支模问题。为研究新型接缝的力学性能,设计了5片试验梁,以钢纤维含量为试验参数,开展四点弯曲全过程抗弯性能试验。结果表明:各试验梁主裂缝均位于预制段,发生弯曲破坏,接缝段未产生较大破坏;提高钢纤维含量可以增强UHPC-NC(Normal Concrete)界面黏结,提升接缝的抗裂性能,但对结构的抗弯承载力影响较小;钢纤维含量为1.0%的免模板接缝梁抗裂性能仅次于UHPC整体梁,同时具有结构简单、施工简化、造价经济等优点,说明该接缝构造形式运用于实际工程中是可行和可靠的;UHPC钢纤维含量建议取1.0%。

矿物掺合料复掺对超高性能湿接缝混凝土性能的影响

采用石灰石粉和粉煤灰微珠作为调节超高性能湿接缝混凝土性能的矿物掺合料,通过设置石灰石粉和粉煤灰微珠的不同复掺比例,研究了两种矿物掺合料对超高性能湿接缝混凝土流变性能、力学性能、收缩性能和抗渗性能的影响,并采用水化热分析了超高性能湿接缝混凝土的水化特性。结果表明:当石灰石粉掺量高于30%(质量分数)时,随着石灰石粉掺量的增加,超高性能湿接缝混凝土的塑性黏度先增大后减小,复掺50%石灰石粉和50%(质量分数)粉煤灰微珠时,混凝土塑性黏度可降低38.0%;掺入石灰石粉可以促进水泥的早期水化,提高超高性能湿接缝混凝土的早期抗压强度,3 d抗压强度最大涨幅为11.6%;复掺石灰石粉和粉煤灰微珠可以降低超高性能湿接缝混凝土的自收缩;当复掺30%石灰石粉时,超高性能湿接缝混凝土的抗渗性能最优,28 d氯离子扩散系数为0.15×10^(-12)m^(2)/s。

钢筋布置形式对T梁湿接缝抗弯性能影响研究

为探究不同钢筋布置形式湿接缝的抗弯性能,建立了在湿接缝处采用环形钢筋不搭接布置(CRNL)、环形钢筋搭接布置(CRL)、直筋搭接布置(LRL)的预制拼装试件和整体现浇(CIP)试件的有限元模型,并依据有限元模拟结果,分析了不同钢筋布置形式对T梁湿接缝抗弯性能的影响。结果表明:1)各试件的损伤破坏过程相似,但由于湿接缝的存在,预制拼装试件的损伤区域集中在湿接缝与预制段接缝面处;2)CRNL试件、CRL试件和LRL试件的荷载-挠度曲线变化规律一致,因三者湿接缝处的配筋率高于CIP试件,故三者的开裂荷载、钢筋屈服荷载和极限荷载均高于CIP试件;3)理论计算结果与有限元模拟结果相差不大,表明该有限元模型可有效模拟不同钢筋布置形式的T梁湿接缝抗弯性能。

局部加高的UHPC免模板湿接缝抗弯模型试验

为简化装配式桥梁湿接缝现场施工工艺(免模板、免焊接),简化接缝段钢筋构造并提高接缝抗裂性,本文提出一种以普通混凝土(Normal Concrete,NC)预制桥面板局部加高部分作为底模的超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concrete,UHPC)免模板湿接缝构造形式。为了检验这种结构的力学性能,设计了7片试验梁,包括2片整体梁、1片常规接缝梁和4片免模板接缝梁,以钢纤维掺量、层间抗剪钢筋和界面配筋率为试验参数,采用四点加载的方式完成了试验梁抗弯性能试验,获得了试验梁的开裂荷载、裂缝分布、破坏模式和应力应变状态等关键试验结果。试验结果表明:接缝梁与整体梁均发生弯曲破坏,未布置层间抗剪钢筋的加高接缝梁主裂缝均位于接缝段,其余试验梁主裂缝均位于预制段;随着钢纤维含量的提高,加高接缝梁的抗裂性能也随之提升;布置了层间抗剪钢筋的加高接缝梁抗裂性能仅次于UHPC整体梁,同时具有结构简单、施工简化、造价经济等优点,说明该接缝构造形式运用于实际工程中是可行和可靠的;UHPC钢纤维含量建议取1.0%。

配筋形式对小箱梁“T”形UHPC湿接缝连接强度影响的有限元分析

本文以4 m×20 m预制小箱梁桥负弯矩区横向湿接缝为背景,应用UHPC材料替代传统高强微膨胀混凝土作为湿接缝材料,并做了“T”形构造设计.应用ABAQUS进行有限元建模,采用内聚力模型处理UHPC湿接缝与普通混凝土箱梁交界面,结果表明,在墩顶“T”形接缝翼缘的UHPC-NC交界面为危险截面;改变搭接钢筋直径和预埋筋与搭接钢筋的搭接长度对极限荷载影响较大,而对开裂荷载影响较小;改变预埋钢筋与搭接钢筋的搭接长度能有效影响UHPC-NC的连接强度,而改变搭接钢筋直径对UHPC-NC的连接强度影响较小.

预制桥梁构件UHPC湿接缝抗弯性能影响因素研究进展

随着预制桥梁构件快速发展,超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concrete, UHPC)作为一种超高力学性能与优异耐久性能的新型水泥基材料,在连接预制桥梁构件的湿接缝中得到广泛应用。为深化预制桥梁构件UHPC湿接缝抗弯性能影响因素的认识,着重介绍预制桥梁构件界面处理方法与UHPC湿接缝构造两类影响因素,为后续UHPC湿接缝设计、研究与应用提供参考。分析结果表明:高压水枪凿毛对预制桥梁构件UHPC湿接缝界面处理效果良好,可有效改善预制桥梁构件的抗弯性能;界面剂可通过改善界面机械咬合力与化学亲和力提升预制桥梁构件抗弯性能,但不同界面剂对其改善效果不尽相同;常用的UHPC接缝构造包括剪切口袋型、菱形、梳齿型与“V”型,均可对弯矩作用下预制桥梁构件的抗裂性能、整体结构性能以及耐久性能产生有利影响。

预应力混凝土路面板自应力湿接缝力学分析

为了研究自应力湿接缝在预应力混凝土路面板中的应用效果,文章建立了相关力学理论模型,并在理论分析的基础上,提出了相关结构的有限元建模方法,采用有限元模拟方法开展了结构的力学性能研究。得到以下结论:(1)自由膨胀率为0.025%的膨胀混凝土能够产生2 MPa左右的自应力;(2)自应力湿接缝作用能够明显提高混凝土路面板的最小应力水平;(3)自应力湿接缝作用可以有效降低混凝土路面板的应力波动幅值,并改善应力分布均匀度,在预应力混凝土路面板中具有良好的应用效果。

超高性能混凝土新型湿接缝设计及应用

当前,土木工程建设数量逐渐增加,在实际建设过程中,为了保证桥梁剪应力的高效传递,技术人员采用湿接缝的方式连接梁体。但是,在实际工作中,桥梁湿接缝易出现界面分离、钢筋配置不连续等问题,此时,混凝土的整体结构稳定性会受到相当严重的影响,进而导致土木工程建筑性能指标无法满足工程建设需求。文章从土木工程混凝土裂缝产生原因的角度出发,结合机制砂,对混凝土湿接缝用超高性能混凝土的实际运用策略进行了深入分析,旨在为混凝土裂缝施工质量提升提供一定的理论支持。

不同界面剂对湿接缝混凝土黏结性能影响

为研究界面剂对湿接缝黏结性能的影响,首先通过力学性能试验,确定硅灰水泥净浆界面剂中硅灰的最佳掺量,再通过劈裂抗拉强度试验、三点弯曲试验和抗剪强度试验,探究普通水泥净浆、硅灰最佳掺量下的水泥净浆、环氧树脂作为界面剂时,对湿接缝黏结性能的影响效果。结果表明:硅灰最佳掺量为8%时水泥净浆力学性能最优,从抗拉角度和抗剪角度进行分析,不同界面剂对湿接缝黏结性能的影响,由大到小排序均为:环氧树脂界面剂>掺8%硅灰水泥净浆界面剂>普通水泥净浆界面剂>无界面剂。可见,普通水泥净浆界面剂对湿接缝黏结性能提升较小,而环氧树脂界面剂和掺8%硅灰水泥净浆界面剂对湿接缝黏结性能提升效果较为明显。

低温环境补偿收缩混凝土在桥面湿接缝的应用研究

为解决钢-混组合桥梁湿接缝混凝土冬季施工时收缩徐变大、热量散失快、温度控制难等问题,设计了高强早强补偿收缩混凝土,采取控制混凝土原材料、混凝土拌制运输、浇筑和养护环节温度等措施,对钢-混组合桥桥面湿接缝混凝土冬季施工技术进行了研究。结果表明:膨胀剂掺量10%、早强剂掺量1.5%时,水中养护7 d限制膨胀率达3.6×10^(-4),14 d后转移至恒温恒湿养护室养护,28 d限制膨胀率达1.5×10^(-4),1 d抗压强度达到28 d的55%,28 d抗压强度为71.9 MPa,早期抗压强度高,能很好补偿混凝土的早期收缩。采取原材料保温加热、混凝土拌制运输和浇筑等过程保温,利用聚苯板和电热膜对翼缘板保温和加热,在混凝土表面覆盖薄膜、电热板加热,用棉被和双层篷布保温等措施能有效地促进混凝土的水化过程。

叠合梁斜拉桥合龙段湿接缝应力优化分析

大跨径混合式叠合梁斜拉桥在中跨合龙段钢梁合龙后,为保证其在桥面板湿接缝浇筑过程中各构件的受力能满足规范要求,且能达到理想成桥状态,以盐坪坝长江大桥为研究对象进行研究。考虑到该桥的结构受力与施工特点,对桥梁合龙过程中桥面板湿接缝浇筑进行了有限元分析。针对该桥的最后一个标准段与合龙段,对比了4种不同施工方案的优劣性,这些方案主要围绕湿接缝浇筑等强、桥面吊机的拆除及预应力穿束这3个关键施工工序展开。同时探究了桥面吊机站位对中跨合龙段及其邻近节段桥面板应力的影响。研究结果表明:桥面吊机影响区域湿接缝与合龙段湿接缝一同浇筑的施工方案所产生的桥面板拉应力最小;在合龙段湿接缝单独浇筑完成后,按照先张拉预应力后拆除吊机的施工顺序可降低桥面板开裂的风险;通过合理布置桥面吊机的站位,可使原本超限的桥面板湿接缝拉应力降低至规范要求的范围内。

预制拼装钢-UHPC组合桥面板湿接缝抗弯性能研究

纵肋上置并形成PBL剪力连接件的钢-UHPC组合桥面板是一种新型桥面结构。该结构采用预制拼装施工,工厂预制钢-UHPC组合梁段,现场进行施工组装,相邻钢梁通过焊接形成一体,而相邻UHPC桥面板则通过现浇UHPC湿接缝连成一体,湿接缝是其薄弱部位。针对该新型结构其湿接缝相关研究较少的问题,该文以某实际工程为背景,完成钢-UHPC组合桥面板湿接缝足尺模型抗弯性能试验。建立Abaqus有限元模型,并采用试验结果校核有限元模型。在此基础上,进行了湿接缝截面模拟方式、钢面板厚度、UHPC层厚度和燕尾榫角度的有限元模型参数分析。对比美国土木工程师协会(ASCE)、《美国房屋建筑规范》(ACI)以及中国《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)关于构件的刚度计算公式,发现中国规范计算值更接近试验值。基于普通钢筋混凝土梁的抗弯刚度计算公式,结合试验数据进行了参数修正,并用有限元模型结果进行了校核。结果表明:钢-UHPC组合桥面板湿接缝有着优异的延性和刚度;采用摩擦行为模拟湿接缝界面计算成本小且计算效果良好;增加钢板厚度或UHPC层厚度均能有效提高构件刚度和承载力;燕尾榫角度对构件的刚度和承载能力影响很小;参数修正后的抗弯刚度计算公式能较好地计算钢-UHPC组合桥面板构件跨中位移。

丁苯乳液对碳化环境中UHPC湿接缝耐蚀性能的增强作用

装配式湿接缝界面是结构薄弱位置,为增强地下服役的湿接缝界面性能,文中通过制备的超高性能混凝土(UHPC)灌注浆料,研究丁苯乳液对UHPC工作性能、抗压强度的影响,设计湿接缝结构并研究不同丁苯乳液掺量下UHPC湿接缝结构的力学、抗碳化性能和微观结构。结果表明,随着丁苯乳液掺量的增加,UHPC流动度、抗压强度均有所降低。UHPC湿接缝结构抗压强度主要依赖于UHPC基体,而丁苯乳液的掺入改善了界面黏结强度,4%丁苯乳液提升湿接缝结构弯曲性能最为有效。在碳化作用下,丁苯乳液减小了UHPC和界面碳化深度,降低了钢筋腐蚀电位,有利于增强湿接缝界面耐蚀性能。结合微观结构分析可知,4%丁苯乳液可细化UHPC孔结构,乳液形成聚合物薄膜也可能是界面性能增强的原因之一。

UHPC湿接缝浇筑在排水工程中的施工应用控制

预制拼装技术是水务结构施工工艺的重要发展趋势,接缝处理是当前预制拼装技术的关键技术难点。超高性能混凝土(UHPC)具有强度高、韧性大、耐久性好等技术优势,成为解决预制拼装结构接缝连接的有效途径。考虑到该技术在水务工程领域应用相对较少,根据实际工程开展了相关的研究。首先,针对UHPC湿接缝在排水结构的适用性问题、临时支撑的快速周转、高温与低温施工等难点进行了分析研究,通过全尺寸UHPC浇筑工艺试验,对施工参数进行了探索,并提出了高温与低温条件下浇筑策略。研究保证了UHPC湿接缝浇筑施工的顺利进行,有效提高了预制拼装施工效率,提升了湿接缝浇筑质量。

混凝土箱梁桥湿接缝受损受力特性研究

为了研究不同湿接缝连接方式对混凝土箱梁受力特性的影响,文章依托某高速公路混凝土箱梁桥,借助Midas Civil有限元软件,采用梁格法建模,模拟了混凝土箱梁桥湿接缝在偏载和中载作用下的受力情况,并分析了不同湿接缝损伤程度下的横向分布系数。结果表明:湿接缝的连接方式对箱梁横向连接状况由直接影响;横向增大系数随着湿接缝损伤程度的增大而增大,为混凝土箱梁桥湿接缝的设计和维护提供参考和借鉴。

预制混凝土双T梁锚固板钢筋湿接缝连接性能

为了探究预制混凝土双T梁锚固板钢筋湿接缝的力学性能,以南昌至樟树高速公路改扩建二期工程为背景,建立了3种湿接缝钢筋布置形式桥面板的有限元模型,探究两点加载和单点加载下的湿接缝钢筋布置形式对桥面板的破坏模式与承载能力的影响。结果表明,在两点加载下,桥面板的破坏模式均为剪切破坏。在单点加载下,带锚固板钢筋湿接缝的桥面板破坏模式为弯曲破坏,而钢筋对穿布置的桥面板仍发生剪切破坏。锚固板钢筋湿接缝降低了桥面板的极限承载能力。布置吊筋后,单点加载下带锚固板钢筋湿接缝的桥面板抗弯承载能力有一定的提升,增幅达7.2%。