预应力活性粉末混凝土道面板的抗弯性能

为了研究预应力活性粉末混凝土(RPC)道面板的力学性能,为预应力活性粉末混凝土道面板的疲劳性能试验提供数据参考,并为预应力活性粉末混凝土道面板在机场道面工程中的应用提供理论依据,以预应力为变量,对预制的普通RPC道面板和预应力RPC道面板进行静力抗弯试验,分析比较道面板的抗弯、抗裂等力学性能及施加200 kN的预应力对其力学性能的影响程度。静力抗弯试验采用逐级加载的方法在2个道面板上施加竖向的集中荷载,直至道面板发生破坏。最终得到了跨中混凝土应变、预应力筋跨中应变与道面板跨中挠度随荷载变化的曲线。试验结果显示:施加200 kN预应力的RPC道面板比普通RPC道面板的极限荷载提高66%,跨中拉应变提高105%,极限挠度提高74%,延性系数提高36%,表明施加200 kN的预应力可以大幅度地提高RPC道面板的抗弯性能、抗裂性能以及延性。使用ABAQUS有限元模拟软件进行有限元分析。发现数值模拟得到的各曲线与试验测得的各曲线吻合程度较高,从而验证了有限元分析方法的可靠性。在此基础上,使用200 kN的预应力RPC道面板模型进行了机场道面工况的有限元模拟研究。发现在分别承受3种不同的飞机荷载时预应力RPC道面板可以稳定地保持在弹性工作阶段。表明预应力RPC道面板具有良好的工程使用价值。

UHPC桥面板力学性能与承载力计算方法

为研究某超千米混合式组合梁斜拉桥超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concrete,UHPC)桥面板的静力抗弯力学性能,本文设计制备了抗压强度大于160 MPa.弹性模量大于45 GPa的UHPC材料,并开展了两片足尺UHPC桥面板静载抗弯试验,桥面板长宽高为3.8 m×1.0 m×0.17 m.通过分析UHPC桥面板抗弯受力状态和破坏机理,提出了UHPC桥面板受力计算图式,建立了UHPC桥面板的开裂弯矩和考虑UHPC受拉软化段应力下降的承载力计算公式.结果表明:UHPC桥面板具有优异的抗弯力学性能,开裂弯矩均值达到77.4 kN·m,受拉纵筋屈服时的弯矩均值为237.1 kN·m,板件破坏模式以底部受拉纵筋屈服为主要特征;理论公式计算值与试验值吻合较好.研究工作为UHPC桥面板在千米级斜拉桥主梁中的应用提供了理论分析和试验依据.

带钢短柱UHPC夹芯板抗弯性能试验研究与有限元分析

为了研究带钢短柱UHPC夹芯板的抗弯性能,设计了2种不同钢短柱配置的夹芯板并对其进行了加载,试验中采用数字图像相关技术对试件顶底板水平方向的滑移进行了测量。研究中同时采用有限元软件ABAQUS分析了2种试件的受力特点,分析结果用于与试验结果进行对比验证,结果表明有限元结果与试验结果吻合度较高。结合2种方法的共同分析结果表明:短柱的尺寸及纵向间距对试件的滑移、承载力以及破坏模式有较大影响。研究中另外分析了底板纵向钢筋配筋率、顶底板厚度、板的高度以及短柱的尺寸对夹芯板抗弯性能的影响。

UHPC华夫桥面板抗弯性能试验及有限元分析

为研究超高性能混凝土(UHPC)华夫桥面板的横桥向抗弯性能,首先开展了4个横肋的足尺条带模型抗弯性能静力试验;然后采用ABAQUS有限元软件建立了试件非线性有限元模型,模型中考虑了材料非线性和几何非线性,其中对UHPC考虑了混凝土损伤塑性模型等,并利用该有限元模型模拟试验全过程;最后通过有限元参数分析明确主要设计参数对UHPC华夫桥面板横向抗弯性能的影响规律,包括横肋纵向配筋率(钢筋直径)、横肋高度、顶板高度以及横肋间距等。研究结果表明:正弯矩作用下试件的受弯破坏过程包含线弹性阶段、裂缝开展阶段和屈服阶段;华夫桥面板横肋底面出现横向裂缝导致结构刚度第1次下降,随着裂缝的发展,截面内力重分布使得底部纵筋应力持续增大直至屈服,导致刚度出现第2次下降,裂缝进一步向上开展逼近翼缘板顶部,由于受拉区充分发展导致顶板纵筋受拉屈服,刚度出现第3次下降,结构刚度严重衰减,试件承载力接近极限,趋于破坏;有限元计算结果与试验结果吻合良好;通过参数分析发现,增加纵筋配筋率(钢筋直径)对初裂荷载影响很小,但可有效限制裂缝的发展;增加肋高对初裂荷载有一定的提高作用,还可提高矮肋T梁的初始刚度、开裂后刚度以及极限承载力;增加顶板高度也可起到同样的效果,但肋高对初始刚度的提高效率是顶板的5.4倍;增加横肋间距可提高单根横肋的初始刚度、开裂后刚度以及极限承载力,但削弱了横向整体刚度。