低收缩LUHPC钢桥面铺装组合基本性能试验研究

为降低大跨度钢桥面铺装荷载,减少水泥基铺装材料的收缩,制备了多组低收缩轻质超高性能混凝土(LUHPC),测试其基本力学性能,在满足力学要求和扩展度的前提下,确定了较低密度的基准配合比。面向实际设计需求,分析了配筋和覆膜养护工艺对LUHPC收缩特性的影响,通过试验与理论分析讨论了LUHPC钢桥面铺装组合的抗推移能力。结果表明:通过材料配合比调整,LUHPC的密度可以控制在2100 kg/m^(3)以下,28 d抗压强度大于110 MPa,抗折强度在14 MPa以上,扩展度不低于450 mm,满足设计要求;相对于空白对照组的LUHPC试件,覆膜组和配筋组试件的收缩应变明显降低,最高降幅达到40.7%,且收缩应变随着配筋率的增大而减小,其中轻集料的“释水”作用、覆膜“保水”作用以及膨胀剂的加入共同作用,可以显著降低LUHPC的收缩量,使LUHPC的150 d收缩应变控制在150με以下,满足设计要求;推出试验得到的剪力连接件破坏模式为焊缝剪断,其抗剪承载能力实测值为70.83 kN,大于根据各国规范得到的计算值,满足设计要求;LUHPC组合结构推出试验得到了连接件的荷载-滑移曲线,根据试验数据对荷载-滑移曲线进行拟合分析得到了抗剪刚度。研究结果可为LUHPC类组合钢桥面铺装的设计与应用提供参考。

轻质超高性能混凝土(LUHPC)梁抗弯性能试验

为明确轻质超高性能混凝土(LUHPC)梁的抗弯性能,设计制作了配筋率为0.3%、2.3%、4.2%、6.8%、8.7%,钢筋强度为HRB400、HRB500的16根LUHPC梁,同时制作相同配筋率的7根高强混凝土梁作为对比,开展其抗弯性能试验,研究了LUHPC梁的破坏形态、荷载-挠度曲线、配筋率和钢筋强度对于极限承载力、开裂弯矩和延性的影响规律.依据极限状态下跨中混凝土实测应变分布规律,提出了将受压区应力图形简化为三角形,考虑受拉区混凝土拉应力贡献的抗弯承载力计算修正公式.试验表明:当配筋率为2.3%、4.2%、6.8%,钢筋为HRB400级时,LUHPC梁的极限承载力提高了26.9%~35.7%,HRB500级LUHPC梁比HRB400级的极限承载力提高了10.5%~28.5%,开裂弯矩无明显增长;在相同配筋率下LUHPC梁的开裂弯矩和极限承载力均高于高强混凝土梁,其延性明显优于高强混凝土梁,配筋率为0.3%时,为少筋破坏,8.7%时为超筋破坏;提出的LUHPC梁抗弯承载力计算修正公式,其计算值与试验值吻合较好,平均误差为4%.

钢-LUHPC组合梁抗弯性能试验研究

研发了LUHPC材料(强度大于100MPa),设计了钢-混凝土组合梁跨中两点加载抗弯试验方案,制作了4片钢-LUHPC试验梁和1片同等级钢-混凝土试验梁,试验研究5片试验梁的抗弯力学性能,明确了试验梁开裂和极限荷载、跨中挠度、截面应变的变化变化规律。结果表明:相比钢-混凝土试验梁,钢-LUHPC试验梁开裂荷载提升了12.7%,极限承载力提升了14.4%;混凝土板开裂时跨中挠度提升了18.5%,极限承载状态下跨中挠度提升了21.9%;组合梁截面符合平截面假定,LUHPC板与钢梁的受弯协同变形能力提升明显。

轻质超高性能混凝土(LUHPC)短柱轴心受压试验

为明确轻质超高性能混凝土(LUHPC)短柱轴心受压力学性能,开展了LUHPC短柱轴心受压试验。设计制作了15根LUHPC短柱和4根高强混凝土短柱试件,对比分析了LUHPC短柱的破坏机理和不同配筋率对承载力的影响,提出了LUHPC短柱轴心受压承载力的计算修正公式。结果表明:与高强混凝土短柱破坏过程不同,LUHPC短柱的破坏机理是纵向钢筋先屈服,然后混凝土应变再达到峰值,短柱发生破坏;LUHPC短柱具有更好的延性;当配筋率从0.5%增大到4.36%时,短柱承载力提高了9.61%;修正公式计算值与试验值吻合较好。

钢-LUHPC组合梁抗裂性能试验研究

设计并制作了3片钢-LUHPC(轻质超高性能混凝土,Light Ultra-High Performance Concrete,简称LUHPC)组合梁和1片钢-混凝土组合梁,通过跨中两点对称反向加载的方式开展试验,得到了试验梁的开裂荷载、极限荷载、跨中挠度、截面应力等参数和变化曲线。结果表明:钢-LUHPC组合梁与普通混凝土组合梁相比,抗裂性能提升3倍以上;裂缝宽度减小、发展缓慢、扩展范围小;反向加载极限承载能力相当;在弹性阶段抗弯刚度提升41.1%,极限状态下跨中截面挠度降低14.1%,说明LUHPC能够显著提升组合连续梁的抗裂及抗弯性能。

轻质超高性能混凝土长柱轴心受压试验

针对轻质超高性能混凝土(LUHPC)长柱失稳问题,开展了轻质超高性能混凝土长柱轴心受压试验.设计制作了长细比为6~22的10根LUHPC长柱和10根高强混凝土长柱试件,对比分析了不同长细比对LUHPC长柱承载力、荷载-应变和荷载-挠度等影响,明确了其破坏形态,获得了长细比6~22的LUHPC长柱稳定系数,建立了LUHPC长柱的稳定系数计算修正公式.试验表明:随着长细比的增大,LUHPC长柱和高强混凝土长柱承载能力均逐渐减小,稳定系数也均逐渐减小,LUHPC柱长细比从6~22的稳定系数为1~0.73,稳定系数计算值与试验值吻合较好;LUHPC长柱破坏机理是钢筋先屈服,然后混凝土达到应变峰值,试件发生破坏.

汕头市西堤大桥主桥总体设计方案研究

西堤大桥主桥为(145+200+122)m大跨变截面连续钢箱梁,采用左右分幅、上下双层设置,上层桥面为公路车行道,桥面宽13 m;下层悬臂为人行道,宽度为4 m。主梁梁高采用5.0~9.0 m变高度,中支点左右各23.5 m范围内的底板采用钢-混组合结构。本文结合西堤大桥主桥的设计过程与思路,对其构造进行了详细的介绍,并对设计所用的关键技术进行了探讨,以期为同类型桥梁的设计提供参考。

轻质超高性能混凝土收缩调控技术研究

依托万州新田长江大桥工程,以纤维掺量和膨胀剂种类及掺量为变化参数,研究了纤维限缩效应和膨胀剂补偿收缩与轻集料内养护的协同作用对轻质超高性能混凝土(LUHPC)收缩的影响规律。结果表明:随着钢纤维体积率掺量提高,LUHPC收缩逐渐降低;随着膨胀剂掺量的增加,LUHPC收缩降低,掺入以硫铝酸钙和氧化钙为双膨胀源的HCSA膨胀剂效果更佳;预湿细轻集料的内养护作用可以显著缓解膨胀剂与胶凝材料的"争水"现象,充分发挥膨胀剂的膨胀效能,预湿轻集料内养护和HCSA膨胀剂补偿收缩的协同作用显著降低LUHPC的收缩。

轻集料对轻质超高性能混凝土性能影响研究

以万州新田长江大桥工程为依托,通过试验研究了轻集料的颗粒级配、粒径、粒型、筒压强度和预湿程度等对轻质超高性能混凝土(LUHPC)工作性能、力学性能和收缩的影响,同时通过轻集料孔结构分析和SEM初探了轻集料改善LUHPC性能的微观机理。研究结果表明:随着轻集料最大粒径的减小和筒压强度的增大,LUHPC的表观密度增大,力学性能提高;当细轻集料粒径2.36~4.75mm∶1.18~2.36mm为7∶3时,细轻集料与各种粉料间的堆积程度最大,抗压强度最高;圆球型细轻集料制备最适合制备LUHPC;随着轻集料预湿饱水程度增加,LUHPC内部相对湿度提高,LUHPC收缩减小。高强细轻集料的多孔结构,可以吸收大量水分,混凝土在凝结硬化后可形成轻集料-水泥石界面处的嵌锁结构,从而大幅度提升LUHPC性能。