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%。

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。

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。

预制桥面板方台形剪力键湿接缝受力性能分析

为提高预制桥面板接缝界面的抗剪性能,提出一种方台形剪力键湿接缝结构型式,并研究该结构的受力性能。设计制作包含湿接缝在内的2种试件,即方台剪力键与传统平截面单元板试件,进行静力剪切加载试验。利用ABAQUS软件中摩擦-内聚力模型模拟接缝的界面特征,在对比验证试验结果的基础上,进行参数化分析,以探讨湿接缝处不同配筋率、方台剪力键特征尺寸(角度、底边长度、高度)及同等接缝界面面积内剪力键大小和数量(排数)对抗剪性能的影响。试验结果表明:含有方台形剪力键的湿接缝结构,其极限抗剪承载力比传统平截面结构提升65.5%。有限元数值模拟界面抗剪结果与试验结果吻合良好。参数分析结果表明:剪切作用下,方台剪力键湿接缝的最优配筋率约为1.2%。随着方台角度与底边长度的增加,湿接缝结构的抗剪刚度明显提高。方台尺寸对极限抗剪承载力的影响程度依次为底边长、角度、高度,当方台角度为45°,板宽与方台长度、高度之比为1︰0.8︰0.2时,接缝界面极限抗剪承载力最高。方台排数对抗剪刚度和承载力的影响较小,方台排数的增加,可有效提高湿接缝界面的抗裂能力。方台形剪力键桥面板施工简单,能大幅提高板在接缝处的抗剪性能。

超高性能混凝土桥面板湿接缝受力性能试验研究

沾临黄河特大桥是山东省沾化至临淄高速公路在建的一座主跨480m的斜拉桥,采用钢箱梁+超高性能混凝土(UHPC)桥面板构成的组合梁。针对UHPC桥面板的湿接缝,开展了两系列足尺模型试验,包括一组简支板试件和一组两跨连续板试件。重点研究了燕尾榫湿接缝、带钢板增强的燕尾榫湿接缝和梳齿湿接缝的受力性能,测试并分析其荷载-挠度响应、开裂行为、破坏模式,以及应变的发展与分布。结果表明,含钢板增强的燕尾榫湿接缝抗裂性能最优,与整浇板相当,较传统的燕尾榫湿接缝有显著提升;无增强的湿接缝的抗裂性能较整浇UHPC有明显削弱,名义开裂应力劣化一半以上。此外,钢板增强构造可有效加强燕尾榫湿接缝,甚至实现高于整浇板的承载性能和延性。将梳齿湿接缝布置于连续板中支座会导致承载力有一定降低,这对于内力较小的横桥向是可接受的。提出了含湿接缝的UHPC板的抗弯承载力计算方法,与文献中已有的方法相比具有更高的准确性。

粗骨料活性粉末混凝土预制桥面板湿接缝受力性能研究

粗骨料活性粉末混凝土(CA-RPC)桥面板是一种新型高性能桥梁构件,文中对其结构行为开展试验研究和数值仿真分析。对带湿接缝CA-RPC桥面板试件和无接缝桥面板试件进行四点弯曲加载的对比试验,得到全过程荷载-位移曲线;在三维有限元模型中通过引入牵引-分离本构关系,进行加载全过程数值仿真分析。研究表明,相比于整块预制桥面板,带湿接缝的CA-RPC预制桥面板的抗裂性、极限承载能力,以及延性均有所降低;有限元模型中材料特性和接触关系的合理设置,可较好地模拟CA-RPC预制桥面板的力学性能。结合试验结果和相关规范,提出了CA-RPC预制桥面板及其湿接缝区域的抗弯承载力计算方法。

预制桥面板免支模湿接缝构造受力性能研究

为提高现场桥面板湿接缝施工效率,结合既有项目,基于工业化建造思路,对预制混凝土桥面板免支模湿接缝构造型式进行研究。提出了三种预制混凝土桥面板免支模湿接缝方案,采用有限元软件建立模型进行模拟,对三种方案进行对比分析,分析预制混凝土桥面板免支模湿接缝的可行性。结果表明:采用方案二(底部承托设置倒角)预制桥面板应力水平较好,承载能力满足结构要求。推荐采用方案二,有利于施工快速化、简便化进行,符合当前装配化发展趋势。

预制桥面板钢板-UHPC湿接缝抗弯性能研究

为研究预制桥面板钢板-UHPC湿接缝的抗弯性能,依托红坡桥实际工程,设计了湿接缝底部钢板错开布置和平接布置2个试件,采用桥面板足尺模型进行了抗弯试验,并用ABAQUS软件对车辆荷载作用下的实桥节段进行了有限元分析。结果表明:接缝底部钢板错开布置方案能有效提高预制UHPC桥面板的抗弯承载能力,且能够有效抑制接缝接合面裂缝的发展;在车辆荷载作用下,UHPC预制桥面板的最大拉应力计算值小于模型试验值,相比平接布置,底部钢板错开布置的接缝设计方案更优,能满足实际工程要求。

SWATH船在砰击载荷作用下动态响应研究

针对SWATH在波浪中航行时,其湿甲板底部易遭受砰击从而引起船体振动的现象,对SWATH的砰击动态响应和强度进行了研究。利用SWATH在规则波中船波相对运动推导了随空间和时间变化的砰击载荷,采用有限元数值仿真,计算了SWATH湿甲板受砰击载荷作用的动态响应,分析了其位移和应力分布规律;并与静强度法砰击响应进行了比较,对湿甲板强度设计方法进行了探讨,为船舶结构设计提供参考。

混凝土桥面板湿接缝纯弯破坏行为试验研究

为了解不同钢筋连接形式下混凝土桥面板湿接缝的抗弯性能,以某高速公路连续梁桥为背景进行研究。设计制作带湿接缝的桥面板试件(1组直钢筋焊接试件、1组直钢筋搭接试件、5组环形钢筋搭接试件),通过纯弯试验研究其裂缝发展、破坏形态、开裂荷载、破坏荷载及混凝土与钢筋应变的变化规律。结果表明:新旧混凝土结合面最先开裂,是整个试件的薄弱面,设计中应加强;不同钢筋连接方式试件的破坏荷载从大到小依次为环形钢筋搭接>直钢筋搭接>直钢筋焊接;环形钢筋搭接试件的承载力随着搭接长度的增加逐渐增加;对于两端有水平约束的桥面板结构,在临界破坏状态时呈现板结构+膜结构的两体系受力状态。

预制桥面板UHPC-U形钢筋湿接缝受力性能试验研究

针对目前装配式组合梁桥预制桥面板湿接缝宽度大、现浇量大的劣势,提出宽度较小的UHPC-U形钢筋接缝。为检验该接缝的力学性能,设计制作3个桥面板试件(JF-1,混凝土整板试件;JF-2,30cm宽UHPC-U形钢筋接缝试件;JF-3,60cm宽普通混凝土-U形钢筋接缝试件)进行静力弯曲试验,对比其极限承载力、抗裂性能及抗弯刚度。结果表明:3个试件的抗弯承载力相近,破坏形态均为剪跨区的弯剪破坏,湿接缝不会削弱桥面板的抗弯承载力;UHPC能显著提高湿接缝的抗裂性能;各试件的荷载～位移曲线基本相同,抗弯刚度基本一致,接缝对试件的抗弯刚度影响较小;试件JF-2、JF-3具有同等的抗弯强度及刚度,可以将UHPC作为湿接缝浇筑材料来减小接缝宽度。

一种用于SWATH湿甲板动响应分析的砰击载荷实用计算方法

利用连接桥模型试验,通过对几种砰击载荷计算方法的比较,提出用抛物线型函数对砰击压力进行二元非线性回归,与试验值吻合较好,得到了一种用于SWATH湿甲板动响应分析的砰击载荷时历载荷形式.给出一条船的算例,分析了湿甲板砰击的特点,得到航速、有义波高、遭遇频率、湿甲板高度都是影响砰击发生及其量值的因素的结论,指出在分析湿甲板砰击强度时必须采用动响应分析法.

小水线面双体船砰击概率

为得到不同海况对小水线面双体船砰击概率的影响,基于势流理论中的Rankine面源法对该船的波浪砰击进行研究。通过挪威船级社(Det Norske Veritas,DNV)水动力软件SESAM的Wasim模块,预报该船在不同速度、不同海况下的短期运动响应,获得不同海况、不同速度下该船湿甲板的波浪砰击压力。研究7种海况下的不同吃水对砰击概率的影响,结果表明:该船的运动响应均随着航速的增加和海况的恶劣而增大;与航速相比,海况对双体船的运动响应影响较大。预报点离艏部越近,相对速度和相对运动值越大;该船的砰击概率随着海况的恶劣而增大,但当吃水增加时,砰击概率会减小。

环境对塑木地板材色和蠕变性能的影响

对放置在千湿环境中的塑木地板进行材色和蠕变性能研究。结果表明：1）放置4个月后，材料颜色变化大，白度L＊增加了12．7，材料色差△E＊为14．47。2）干湿环境中放置4个月后，材料的弯曲强度降低了13．9％，蠕变试验后，25％和50％应力水平后，材料的剩余强度分别降低13．9％和25．2％。而相同加载方式下，常温时，材料的剩余强度仅降低了0．6％和6．5％。3）千湿环境对材料的蠕变性能有一定影响，产生的应变为常温下的1．05～1．24倍。

武汉—舟山江海直达汽车滚装船型论证研究

为解决车辆损坏、船舶安全、转运周期长、成本高、运输效率低和港口拥挤等问题,提出了江海直达船型论证方法.从市场需求出发,分析了对直达通航环境,结合滚装船船型和布置特点,对船型进行波浪中运动数值模拟分析,研究船型在不规则波下的运动响应和甲板上浪淹湿问题,确定滚装船船型尺度与运动响应和上浪情况的关系.将模拟计算结果引入船型论证,提出船型的耐波性评价指标和经济性评价指标,论证得到了满足市场要求和通航环境要求的优秀船型.

SMA混合料在湿热地区桥面铺装的应用技术研究

对SMA混合料在湿热地区桥面铺装的应用技术进行了研究,包括SMA混合料的配合比设计、SMA混合料的路用性能和施工关键技术。结果表明:SMA混合料具有优良的高温稳定性、水稳定性和抗渗性,可应用于桥面铺装工程。

钢⁃混凝土组合桥面板中UHTCC湿接缝抗弯性能数值分析

为了改进正交异性钢混组合桥面板湿接缝构造,开展了对负弯矩作用下使用超高韧性水泥基复合材料(UHTCC)作为湿接缝的桥面板抗弯性能分析。使用有限元软件Abaqus中的黏聚力模型模拟UHTCC-混凝土接缝界面粘结力学行为,对不同配筋形式、不同湿接缝宽度的组合桥面板试件模型进行了参数化分析。模拟结果表明:配筋率提升对于接缝处抗裂性的提升效果显著,接缝的配筋率应当在3.35%以上;湿接缝应当设置桥面板在有栓钉约束的区域。

预制混凝土桥面板湿接缝构造形式研究

湿接缝作为预制混凝土桥面板现场施工的主要环节和最容易出现病害的部位,直接影响到预制混凝土桥面板的施工速度和使用性能。为给预制混凝土桥面板湿接缝的设计研究提供参考和依据,从构造特点、试验研究、使用性能和施工性能,对钢板湿接缝、预应力钢筋湿接缝、普通钢筋湿接缝和超高性能混凝土湿接缝进行总结和分析。

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.

公路钢桁梁桥组合桥面预制板湿接缝收缩自应力计算分析

混凝土桥面板现浇湿接缝是预制装配式桥梁的常见连接方式和关键受力部位;而湿接缝与预制桥面板通常存在6个月的龄期差,湿接缝混凝土在收缩作用下容易发生开裂。为研究预制混凝土桥面板湿接缝收缩自应力特性,以某公路组合桥面简支钢桁梁桥为研究背景,利用大型有限元软件ABAQUS建立精细组合单元模型,对比研究在不同钢筋搭接形式、混凝土强度和养护条件下,湿接缝混凝土收缩自应力的变化规律。以60 d收缩应力为例,结果表明:现浇湿接缝最大收缩应力发生在预制混凝土板与湿接缝交界面处,纵向接缝的收缩应力比横向接缝大15.7%~25.5%;不同养护条件可显著影响收缩应力,养护条件为70%≤RH<99%时湿接缝收缩自应力比40%≤RH<70%时减少36.9%~46.1%;混凝土强度越高,湿接缝收缩应力越大,C45混凝土比C40混凝土的收缩应力增大2.5%~3.8%,C50混凝土比C40混凝土的收缩应力增大5.3%~16.5%;湿接缝不同钢筋搭接形式对收缩应力影响不大:U形钢筋连接湿接缝的收缩应力比直钢筋连接增大0~8.5%;在运营阶段车辆荷载局部作用下,纵向和横向湿接缝以及预制混凝土板最大主应力分别为7.8、6.1、6.7 MPa。