高性能材料桥梁外挂板摩擦耗能节点受力性能试验及分析

为实现高性能材料外挂板与桥梁主梁的装配式连接,提出一种由螺栓、长圆孔垫片、圆孔垫片、防松垫圈、垫高垫片和角钢组成的新型摩擦耗能节点。设计并开展了新型摩擦耗能节点的推出试验,探究了超高性能混凝土(Ultra-high Performance Concrete,UHPC)、玻璃纤维增强水泥(Glass Fiber Reinforced Concrete,GRC)两种材料外挂板节点在不同方向剪切力作用下的荷载-滑移特征、螺栓滑移路径、极限承载力和破坏模式,并采用数值模拟方法对不同螺栓直径节点的受力性能进行扩大参数分析。试验结果表明:该摩擦耗能节点抗剪破坏形态均为螺栓剪断,螺栓刺入混凝土会造成螺栓孔壁不同程度压碎,GRC挂板螺栓孔壁损坏较严重且有裂缝形成,UHPC挂板仅被螺栓轻微刺入。节点受剪方向对螺栓滑移路径、变形特性以及节点极限承载力有明显影响,沿长螺栓孔短边方向推出抗剪承载力高于沿长边推出;M16螺栓节点抗剪承载力约为螺栓抗拉承载力的72%~87%。数值模拟结果表明:螺栓直径每增大2 mm节点抗剪极限承载力约提升16%,改变UHPC强度对节点抗剪承载力无明显影响,破坏模式均为螺杆受剪断裂。