【摘要】：為縮短城市高架橋現(xiàn)場作業(yè)時間,利用超高性能混凝土良好的力學性能及耐久性,提出一種可整體預制、整跨吊裝、快速成橋的鋼-UHPC輕型組合橋梁,并針對傳統(tǒng)鋼-混凝土組合連續(xù)梁橋負彎矩區(qū)橋面板拉應力過大的情況,提出一種可與梁段整體預制的簡支變連續(xù)結(jié)構(gòu)。對30m跨徑鋼-UHPC輕型組合城市橋梁試設計,并與現(xiàn)有方案進行材料用量及經(jīng)濟性能對比;利用MIDAS/Civil軟件對試設計橋梁進行荷載組合效應計算,根據(jù)計算結(jié)果以中國橋梁設計規(guī)范為基礎,同時借鑒法國UHPC結(jié)構(gòu)設計規(guī)程,分別基于塑性設計法和彈性設計法對鋼-UHPC輕型組合連續(xù)橋梁的承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)進行設計計算,并對正常使用極限狀態(tài)鋼筋數(shù)量及裂縫寬度的關系進一步探究;建立負彎矩區(qū)精細化的局部有限元模型,根據(jù)計算結(jié)果選擇拉應力較大的橋梁縱向接縫進行1∶1足尺模型試驗研究。研究結(jié)果表明:試設計橋梁在預估價較低的情況下結(jié)構(gòu)高跨比由1/21降低至1/28,自重減至傳統(tǒng)鋼-混凝土組合橋梁的54%;鋼筋數(shù)量增加初期,UHPC板裂縫寬度迅速減小,隨著鋼筋數(shù)量繼續(xù)增大,其對裂縫寬度控制的貢獻明顯減小;試設計鋼-UHPC輕型組合城市橋梁具有足夠的抗彎與抗剪承載力,負彎矩區(qū)整體應力水平不高,同時試驗接縫抗拉強度遠大于計算值,滿足工程使用要求。
[Abstract]:In order to shorten the working time of urban viaduct, using the good mechanical properties and durability of ultra-high performance concrete, a kind of steel-UHPC light-duty composite bridge which can be prefabricated, hoisted and completed quickly is put forward. Aiming at the situation that the tensile stress of slab in the negative moment region of traditional steel-concrete composite continuous beam bridge is too large, a simple supported variable continuous structure which can be prefabricated with the whole beam segment is proposed. The experimental design of 30m span steel-UHPC light-duty composite city bridge is carried out, and the material dosage and economic performance are compared with the existing scheme. The combined effect of load is calculated by using MIDAS/Civil software. According to the calculation results, the bridge design code of China is used as the basis, and the design code of UHPC structure in France is used for reference at the same time. Based on plastic design method and elastic design method, the limit state of load-carrying capacity and normal use limit state of steel UHPC light-duty composite continuous bridge are designed and calculated, respectively. Furthermore, the relationship between the number of steel bars and crack width in normal service limit state is further explored. The local finite element model with fine negative bending moment region is established. According to the calculated results, the longitudinal joints of bridges with large tensile stress are selected for 1:1 full-scale model test. The results show that the ratio of height to span is reduced from 1 / 21 to 1 / 28, and the deadweight is reduced to 54 parts of the traditional steel-concrete composite bridge. The crack width of UHPC slab decreases rapidly at the beginning of the increase of steel bar quantity, and its contribution to the crack width control decreases obviously with the increase of the number of steel bars. The steel UHPC light-duty composite city bridge has enough flexural and shear bearing capacity, and the overall stress level in the negative moment region is not high. At the same time, the tensile strength of the test joint is far greater than the calculated value, which meets the requirements of engineering application.
【作者單位】： 湖南大學土木工程學院;鄭州航空港興港投資集團有限公司;
【基金】：國家自然科學基金項目(51178177,51378194)
【分類號】：U445.4

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