本文關(guān)鍵詞：預(yù)制超高性能混凝土π形梁橋的設(shè)計(jì)與初步試驗(yàn)

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【摘要】：為解決傳統(tǒng)中、小跨徑混凝土梁橋接縫多、易開裂、耐久性低等問(wèn)題,提出新型預(yù)制超高性能混凝土(UHPC)π形梁橋結(jié)構(gòu)。π形梁由T形雙主梁和帶縱、橫肋的橋面板整體預(yù)制而成,橋面板設(shè)置有縱向接縫,通過(guò)接縫灌注UHPC將預(yù)制梁在橫向連成整體。與傳統(tǒng)混凝土相比,UHPC具有強(qiáng)度高、耐久性好等一系列優(yōu)點(diǎn),用UHPC材料替代傳統(tǒng)混凝土材料,可以減小結(jié)構(gòu)幾何尺寸、簡(jiǎn)化細(xì)節(jié)構(gòu)造,進(jìn)而減輕下部結(jié)構(gòu)重量,同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)快速施工。此外,現(xiàn)澆UHPC接縫施工方便快速,連接可靠,越來(lái)越廣泛的應(yīng)用于預(yù)制混凝土構(gòu)件的接口連接,能有效提高橋面板的耐久性和整體性。本文研究了超高性能混凝土π形梁的截面形式,UHPC屬于“輕質(zhì)高強(qiáng)”材料,其設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)應(yīng)具有“細(xì)、薄、巧、輕”的特點(diǎn)。設(shè)計(jì)π形梁腹板較薄,且橋面板采用帶縱、橫肋的薄型板,將相同30m跨徑傳統(tǒng)混凝土T形梁橋方案和超高性能混凝土π形梁橋方案進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果表明π形梁橋自重僅為T形梁橋的47%。根據(jù)法國(guó)UHPC規(guī)范對(duì)π形梁進(jìn)行了初步的配筋設(shè)計(jì),并對(duì)兩根1:2縮尺梁模型進(jìn)行抗彎及抗剪試驗(yàn)研究。結(jié)果表明超高性能混凝土π形梁的初裂應(yīng)力及承載能力均滿足工程要求;縱向配筋率的提高能夠顯著提高梁底縱向開裂應(yīng)變,限制裂縫開展;按法國(guó)規(guī)范計(jì)算得到的抗剪承載力小于實(shí)驗(yàn)值,且裂縫寬度計(jì)算值大于試驗(yàn)測(cè)量值,理論計(jì)算偏安全。本文還設(shè)計(jì)了一種π形梁橋橋面板縱向接縫構(gòu)造,接縫采用企口形式,并預(yù)埋有連接鋼筋。為研究π形梁縱向接縫強(qiáng)度,進(jìn)行了接縫足尺模型試驗(yàn)研究。結(jié)果表明接縫開裂應(yīng)力試驗(yàn)值為12.2MPa,大于橋面板設(shè)計(jì)最大主拉應(yīng)力10.78MPa,接縫滿足受力要求;接縫附近位置應(yīng)變測(cè)量值一直維持較低水平,而垂直跨越接縫位置應(yīng)變測(cè)量值相繼進(jìn)入非線性增長(zhǎng)狀態(tài),同一測(cè)線上應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)不一致的現(xiàn)象表明了接縫界面在加載過(guò)程中出現(xiàn)分離。利用ABAQUS有限元軟件對(duì)梁模型進(jìn)行了非線性有限元分析,結(jié)果表明試驗(yàn)值與模擬值吻合較好,驗(yàn)證了ABAQUS損傷塑性模型中所取材料參數(shù)的準(zhǔn)確性和適用性;損傷塑性模型中極限拉應(yīng)力參數(shù)取值對(duì)于模擬結(jié)果影響較明顯,其取值越低,模擬得到的彈性極限和開裂后剛度就越低。此外,采用庫(kù)倫摩擦模型得出的接縫模擬結(jié)果與試驗(yàn)值較為吻合;接縫模型極限荷載模擬值約為完全粘結(jié)模型極限荷載的90%,設(shè)計(jì)接縫強(qiáng)度還有一定的提升空間。
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U442.5

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本文編號(hào)：1241240