【摘要】：超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concrete,UHPC)作為一種新型水泥基復(fù)合材料,具有優(yōu)異的力學(xué)性能、耐久性能和低滲透性能,用UHPC代替普通混凝土進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),可以解決普通混凝土橋梁自重大、徐變效應(yīng)大、易開裂、耐久性差等問題,可以提高結(jié)構(gòu)的安全性能和使用壽命,極具應(yīng)用前景。混凝土簡支T梁橋,由于其結(jié)構(gòu)簡單、制作、運(yùn)輸及養(yǎng)護(hù)維修方便,是我國中小跨徑橋梁的主要橋型,為了充分利用UHPC材料優(yōu)越的力學(xué)性能,降低橋梁總體造價(jià),本文用UHPC代替普通混凝土,滿足規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求的前提下,對公路常用跨度UHPC簡支T梁進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)與可靠度分析。本文的主要工作有:(1)完成三片UHPC簡支T梁的全過程加載試驗(yàn),獲得了試驗(yàn)梁從加載到破壞的全過程的主要試驗(yàn)結(jié)果,分析其開裂過程及承載能力極限值。根據(jù)工程設(shè)計(jì)需要,提出了簡化的極限承載能力計(jì)算公式,并驗(yàn)證了該計(jì)算方法的可靠性。(2)利用ABAQUS有限元軟件模擬實(shí)驗(yàn)梁的整個(gè)加載過程,模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果大致相符,表明有限元的模擬過程的參數(shù)的準(zhǔn)確性與適應(yīng)性。(3)本文以粒子群算法為優(yōu)化方法為基礎(chǔ),采用本文提出的簡化計(jì)算公式,對公路常用跨度的簡支T梁進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。為了提高收斂速度和收斂精度,借鑒遺傳算法中選擇雜交操作,對傳統(tǒng)粒子群算法進(jìn)行了改進(jìn)。(4)優(yōu)化結(jié)果表明,普通鋼筋UHPC簡支梁主要受抗彎承載能力和最大裂縫寬度的約束,對于撓度約束條件沒有受到限制;預(yù)應(yīng)力UHPC簡支梁主要受抗彎承載能力和撓度的約束,正截面壓應(yīng)力約束條件沒有受到限制,正截面壓應(yīng)力最大值僅為37.70MPa,遠(yuǎn)沒有達(dá)到規(guī)范要求的限值,因此安全性能得到極大的提高。(5)確定UHPC簡支T梁的承載能力和正常使用極限狀態(tài)(抗裂和撓度)方程中基本隨機(jī)變量,分別考慮影響它們的各種隨機(jī)因素,給出影響抗力的隨機(jī)變量的統(tǒng)計(jì)特征值,對優(yōu)化結(jié)果在上述各極限狀態(tài)的可靠度指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算,得到承載能力的可靠度指標(biāo)均高于規(guī)范要求的目標(biāo)可靠度指標(biāo)。預(yù)應(yīng)力UHPC簡支梁的經(jīng)濟(jì)梁高下?lián)隙瓤煽慷戎笜?biāo)偏低,建議將預(yù)應(yīng)力UHPC T梁的高跨比控制在1/25以內(nèi),能有效提高撓度可靠度指標(biāo)。
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U446.1
【圖文】：

UHPC 梁模型試驗(yàn)研究與優(yōu)化設(shè)計(jì)年，我國發(fā)布的《活性粉末混凝土》（GB/T 31387-2015）,規(guī)定了活性粉末混凝土的定義、分類、性能等要素[6]。1.2 中小跨徑橋梁的常見病害1. 混凝土缺陷由于普通混凝土施工過程中的振搗不到位，混凝土澆筑時(shí)坍落度過小，或者由于澆筑過程中落差太大，造成混凝土的離析現(xiàn)象，模板漏漿現(xiàn)象嚴(yán)重，都有可能引起的混凝土蜂窩麻面現(xiàn)象。如圖 1.1 所示。

c）鋼筋銹蝕膨脹 d）鉸接縫裂縫圖 1.2 典型裂縫病害a）橋面車轍 b）鋪裝碎裂圖 1.3 常見橋面鋪裝病害1.3 超高性能混凝土概述超高性能混凝土（UHPC）源于 1991 年法國的活性粉末混凝土（Reactive Powder[7]

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