UHPC预制拼装综合管廊纵向接头受力性能研究

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超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concrete,简称为UHPC)综合管廊可以减小结构板厚,获得更大的使用空间,同时也使得综合管廊的耐久性和使用寿命得到显著提高。然而现阶段对UHPC管廊纵向接头损伤机理和受力性能缺乏充分研究,故开展UHPC管廊纵向接头受力性能试验研究和理论分析。主要研究工作如下:(1)为揭示UHPC管廊和普通混凝土(简称为RC)管廊在接头受力性能、损伤机理和破坏模式方面的差异性,进行了UHPC管廊接头受力性能试验研究。(2)进行了UHPC综合管廊接头受力性能数值模拟和参数分析,研究管廊结构板厚、混凝土强度、预应力和接头形式等参数对其极限荷载和抗弯刚度的影响,分析了UHPC综合管廊构造参数取值,并推导了不同预应力作用下综合管廊的抗弯刚度计算方法。(3)建立考虑土体作用下的UHPC管廊和RC管廊受力分析模型,并比较分析二者在土体回填过程、汽车荷载、土体压力和不均匀沉降等荷载作用下管廊接头的沉降变形与受力性能情况,根据不同荷载作用下管廊的性能等级,研究了管廊容许不均匀沉降取值方法。主要结论如下:(1)在接头抗弯试验中,相较于RC管廊,UHPC管廊的开裂荷载、屈服荷载和极限荷载分别提高84%、36%、45.5%。在达到极限荷载时,RC管廊接头处环氧砂浆脱落,接头完全破坏,而UHPC管廊接头并未完全破坏,此时UHPC管廊接头竖向错位相较于RC管廊小38%。(2)随着管廊的板厚、混凝土强度、预应力的提高,UHPC管廊的极限荷载和接头抗弯刚度也随之提高。管廊板厚的改变对其极限荷载和接头抗弯刚度的变化最为明显,混凝土强度次之。承插口+剪力键组合接头管廊的极限荷载和抗弯刚度最高,承插口管廊次之,平接头管廊最低。当预应力小于0.5fpk时,预应力对极限荷载和接头抗弯刚度影响较大,而当预应力大于0.5fpk时,影响较小。建立了不同预应力作用下综合管廊的抗弯刚度计算公式,具有较好的精度。(3)在土体回填过程和车辆荷载作用下,RC管廊和UHPC管廊接头最大沉降较为接近。以管廊接头拉应力和弯矩为参考指标,建立了基于管廊性能等级的容许不均匀沉降分析计算方法,并给出了UHPC管廊和RC管廊的容许不均匀沉降值。其中,UHPC管廊比RC管廊具有更好的抵抗不均匀沉降的能力。
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