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为解决传统正交异性钢桥面的铺装层破损和钢结构疲劳开裂这两类病害,湖南大学邵旭东教授提出了一种钢-UHPC轻型组合桥面结构,通过剪力连接件使得密配筋UHPC层与钢面板协同受力,有效降低了钢结构疲劳应力幅,并几乎避免了铺装层破损的发生。本文的内容从钢-UHPC轻型组合桥面结构的空间受力性能和全过程受力性能两个方面展开:(1)为研究钢-UHPC轻型组合桥面的空间受力性能,依托洞庭湖二桥项目建立了节段模型进行计算分析,结果表明:组合桥面板在车轮荷载作用下的纵横向受力均表现出明显的局部性。各分析断面的组合桥面板均在轮载作用的横向位置出现横向应力峰值,而在其他区域,各分析断面的组合桥面板的横向应力值相差不大,UHPC层最大横向拉应力为6.76MPa;在荷载直接作用的分析断面,组合桥面板在轮载作用的横向位置出现纵向应力峰值;而在其他分析断面,组合桥面板纵向应力分布均匀,UHPC层最大纵向拉应力为7.2MPa。(2)为探索组合桥面板在轮载作用下,第二、第三体系受力的组成,设计制作了一足尺模型,并进行了静载试验和有限元分析,结果表明:组合桥面在车轮荷载作用下,其横向受力局部效应明显;在车轮荷载影响区域内,组合桥面受力以第三体系为主,相应截面弯矩达到了总弯矩的75%,而在其他区域,第三体系受力所占比重迅速衰减,组合桥面受力以第二体系为主。(3)对足尺模型进行了全过程试验与分析,结果表明:横向全过程试验实测的UHPC层横向开裂应变达到了1798με,根据实测的开裂荷载,采用弹性分析方法得到UHPC层的横向开裂强度为35.3MPa,远大于洞庭湖二桥在设计车辆荷载作用下的6.76MPa的UHPC顶面最大横向拉应力,钢-UHPC轻型组合桥面具有良好的使用性能;开裂后,荷载-位移曲线持续上升,密配筋UHPC层在受拉开裂后表现出良好的抗拉韧性。随着荷载的增加,足尺模型的裂缝宽度增长并不显著,而是裂缝数量及裂缝长度逐渐增多,轻型组合桥面板具有良好的能量耗散能力。峰值荷载时,最大裂缝宽度只有0.07mm,UHPC层在使用期间很难出现受拉破坏。