【摘 要】
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型钢-超高韧性水泥基复合材料（Ultra High Toughness Cementitious Composites,UHTCC）组合桥面板是基于钢-混凝土组合结构创新而来的新型结构形式。相比传统钢筋混凝土桥面板,它自重更轻且能充分发挥钢和混凝土两种材料特性。相比于正交异性钢桥面板,以型钢板件作为肋板以及开孔钢板连接件（the perfobond shear connectors,PBL连接件）
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型钢-超高韧性水泥基复合材料（Ultra High Toughness Cementitious Composites,UHTCC）组合桥面板是基于钢-混凝土组合结构创新而来的新型结构形式。相比传统钢筋混凝土桥面板,它自重更轻且能充分发挥钢和混凝土两种材料特性。相比于正交异性钢桥面板,以型钢板件作为肋板以及开孔钢板连接件（the perfobond shear connectors,PBL连接件）的方式,可减少焊缝数量,改善桥面抗疲劳性能;且型钢构件易于取材,构件单元模数化设计方便工厂进行批量化生产以及结构装配化。但是,目前对于此种结构的研究尚不充分,为了探究型钢-UHTCC组合桥面板的受力性能,改善组合桥面板密集布置栓钉连接件和钢筋的现状,将型钢-UHTCC组合桥面应用于实际工程中。本文结合试验研究和有限元模拟,对型钢-UHTCC组合桥面板进行分析,主要研究内容如下:（1）通过对4组型钢-UHTCC组合桥面板进行纵向正弯矩加载试验,研究了组合桥面板的初始刚度、破坏形态、极限承载力、层间滑移和应变分布等。结果表明,在合理选择板厚的前提下,试件均呈现弯曲破坏,随着顶部UHTCC的压溃而宣告破坏,结构具有良好的延性;采用的开孔钢板剪力连接件性能优异,界面不存在滑移,贯穿钢筋无明显变形,试件正截面应变满足平截面假定。（2）使用ABAQUS建立了型钢-UHTCC组合桥面板的有限元模型,研究了组合桥面板的应力、塑性应变以及损伤分布等,对结构承载性能的影响因素进行了参数分析。结果表明,有限元模型计算结果与实测值吻合良好,模型有效;承载力极限状态时,跨中钢梁部分均已进入塑性,跨中UHTCC等效塑性应变基本超过0.03,UHTCC受压损伤因子超过0.7的区域在跨中横向贯通;增加纵向加劲肋厚度以及UHTCC厚度对于提升组合桥面板刚度和承载力效果显著,钢顶板厚度以及贯穿钢筋间距对于组合桥面板刚度和承载力影响不大。（3）基于完全剪力连接假定,通过截面换算法计算得到了型钢-UHTCC组合桥面板的初始刚度和挠度计算公式;基于塑性理论,对试件的极限承载力进行了计算公式推导;基于桥面板极限破坏状态,进行纵横向整体抗剪验算,给出了整体抗剪承载力的计算公式;基于现行规范提供的局部车轮荷载和特殊边界条件的叠合梁模型,采用弹性力学的分析方法,对组合桥纵横向局部抗剪进行验算,给出了局部抗剪承载力的计算公式。结果表明,理论公式计算值与实测值吻合,可用于指导工程设计。
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