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随着我国桥梁技术的快速进步,桥梁装配化施工技术逐渐成为目前桥梁技术的主要发展方向。预制拼装结构的应用能加快施工速度、提高施工质量、减少环境污染。目前预制装配化技术在桥梁上部结构中得到了大量的应用,预制桥面板构件符合国家对桥梁建设领域提出的预制化、标准化、工业化和产业化的要求。为了更好的传递剪力和弯矩,预制桥面板之间通常采用湿接缝的连接形式。但在大量工程实践中发现,桥面板湿接缝宽度大、施工复杂,直接影响了预制桥面板的施工速度。且桥面板湿接缝区域最容易发生开裂、漏水等病害,严重影响了桥梁结构的安全和耐久性能。超高性能混凝土(UltraHighPerformanceConcrete,简称UHPC)凭借优异的力学性能和超强的耐久性能,为湿接缝材料提供了更好的选择,有着广阔的应用前景。
本文针对预制桥面板UHPC湿接缝抗弯性能,通过建立采用UHPC湿接缝的预制桥面板有限元模型,对湿接缝宽度、湿接缝截面形式、湿接缝配筋率进行了参数分析,优化了UHPC湿接缝构造。根据优化后的湿接缝构造,进行了UHPC湿接缝抗弯性能试验研究,并根据拉压杆模型,考虑UHPC湿接缝区域纵向钢筋不连续的受力特点,对湿接缝抗弯承载力进行了计算。本文的主要工作内容和研究成果如下:
(1)优化UHPC湿接缝构造。以国内UHPC湿接缝抗弯性能试验为基础建立有限元模型,与试验结果的裂缝发展情况、破坏形态、荷载-跨中挠度曲线进行对比,验证有限元模型的可靠性。在此基础上对湿接缝宽度、湿接缝截面形式、湿接缝配筋率进行了参数分析,结果表明预制桥面板采用UHPC湿接缝连接时,湿接缝宽度可减小到15cm,即可保证湿接缝的连接效果和力学性能;采用楔形或漏斗形接缝截面形式可以解决矩形接缝截面形式界面抗裂性能弱的问题;增加配筋率对开裂荷载影响不大,为了保证试件破坏时预制板内受拉钢筋屈服,湿接缝内最大配筋率应不超过2.6%。
(2)通过对采用UHPC湿接缝的预制桥面板进行抗弯性能试验,研究了漏斗形和楔形接缝截面形式、U形钢筋和弧形钢筋对结构的裂缝发展、抗弯承载力、接缝受力性能的影响,并与整体混凝土板进行对比。试验结果表明,湿接缝处UHPC不会产生裂缝,且现浇UHPC与预制板普通混凝土的界面粘结强度高,主裂缝位于接缝旁预制板普通混凝土内;湿接缝宽度为15cm宽的桥面板抗弯承载力基本与整体混凝土板持平;漏斗形接缝截面形式的UHPC湿接缝宜采用弧形钢筋连接方式。
(3)对UHPC湿接缝的抗弯承载力计算方法进行研究。以采用U形钢筋的漏斗形和楔形接缝截面形式的桥面板受力过程为例,基于拉压杆模型解释了湿接缝内非连续钢筋的传力机理,计算了UHPC湿接缝抗弯承载力,为设计提供参考。
本文针对预制桥面板UHPC湿接缝抗弯性能,通过建立采用UHPC湿接缝的预制桥面板有限元模型,对湿接缝宽度、湿接缝截面形式、湿接缝配筋率进行了参数分析,优化了UHPC湿接缝构造。根据优化后的湿接缝构造,进行了UHPC湿接缝抗弯性能试验研究,并根据拉压杆模型,考虑UHPC湿接缝区域纵向钢筋不连续的受力特点,对湿接缝抗弯承载力进行了计算。本文的主要工作内容和研究成果如下:
(1)优化UHPC湿接缝构造。以国内UHPC湿接缝抗弯性能试验为基础建立有限元模型,与试验结果的裂缝发展情况、破坏形态、荷载-跨中挠度曲线进行对比,验证有限元模型的可靠性。在此基础上对湿接缝宽度、湿接缝截面形式、湿接缝配筋率进行了参数分析,结果表明预制桥面板采用UHPC湿接缝连接时,湿接缝宽度可减小到15cm,即可保证湿接缝的连接效果和力学性能;采用楔形或漏斗形接缝截面形式可以解决矩形接缝截面形式界面抗裂性能弱的问题;增加配筋率对开裂荷载影响不大,为了保证试件破坏时预制板内受拉钢筋屈服,湿接缝内最大配筋率应不超过2.6%。
(2)通过对采用UHPC湿接缝的预制桥面板进行抗弯性能试验,研究了漏斗形和楔形接缝截面形式、U形钢筋和弧形钢筋对结构的裂缝发展、抗弯承载力、接缝受力性能的影响,并与整体混凝土板进行对比。试验结果表明,湿接缝处UHPC不会产生裂缝,且现浇UHPC与预制板普通混凝土的界面粘结强度高,主裂缝位于接缝旁预制板普通混凝土内;湿接缝宽度为15cm宽的桥面板抗弯承载力基本与整体混凝土板持平;漏斗形接缝截面形式的UHPC湿接缝宜采用弧形钢筋连接方式。
(3)对UHPC湿接缝的抗弯承载力计算方法进行研究。以采用U形钢筋的漏斗形和楔形接缝截面形式的桥面板受力过程为例,基于拉压杆模型解释了湿接缝内非连续钢筋的传力机理,计算了UHPC湿接缝抗弯承载力,为设计提供参考。