钢板-UHPC组合梁及配筋UHPC的收缩性能研究

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超高性能混凝土(Ultra-high performance concrete:UHPC)具有水胶比低、胶凝材料含量大、活性矿物掺合量高与粗骨料含量低等特点,导致UHPC在凝结硬化过程产生较大的收缩。UHPC的收缩受到钢筋、栓钉与钢板等约束时会产生较大次生拉应力,早期开裂风险很高。早期开裂会严重影响UHPC构件的使用性能,在气候条件恶劣的环境中,会较大程度地降低材料的耐久性。对此,本文通过对不同养护条件与不同约束条件下的UHPC收缩进行测量,总结出UHPC收缩发展规律,计算UHPC收缩在受钢板约束下UHPC基体产生的初始拉应力。同时,以不同配筋率与不同收缩性能为变量,研究收缩对UHPC轴拉性能的影响。本文主要工作内容和结论如下:(1)设计高温蒸汽养护条件下的UHPC自由收缩试验。高温蒸汽养护条件下收缩发展呈现出三阶段特点,养护结束时UHPC产生910.8με收缩应变。(2)设计不同约束条件下的UHPC约束收缩试验。结果表明,距离约束中心(钢筋或钢板)越近,UHPC收缩受到限制越大,约束度越高。相近配筋率与配钢率下,相同截面位置处,由钢筋内约束引起的约束度比由钢板外约束引起的约束度大,对UHPC收缩限制更强。(3)对实桥30m钢板-UHPC组合梁的预制阶段进行UHPC收缩应变与钢板应变测量,参考《钢-混凝土组合结构桥梁》中温差应力法计算了收缩引起的组合梁的初始自应力。结果表明,组合梁蒸养结束后,UHPC收缩将在组合梁梁底UHPC基体内从梁端至跨中产生3.36~7.23MPa拉应力,设计计算时不宜忽略UHPC收缩效应。(4)UHPC收缩会影响配筋UHPC的轴拉性能,配筋率越高,UHPC轴拉初裂应力与初裂应变越低。配筋率从1.7%增加至6.78%时,UHPC轴拉试件的初裂应力从9.98MPa降低至6.63MPa,初裂应变从220.1με降低至156.8με。(5)2%的减缩剂与4%的膨胀剂复掺能改善配筋UHPC的轴拉性能,提升同等配筋率下UHPC轴拉试件的初裂应力与初裂应变。
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