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常规的钢-UHPC轻型组合桥面结构中,UHPC层厚度一般为45-60mm,UHPC层与钢板间采用13×35mm(直径×高度)的短栓钉连接。由于特大跨径桥梁对自重极其敏感,为尽量减轻结构自重,可进一步减小轻型组合桥面结构中的UHPC层厚(如减薄至35mm),然而常规抗剪连接件难以满足此厚度要求。为此,笔者所在项目组提出了一种新型的抗剪连接件形式:将钢筋网局部焊接于正交异性钢桥面顶板表面上,形成钢筋网局部焊接抗剪连接件(以下简称焊接抗剪件),用以承担组合界面间的剪力和抗拔力。本文为探究钢-超薄UHPC组合结构中焊接抗剪件的静力与疲劳性能,主要完成了以下工作:(1)为研究焊接抗剪件的静力性能,进行了 12个不同焊缝长度及不同界面处理的静力推出试验,得到试件的荷载-滑移曲线、破坏模式以及抗剪承载力;采用ABAQUS软件进行了不同焊缝长度推出试件的有限元分析,分别模拟了焊缝剪断和纵筋拔出两种破坏模式。试验结果表明:焊接抗剪件极限承载力随着焊缝长度增加而提高;界面粘结对试件抗剪承载力并无显著影响,但会提高其弹性阶段抗剪刚度,提高幅度达50%;静力试验破坏受纵筋焊接长度比例影响有两种破坏模式,分别为焊缝剪断和纵筋拔出,两者均为脆性破坏。计算结果表明:基于材料损伤塑性理论,采用显示动态分析法计算得到不同焊缝长度及不同破坏模式的荷载-滑移曲线与试验值吻合较好。(2)采用疲劳推出试验,初步研究了25mm焊接抗剪件的疲劳性能。结果表明:焊接抗剪件在80MPa名义剪应力幅下循环加载至500万次未发生疲劳破坏,而随着加载次数增加,试件刚度缓慢下降;随后提高剪应力幅至96MPa后继续加载210万次,焊接抗剪件焊趾处钢板发生疲劳撕裂破坏,破坏源于母材的疲劳开裂,而UHPC板始终保持完好;基于数据分析,得到了动滑移增长速率以及焊接抗剪件抗剪刚度衰减系数的曲线方程;基于Miner疲劳累积损伤定律,换算得到焊接抗剪件200万次的疲劳强度为110.9MPa。(3)基于名义应力法对焊接抗剪件及焊趾附近钢面板进行疲劳评估验算。以润扬长江大桥为工程背景,采用ANSYS软件建立节段有限元模型。计算结果表明:当焊接抗剪件采用300mm×400mm(横桥向×纵桥向)布置时,两类细节(焊接抗剪件及其焊趾处钢顶板)均满足抗剪疲劳设计要求。