预制节段拼装波形钢腹板RPC箱梁抗弯性能研究

本课题结合目前波形钢腹板箱梁和活性粉末混凝土(RPC)的研究现状和成果，提出了预制节段拼装波形钢腹板RPC箱梁这一新型桥梁结构的设想。这种结构将波形钢腹板和高性能的RPC材料有机结合在一起，通过预制节段拼装和体外预应力的施工方式，使整个结构具有高强、轻型、耐久、环保和施工便捷的特点。通过本项目的研究，建立符合RPC材性、波形钢腹板构造特点和节段连接方式的抗弯性能全过程分析模型和计算方法，并通过室内模型试验进行验证和修正，对于影响抗弯性能的主要影响参数进行定性分析。全过程分析模型可为此类结构的分析提供依据和计算方法，模型试验可验证和修正全过程模型。通过本项目的研究可以进一步明确这种新结构的基本力学性能，探讨其工程应用的可行性，并对相关领域的研究工作起到抛砖引玉的作用。

本课题以波形钢腹板预应力混凝土箱梁和活性粉末混凝土(RPC)的研究现状和成果为基础，提出了预制节段拼装波形钢腹板RPC箱梁这一新型桥梁结构的设想。课题首先进行了RPC材料抗压与抗弯力学性能试验，进一步明确了RPC材料强度、弹性及塑性指标，提出了基于有限元分析的RPC受压本构关系；其次，考虑RPC材料非线性、波形钢腹板构造特点以及箱梁节段连接方式，利用通用有限元分析软件Abaqus对波形钢腹板RPC箱梁受力全过程进行了分析，并结合室内模型试验对这一新型结构的基本力学性能进行了深入研究，验证了有限元分析方法的有效性以及模型试验的正确性；然后根据试验修正后的有限元模型对波形钢腹板RPC箱梁抗弯性能的主要因素进行了参数分析，揭示了各项参数对波形钢腹板RPC箱梁应力、挠度以及体外束应力增量等影响的变化规律；最后，以实际工程中波形钢腹板普通混凝土箱梁桥为原型，进行了波形钢腹板体外预应力RPC箱梁结构的试设计，探讨了其工程应用的可行性。