超高性能混凝土节段预制拼装桥梁接缝受力性能及设计方法研究

Ultra-high performance concrete (UHPC) is expected to provide an effective solution to make concrete bridges light-weighted, high-strengthened and durable. Precast concrete segmental bridges (PCSB) is undoubtedly a valid way to promote the application of UHPC in bridge engineering because it doesn’t need steam curing in construction building site. Joints between segments in PCSB require special attention in design and construction. These joints introduce discontinuity in the bridge. The applicant intends to find out the reasonable forms and structural measures of joints in UHPC PCSB under different loading conditions through the FEM analysis, laboratory experiments and theoretical analysis. Meanwhile, calculation models and design formulas about static properties of the joints of PCSB will be proposed. The static properties under bending and shear includes failure mode and ultimate load. In addition, the fatigue performance and S-N curves of different forms of joints will be acquired. The research will provide a theoretical and experimental basis for the application of UHPC in bridge engineering.

超高性能混凝土（UHPC）以其良好的材料性能有望为混凝土桥梁向轻质、高强、耐久发展方向提供有效的解决方案。但UHPC构件一般需高温蒸养，其材料性能才能得到更充分地发挥，而这恰好适合桥梁快速化建设的特点，因此采用节段预制拼装施工方式是推广UHPC在桥梁工程应用的有效途径。节段预制拼装桥梁在构造上一个显著的特点是节段间存在拼接缝，接缝是预制拼接桥梁的薄弱环节，也是研究的重点和难点。申请者拟结合数值模拟、室内试验及理论分析，获取不同形式接缝的直剪、弯剪组合、疲劳破坏特征和S-N曲线，探讨UHPC节段间接缝静力和疲劳受力破坏机理，建立不同受力情况下接缝的理论分析模型，并提出设计方法，进而得出UHPC预制桥梁节段接缝位置的合理构造形式。为推广超高性能混凝土在桥梁工程中的应用提供理论及试验基础。

超高性能混凝土（UHPC）以其良好的材料性能有望为混凝土桥梁向轻质、高强、耐久发展方向提供有效的解决方案。采用节段预制拼装施工方式是推广UHPC在桥梁工程应用的有效途径。节段间接缝将起着传递界面剪力及压力的作用，是预制拼装桥梁的受力薄弱环节，接缝的受力机理研究是节段预制拼装桥梁研究的重点和难点。项目结合数值模拟、室内试验及理论分析，研究了节段接缝受弯、受剪、受疲劳的性能。共完成了5组试验梁破坏试验、16组UHPC节段接缝直剪试验、58个斜剪试验、11组疲劳试件。编制了可考虑弯剪耦合作用的UHPC配筋构件非线性分析程序，提出了UHPC预制拼接构件抗弯承载力和设计方法计算公式，提出了弯剪组合作用下UHPC斜截面受剪性能计算方法和设计公式，对UHPC接缝构件的疲劳破坏特征进行了试验和理论研究，提出适用于UHPC节段预制拼接桥梁的合理接缝形式。依托本项目，共申请专利8项，接收发表论文7篇（其中SCI论文2篇），部分成果被湖南省工程建设地方标准《活性粉末混凝土结构技术规程》（DBJ/T 325-2017）采纳。本项目研究成果将为推广超高性能混凝土在桥梁工程中的应用提供理论及试验基础。