超高性能混凝土對輕型組合橋面結(jié)構(gòu)疲勞壽命的影響研究.pdf

1、正交異性鋼橋面板具有重量輕、承載能力高、施工快、整體性強等優(yōu)點，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于世界各國大跨徑鋼橋中。然而，大量的工程實踐表明，正交異性鋼橋面板存在兩大技術(shù)難題:鋼結(jié)構(gòu)疲勞開裂和鋪裝層損壞。國內(nèi)外研究人員通過幾十年的探索，進(jìn)行了很多有益的嘗試，但仍未能從根本上解決上述難題。為此，筆者所在的研究團(tuán)隊提出將具有高彈性模量、高抗拉強度的配筋超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concrete，簡稱UHPC)引入正交異性

2、鋼橋面板中，形成“輕型組合橋面板結(jié)構(gòu)”，以期解決上述兩種病害。
　　本文基于虎門懸索橋橋面改造工程，對“輕型組合橋面結(jié)構(gòu)”的疲勞性能進(jìn)行了研究，主要完成了以下工作:
　　(1)綜述了傳統(tǒng)鋼橋面的使用現(xiàn)狀、病害及病害原因，對UHPC材料性能進(jìn)行介紹，并引入輕型組合橋面結(jié)構(gòu)的概念。
　　(2)系統(tǒng)全面地綜述了鋼橋疲勞理論:鋼橋抗疲勞設(shè)計方法、鋼橋疲勞壽命評估S-N曲線、鋼橋疲勞驗算方法等。闡明了鋼橋面的三大基本體系。

3、>　　(3)利用ANSYS有限元軟件建立了虎門懸索橋鋼箱梁局部梁段疲勞分析模型。利用熱點應(yīng)力法，分別對0mm、45mm、60mm厚度UHPC層情形，鋼橋面常見焊接和非焊接易疲勞開裂細(xì)節(jié)，進(jìn)行應(yīng)力幅計算。并對采用45mm厚度UHPC層的輕型組合橋面板進(jìn)行了疲勞壽命評估。分析結(jié)果表明:輕型組合橋面板中UHPC層對于面板與縱肋連接細(xì)節(jié)與縱肋對接細(xì)節(jié)，應(yīng)力幅改善作用很大，而對其余細(xì)節(jié)，其改善程度相對較小。采用45mm厚UHPC層時，中車道累計通

4、過8，035，868輛330kN標(biāo)準(zhǔn)疲勞車后，橫隔板與U肋相交處將出現(xiàn)隔板疲勞開裂現(xiàn)象。
　　(4)基于虎門大橋橋面板條帶足尺模型，設(shè)計并開展靜載破壞試驗與疲勞試驗。靜載試驗表明:UHPC材料在開裂后具有應(yīng)變強化現(xiàn)象，并且表現(xiàn)出很長一段延性;在受拉線彈性設(shè)計中，其彈性模量建議取值40.1GPa。疲勞試驗結(jié)果表明:在UHPC層應(yīng)力幅為9.8MPa～24.3MPa的疲勞荷載作用下，歷經(jīng)3，101，389次疲勞循環(huán)，UHPC層表面未見可