UHPC-NC组合梁桥抗弯性能试验及有限元分析

发布时间：2022-02-17 10:14

　　在中小跨径桥梁中,混凝土桥梁受混凝土材料本身限制,结构自重大,形式较为单一,同时存在梁体开裂、耐久性差等病害;而钢结构桥梁普遍存在锈蚀和疲劳等病害,因而后期维护费用较高,并且现场作业量较大,装配化率有待提高。探索造型美观、施工便捷、装配化程度高、耐久性强、经济环保、后期维护费用少、全寿命周期内经济性好,适用于中、小跨径桥梁的新型结构形式,已成为当前工程界亟待研究解决的重大挑战。对此,本文提出了一种新型装配式双工字型超高性能混凝土（Ultra-high Performance Concrete,UHPC）-普通混凝土（Normal Concrete,NC）组合梁结构形式,并参考现行规范和法国UHPC规范进行了验算,同时建立有限元模型进行了仿真分析。本文主要工作和结论如下:（1）根据依托工程,提出了30m跨径的UHPC-NC组合桥方案,与传统C50预应力T形梁桥相比,UHPC-NC组合桥的每平米自重只有传统预应力T梁的70.7%。本文还对依托工程进行了初步设计计算,主要参考国内现行相关规范和法国UHPC规范,对承载力能力极限状态下的抗弯承载能力、抗剪承载能力和正常使用极限状态下的裂缝宽度进... 

【文章来源】：湖南大学湖南省211工程院校985工程院校教育部直属院校

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 超高性能混凝土(UHPC)概述
        1.2.1 超高性能混凝土的定义
        1.2.2 力学性能
        1.2.3 耐久性
        1.2.4 收缩徐变性能
    1.3 UHPC材料在桥梁中的应用
        1.3.1 北美地区
        1.3.2 欧洲地区
        1.3.3 其他地区
    1.4 UHPC-NC组合梁桥概述
        1.4.1 UHPC-NC组合桥设计背景
        1.4.2 UHPC-NC组合桥概念设计
    1.5 本文主要研究内容
第2章 UHPC-NC组合梁桥的设计与分析
    2.1 概述
    2.2 UHPC-NC组合结构设计方案
        2.2.1 工程项目背景
        2.2.2 传统C50预应力T梁方案
        2.2.3 UHPC-NC组合结构方案
        2.2.4 方案对比
    2.3 设计理论及方法
    2.4 计算模型
        2.4.1 材料本构关系
        2.4.2 作用效应组合
    2.5 抗弯承载能力验算
        2.5.1 基本假定
        2.5.2 相对界限受压区高度
        2.5.3 基本计算公式
        2.5.4 承载能力计算
    2.6 抗剪承载能力验算
        2.6.1 基本假定
        2.6.2 基本计算公式
        2.6.3 抗剪承载能力计算
        2.6.4 结合面抗剪承载能力计算
    2.7 裂缝宽度验算
        2.7.1 基本假定
        2.7.2 计算公式
        2.7.3 裂缝宽度计算
    2.8 本章小结
第3章 UHPC-NC组合梁抗弯试验研究
    3.1 试验目的与概述
    3.2 试验模型
        3.2.1 试验梁设计
        3.2.2 试验梁制作
        3.2.3 测试内容
        3.2.4 试验装置
    3.3 试验结果分析
        3.3.1 材性试验
        3.3.2 荷载变形响应
        3.3.3 荷载应变响应
        3.3.4 裂缝发展
    3.4 结果比较
    3.5 本章小结
第4章 试验梁有限元分析
    4.1 概述
    4.2 有限元模型
        4.2.1 模型选择
        4.2.2 单元选取
        4.2.3 相互作用模拟
        4.2.4 本构模型
        4.2.5 混凝土塑性损伤模型参数确定
    4.3 有限元分析结果
        4.3.1 荷载-跨中挠度曲线
        4.3.2 荷载-应变响应
        4.3.3 裂缝分布
    4.4 参数分析
        4.4.1 钢筋直径
        4.4.2 钢筋屈服强度
        4.4.3 UHPC抗拉强度
        4.4.4 UHPC抗压强度
        4.4.5 桥面板强度等级
    4.5 本章小结
第5章 两阶段受力组合梁抗弯性能的影响因素分析
    5.1 概述
    5.2 有限元模型
    5.3 二阶段受力影响分析
    5.4 材料参数影响分析
    5.5 本章小结
结论与展望
参考文献
致谢
附录A(攻读学位期间所发表的学术论文目录)


【参考文献】：
期刊论文
[1]预制超高性能混凝土π形梁桥的设计与初步试验[J]. 邵旭东,管亚萍,晏班夫.  中国公路学报. 2018(01)
[2]RPC-NC组合梁弯曲承载力的影响因素[J]. 鞠彦忠,孙启健,王德弘,白俊峰.  实验力学. 2017(06)
[3]超高性能混凝土在国内外桥梁工程中的研究与应用进展[J]. 邵旭东,邱明红,晏班夫,罗军.  材料导报. 2017(23)
[4]超高性能混凝土结构的设计方法[J]. 方志,郑辉,杨剑,苏捷,黄政宇.  建筑科学与工程学报. 2017(05)
[5]铁路大跨度活性粉末混凝土简支梁截面形式研究[J]. 刘琛.  铁道建筑. 2017(07)
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[7]2016年交通运输行业发展统计公报[J].   交通财会. 2017(05)
[8]预应力RPC-NC叠合梁挠度试验及计算方法[J]. 季文玉,李旺旺,过民龙,王珏.  吉林大学学报(工学版). 2018(01)
[9]预应力RPC-NC结合梁裂缝试验研究[J]. 李旺旺,季文玉.  桥梁建设. 2017(01)
[10]RPC-NC组合梁界面受力性能研究[J]. 季文玉,过民龙,李旺旺.  中国铁道科学. 2016(01)

硕士论文
[1]RPC-NC叠合梁动力性能研究[D]. 曹道武.北京交通大学 2015
[2]RPC-NC叠合梁疲劳性能分析[D]. 薛晓博.北京交通大学 2015
[3]节段拼装活性粉末混凝土箱梁桥力学性能与施工控制研究[D]. 魏亚雄.湖南大学 2015
[4]RPC-NC叠合结构结合面抗剪性能试验研究[D]. 贾占坤.北京交通大学 2014
[5]RPC-NC组合截面梁收缩徐变变形差对梁体性能的影响分析[D]. 郑润国.北京交通大学 2014
[6]活性粉末混凝土（RPC）预应力叠合梁试验研究[D]. 马远荣.湖南大学 2002
[7]活性粉末混凝土基本力学性能的试验与研究[D]. 单波.湖南大学 2002



本文编号：3629253