節(jié)段預制拼裝UHPC梁接縫抗剪性能試驗與理論研究.pdf

1、節(jié)段預制拼裝UHPC梁因具有結構更輕薄、施工更便捷、壽命更長久等特點，近年來得到不斷推廣應用。相比整體澆筑UHPC梁而言，節(jié)段預制拼裝UHPC梁最大的不同在于節(jié)段的接縫，接縫處混凝土結構界面分離，縱筋不連續(xù)，其力學性能和耐久性能是影響UHPC梁的整體受力的主要因素之一。本文主要研究UHPC接縫的抗剪性能，對34個接縫抗剪性能試件進行了試驗研究，并建立了有限元模型對接縫的各影響參數(shù)進行了分析探討，基于應力莫爾圓準則，考慮剪切面彎矩的影響，

2、對既有接縫抗剪承載力公式進行了改進。同時，考慮UHPC接縫的受力特點及斜裂縫面纖維的貢獻，提出了適用于UHPC接縫的直剪承載力計算公式。
　　1)不同混凝土強度及配纖率的混凝土接縫抗剪性能試驗研究
　　通過對29個接縫直剪試件和5個接縫彎剪復合作用試件的抗剪承載力試驗，研究分析了側向應力、混凝土強度、配纖率、鍵齒數(shù)量，鍵齒尺寸、鍵齒配筋形式及彎矩對接縫抗剪承載力、變形及破壞模式的影響。結果表明，側向應力、混凝土基體強度的提高

3、和鋼纖維的摻入能顯著提高接縫的抗剪承載力。UHPC多鍵齒接縫仍然存在折減效應，試驗所得多鍵齒折減系數(shù)約為0.76～0.84。大鍵齒接縫相比三鍵齒接縫在彈性階段的剛度雖然較低，但抗剪承載力提高了9.7％。在大鍵齒中配筋能進一步提高接縫開裂前的剛度和抗剪承載力，其中配筋形式1對接縫承載力的提升更有效，鍵齒接縫的剛度也有明顯提升。配筋形式2對接縫承載力的提升較少。大鍵齒接縫有承載力較高、便于拼裝和易于配筋等優(yōu)點，在拼裝梁接縫抗剪需求較大時建議

4、采用大鍵齒接縫。
　　2)UHPC接縫有限元模擬及影響參數(shù)分析
　　通過建立接縫有限元模型對接縫受力過程進行了研究，對本接縫試驗進行了驗證，并分別對UHPC接縫鍵齒傾角、鍵齒深度、側向應力、剪切面彎矩等進行了參數(shù)分析。結果表明有限元模擬解釋了試驗中觀察到的現(xiàn)象，揭示了鍵齒接縫的受力過程:對鍵齒所受主拉應力、側向應力、剪應力和變形的分析解釋了接縫面剝離現(xiàn)象;對三鍵齒、大鍵齒應力分布的分析解釋了多鍵齒的折減效應和大鍵齒承載力提升

5、的原因。有限元對接縫承載力的預測與試驗結果基本吻合，但對相對滑移的模擬偏小。進行UHPC鍵齒接縫的設計時:鍵齒深高比η應大于臨界值ηcritical，ηcritical約在0.05～0.1之間;鍵齒傾角α應小于臨界值αcritical，αcritical約在45°～60°之間，兩臨界值均隨側向應力的增加而增加。在側向應力較小時，剪切面彎矩對接縫的抗剪承載力無明顯影響，而在側向應力較大時，隨著剪切面彎矩的增加，接縫張開量逐漸增大，僅部分鍵

6、齒主要承力，抗剪承載力逐漸減小。
　　3)接縫抗剪承載能力計算方法研究
　　基于既有接縫直剪試驗數(shù)據(jù)進行了統(tǒng)計，對既有接縫承載力計算公式進行了評價。然后基于應力莫爾圓原理對接縫承載力計算公式進行推導，考慮了接縫剪切面彎矩對抗剪承載力的影響，提出了考慮彎矩影響的混凝土接縫抗剪承載力計算方法。之后研究了UHPC接縫的受力特點，對既有AASHTO接縫承載力計算公式進行了改進，同時探討了纖維對混凝土接縫抗剪承載力的增強機理，考慮纖維

7、混凝土及UHPC斜裂縫面的纖維項貢獻，提出了適用于UHPC接縫的抗剪承載力計算公式，并采用接縫試驗數(shù)據(jù)進行了驗證。
　　結果表明，接縫承載力與最大主拉應力破壞下的計算值接近，試件符合最大主拉應力破壞準則;UHPC接縫的抗剪承載力計算式的計算結果與試驗結果吻合良好，相比原有AASHTO公式更能較好的預測UHPC接縫的直剪承載力;考慮彎矩影響的計算式在計算多鍵齒干接縫抗剪承載力時，相比AASHTO公式與試驗值更加吻合。考慮纖維貢獻的纖