钢—超薄uhpc层轻型组合桥面性能研究

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1、学校代号10532学号S12011005分类号U443.32密级公开硕士学位论文钢－超薄UHPC层轻型组合桥面性能研究学位申请人姓名张松涛培养单位土木工程学院导师姓名及职称邵旭东教授学科专业桥梁与隧道工程研究方向大跨与新型桥梁结构研究论文提交日期2015年5月26日学校代号：10532学号：S12011005密级：公开湖南大学硕士学位论文钢－超薄UHPC层轻型组合桥面性能研究学位申请人姓名：张松涛导师姓名及职称：邵旭东教授培养单位：土木工程学院专业名称：桥梁与隧道工程论文提交日期：2015年5月26日论文答辩日期：2015年5月29

2、日答辩委员会主席：刘光栋教授Researchonlight-typecompositebridgedecksystemwithsteelandultra-thinUHPClayerbyZHANGSongtaoB.E.(HunanUniversity)2012AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinBridgeandTunnelEngineeringintheGraduateSchoolofHuna

3、nUniversitySupervisorProfessorSHAOXudongMay,2015湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进打研巧所取得的研究成果。除了义中特别加１义标注引用的内容外，本论义不包含任何巧化个人或集体己经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出垂嬰页献的个人和集化，均已在文中明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律巧果由本人承担。作巧辖名：円规姊年＾月日学位论文版权使用授权书本学位论文作巧完全ｒ解学校有关保歯、化用学位论义的规定，同忘学校保

4、留并向凹家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论义被查閒和借阅。ｎ本人授权湖南大学ｊ抖将本学位论文的全部或部分内容編入有关数据库进巧椅索，ｎｊ封采用影印、缩印或巧描等复制子段保存和汇编本学位论文。本学化论义陆子１、保密□。，巧年解密后巧用木授权书２、不保密囚。＂＂Ｃ请化上相垃方框内打７）為作存签名：日期典Ｃ年月／円多＾；ｆ导帅签名：曰期如《年房月ｆ哀鬥钢－超薄UHPC层轻型组合桥面性能研究摘要为了将更薄的超高性能混凝土UHPC（Ultra－HighPerformanceConcre

5、te）层与正交异性钢桥面组合形成正交异性钢桥面－超薄UHPC层轻型组合桥面（以下简称为钢－超薄UHPC组合桥面），使之适用于设计铺装层较薄（50mm～55mm）的桥面结构，而尽量不改变原桥梁结构的受力状态，本文对钢－超薄UHPC组合桥面结构的基本性能进行了研究。钢－超薄UHPC组合桥面就是将薄至35mm的UHPC层与正交异性钢桥面板结合形成组合结构，并将UHPC层内的钢筋网直接焊接于正交异性钢桥面顶板上，用以承担两者之间的剪力。除了35mm的UHPC层外，组合桥面整体还包括铺设在UHPC层上15～20mm厚的磨耗层。这种组合桥面结构

6、需要在保证其安全性、耐久性等基本使用性能的前提下，通过降低自身的厚度，扩大适用范围，从而同时达到增加桥面刚度，降低了正交异性钢桥面的疲劳开裂风险，避免采用传统沥青铺装时出现的铺装层病害问题。本文是以润扬长江公路大桥南汊悬索桥作为研究对象，拟对其正交异性钢桥面进行钢－超薄UHPC组合桥面板方案的研究，本论文主要完成了以下工作：（1）论述了传统正交异性钢桥面板及其铺装的病害问题，提出了钢－超薄UHPC组合桥面方案，阐述其构造特点和在组合桥面设计中的必要性。（2）利用有限元软件Midas对润扬长江大桥的钢－超薄UHPC组合桥面方案进行整体

7、计算。计算结果表明，采用组合桥面对大桥整体受力影响很小，对结构整体安全性基本没有影响。（3）利用ANSYS有限元软件对钢－超薄UHPC组合桥面进行了基于热点应力法的局部轮载分析，使用国内规范规定的汽车荷载对组合桥面进行分析，由分析的结果得知，35mm厚UHPC层对正交异性钢桥面板受力性能改善明显，钢桥面顶板应力幅下降达到68.72%，U肋和横隔板应力幅下降接近11.98%到32.38%，因此可大大降低钢桥面板疲劳开裂风险。同时计算得出的UHPC层表面最大拉应为7.48MPa，横桥向最大拉应力为7.36MPa。（4）对35mm厚UHP

8、C层组合板进行横桥向抗弯试验研究，试验结果表明：UHPC层的开裂强度和极限强度与其截面配筋率密切相关。随着配筋率的增大，抗弯强度逐渐提高，开裂应力也逐渐增大。B5试件UHPC表层最小开裂应力已经达到了26.3MPa，是理论计算中横桥向