齿槽钢桥面_PVA-ECC铺装层抗剪性能试验研究

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1、分类号:学校代码:10128UDC:学号:20151800161硕士学位论文（学生类别：全日制专业型硕士研究生学位类别：工程硕士领域名称：建筑与土木工程论文题目：齿槽钢桥面/PVA-ECC铺装层抗剪性能试验研究英文题目：StudyonShearResistanceofPVA-ECCinAlveolarBridgeDeckPavement学生姓名：梁铭杨导师姓名：刘曙光教授二○一八年四月内蒙古工业大学硕士学位论文摘要本文针对国内外钢桥面铺装层存在的铺装层变形、脱层及强度失效等问题，提出材料及结构两方面优化措施，并提出合理的齿槽钢桥面/PVA-ECC铺装层结构。通过压剪试验，分析

2、齿间距、齿宽度及齿高度三个试验参数，对PVA-ECC铺装层的破坏形态、剪切强度τ、τ-δ曲线、切向特征长度δ0、剪切模量K0的影响。通过DIC数字图像相关技术对试件位移场、应变场进行分析，并利用ABAQUS有限元分析软件针对钢桥面铺装层进行模拟，对比不同铺装层结构的受力特点，现得出结论如下：（1）PVA-ECC材料与钢桥面板齿槽结构左侧脱层后，仍保持高抗剪强度及韧性。（2）齿槽钢桥面/PVA-ECC铺装层结构τ-δ曲线主要包含五个阶段：接触阶段、线性增长阶段、非线性屈服阶段、二次屈服阶段以及滑移阶段。切向特征长度δ0随齿间距的增加，先增大后减小，剪切强度τ、切向特征长度δ0随

3、齿宽度和高度的增加而增大，齿高度对τ、δ0影响显著性最高，剪切模量K0主要取决于铺装材料剪切模量。（3）通过DIC数字图像相关技术可知，在齿槽钢桥面/PVA-ECC铺装层中，铺装层随高度降低位移减小。齿结构承担大部分剪力，将荷载传递给钢桥面，减小PVA-ECC与钢桥面板的剪力。（4）剪跨比λ0对的铺装层破坏特征有明显影响。通过引入法向影响系数β，得出理论剪跨比λ0<1时齿槽钢桥面/PVA-ECC铺装层的抗剪承载力较大，但易发生斜压破坏，并建议采用剪跨比为1<λ0<3的齿槽结构，既发挥材料与结构的优点同时防止脆性破坏。（5）使用DIC分析得出环氧碎石结构中粘结层承担了主要的切向

4、应力，而铺装材料并未参与抵抗切向应力。齿槽结构τmax为环氧碎石结构的10倍，切向特征长度δ0高出0.1~0.4mm。（6）利用ABAQUS有限元分析齿槽钢桥面/PVA-ECC铺装层中应力分布规律，以及主应力方向。得出齿槽结构铺装层在各切面中应力分布相较于剪力钉结构更均匀合理。关键词：齿槽钢桥面；PVA-ECC铺装层；DIC数字图像相关；ABAQUS有限元分析I内蒙古工业大学硕士学位论文AbstractThispaperaimsatsolvingproblemofpavementlayerdeformation,delaminationandstrengthfailureat

5、domesticandoverseassteelbridgedeckpavements.Thispaperputsforwardareasonablealveolarbridgedeck/PVA-ECCpavementstructure.Throughcompressionandsheartests,threetestparametersoftoothspacing,toothwidthandtoothheightwereanalyzed.Thefailuremorphology,shearstrengthτ,τ-δcurve,tangentialfeaturelengthδ

6、0,andshearmodulusK0ofPVA-ECCpavementwereanalyzed.TheDICdigitalimagecorrelationsoftwarewasusedtoanalyzethedisplacementfieldandstrainfieldofthetestspecimens,andtheABAQUSfiniteelementanalysissoftwarewasusedtosimulatethesteelbridgedeckpavementandcomparethestresscharacteristicsofdifferentpavemen

7、tlayerstructures,nowdrawthefollowingconclusions:(1)AfterPVA-ECCmaterialdetachmentingthealveolarofbridgedeckstructure,itstillmaintainshighshearstrengthandtoughness.(2)Theτ-δcurveofthealveolarbridgedeck/PVA-ECCpavementlayermainlyincludesfivephases:contactp