【摘 要】
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为综合解决桥梁伸缩缝结构中锚固区混凝土破损严重以及伸缩装置内埋件现场焊接工艺繁琐的难题,本文基于高性能材料UHPC（Ultra-high Performance Concrete）,提出了两种现场零焊接新型UHPC伸缩缝锚固接头构造形式:锚固新构造1中锚板一侧布置锚筋另一侧布置短焊钉,锚固新构造2中锚板两侧均布置短焊钉,且型钢侧向加设长焊钉。上述两种新构造中锚板与预埋钢筋均不焊接,而将两者错开布置
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为综合解决桥梁伸缩缝结构中锚固区混凝土破损严重以及伸缩装置内埋件现场焊接工艺繁琐的难题,本文基于高性能材料UHPC（Ultra-high Performance Concrete）,提出了两种现场零焊接新型UHPC伸缩缝锚固接头构造形式:锚固新构造1中锚板一侧布置锚筋另一侧布置短焊钉,锚固新构造2中锚板两侧均布置短焊钉,且型钢侧向加设长焊钉。上述两种新构造中锚板与预埋钢筋均不焊接,而将两者错开布置,随后浇筑锚固区UHPC。新方案简化了现场施工操作,使伸缩装置安装质量可视化。本文以某先简支后连续混凝土T梁桥为背景,依据该桥梁中使用的单缝式伸缩装置,对桥梁伸缩缝结构建立局部静力有限元模型,为伸缩装置静载试验提供布载依据;为探究所提出的两种新型伸缩装置锚固接头构造形式的锚固性能,并与传统伸缩缝接头进行对比,即锚板一侧布置锚筋另一侧与预埋钢筋现场焊接,锚固区浇筑SFRC（Steel Fiber Reinforced Concrete）,先后浇筑两批共12个1:1伸缩缝接头模型进行试验研究,并借助ABAQUS有限元软件对试验模型进行全过程分析,主要结果如下:（1）两种新型伸缩缝接头的结构刚度、强度、抗裂性能及锚固性能比传统伸缩缝接头均有明显提升。新构造1锚固区浇筑UHPC的试件初裂荷载和极限荷载分别为传统焊接试件的2.4倍和1.4倍;新构造2锚固区浇筑UHPC的试件初裂荷载和极限荷载分别为传统焊接试件的2.2倍和2.3倍。（2）锚固区混凝土采用UHPC的试件,表面裂缝分布相对集中,数量少且细;锚固区混凝土采用SFRC的试件,表面裂缝分布较为分散,数量多且宽。对比两种材料的弯拉性能,UHPC极限弯拉强度为SFRC的4.86倍,且裂后具有良好的延性。（3）新构造1锚固区浇筑UHPC的试件,UHPC对伸缩装置的粘结锚固能力相对于焊缝断裂极限承载力有较大富余,当锚固区混凝土对伸缩装置锚固性能可靠时,试件会发生焊缝断裂破坏,锚板安装是否偏心对结构受力几乎没有影响。（4）新构造2锚固区浇筑UHPC的试件,型钢侧向长焊钉的抗拉拔作用加强了伸缩装置与UHPC的连结,荷载作用下界面分离位移的发展得到有效限制,锚板应变明显减小,焊缝位置的受力得以改善,具有更高的承载能力。对比研究表明,两种新型伸缩缝接头构造形式在提高了伸缩装置的受力性能和锚固性能的同时具有施工便捷、现场零焊接、安装容差性高的优势,为桥梁伸缩缝的设计提供参考。（5）在静力试验基础上,以背景桥梁单缝式伸缩缝结构为基础,建立了传统焊接结构形式和UHPC锚固新构造1结构形式的伸缩装置局部静力有限元模型,分析了轮载作用在伸缩缝结构不同位置及不同伸缩量下伸缩装置受力情况,车轮经过型钢过程中,界面位移和焊缝应力均呈现先增大,而后稳定一定区段后开始下降的趋势;界面位移和焊缝应力随伸缩量增大而增大,进一步验证了UHPC锚固新构造应用于实际伸缩缝结构的可行性。
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