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Constitutive Behavior of the Interface between UHPC and Steel Plate without Shear Connector:From Experimental to Numerical Study
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作者 Zihan Wang Boshan Zhang +2 位作者 Hui Wang Qing Ai Xingchun Huang 《Computer Modeling in Engineering & Sciences》 SCIE EI 2024年第8期1863-1888,共26页
The application of ultra-high performance concrete(UHPC)as a covering layer for steel bridge decks has gained widespread popularity.By employing a connection without a shear connector between the steel plate and UHPC,... The application of ultra-high performance concrete(UHPC)as a covering layer for steel bridge decks has gained widespread popularity.By employing a connection without a shear connector between the steel plate and UHPC,namely,the sandblasted interface and the epoxy adhesive with sprinkled basalt aggregate interface,the installation cannot only be simplified but also the stress concentration resulting from the welded shear connectors can be eliminated.This study develops constitutive models for these two interfaces without shear connectors,based on the interfacial pull-off and push-out tests.For validation,three-point bending tests on the steel-UHPC composite plates are conducted.The results indicated that the proposed bilinear traction-separation model for the sandblasted interface and the trapezoidal traction-separation model for the epoxy adhesive with sprinkled basalt aggregate interface can generally calibrate the interfacial behavior.However,the utilization of the experimentally determined pure shear strength underestimates the load-carrying capacity of the composite plates in the case of three-point bending tests.By recalling the Mohr-Coulomb criterion,this underestimation is attributed to the enhancement of the interface shear strength by the presence of normal stress. 展开更多
关键词 Cohesive zone model interfacial behavior finite element simulation uhpc steel plate
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型钢-UHPC轻型组合桥面板及其抗弯性能研究 被引量:2
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作者 邵旭东 蔡文涌 +1 位作者 曹君辉 刘梦麟 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第6期152-168,共17页
正交异性钢桥面是目前800m以上国内外特大跨径钢桥的唯一选择,主因是自重轻、强度高、架设方便。但其存在疲劳开裂风险大、运维成本高的缺点。随着高性能材料UHPC的研发和应用,为构建自重轻、病害少、经济性好的桥面新结构提供了可能性... 正交异性钢桥面是目前800m以上国内外特大跨径钢桥的唯一选择,主因是自重轻、强度高、架设方便。但其存在疲劳开裂风险大、运维成本高的缺点。随着高性能材料UHPC的研发和应用,为构建自重轻、病害少、经济性好的桥面新结构提供了可能性。经过多年研究,作者提出一种新型桥面板结构——型钢-UHPC轻型组合桥面结构,将型钢、钢板条与UHPC组合,桥面板的形成无任何板件焊接,因而具有高抗疲劳性,且与传统钢桥面相比,自重持平、造价减半,可作为除“正交异性钢桥面”外的“第二种”大跨径钢桥的桥面结构方案。该文研究这种轻型组合桥面板预制板及横向接缝的抗弯性能,制作4个条带模型(包括2个预制板试件和2个接缝试件),开展三点弯曲的横向接缝负弯矩试验和预制板正弯矩试验,并对试验结果进行分析;基于“条带法”建立预制板试件极限承载力计算模型,提出接缝试件的UHPC开裂名义拉应力计算方法;基于某斜拉桥应用实例,进行整体计算和局部计算,验证新型组合桥面结构在实桥上应用的可行性。研究结果表明:(1)型钢与UHPC间在极限状态前相对滑移非常小,具有良好的协同受力性能;(2)预制板试件的正弯矩极限承载力以型钢屈服控制,而接缝试件负弯矩极限承载力以UHPC开裂和加密钢筋断裂控制;(3)接缝试件的“T形”接缝、加密钢筋、燕尾形的企口、交错式切割型钢钢条等构造设计对接缝整体抗弯拉性能有很好的提高效果;(4)预制板试件极限承载力计算模型所得计算值与试验值吻合良好,该模型搭配名义拉应力计算方法,可帮助工程实际问题的设计与应用;(5)试验结果与实桥的有限元计算值相比,新型桥面结构均有1.3倍以上的安全系数,新型组合桥面应用于实桥具有可行性。 展开更多
关键词 桥梁工程 型钢-uhpc组合桥面结构 三点弯曲试验 接缝构造 承载能力 裂缝宽度
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部分充填式窄幅钢箱-UHPC组合梁抗剪试验研究 被引量:1
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作者 莫时旭 熊豪 +1 位作者 郑艳 柴龙杰 《河南理工大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2024年第1期157-164,195,共9页
目的为研究部分充填式窄幅钢箱-UHPC组合梁的抗剪性能,方法对4根倒置组合梁试件通过三点加载方式进行了静载试验,通过研究其负弯矩作用下的破坏形态及变形特征,得到了组合梁的荷载-挠度曲线、应变分布、荷载-滑移曲线、最终破坏形态等... 目的为研究部分充填式窄幅钢箱-UHPC组合梁的抗剪性能,方法对4根倒置组合梁试件通过三点加载方式进行了静载试验,通过研究其负弯矩作用下的破坏形态及变形特征,得到了组合梁的荷载-挠度曲线、应变分布、荷载-滑移曲线、最终破坏形态等。结果试验研究结果表明:UHPC翼板显著提升了组合梁的变形能力和极限承载力;相较于试件SUCB-3(NC翼板),试件SUCB-1(1/2UHPC翼板和SUCB-4(全UHPC翼板))的承载力分别提高了18.2%和27.3%,变形能力则分别增强了38.02%和41.2%;钢纤维的添加能有效地抑制翼板裂缝的开展,钢纤维掺量从0提高到2%,试件的最大裂缝宽度从1.06 mm降低到0.92 mm,变形能力增强了23.61%,承载力则提高了4%。结论提出了考虑钢箱、UHPC翼板和充填混凝土贡献的组合梁抗剪承载力计算公式。 展开更多
关键词 窄幅钢箱-uhpc组合梁 静载试验 抗剪承载力 钢纤维掺量
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平钢板-UHPC组合桥面板纵向抗负弯性能试验研究 被引量:1
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作者 李传习 肖和育 +3 位作者 贺龙飞 施宇 冯浩轩 裴必达 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2024年第3期91-105,共15页
某大桥次边跨及中跨主梁为钢-UHPC组合梁,钢-UHPC组合梁的桥面板首次采用一种通过PBL剪力键将8 mm平钢板与15 cm的UHPC层连接起来的新型组合桥面体系。为了探究该桥新型钢-UHPC组合桥面板抗负弯矩性能与安全性,完成了2块足尺模型的静力... 某大桥次边跨及中跨主梁为钢-UHPC组合梁,钢-UHPC组合梁的桥面板首次采用一种通过PBL剪力键将8 mm平钢板与15 cm的UHPC层连接起来的新型组合桥面体系。为了探究该桥新型钢-UHPC组合桥面板抗负弯矩性能与安全性,完成了2块足尺模型的静力性能试验,进行了桥梁整体受力和桥面板局部受力计算,以及桥面板抗负弯矩极限承载力构成分析。结果表明:UHPC名义开裂强度达8.90 MPa以上,其值远大于实桥荷载作用下UHPC层上缘的纵桥向最大拉应力,组合桥面板负弯矩抗裂性能良好,能满足工程需求;组合桥面板抗负弯承载力的计算,UHPC受拉本构宜采用三折线模型,抗负弯承载力简化计算的UHPC受拉区等效均布应力折减系数可取0.76,抗负弯承载力状态的受压钢板受力仍处于线弹性阶段,抗负弯破坏模式与抗正弯明显不同,为受拉钢筋拉断;PBL剪力键能保证了钢板与UHPC板整体共同受力;组合桥面板在负弯矩作用下的延性良好,裂宽增长缓慢,UHPC的名义极限强度达名义开裂强度的4.1倍以上,到达极限荷载后,组合板承载力没有明显下降。 展开更多
关键词 平钢板-uhpc组合桥面板 纵向受弯 有限元 足尺模型试验 界面滑移 uhpc特征强度 极限承载力构成
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薄壁型钢UHPC组合箱梁受弯性能试验研究
5
作者 刘晓春 邹彩丽 +3 位作者 胡文飞 郭风琪 朱志辉 余志武 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期3887-3897,共11页
提出一种新型薄壁型钢UHPC组合箱梁,开展了6根薄壁型钢UHPC组合箱梁与1根薄壁型钢箱梁对比梁的四点弯曲静载试验,利用三维数字图像相关测量技术对箱梁的应力-应变与变形及裂缝性能进行测试分析。研究结果表明:外包UHPC能使薄壁型钢箱梁... 提出一种新型薄壁型钢UHPC组合箱梁,开展了6根薄壁型钢UHPC组合箱梁与1根薄壁型钢箱梁对比梁的四点弯曲静载试验,利用三维数字图像相关测量技术对箱梁的应力-应变与变形及裂缝性能进行测试分析。研究结果表明:外包UHPC能使薄壁型钢箱梁的破坏形态由局部压屈破坏转变为底部薄壁型钢下翼缘及纵筋先后达到屈服后顶部UHPC压碎的正截面受弯破坏;外包50 mm厚UHPC的未配纵筋与箍筋的组合箱梁试件XL2的正截面受弯承载力比薄壁型钢箱梁试件XL1的对应值提升77.5%;薄壁型钢表面焊接了纵筋与箍筋的组合箱梁试件XL3~XL7的整体协同工作性能得到了大幅度提升,其中,XL4试件的正截面受弯承载力比未配纵筋与箍筋的XL2试件的对应值提升了178.8%;增大薄壁型钢壁厚与外包UHPC层厚度也能在一定程度上提高薄壁型钢UHPC组合箱梁的正截面受弯承载力与抗裂能力。 展开更多
关键词 uhpc组合箱梁 受弯性能 四点弯曲静载试验 数字图像相关
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钢-UHPC结合段PBL连接件和钢梁端面承压联合作用研究
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作者 杨俊 李克阳 +2 位作者 周建庭 冷景晨 邹杨 《重庆交通大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1-8,16,共9页
钢-混结合段作为钢梁和混凝土连接为整体的核心部件,传力构件的受力性能对钢-混凝土结合段至关重要。为提高结合段的力学性能,进行了仅有钢梁端面承压、PBL连接件和两者联合作用3组推出试验。结果表明:3组试件最终破坏裂缝分布均为钢梁... 钢-混结合段作为钢梁和混凝土连接为整体的核心部件,传力构件的受力性能对钢-混凝土结合段至关重要。为提高结合段的力学性能,进行了仅有钢梁端面承压、PBL连接件和两者联合作用3组推出试验。结果表明:3组试件最终破坏裂缝分布均为钢梁端面侧“八”字形分布;钢梁端面组(D组)试件破坏模式主要为UHPC的开裂破坏而失效,PBL连接件组(P组)和联合作用组(PD组)试件主要是贯穿钢筋的剪切破坏而失效;3组试件的荷载-滑移曲线均包含弹性、裂缝开展和屈服3个阶段,由于贯穿钢筋和UHPC榫具有抑制裂缝开展和提高试件延性的作用,P组和PD组试件裂缝开展阶段较D组更短,屈服阶段更长,延性更好。对荷载-滑移曲线进行拟合,提出了钢梁端面承压和PBL连接件承载力随滑移量变化的计算公式。引入滞后滑移差Δs_(j),当Δs_(j)=0~0.67 mm时,联合作用计算结果偏于安全。计算得到钢梁端面承压传力比例约为43%,PBL连接件传力比例约为57%,两者传力效果基本相当。利用UHPC作为外包混凝土时,建议采用承载能力更高的贯穿钢筋,以充分发挥UHPC的高强性能,从而提高结合段的承载能力。 展开更多
关键词 桥梁工程 钢-混组合结构 uhpc 结合段 PBL连接件 传力比例
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钢-UHPC组合桥面板横向负弯矩区受弯性能研究 被引量:1
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作者 方志 武霄楠 +3 位作者 谭星宇 廖原 阳晏 唐守峰 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期112-124,共13页
为明确横向负弯矩作用下,剪力键形式、接缝设置情形、配筋率和钢混界面黏结状态等参数对钢-超高性能混凝土(ultra-high-performance concrete,UHPC)组合板受力性能的影响,完成了8块组合板局部足尺模型静力弯曲试验及有限元参数分析。试... 为明确横向负弯矩作用下,剪力键形式、接缝设置情形、配筋率和钢混界面黏结状态等参数对钢-超高性能混凝土(ultra-high-performance concrete,UHPC)组合板受力性能的影响,完成了8块组合板局部足尺模型静力弯曲试验及有限元参数分析。试验结果表明:开孔板(perfobond leiste,PBL)试件的名义开裂强度(对应最大裂缝宽度为0.05 mm)较栓钉试件提高16.8%;矩形齿缝试件的名义开裂强度较整浇试件降低16%~23%;UHPC层钢筋配筋率从1.96%增加到2.82%时,名义开裂强度提高16.2%;钢板-UHPC界面涂油除黏PBL试件的初裂强度和名义开裂强度较界面黏结试件分别降低10.1%和5.8%。数值分析结果表明:PBL贯穿钢筋的存在、PBL和栓钉间距的减小能有效提高组合板的开裂后刚度;PBL开孔钢板上的孔径和孔间距对组合板的受力性能影响较小。 展开更多
关键词 桥梁工程 超高性能混凝土(uhpc) 组合板 剪力键 受弯性能
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板厚对UHPC薄板抗弯性能的影响
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作者 马先伟 马怡彤 +4 位作者 董恩来 侯海洋 尤培波 宋帅奇 杨乐乐 《材料科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期76-83,共8页
薄壁薄板结构是超高性能混凝土(UHPC)一个重要应用,而厚度减小会影响到钢纤维的取向和分布,并直接影响力学性能,如抗弯性能等。对5~50 mm UHPC薄板的抗弯性能进行研究,并通过三维视频显微镜和图像法研究由厚度引起的纤维分布取向变化,... 薄壁薄板结构是超高性能混凝土(UHPC)一个重要应用,而厚度减小会影响到钢纤维的取向和分布,并直接影响力学性能,如抗弯性能等。对5~50 mm UHPC薄板的抗弯性能进行研究,并通过三维视频显微镜和图像法研究由厚度引起的纤维分布取向变化,发现板厚大于20 mm后所能承受的破坏荷载快速增加,但抗弯强度随板厚减小而增加,纤维取向性(沿长度方向)也逐渐增强,尤其是对厚度为5~10 mm的薄板。抗弯强度变化主要取决于钢纤维取向性和厚度因子,而后者对超薄板影响较大。 展开更多
关键词 超高性能混凝土 薄板 钢纤维取向性 抗弯强度 板厚
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UHPC抗冲击性能的试验研究
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作者 王成启 郭玉林 梁远博 《混凝土》 CAS 北大核心 2024年第10期21-24,31,共5页
抗冲击性能是混凝土结构重要技术特征。针对超高性能混凝土(UHPC)抗冲击性能,采用不同掺量的钢纤维和橡胶颗粒,试验研究了钢纤维和橡胶掺量对UHPC的工作性能、强度和抗冲击性能的影响,并对钢纤维和橡胶颗粒掺量对UHPC的影响机理进行了... 抗冲击性能是混凝土结构重要技术特征。针对超高性能混凝土(UHPC)抗冲击性能,采用不同掺量的钢纤维和橡胶颗粒,试验研究了钢纤维和橡胶掺量对UHPC的工作性能、强度和抗冲击性能的影响,并对钢纤维和橡胶颗粒掺量对UHPC的影响机理进行了分析。试验研究结果表明:随着钢纤维掺量的增加,UHPC的坍落度和扩展度均不断降低,含气量增大,强度和抗冲击性能明显增大,钢纤维可有效提高UHPC的抗冲击性能,掺量宜控制在3%之内;随着橡胶颗粒掺量的增加,UHPC的抗压强度不断降低,但坍落度、扩展度、抗折强度及抗冲击性能呈现先增大后降低趋势,掺入适量的橡胶颗粒可有效提高UHPC的抗折强度和抗冲击性能,掺量宜控制在10%之内。通过采用钢纤维和橡胶颗粒,可配制出抗冲击性能良好的UHPC。 展开更多
关键词 超高性能混凝土(uhpc) 钢纤维 橡胶颗粒 强度 抗冲击性能
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窄幅钢箱-UHPC组合梁负弯矩下抗弯性能试验研究
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作者 郑艳 刘晓贝 +2 位作者 羊海林 莫时旭 黄荆 《建筑科学与工程学报》 CAS 北大核心 2024年第4期42-50,共9页
为改善钢-混凝土组合梁负弯矩下的受力性能,提出一种新型窄幅钢箱-超高性能混凝土(UHPC)组合梁。通过6根试验梁的反向静力加载试验,得到试验梁受力全过程跨中荷载-挠度、荷载-应变、荷载-最大裂缝宽度关系曲线、裂缝发生发展及破坏形态... 为改善钢-混凝土组合梁负弯矩下的受力性能,提出一种新型窄幅钢箱-超高性能混凝土(UHPC)组合梁。通过6根试验梁的反向静力加载试验,得到试验梁受力全过程跨中荷载-挠度、荷载-应变、荷载-最大裂缝宽度关系曲线、裂缝发生发展及破坏形态等,基于简化塑性理论推导出了组合梁极限抗弯承载力计算公式。结果表明:窄幅钢箱-UHPC组合梁在负弯矩下具有良好的受力性能;提高配筋率、钢纤维掺量和UHPC相对板厚都可在一定程度上改善组合梁延性,提高其极限抗弯承载力;翼板配筋率对承载力影响较大,配筋率由1%增加至2%时,其极限抗弯承载力提高了15%;钢纤维掺量和UHPC相对板厚对初始开裂荷载影响较大,钢纤维掺量从1%增加到2%时,初始开裂荷载提高32%,UHPC相对板厚由0增加到0.5时,初始开裂荷载提高56%;增加钢纤维掺量和UHPC相对板厚可有效控制裂缝宽度,减少结构主裂缝数量,改善组合梁耐久性;组合梁极限抗弯承载力计算公式计算值与试验值吻合较好,表明塑性理论适用于窄幅钢箱-UHPC组合梁的承载力计算。 展开更多
关键词 窄幅钢箱-uhpc组合梁 抗弯性能 负弯矩区 静载试验 极限抗弯承载力
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节点加强下UHPC加固RC方柱抗震性能研究
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作者 王强 梁栩华 +2 位作者 刘鑫 朱万旭 卢春玲 《河南理工大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2024年第6期164-172,共9页
目的为解决超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,UHPC)在加固钢筋混凝土方柱中与基础的脱黏问题,方法在节点加强下采用UHPC对钢筋混凝土方柱进行加固。为验证该加固方法的有效性,设计并制作4个试件,以加固与否、不同轴压比(... 目的为解决超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,UHPC)在加固钢筋混凝土方柱中与基础的脱黏问题,方法在节点加强下采用UHPC对钢筋混凝土方柱进行加固。为验证该加固方法的有效性,设计并制作4个试件,以加固与否、不同轴压比(0.2,0.4)为参数,对各试件的延性性能、累计耗能、峰值承载力等抗震性能指标进行分析。结果试验结果表明,UHPC节点加强加固柱的延性系数、累计耗能最高提升了15.7%,76.4%,承载力最大提升了37.6%,并且加固柱滞回曲线的捏拢效应有所改善,这是因为:一方面,采用节点加强可以增大UHPC加固层与基础顶面的黏结应力,使UHPC加固层与核心混凝土具有非常良好的协同工作作用;另一方面,UHPC加固层可以限制混凝土开裂和塑性铰区纵筋屈曲,从而提高塑性铰区的转动能力。随着轴压比提高,试件承载力呈上升趋势,但延性性能和累计耗能均有所下降,这是因为UHPC中的钢纤维具有桥联作用,抑制了水泥基体裂缝的发展,使UHPC加固层剥落不严重,对高轴压比试件的破坏形态改善较为明显。最后提出一种基于平截面假定的UHPC节点加强加固柱的压弯承载力计算方法,计算结果与试验结果的比值均大于0.85,具有较高的精度,验证了该计算方法的合理性。结论研究成果可为节点加强下UHPC加固RC方柱的实际工程应用及设计提供试验依据和理论参考。 展开更多
关键词 节点加强 uhpc加固 RC方柱 抗震性能 压弯承载力
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方形不锈钢管超高性能混凝土(UHPC)短柱轴压性能研究
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作者 唐红元 胡晓维 刘烨 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2024年第12期116-127,共12页
方形双相不锈钢管超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,UHPC)短柱是一种创新高效的组合结构形式。为了研究其轴压承载力性能,该文设计了9根双相不锈钢管UHPC短柱、3根双相不锈钢管普通混凝土短柱和3根双相不锈钢管试件。试... 方形双相不锈钢管超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,UHPC)短柱是一种创新高效的组合结构形式。为了研究其轴压承载力性能,该文设计了9根双相不锈钢管UHPC短柱、3根双相不锈钢管普通混凝土短柱和3根双相不锈钢管试件。试验的主要参数为双相不锈钢管宽厚比和核心混凝土强度。试验结果表明:套箍系数是影响方形双相不锈钢管UHPC短柱试件破坏形态和极限轴压承载力的主要因素。随着不锈钢壁厚从4 mm增大为8 mm,方形双相不锈钢管UHPC短柱试件的破坏形态由剪切型变为“镦粗”型,试件极限承载力的平均提升率为55.43%,试件残余强度剩余率的平均提升率为17.45%。同时,讨论了试件的强度提升指数、混凝土贡献率及延性等基本力学性能,分析了倒角对短柱试件刚度的影响,提出了核心混凝土有效约束区的划分与试件宽厚比的关系。基于试验结果和Mander约束混凝土模型,采用叠加原理建立了精确度较好的方形双相不锈钢管UHPC短柱极限承载力预测公式。 展开更多
关键词 钢管混凝土 双相型不锈钢 uhpc 轴压试验 破坏模式 计算模型
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温度作用下钢-UHPC轻型组合桥面疲劳性能研究
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作者 秦世强 杨仁杰 +3 位作者 张忠财 魏智理 余丽辉 高立强 《武汉理工大学学报(交通科学与工程版)》 2024年第2期337-341,346,共6页
文中以宜昌长江大桥钢桥面加固改造工程为背景,通过有限元计算,分析不同温度作用下组合桥面疲劳易损细节的应力变化规律.结果表明:相比传统沥青钢桥面,钢-UHPC轻型组合桥面能够在不增加桥梁恒载情况下,降低疲劳细节应力幅值,改善钢桥面... 文中以宜昌长江大桥钢桥面加固改造工程为背景,通过有限元计算,分析不同温度作用下组合桥面疲劳易损细节的应力变化规律.结果表明:相比传统沥青钢桥面,钢-UHPC轻型组合桥面能够在不增加桥梁恒载情况下,降低疲劳细节应力幅值,改善钢桥面抗疲劳性能;不同温度作用下,相比传统沥青钢桥面,钢-UHPC轻型组合桥面各疲劳易损细节应力的降幅达15%~46%. 展开更多
关键词 桥梁工程 温度作用 疲劳评估 正交异性钢桥面板 钢-uhpc轻型组合桥面
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基于BP神经网络的UHPC直剪承载力预测模型
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作者 穆清君 李贤仰 +2 位作者 李思凡 宋显斌 潘仁胜 《世界桥梁》 北大核心 2024年第6期94-99,共6页
为提供准确的UHPC直剪承载力,以指导UHPC结构设计,建立一种基于BP神经网络的UHPC直剪承载力预测模型。该方法基于机器学习中的反向传播人工神经网络(BP-ANN),搜集现有相关试验数据并建立数据库,将混凝土抗压强度、受剪面积、纤维特征参... 为提供准确的UHPC直剪承载力,以指导UHPC结构设计,建立一种基于BP神经网络的UHPC直剪承载力预测模型。该方法基于机器学习中的反向传播人工神经网络(BP-ANN),搜集现有相关试验数据并建立数据库,将混凝土抗压强度、受剪面积、纤维特征参数、钢筋参数和侧向约束应力指定为输入特征参数,将直剪承载力指定为输出量,利用数据库对BP-ANN模型进行训练。将模型预测值与试验实测值和现有计算模型的结果进行对比,并采用SHAP算法对各参数重要性进行分析。结果表明:BP-ANN模型具有更好的预测效果,其相关系数R2达到0.953,平均绝对误差MAE为1.015,模型训练结果理想,可应用于实际的数据处理分析;侧向约束应力对直剪承载力的影响最大,钢筋参数影响最小。 展开更多
关键词 桥梁工程 uhpc 直剪承载力 BP神经网络 预测模型 参数分析 SHAP算法
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基于CSC模型的UHPC低速冲击压缩性能研究
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作者 任亮 喻贤明 +1 位作者 万超 何瑜 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期878-887,共10页
为探讨超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,UHPC)材料在低速冲击压缩下的力学性能,应用大型有限元程序LS-DYNA,结合UHPC材料性能,校准了混凝土连续面盖帽(continuous surface cap,CSC)模型中的参数取值,建立了基于SHPB技术... 为探讨超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,UHPC)材料在低速冲击压缩下的力学性能,应用大型有限元程序LS-DYNA,结合UHPC材料性能,校准了混凝土连续面盖帽(continuous surface cap,CSC)模型中的参数取值,建立了基于SHPB技术的UHPC低速冲击压缩数值模型并与试验验证,在此基础上探讨了低速冲击下试件单轴抗压强度和应变率对UHPC动力增大系数(dynamic increase factor,DIF)的影响,提出了UHPC动力增大系数数值回归公式。结果表明:基于合适的参数选取,应用校准后CSC模型建立的UHPC动态冲击压缩数值仿真模型具有较好的精准性;在不同的单轴抗压强度下,应用CSC模型得到的UHPC试件前后端面应力比变化趋势大致相同,但随着应变率的提高,CSC模型模拟效果表现出相对下降的趋势;UHPC动力增大系数随着应变率的提高而增大,随着单轴抗压强度的增大而逐渐降低,表现出明显的应变率效应和强度效应;建立的耦合应变率和单轴抗压强度的UHPC动力增大系数计算公式能较好地吻合数值分析结果,并在一定程度上避免高估UHPC动力增大系数,对低速冲击作用下UHPC动力特性评估具备一定的适用性。 展开更多
关键词 CSC模型 uhpc 低速冲击 SHPB 动力增大系数
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考虑二次受力的UHPC加固RC墩偏压极限承载力
16
作者 夏樟华 王明鎏 +2 位作者 林上顺 林龙镁 黎雅乐 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2024年第7期212-225,共14页
为揭示考虑二次受力UHPC加固桥墩偏压受力的损伤机理和极限状态,设计制作了UHPC加固RC墩和未加固墩构件,并进行了相应的试验研究和理论分析,并与未加固墩进行了比较。开展了考虑二次受力的UHPC增大截面法加固RC桥墩的小偏压试验,研究了... 为揭示考虑二次受力UHPC加固桥墩偏压受力的损伤机理和极限状态,设计制作了UHPC加固RC墩和未加固墩构件,并进行了相应的试验研究和理论分析,并与未加固墩进行了比较。开展了考虑二次受力的UHPC增大截面法加固RC桥墩的小偏压试验,研究了不同初始受力条件下加固墩的破坏模式和极限承载力。结合有限元模型讨论了UHPC抗压强度、加固层的厚度和配筋率对极限承载力的影响。根据极限状态下的受力特性和平衡关系,推导了UHPC加固RC墩偏压极限承载力计算公式。结果表明:UHPC搭配钢筋网加固墩小偏压承载力与未加固墩相比,提升幅度达到了183%以上。UHPC强度对试件极限承载力的影响较大,UHPC厚度增大对加固试件承载力提高也较明显,加固层配筋率对构件承载力的提高影响较小。初始荷载的增大会降低原墩的混凝土利用率,降低加固墩的极限承载力。所提出考虑二次受力公式的计算承载力与实测值误差在3%之内,与有限元计算值误差在8%之内,具有较高的计算精度。研究结果可以为UHPC加固RC墩偏压承载力计算提供理论依据。 展开更多
关键词 桥墩 uhpc加固 二次受力 偏压 极限承载力
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预制拼接槽型UHPC柱偏心受压性能试验研究
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作者 周云 周易 +2 位作者 李剑 潘恒 杜宗 《湖南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期55-66,共12页
为研究预制拼接槽型UHPC柱在受压条件下的力学性能及其影响因素,开展2根整浇UHPC柱及14根预制拼接槽型UHPC柱在不同拼接形式、不同偏心受压方向及不同偏心距下的轴心或偏心受压试验研究.通过考察试件的极限承载力、破坏形态、轴向及侧... 为研究预制拼接槽型UHPC柱在受压条件下的力学性能及其影响因素,开展2根整浇UHPC柱及14根预制拼接槽型UHPC柱在不同拼接形式、不同偏心受压方向及不同偏心距下的轴心或偏心受压试验研究.通过考察试件的极限承载力、破坏形态、轴向及侧向变形性能,研究了拼接方式、偏压方向和偏心距对其静力性能的影响.试验结果表明:钢纤维延缓了UHPC的开裂,增强了试件的变形能力,但预制拼接槽型UHPC柱在轴压和小偏压荷载下仍表现出明显脆性破坏特征;在该试验中,偏压柱的破坏形态主要为小偏心受压破坏及大偏心受拉破坏;在相同偏心距下,不同拼接形式、不同偏心受压方向的柱体破坏形态及承载能力表现趋于一致;在相同尺寸与配筋下,预制拼接槽型UHPC柱承载力随偏心距的增加而减小.最后,通过对比试件承载力试验值和我国现行规范理论计算值,定性地指出了现行规范的局限性.本文试验数据可为预制拼接槽型UHPC柱设计提供参考. 展开更多
关键词 预制拼接槽型uhpc 轴心受压 偏心受压 受压试验 极限承载力
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FRP网格-UHPC复合加固RC梁抗弯性能有限元分析
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作者 王勃 尹雅南 +1 位作者 张振 王子诚 《吉林建筑大学学报》 CAS 2024年第3期1-7,共7页
我国建筑、桥梁等结构大多已接近使用年限,亟需加固改造。为解决新旧接触界面易产生剥离、新加结构与原有部分无法共同受力的问题,改善传统加固方法,采用FRP网格-UHPC复合加固钢筋混凝土梁。用ABAQUS有限元软件进行数值模拟分析,模拟结... 我国建筑、桥梁等结构大多已接近使用年限,亟需加固改造。为解决新旧接触界面易产生剥离、新加结构与原有部分无法共同受力的问题,改善传统加固方法,采用FRP网格-UHPC复合加固钢筋混凝土梁。用ABAQUS有限元软件进行数值模拟分析,模拟结果与试验结果吻合较好,能够准确模拟FRP网格增强超高性能混凝土(UHPC)复合加固钢筋混凝土梁的抗弯性能。分析FRP网格横、纵向结点数和复合加固层粘结长度等参数对加固梁受弯性能的影响,结果显示,随着粘结长度的增加,加固效果提升显著,承载力最大提升幅度为121.929%;通过增加横向网格结点数,可以有效地增强FRP网格与UHPC之间的机械锚固能力,从而使承载力提升。研究成果为FRP网格-UHPC加固混凝土结构提供参考。 展开更多
关键词 FRP网格 超高性能混凝土(uhpc) 加固 有限元分析
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体外预应力节段式UHPC无腹筋梁抗剪性能试验研究
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作者 姜海波 胡泽彬 +2 位作者 曹志鹏 田月强 孙向东 《公路交通科技》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期105-115,138,共12页
体外预应力节段式超高性能混凝土(UHPC)无腹筋桥梁由于其施工工业化水平高且构造简单,得到广泛地关注,但其抗剪性能研究尚不成熟,相关规范也相对滞后。为了研究体外预应力节段式UHPC无腹筋梁的抗剪性能,开展了静力破坏试验,共制作了5根... 体外预应力节段式超高性能混凝土(UHPC)无腹筋桥梁由于其施工工业化水平高且构造简单,得到广泛地关注,但其抗剪性能研究尚不成熟,相关规范也相对滞后。为了研究体外预应力节段式UHPC无腹筋梁的抗剪性能,开展了静力破坏试验,共制作了5根体外预应力节段式UHPC无腹筋梁、2根体外预应力节段式UHPC有腹筋梁和1根体外预应力整体式UHPC无腹筋梁,选取了剪跨比、钢纤维掺量、箍筋间距为研究参数进行试验。结果表明:接缝张开后梁刚度明显下降;添加钢纤维的试验梁的裂缝多而密;钢纤维的掺入可以提高梁的开裂强度、极限强度和裂后性能,2%钢纤维掺量的梁开裂强度比1.5%和0%掺量的增大8.20%和1.16倍;配箍筋的梁在钢纤维失效后箍筋开始受力,并且很快达到屈服,箍筋的存在可以提高梁极限承载力,无腹筋梁的极限承载力比箍筋间距为150 mm和75 mm的梁低15.9%和19.6%。采用AASHTO GSCB INTERIM-2003标准中计算干接缝节段式梁的折减系数0.85。在不考虑安全系数的情况下,法国规范NF P 18-710中UHPC梁抗剪承载力计算公式可以准确地预测含钢纤维体外预应力节段式UHPC无腹筋梁的抗剪强度,其试验值和预测值比值的平均值为1.04,标准差为0.28。 展开更多
关键词 桥梁工程 抗剪性能 四点加载 超高性能混凝土(uhpc) 无腹筋梁 预制节段梁
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钢-薄层UHPC组合桥面结构中PBL剪力键抗剪性能试验
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作者 方志 殷益彬 +2 位作者 谭星宇 严少波 袁任重 《土木工程与管理学报》 2024年第4期9-21,共13页
为探究钢-超高性能混凝土(UHPC)组合桥面结构中PBL剪力键的抗剪性能,以抗剪钢板尺寸、贯穿钢筋设置和端部承压状态为试验参数,完成了16个PBL试件的推出试验。结果表明:(1)随着抗剪钢板尺寸的增加,试件由UHPC榫无明显损伤时的钢板剪断破... 为探究钢-超高性能混凝土(UHPC)组合桥面结构中PBL剪力键的抗剪性能,以抗剪钢板尺寸、贯穿钢筋设置和端部承压状态为试验参数,完成了16个PBL试件的推出试验。结果表明:(1)随着抗剪钢板尺寸的增加,试件由UHPC榫无明显损伤时的钢板剪断破坏转变为UHPC榫局部压碎或整体压碎后的钢板剪断破坏,PBL的极限承载力随之相应提高,但其延性系数无明显变化;(2)贯穿钢筋对PBL承载能力的影响与UHPC榫的损伤状态密切相关,其对PBL抗剪承载能力的提高由榫无明显损伤时的5.3%增加到榫局部压碎时的9.7%和榫整体压碎时的14.9%;(3)对于钢-UHPC组合桥面结构中平行阵列布置的多列PBL,当列间距不小于10倍贯穿钢筋直径或12倍抗剪钢板厚度时,相邻列剪力键间相互作用的影响较小。基于试验结果,提出了适用于组合桥面结构中PBL剪力键的抗剪承载力计算公式,并以本文及其它文献的试验结果验证了其适用性。 展开更多
关键词 桥梁工程 超高性能混凝土(uhpc) 组合桥面结构 PBL剪力键 抗剪性能
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