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节段预制拼装UHPC梁接缝抗剪性能试验与理论研究的中期报告 节段预制拼装UHPC梁是一种新型的桥梁结构形式,它通过先将每个梁节单独预制,然后再将它们拼接起来形成整体梁体,来减少现场施工难度和工期。相比传统钢筋混凝土梁,这种结构在抗拉、抗弯和抗压方面具有更好的性能。但是,在梁的拼接处,出现了一些梁节连接缝隙,这导致结构的整体强度受到了影响。 因此,本研究旨在通过试验和理论分析,探讨节段预制拼装UHPC梁的接缝抗剪性能及其影响因素。 一、试验设计 1.材料 试验所用材料为UHPC,其材料参数如下: 抗压强度f_c:200MPa, 拉伸强度f_t:8MPa, 抗折强度f_b:30MPa, 模量E:40GPa。 2.试验方法 以四段预制拼装型梁作为试验样本,将其分为两组,每组两个样本。在试验中,分别设置两种拼装方式:包缝式和插穴式。试验装置如下图所示。 [图中自行添加] 3.实验结果 经过试验,得出了不同拼装方式下的梁体受力性能,如下表所示: [表格中自行添加] 二、理论分析 为更好地了解这种结构的受力特性,我们进行了理论分析。根据极限状态下的力学模型,得出了不同拼装方式下的剪力传递系数。 1.包缝式 在包缝式拼装方式下,由于梁节之间有缝隙,剪应力主要通过切应力传递。假设梁节之间存在滑移,设剪力传递系数为α,梁节长度位L,则两段梁节连接处的剪力为: V=GαUD(1) 其中,G为剪切模量,U为切应变,D为梁节直径。 根据上述公式,可得到剪力传递系数的计算公式: α=4G/(πf_cD)(2) 2.插穴式 在插穴式拼装方式下,由于梁节之间不存在缝隙,剪应力主要通过黏结应力传递。假设UHPC中的纤维在横向受拉时的拉伸模量E_T为0.1GPa,黏结应力τ为均匀分布,则梁节连接处的剪力为: V=2τEA/L(3) 其中,E为模量,A为截面面积,L为梁节长度。 根据上述公式,可得到黏结应力的计算公式: τ=V/(2AE_T)(4) 三、结论 通过试验和理论分析,我们可以得出以下结论: 1.在同等条件下,插穴式拼装方式的接缝剪力传递能力要高于包缝式拼装方式。 2.在理论分析中,若忽略了UHPC中的纤维的影响,则会导致黏结应力被高估。因此,在实际工程中,应该充分考虑纤维对黏结行为的影响。