UHPC在桥梁中的应用.pdf

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1、超高性能混凝土 在桥梁中的应用 Bridges Using Ultra High Performance Concrete 混凝土桥梁设计施工技术 UHPC在桥梁中的应用 UHPC在桥梁中的应用 主要内容 引言 UHPC的力学性能 UHPC在桥梁中的应用 有待研究的问题 UHPC在桥梁中的应用 UHPC在桥梁中的应用 混凝土性能的分类 低强度 普通强度 高强混凝土 超高强混凝土 高性能混凝土 HPC 超高性能混凝土 UHPC 引言 UHPC在桥梁中的应用 UHPC在桥梁中的应用 引言 UHPC的基本特点 基本性能 轴心抗压强度大于120MPa 持久轴心抗拉强度大于6MPa 抗拉延性好 极限抗拉

2、应变超过0 3 抗环境作用性能优异 弹性模量大于4 0 104MPa 徐变系数小于0 8 基本材料 材料 水泥 硅灰 石英粉 硅砂 细钢纤维 UHPC在桥梁中的应用 UHPC在桥梁中的应用 引言 发展概况 第一座使用UHPC的桥梁建于1997年加拿大 第一本使用UHPC结构的建议2002在法国出版 2006 日本也出版了类似的设计施工建议 美国 澳大利亚 奥地利 克罗地亚 意大利 日 本 马来西亚 荷兰 新西兰 斯洛文尼亚 韩国 瑞士及中国等国家已建成了超过90座UHPC桥梁 韩国计划采用UHPC建造大跨径斜拉桥 UHPC在桥梁中的应用 UHPC在桥梁中的应用 基本指标 基于国外试验结果 UH

3、PC的基本性能指标如下 UHPC的力学性能 性能范围 抗压强度140 to 200 MPa 抗拉开裂强度6 to 10 MPa 弹性模量40 to 70 GPa 泊松比0 2 温度线膨胀系数1 0 to 1 5 徐变系数0 2 to 0 8 收缩应变9 0 5 0 1 4 0 1 C UHPC在桥梁中的应用 UHPC在桥梁中的应用 UHPC的力学性能 受力机理 细小颗粒混合料的均匀性高 确保强度和模量 小直径短纤维空间桥接弥合微裂纹 增加抗拉强度 大直径带钩的长纤维空间桥接可见裂缝 增加延性 UHPC在桥梁中的应用 UHPC在桥梁中的应用 UHPC的力学性能 抗压性能 通常蒸汽养护情况下 抗压

4、强度能够达到200MPa 常温养护下强度可到达120MPa 提高蒸汽养护温度强度明显提高 正常大气压下高温 250 C 蒸汽养 护后 强度能达到 550 MPa 若加压 则可超过800MPa UHPC在桥梁中的应用 UHPC在桥梁中的应用 UHPC的力学性能 抗拉性能 UHPC抗拉受力过程分为 弹性阶段 不可见密布初裂阶段 基体材料局部逐步出现微裂纹 小直径短纤维空间桥接受力 应力重分布 可见裂缝出现 阶段 基体材 料退出作用 大直径长纤维 空间桥接受力 破坏 纤维桥 接作用失效 UHPC在桥梁中的应用 UHPC在桥梁中的应用 UHPC的力学性能 弹性模量和徐变收缩 UHPC的弹性模量超过40

5、GPa 抗拉弹性模量略大于抗压 蒸汽养护后的弹性模量变化很小 徐变系数小于1 0 影响因素与一般混凝土相似 自收缩应变大于一般混凝土 蒸汽养护能显著减小 收缩应变 UHPC在桥梁中的应用 UHPC在桥梁中的应用 UHPC的力学性能 耐久性能 高密实的基体材料有效阻止了有害物质侵入 一般混凝土性能劣化的机理在UHPC中大大消弱 UHPC在桥梁中的应用 UHPC在桥梁中的应用 UHPC在桥梁中的应用 加拿大 Sherbrooke人行桥 世界第一座UHPC桥梁 1997 UHPC在桥梁中的应用 UHPC在桥梁中的应用 UHPC在桥梁中的应用 加拿大 Sherbrooke桥为跨径60m的UHPC钢桁腹

6、组合结构 体外预应力 无非预应力筋 结构重量只有PC的1 2 1 3 与钢结构相差无几 UHPC在桥梁中的应用 UHPC在桥梁中的应用 UHPC在桥梁中的应用 加拿大 在蒸汽养护条件下 Sherbrooke桥混凝土强度达到 200 MPa 钢管内约束混凝土强度350 MPa UHPC在桥梁中的应用 UHPC在桥梁中的应用 UHPC在桥梁中的应用 加拿大 Sherbrooke人行桥的混凝土配合比 配料的成份 数量 1 m3 水泥用量高 水灰比低 含钢纤维 无粗骨料 波特兰水泥 705kg 硅 粉 230kg 石英粉 210kg 硅 砂 1010kg 钢纤维 190kg 超塑剂 37 5 kg 水

7、 200lit UHPC在桥梁中的应用 UHPC在桥梁中的应用 UHPC在桥梁中的应用 加拿大 UHPC在加拿大桥梁中的主要应用 预制构件的纵向和横向接缝 预制梁和桥面板的抗剪连接 预制后张预应力T形梁人行桥等 Glenmore Legsby 人行桥 UHPC在桥梁中的应用 UHPC在桥梁中的应用 UHPC在桥梁中的应用 美国 美国火星山桥 Mars Hill bridge 是北美第一座公路 UHPC桥梁 2006 该桥为单跨33 5m的T形混凝土组合简支梁 梁高 1 14m 预制I形梁与现浇桥面板组合 设置先张预应力钢绞线 不配置非预应力抗剪钢筋 UHPC在桥梁中的应用 UHPC在桥梁中的应

8、用 UHPC在桥梁中的应用 美国 美国624 线公路桥 Route 624 bridge 2008 该桥为10跨24 8m的T形混凝土组合简支梁 梁高 1 14m 设置先张预应力钢绞线 不配置非预应力抗剪钢筋 UHPC在桥梁中的应用 UHPC在桥梁中的应用 UHPC在桥梁中的应用 美国 美国Jakway 公园桥 Jakway Park bridge 2008 该桥为3跨中跨15 6m的 形简支梁 梁高0 838m UHPC在桥梁中的应用 UHPC在桥梁中的应用 UHPC在桥梁中的应用 美国 Jakway 公园桥的 形截面是经广泛研究和美国联邦 公路管理局测试的UHPC桥梁截面 适合跨径21 3

9、0m的 形梁截面 UHPC在桥梁中的应用 UHPC在桥梁中的应用 UHPC在桥梁中的应用 美国 美国31线公路桥 Route 31 bridge 2009 首次对 预制梁桥面板采用现浇UHPC非预应力连接方式 UHPC在桥梁中的应用 UHPC在桥梁中的应用 UHPC在桥梁中的应用 美国 UHPC在桥梁中的应用 UHPC在桥梁中的应用 UHPC在桥梁中的应用 美国 组合梁的桥面板与其下的钢梁和混凝土梁UHPC连接 UHPC在桥梁中的应用 UHPC在桥梁中的应用 UHPC在桥梁中的应用 美国 UHPC在桥梁中的应用 UHPC在桥梁中的应用 UHPC在桥梁中的应用 美国 UHPC在桥梁中的应用 UH

10、PC在桥梁中的应用 UHPC在桥梁中的应用 美国 UHPC在桥梁中的应用 UHPC在桥梁中的应用 UHPC在桥梁中的应用 美国 采用UHPC华夫 waffle 桥面板的连接 UHPC在桥梁中的应用 UHPC在桥梁中的应用 UHPC在桥梁中的应用 美国 采用UHPC华夫 waffle 桥面板的连接 UHPC在桥梁中的应用 UHPC在桥梁中的应用 UHPC在桥梁中的应用 韩国 韩国首尔和平人行天桥 Peace footbridge 是亚洲第一 座UHPC桥梁 2002 UHPC在桥梁中的应用 UHPC在桥梁中的应用 UHPC在桥梁中的应用 韩国 和平桥为跨径120m拱桥 是最大跨径的UHPC桥梁

11、该桥采用6个预制节段拼接而成 UHPC在桥梁中的应用 UHPC在桥梁中的应用 UHPC在桥梁中的应用 韩国 和平桥的桥面结构采用 形截面 高度1 3m 纵向 设置6束预应力钢绞线 带肋形桥面板横向设置预应力筋 最小厚度为3cm UHPC在桥梁中的应用 UHPC在桥梁中的应用 UHPC在桥梁中的应用 日本 坂田未来桥是日本第一座UHPC桥梁 2002 该桥为节段预制拼装预应力混凝土箱形简支梁 跨径49 2m UHPC在桥梁中的应用 UHPC在桥梁中的应用 UHPC在桥梁中的应用 日本 大多数UHPC人行桥 都采用UHPC预制U形节段与 顶板连接 节段间现浇UHPC 预应力筋连接 箱形 截面人行桥也采用节段匹配预制 环氧胶接缝构造 日本第一座公路桥梁采用预制UHPC工字梁现浇普通 混凝土桥面板 UHPC在桥梁中的应用 UHPC在桥梁中的应用 有待研究的问题 UHPC材料 力学 性能等指标标准化 工地大量使用环境的适用性 性能的稳定性 造价 设计方法 钢筋与UHPC的受力匹配 配筋UHPC构件的力学性能 钢筋间距 保护层厚度等 UHPC在桥梁中的应用 UHPC在桥梁中的应用 有待研究的问题 设计方法 预应力构件合理的应力限值 合理的截面构造 合理的结构体系等 UHPC在桥梁中的应用 UHPC在桥梁中的应用 谢 谢 各 位