摘要：工程材料的革新是推动土木工程结构发展的重要驱动力,工程结构的发展又将促进工程材料不断突破。超高性能混凝土(Ultra High Performance Concrete,UHPC)是一种具备超高强度、高韧、高耐久、高抗爆等优异性能的新型超级混凝土,能较好地适应下一代桥梁工程大跨化、轻型化、高性能化的发展趋势。为促进UHPC在桥梁工程领域的研究与应用,系统梳理了近年来UHPC桥梁学术研究现状、热点前沿、存在问题、具体对策及发展前景。首先总结了UHPC材料研究进展,包括材料组成、基本力学特性与桥梁用UHPC发展历程。然后对UHPC结构设计理论研究进行了梳理总结,包括考虑纤维贡献的UHPC结构受弯受剪计算理论、UHPC结构抗冲击、抗爆与疲劳计算方法等,并重点介绍了无腹筋UHPC桥梁、钢-UHPC组合桥梁、UHPC用于桥梁抗震、UHPC桥面铺装、UHPC用于桥梁加固等结构体系创新研究进展。基于以上UHPC研究与工程应用现状,指出了UHPC在桥梁工程领域规模化应用面临的关键问题、主要挑战及实现技术路径,以期对UHPC在桥梁工程领域的学术研究和规模化应用提供新的视角和参考。

摘要：现有UHPC梁受弯承载力计算方法均基于承载力极限状态下的受力模型推导,并用试验验证所得,未考虑正常使用极限状态到承载力极限状态纤维桥接作用退化对极限承载力的影响。对于UHPC梁,若正常使用极限状态允许其带裂缝工作,裂缝在活载作用下会存在闭合和张开的问题;若裂缝宽度达到一定值,伴随裂缝的闭合与张开,跨过裂缝的纤维-基体会因界面黏结疲劳导致黏结性能退化,纤维黏结性能的退化进一步引起UHPC梁跨中截面一定高度上的纤维桥接作用失效,影响其受弯承载能力计算的准确性。为此,充分研究了应变硬化与软化UHPC材料的力学性能,分析了单调和循环加载下纤维与基体的黏结滑移关系,确定了正常使用极限状态下裂缝不扩展的宽度值,然后考虑应变硬化UHPC极限拉应变和钢筋屈服应变的关系,基于循环荷载下跨裂缝纤维-基体黏结性能退化规律,分别建立了受弯全过程纤维桥接合理量化的钢筋UHPC梁受弯承载力计算方法。通过现有文献中UHPC梁的试验结果验证发现,对于应变硬化和应变软化UHPC梁,所提出公式的计算结果与试验结果平均比值分别为0.9和1.0,这表明所提出的计算方法可对应变硬化与软化UHPC梁受弯承载力进行较为准确的预测。另外,研究发现,对于UHPC梁,若要充分利用UHPC中纤维的桥接贡献,其正常使用极限状态下裂缝的宽度不宜大于0.05 mm。

摘要：钢混结合段是混合-叠合梁斜拉桥加劲梁关键衔接部位,内部构造和受力状态复杂、结构参数影响不明确。为研究无格室后承压式混合-叠合梁斜拉桥钢混结合段的受力特性和传力机制,明确构造参数的影响,以主跨400m双塔双索面混合-叠合梁斜拉桥双肋型边主梁无格室后承压式钢混结合段为研究对象,通过数值模拟,分析了最不利轴力荷载工况下钢混结合段的应力和变形规律、传力机制及构造参数的影响。结果表明:最不利轴力荷载工况作用下,钢混结合段各构件应力在合理范围内,竖向变形无明显突变,刚度过渡平顺,承载能力满足设计要求且有较大的安全储备;轴向力传递承担比例由大到小依次为:桥面板、承压板、剪力钉和PBL剪力连接件;承压板厚度为60~100mm时,剪力连接件抗剪刚度适度增加;加劲肋板厚为28mm时,承压板受力明显改善。

摘要：承插式预制拼装桥墩是将预制混凝土墩柱插入承台预留的凹槽内,在间隙中填充混凝土或灌浆料连接形成的装配式结构,承台预留槽内设置波纹钢管以增强对桥墩根部的横向约束。开展承插式拼装桥墩和现浇桥墩2组试件的拟静力荷载试验,研究了承插式拼装桥墩的抗震性能以及波纹钢管的横向约束效应,并通过相关影响参数的模拟分析,探讨了承插深度、灌浆料强度和连接界面处理方式对承插式桥墩抗震性能的影响规律,为其抗震设计提供依据。研究结果表明:波纹钢管约束承插式桥墩柱脚形成的塑性铰区域及破坏形态与现浇桥墩基本一致,承载能力没有明显差异,但破坏时极限位移提高约20%,结构延性和耗能能力有所提高,波纹钢管约束承插式拼装桥墩具有良好的整体性和抗震性能;随着承插深度的增加,承插式桥墩的抗震性能随之提高,当承插深度超过0.6D(D为墩身直径)时,其抗震性能提升趋于缓和;当灌浆料强度达到桥墩主体混凝土强度后,继续增加强度对桥墩抗震性能影响不大;相对光滑界面连接,波纹键齿和梯形键齿连接的承插式桥墩承载能力分别提高约30%和26%,累积耗能分别提高20%和15%,波纹键齿连接的效果最优。

摘要：为保障预制桥墩用全灌浆套筒连接极限承载力,提升其施工质量,对灌浆套筒连接进行单向拉拔承载力研究。总结分析相关规范中全灌浆套筒连接的材料性能、设计要求和施工技术等方面相关规定;进行10组足尺全灌浆套筒连接单向拉拔试验和19组有限元实体模型分析,研究钢筋锚固长度、直径、轴向偏位及灌浆料强度等因素对其极限承载力的影响,并提出施工质量控制指标和措施。结果表明:相关规范对灌浆料强度、钢筋锚固长度等指标的标准值规定存在一定差异;钢筋轴向偏位及安装偏斜对全灌浆套筒连接拉拔承载力影响可忽略,且应保证灌浆套筒连接中钢筋与灌浆料具有足够多的接触面积;当灌浆料强度不低于60、80、100 MPa时,其钢筋锚固长度应分别不低于10d、8d和6d(d为钢筋公称直径),钢筋直径应符合灌浆套筒连接规定的规格要求或小于1个级别,且钢筋轴向偏位不应大于3 mm。

摘要：张靖皋长江大桥南航道桥为主跨2300 m的双塔双吊跨钢箱梁悬索桥,南、北锚碇采用巨型重力式锚碇,通过后张预应力体系将拉力为7万吨级的主缆锚固在锚体上,锚体结构受力复杂。为指导南航道桥锚体结构设计,以主缆水平分力较大的南锚碇为例,根据设计需求对其开展精细化分析,并给出相应的设计建议。基于锚体的2种控制工况(预应力张拉阶段工况及主缆拉力作用阶段工况),采用有限元软件建立1/2南锚碇有限元模型与中央索股面切块有限元模型,分析锚体的总体、局部及底面应力的分布规律;提出基于主应力迹线和边界面应力分布的力流分析方法,分析锚块内部的主要拉、压力流路径。结果表明:锚体总体应力水平较低,后锚面锚固区及后锚室上、下两侧存在拉应力集中,且后锚室的前方底面存在较大的剪、拉应力组合;后锚面上、下两侧及锚块尾端区域存在较大拉力流。据此给出了延长前、后锚面锚固区钢筋及加密后锚室前方底面的竖向钢筋等配筋构造设计建议。

摘要：超高性能混凝土(Ultra-high Performance Concrete,UHPC)与钢筋界面的良好黏结是保证结构安全和正常使用的关键,直接决定了结构设计与性能评估。然而,传统基于试验或力学推导的界面黏结性能评估方法难以反映众多因素的影响,预测精度低、方差大。近年来,基于人工智能的数据驱动技术发展迅猛,为解决上述问题提供了新思路。建立了样本容量为670的钢筋与UHPC界面黏结试验数据库,分析了特征相关性和主要因素影响规律。剔除数据缺失、数据噪声等无效数据后,得到了557组有效数据子库。基于机器学习方法训练并生成了9种黏结强度预测模型,包括4个线性模型和5个非线性模型。采用决定系数(R^(2))、均方根误差(RMSE)和平均绝对误差(MAE)指标开展了模型预测精度评价,对比了机器学习模型和传统模型的预测精度。结果表明:钢纤维掺量2%的试验样本占75.8%,钢筋直径16 mm的试验样本占64.6%,缺乏其他纤维掺量与钢筋直径的研究样本,尤其是低配纤、高配纤以及大直径钢筋的试验数据。5次随机抽样训练预测结果中,人工神经网络模型对试验结果预测最好,R^(2)、RMSE和MAE分为0.918、4.22和2.51,支持向量机模型对试验结果预测最差。对全集预测结果中,规范和学者提出的传统模型精度不足且过于保守,精度最高的模型预测结果R^(2)为0.474、RMSE为11.5、MAE为9.5。9种机器学习方法中,人工神经网络模型和树类模型对试验结果预测最好,精度最高模型R^(2)为0.966、RMSE为2.9、MAE为1.6;相较精度最高的传统模型,其R^(2)提高了103.8%,RMSE和MAE分别降低了74.8%和83.2%,表明机器学习模型可大幅提升预测精度,为UHPC与钢筋界面黏结强度计算提供了新的思路。

摘要：淮安大桥为大跨度双索面斜拉桥,已服役18年,为掌握大桥当前结构状态和受力性能,对大桥进行荷载试验,针对主梁最大正负弯矩、主塔最大弯矩、主梁挠度、塔偏等设计加载工况。结果表明,淮安大桥测试截面的平均应变、挠度及塔顶偏位的校验系数均处在合理范围内,相对残余均小于20%,大桥处于弹性工作阶段,受力性能良好,满足设计荷载的正常使用要求。

摘要：以实际工程中的典型桥梁耐候钢为对象,通过周期浸润加速腐蚀试验,并使用宏观形貌观察、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射分析(XRD)等方法,研究耐候钢锈层表面形貌、锈层物相组成、腐蚀失重及动力学曲线和电化学性质等的变化规律,探究了Q345qDNH典型耐候钢在模拟工业海洋大气环境NaHSO_(3)和不同NaCl浓度下的腐蚀行为。结果表明,在不同NaCl浓度的腐蚀环境下,耐候钢表面腐蚀产物均由α-FeOOH、γ-FeOOH、β-FeOOH、Fe_(2)O_(3)、Fe_(3)O_(4)构成,且腐蚀环境中NaCl浓度的大小与耐候钢的腐蚀失重速率呈正相关;当NaCl浓度为0.1%时,耐候钢的腐蚀失重速率随腐蚀时间的延长迅速降至低位后趋于平稳,在腐蚀1440 h后锈层表面均匀致密,平均腐蚀失重速率约为0.76 g/(cm^(2)·h);当腐蚀环境中NaCl离子浓度为3.5%时,耐候钢的腐蚀失重速率处于高位且随腐蚀时间的延长先增高后降低,在腐蚀1440 h后锈层表面裂纹孔洞较多,平均腐蚀失重速率约为0.89 g/(cm^(2)·h)。由此,NaCl浓度越低,耐候钢的自腐蚀电位越正,自腐蚀电流密度越小,腐蚀失重速率越慢。耐候钢在0.1%NaCl浓度的环境中腐蚀1440 h后其自腐蚀电流密度为105.65μA/mm^(2),锈层中α-FeOOH与(β-FeOOH+γ-FeOOH)含量的比值接近2,远大于3.5%NaCl浓度时的该比值(0.104),此时锈层状态趋于稳定,并对耐候钢基体具有较好保护作用。