陽 晴, 張 陽, 邵旭東, 余家勇

(1.湖南大學(xué) 土木工程學(xué)院， 湖南 長沙 410082； 2.廣東省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院股份有限公司， 廣東 廣州 510000)

0 引言

裝配式空心板梁橋(以下簡(jiǎn)稱空心板橋)構(gòu)造簡(jiǎn)單、可工廠預(yù)制、施工方便，具有廣泛的適用性，是我國中小跨徑的首選橋型之一[1]。空心板橋通常通過鉸縫將預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁拼接在一起，荷載能夠在相鄰空心板間橫向傳遞。但在大量工程實(shí)踐中發(fā)現(xiàn):現(xiàn)有的普通混凝土(NSC)鉸縫處發(fā)生大量病害，鉸縫開裂后，水和化學(xué)物質(zhì)會(huì)滲入，侵蝕混凝土和鋼筋，鉸縫進(jìn)一步被破壞，引起鉸縫脫落；這些病害會(huì)造成空心板橫向失去聯(lián)系，導(dǎo)致空心板橋處于“單板受力”狀況，使得上部主要承重結(jié)構(gòu)處于不利的受力狀態(tài)，行車舒適性、橋梁安全性和耐久性明顯降低，對(duì)橋梁的危害極大[2]。

空心板橋鉸縫病害的根本原因在于鉸縫材料采用常規(guī)的現(xiàn)澆普通混凝土(NSC)，性能較差，加之現(xiàn)澆普通混凝土與預(yù)制混凝土界面粘接強(qiáng)度不高，在彎、剪、拉等復(fù)雜受力作用下很容易開裂破壞[3]。

采用超高性能混凝土(UHPC，Ultra-High Performance Concrete)作為空心板橋鉸縫材料，可以解決橋梁鉸縫病害問題[4-5]。與普通混凝土相比，UHPC不僅擁有超高抗壓強(qiáng)度、超高抗拉強(qiáng)度和超強(qiáng)韌性等優(yōu)異的力學(xué)性能，還具有強(qiáng)度發(fā)展快、超韌、耐久性好、收縮徐變較小等優(yōu)勢(shì)，是過去30 a中最具創(chuàng)新性的水泥基工程材料[6-7]；同時(shí)該材料是由細(xì)骨料配制而成，與預(yù)制混凝土的界面粘接強(qiáng)度較高，有效保證了界面粘接強(qiáng)度及界面抗?jié)B透性[8-9]。

在國外，UHPC作為空心板橋鉸縫材料已得到一定規(guī)模的應(yīng)用，用于空心板橋結(jié)構(gòu)中，可以有效改善橋梁上部結(jié)構(gòu)的整體性能，其相關(guān)研究見文獻(xiàn)[10-12]。美國、加拿大等對(duì)其進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，并制定相應(yīng)的設(shè)計(jì)、施工手冊(cè)，目前，國內(nèi)對(duì)于使用UHPC作為空心板橋鉸縫的研究基本處于空缺狀態(tài)。

1 試驗(yàn)梁模型

1.1 空心板橋鉸縫的受力特性

根據(jù)我國交通部編制的2008版公路橋梁通用圖，圖1為目前工程中普遍使用的20 m跨徑、12.75 m寬的空心板橋截面尺寸，以此為研究對(duì)象，利用ABAQUS建立有限元模型。模型由12片空心板梁組成，通過鉸縫及鋼筋將相鄰空心板梁連在一起?；炷敛捎冒斯?jié)點(diǎn)六面體線性單元(C3D8)模擬，鋼筋采用二節(jié)點(diǎn)桁架單元(T3D2)模擬，鋼筋采用嵌入技術(shù)與混凝土進(jìn)行粘結(jié)；鉸縫接觸面使用粘結(jié)單元traction-separation來模擬[13]。有限元分析中各材料參數(shù)見表1。整體模型網(wǎng)格劃分、鉸縫及鋼筋細(xì)節(jié)如圖2所示。

圖1 空心板橋各構(gòu)件跨中截面(單位: mm)Figure 1 The mid-span section of box-girder bridge member(Unit: mm)

圖2 空心板橋有限元模型Figure 2 Finite element model of box-girder bridge

表1 有限元材料參數(shù)Table 1 Material parameters of the FE mode類別彈性模量/GPa泊松比質(zhì)量密度/(kg·m-3)NSC34.20.22 400鋼筋2000.37 850

根據(jù)公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范(JTG D60-2015)[14]，模型采用的車輛荷載如圖3所示，按最不利荷載分布情況，將3列標(biāo)準(zhǔn)車輛偏載布置于鉸縫邊上，如圖4所示。車輛荷載布置時(shí)，中、后輪荷載作用面積為600 mm×200 mm，中輪均壓為0.5 MPa，相當(dāng)單軸重120/2 kN，后輪均壓為0.583 MPa，相當(dāng)單軸重140/2 kN；前輪荷載作用面積為300 mm×200 mm，前輪均壓為0.25 MPa，相當(dāng)單軸重30/2 kN。忽略鋪裝層壓力擴(kuò)散的影響。

圖3 車輛荷載立面、平面示意圖(單位： cm)Figure 3 Elevation and plan of vehicle load(Unit: mm)

圖4 車輛荷載工況圖(單位： cm)Figure 4 Distribution of vehicle load(Unit: mm)

通過計(jì)算，求得空心板橋各鉸縫在上述車輛荷載作用下的彎矩值與剪力值，彎矩值與剪力值的比值得到彎剪比，彎剪比的計(jì)算結(jié)果如表2所示?？梢钥闯?，J3鉸縫彎剪比最大，其值為0.72，在外荷載作用下，鉸縫承受的彎矩值相對(duì)于剪力值較大，因此空心板橋鉸縫在分析設(shè)計(jì)時(shí)不能忽略其彎矩。有許多科研工作者利用有限元計(jì)算得出鉸縫可以傳遞彎矩[15-18]。

表2 各個(gè)鉸縫彎剪比Table 2 Bending shear ratio of each key joint鉸縫彎剪比鉸縫彎剪比J10.16J7 0.34J20.44J8 0.29J30.72J9 0.23J40.63J100.15J50.47J110.07

1.2 試件的設(shè)計(jì)與制作

根據(jù)上述空心板橋鉸縫的受力分析，在最不利荷載工況作用下，鉸縫所受彎剪比最大值為0.72。據(jù)此共制作了3組共6根鉸縫梁模型，每組2根，其中一組用于對(duì)比的常規(guī)型NSC鉸縫梁(N — N)，一組常規(guī)型UHPC鉸縫梁(N — U)和一組加強(qiáng)型UHPC鉸縫梁(E — U)。梁的構(gòu)造模型如圖5所示，鉸縫梁長1 990 mm，兩支點(diǎn)間距1 790 mm，梁高300 mm，鉸縫中心至梁支點(diǎn)距離為720 mm，這樣，在單點(diǎn)加載作用下，鉸縫位置所受彎剪比為0.72。梁內(nèi)縱向布置直徑為16 mm的HRB400級(jí)鋼筋，箍筋、架立鋼筋以及鉸縫內(nèi)連接鋼筋為直徑10 mm的HRB300級(jí)鋼筋。

圖5 試驗(yàn)?zāi)Ｐ徒Y(jié)構(gòu)示意圖(單位： cm)Figure 5 Structural diagram of specimen mode(Unit: mm)

N — N試件模型的連接件形式、結(jié)構(gòu)尺寸以及混凝土梁內(nèi)配筋均與N — U試件相同，不同的是N — N試件用普通混凝土作為鉸縫材料，N — U試件用UHPC作為鉸縫材料；對(duì)于E — U試件，鉸縫形式采用的是倒T型結(jié)構(gòu)，采用UHPC作為鉸縫材料，是對(duì)常規(guī)型鉸縫設(shè)計(jì)不足進(jìn)行的改造，其優(yōu)勢(shì)有：①可以避免常規(guī)型鉸縫形式在外力荷載作用下底部出現(xiàn)應(yīng)力集中的現(xiàn)象；②預(yù)制構(gòu)件的底部縱向受力鋼筋可以伸出搭接，使得相鄰預(yù)制構(gòu)件更好連接在一起共同受力。

試驗(yàn)?zāi)Ｐ椭谱鲞^程如圖6所示。首先澆筑鉸縫梁中的NSC部分，澆筑完NSC部分后采用室內(nèi)常溫養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)齡期為28 d。NSC部分養(yǎng)護(hù)完成后對(duì)其界面進(jìn)行鑿毛處理，深度鑿毛須露出粗骨料并用鋼刷刷去NSC接縫界面處松動(dòng)的浮渣。澆筑鉸縫混凝土之前，需提前2 d不間斷地充分濕潤預(yù)制NSC界面表面，直至NSC界面達(dá)到飽和濕潤狀態(tài)，因?yàn)槠胀ɑ炷粱|(zhì)在充分潤濕條件下能夠提高與UHPC的界面粘結(jié)強(qiáng)度[19]。然后，現(xiàn)澆鉸縫混凝土，在室內(nèi)常溫養(yǎng)護(hù)28 d，最后進(jìn)行加載試驗(yàn)。

圖6 試驗(yàn)?zāi)Ｐ椭谱鬟^程Figure 6 Preparation of the specimens

1.3 材料參數(shù)

本研究試驗(yàn)中所用UHPC的配合比如下：水泥771.2 kg/m3,石英砂848.4 kg/m3,硅灰154.2 kg/m3,粉煤灰77.1 kg/m3,石英粉154.2 kg/m3,減水劑20.1 kg/m3,水180.5 kg/m3,鋼纖維157(體積的2%) kg/m3。NSC的配合比如下：水泥470kg/m3,石子1060kg/m3,沙710kg/m3,水155kg/m3,減水劑1.88 kg/m3。

試驗(yàn)所用的UHPC是由湖南大學(xué)研發(fā)團(tuán)隊(duì)研制。UHPC由水泥、硅灰、石英砂、石英粉、粉煤灰、高效減水劑、高強(qiáng)鋼纖維組成。UHPC中鋼纖維采用長13 mm、直徑0.2 mm的端鉤型高強(qiáng)鋼纖維，鋼纖維抗拉強(qiáng)度高于2 000 MPa，彈性模量200 GPa，鋼纖維體積含量為2%。石英砂最大粒徑為0.9 mm。減水劑采用聚羧酸高效減水劑，減水率大于30%。

試驗(yàn)用的普通混凝土(NSC)按照C50混凝土(JTG D62-2012)[19]進(jìn)行配制，由水泥、砂、卵石、水和減水劑拌制而成，粗骨料的最大粒徑不超過20 mm。

根據(jù)規(guī)范GB/T 50081-2002[21]和GB/T3 1387-2015[22]，分別對(duì)NSC和UHPC進(jìn)行了材料性能試驗(yàn)。NSC和UHPC通過立方體抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)、彈模試驗(yàn)以及抗折試驗(yàn)得到抗壓強(qiáng)度、彈性模量以及抗拉強(qiáng)度，測(cè)試結(jié)果如表3所示。鋼筋通過軸向拉伸試驗(yàn)，得到HRB400和HPB300鋼筋的屈服強(qiáng)度分別為459.6、336.4 MPa。

表3 UHPC和NSC的力學(xué)性能Table 3 Mechanical properties of UHPC and NSC類別fu/MPaEu/GPafub/MPaUHPC143.242.021.4NSC52.636.16.2

1.4 鉸縫梁彎剪試驗(yàn)

試驗(yàn)梁測(cè)點(diǎn)布置以及加載方式如圖7所示。全部試驗(yàn)梁均采用油壓千斤頂在跨中單點(diǎn)分級(jí)加載，加載點(diǎn)中心線距支點(diǎn)中心線895 mm。試驗(yàn)前期每級(jí)加載5 kN，并持荷1 min，接近預(yù)估鉸縫梁極限荷載時(shí)，采用位移控制加載，即以跨中每級(jí)撓度1 mm控制加載試驗(yàn)梁破壞或者外荷載下降至極限承載力的75%后結(jié)束加載。試驗(yàn)過程中通過在鉸縫梁的底面采用千分表測(cè)量鉸縫界面在荷載作用下張開或閉合值、在支點(diǎn)處梁頂和跨中處梁底設(shè)置豎向千分表測(cè)量試驗(yàn)梁撓度，采用應(yīng)變計(jì)測(cè)量試驗(yàn)梁各部位的應(yīng)變。

圖7 試驗(yàn)加載裝置及測(cè)點(diǎn)布置Figure 7 Test setup and measuring point arrangement

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 試驗(yàn)梁破壞模式與裂縫形態(tài)

各組試驗(yàn)?zāi)Ｐ推茐哪Ｊ胶偷湫土芽p分布圖如圖8所示。

圖8 各組試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷牧芽p分布圖

對(duì)于N — N試件，如圖8(a)所示。當(dāng)荷載分別達(dá)到12.3 kN(極限荷載的13%)時(shí)，試驗(yàn)?zāi)Ｐ驮贜SC — NSC界面處出現(xiàn)第一條裂縫；N — N試件除了界面處出現(xiàn)裂縫外，預(yù)制NSC構(gòu)件上出現(xiàn)了若干細(xì)短小的斜裂縫，其中主裂縫開始基本沿著界面處發(fā)展，之后主裂縫斜向發(fā)展，穿過NSC鉸縫，NSC鉸縫破壞，破壞時(shí)主裂縫有2條。

對(duì)于N — U試件，如圖8(b)所示。當(dāng)荷載分別達(dá)到71.0 kN(極限荷載的38%)，試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷谝粭l橫向裂縫出現(xiàn)在UHPC — NSC界面處，開裂荷載較N — N試件高，裂縫的數(shù)量少、寬度小、長度短，除了UHPC — NSC界面處出現(xiàn)裂縫外，當(dāng)NSC梁上裂縫較少、試驗(yàn)梁破壞時(shí)，其中主裂縫位于界面處破壞，裂縫不同于N — N試件斜向穿過鉸縫，裂縫沿著薄弱的界面發(fā)展，破壞時(shí)主裂縫只有1條。

對(duì)于E-U試件，如圖8(c)所示。當(dāng)荷載分別達(dá)到110.0 kN(極限荷載的19%)時(shí)，鉸縫梁首先在UHPC — NSC界面出現(xiàn)裂縫，隨著荷載的增大界面處裂縫寬度增長速度緩慢，加載過程中出現(xiàn)較多的斜裂縫，裂縫寬度較小、且分布密集，裂縫呈現(xiàn)放射狀的趨勢(shì)，主裂縫剛開始出現(xiàn)在UHPC — NSC界面處，但未沿著界面處發(fā)展，而是斜著向上伸展，伸展到一定長度，穿過UHPC，最后延伸到頂面加載點(diǎn)處，屬于典型的剪壓破壞，與N — U以及N — N試件有所不同，破壞時(shí)主裂縫有2條。

綜上所述，N — U試件，初裂荷載以及極限荷載高于N — N試件，低于E — U試件。

試驗(yàn)中對(duì)各個(gè)模型的初裂荷載、破壞荷載以及裂縫和破壞發(fā)生的部位等進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，詳見表4。

表4 試驗(yàn)?zāi)Ｐ烷_裂及破壞特征值細(xì)節(jié)Table 4 Crack and failure details of the specimens試驗(yàn)初裂荷載/kN初裂位置破壞荷載/kN主裂縫位置N—N12.3鉸縫界面90.7先界面后斜向貫穿鉸縫N—U71.0鉸縫界面185.2鉸縫界面E—U110.0鉸縫界面583.6斜裂縫貫穿鉸縫

可以看出：得益于UHPC優(yōu)異的力學(xué)性能，現(xiàn)澆UHPC鉸縫抗彎剪強(qiáng)度遠(yuǎn)大于NSC鉸縫，其開裂荷載較大、且UHPC鉸縫界面部位的裂縫隨著荷載的增加擴(kuò)展十分緩慢。

從鉸縫界面的初裂荷載來看，N — N試件鉸縫開裂荷載12.3 kN，而N — U與E — U試件鉸縫界面的開裂荷載分別為71.0、110.0 kN，總體來說UHPC — NSC界面的抗裂能力遠(yuǎn)強(qiáng)于NSC-NSC界面。

N — N試件、N — U試件和E — U試件都在鉸縫界面處首先開裂。在所有鉸縫梁中，N — N試件鉸縫界面最為薄弱，這是因?yàn)樵嚰Ｐ驮趶澕糇饔孟?，NSC與NSC界面粘結(jié)能力較弱。首先是鉸縫界面開裂，隨著荷載的持續(xù)加載，NSC鉸縫內(nèi)部沒有配豎向鋼筋，同時(shí)NSC鉸縫強(qiáng)度較弱，在彎剪作用下，試件剪切破壞。其次是N — U試件，最終在界面處形成主裂縫破壞，破壞形式不同于N — N試件，原因在于UHPC與NSC有較高的粘結(jié)強(qiáng)度，同時(shí)UHPC強(qiáng)度較NSC高，在彎剪作用下，UHPC鉸縫不會(huì)破壞，反而是鉸縫界面的粘結(jié)強(qiáng)度先達(dá)到極限狀況而破壞。

對(duì)于E — U試件，初裂縫出現(xiàn)荷載較N — U試件高，并且承載力遠(yuǎn)高于N — U試件，這與鉸縫的構(gòu)造形式有關(guān)，E — U試件采用的是倒T型鉸縫，能很大程度上減小鉸縫界面應(yīng)力集中的現(xiàn)象，避免了裂縫沿著界面發(fā)展，加上倒T型鉸縫為底部縱向鋼筋搭接創(chuàng)造了的空間，使得縱向鋼筋有效搭接，縱向鋼筋能夠參與鉸縫梁受力相鄰預(yù)制構(gòu)件形成整體以共同受力，極大提高了預(yù)制拼裝構(gòu)件的承載力。

2.2 荷載-裂縫寬度曲線

對(duì)每根試件梁測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷暮奢d-界面縫寬度曲線如圖9所示。

圖9 試驗(yàn)梁的荷載-界面裂縫寬度曲線Figure 9 Load-interface crack width curve of the specimens

從試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷暮奢d-界面縫寬度曲線對(duì)比可看出，所有的荷載-界面縫寬度曲線大體上呈現(xiàn)雙線性特征，界面裂縫寬度先是隨著荷載的增加而呈線性增大；之后，隨著荷載持續(xù)增大，主裂縫寬度急劇增加。

從圖9可以看出，3種鉸縫梁剛度差異較大，N — N試件剛度最小，N — U試件其次，E — U試件剛度最大。

從圖9還可清晰看出N — N試件鉸縫界面最先開裂，E — U試件的荷載-界面縫寬度曲線遠(yuǎn)高于N — U試件，N — U試件的荷載-界面縫寬度曲線高于N — N試件。顯然，采用UHPC作為鉸縫，延遲了裂縫開展的速度，其裂縫擴(kuò)展比較緩慢。同時(shí)采用倒T型鉸縫構(gòu)造形式，抑制裂縫的發(fā)展更加明顯。

中國橋梁規(guī)范JTG D62-2012的規(guī)定鋼筋混凝土構(gòu)件的最大裂縫寬度限值為0.2 mm[20]，因此在試驗(yàn)過程中測(cè)量了所有試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷慕缑婵p寬度0.2 mm時(shí)對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)荷載，將每根試驗(yàn)梁的測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到其對(duì)比如表5所示。

表5 界面裂縫寬度0.2 mm時(shí)各試驗(yàn)?zāi)Ｐ蛯?duì)應(yīng)的荷載Table 5 Loads resulting in crack width of 0.2 mm試驗(yàn)?zāi)Ｐ?.2 mm界面裂縫對(duì)應(yīng)荷載初裂荷載/kNN—N41.5N—U91.2E—U280.0

由表5中的試驗(yàn)板0.2 mm界面裂縫對(duì)應(yīng)的荷載可以看出，UHPC鉸縫梁得益于UHPC的超高抗拉強(qiáng)度和粘結(jié)性能，其0.2 mm界面荷載明顯高于N — N試件梁。

N — U、E — U試件其0.2 mm界面荷載較N — N試件比分別高出120.0%和574.7%，說明UHPC鉸縫梁鉸縫界面抗裂和抗彎剪性能高于NSC鉸縫梁；N — U試件其0.2 mm界面荷載比N-N試件比高207.0%，常規(guī)型鉸縫由于荷載產(chǎn)生的拉應(yīng)力更多地集中在鉸縫界面處，因此其界面裂縫寬度擴(kuò)展較為迅速，0.2 mm主裂縫荷載也就較低，而倒T型鉸縫結(jié)構(gòu)形式抑制了拉應(yīng)力集中在鉸縫界面處，避免了主裂縫在鉸縫界面位置擴(kuò)展。

2.3 荷載-撓度曲線

如圖10所示，所有鉸縫梁的荷載-跨中撓度曲線都呈現(xiàn)多線性的特征。

圖10 試驗(yàn)梁的荷載-撓度曲線Figure 10 Load-deflection response of the specimens

試驗(yàn)?zāi)Ｐ臀撮_裂前(圖中的①階段)，荷載-跨中撓度曲線的斜率最大，此時(shí)混凝土和鋼筋共同承受荷載，試驗(yàn)梁的剛度最大。試驗(yàn)?zāi)Ｐ烷_裂后(圖中的②階段)，荷載-跨中撓度曲線的斜率減小，此時(shí)受拉區(qū)鉸縫界面開裂、部分失效，主要由鋼筋提供作用；試驗(yàn)梁的剛度比起彈性階段①有所下降，E — U試件開裂后由于裂縫較為細(xì)小、且密集分布，因此在試驗(yàn)板開裂前后的①、②階段其剛度變化不大，荷載-撓度曲線斜率變化較小、基本呈線性。隨著荷載的持續(xù)增加，荷載-跨中撓度曲線增長較慢(圖中的③階段)。N — N與N — U試件分別達(dá)到90.7 kN和185.2 kN時(shí)，鉸縫界面完全裂開導(dǎo)致試件破壞，對(duì)于E — U試件，在583.6 kN后，撓度繼續(xù)增加，但是荷載緩慢下降。顯然可見，E — U試件極限荷載遠(yuǎn)高于其他鉸縫梁，比N — N試件高出543.4%，比N — U試件高出215.1%。

由于UHPC的超強(qiáng)抗拉性能和粘結(jié)性，N — U及E — U試件其等撓度下對(duì)應(yīng)荷載以及極限荷載顯著高于N — N試件。通過對(duì)常規(guī)鉸縫的改造，使用倒T型UHPC鉸縫能夠使預(yù)制構(gòu)件形成整體，共同受力，極限承載力得到極大提高。

2.4 荷載-應(yīng)變曲線

利用圖7所示的試驗(yàn)?zāi)Ｐ椭新裨O(shè)的鋼筋應(yīng)變片測(cè)試鉸縫位置的鋼筋應(yīng)變，得到荷載-鋼筋應(yīng)變關(guān)系如圖11所示。

圖11 各試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷暮奢d-鋼筋應(yīng)變曲線Figure 11 Load-reinforcement strain response of the specimens

如圖11所示，所有鉸縫梁的荷載-鋼筋應(yīng)變曲線都呈現(xiàn)多線性的特征。曲線分別在試驗(yàn)?zāi)Ｐ烷_裂點(diǎn)和鋼筋屈服點(diǎn)處斜率發(fā)生明顯變化。試驗(yàn)板未開裂前，主要由混凝土和鋼筋共同承擔(dān)拉應(yīng)力，荷載與鋼筋應(yīng)變呈線性變化、且鋼筋應(yīng)變?cè)鲩L緩慢。最先開裂的是N — N試件，其次是N — U試件，最后是E — U試件，UHPC鉸縫開裂后，仍然可以承受比NSC鉸縫多的拉應(yīng)力。

試驗(yàn)梁開裂后，混凝土部分承擔(dān)的拉應(yīng)力轉(zhuǎn)移至由鋼筋承擔(dān)，此時(shí)受拉鋼筋并未屈服，鋼筋應(yīng)變?cè)鲩L速度雖有所加快，但鋼筋應(yīng)變?nèi)匀槐３种鶆蚓€性增加。N — N與N — U在試件開裂后應(yīng)變?cè)鲩L速率相似，E — U試件應(yīng)變?cè)鲩L速率比較緩慢，這是因?yàn)镋 — U試件中的預(yù)制NSC內(nèi)伸出的鋼筋在鉸縫處搭接，接縫內(nèi)的配筋率高于其余試件，因此在相同荷載下鉸縫中鋼筋拉應(yīng)力遠(yuǎn)小于其余試件內(nèi)鋼筋。

3 結(jié)論

綜合上述試驗(yàn)分析，對(duì)N — N試件、N — U試件與E — U試件的彎剪性能進(jìn)行了研究，得到以下結(jié)論：

a.驗(yàn)證了空心板梁橋鉸縫在最不利車輛作用下，橫向除了傳遞剪力外，還傳遞一定的彎矩。

b.現(xiàn)澆UHPC鉸縫的抗彎剪強(qiáng)度大于NSC鉸縫，現(xiàn)澆UHPC鉸縫開裂荷載較大、且UHPC鉸縫的裂縫隨著荷載的增加擴(kuò)展十分緩慢，鉸縫的受力薄弱部位基本是在鉸縫界面處，常規(guī)型鉸縫梁表現(xiàn)為接縫界面處開裂破壞，加強(qiáng)型UHPC鉸縫表現(xiàn)為剪壓破壞。

c.N — U試件、E — U試件開裂荷載較N — N試件開裂荷載分別高477%、794%，UHPC是一種有優(yōu)異的力學(xué)性能的混凝土新材料，粘結(jié)性能極好。

d.不同鉸縫構(gòu)造形式的預(yù)制NSC構(gòu)件中現(xiàn)澆UHPC鉸縫彎剪拉性能都優(yōu)于NSC鉸縫。N — U承載力較N — N試件提高近215.1%，E — U承載力較N — N試件提高近543.4%。

e.E — U試件變形剛度較大，N — U試件次之，N — N試件變形剛度最弱。

f.E — U試件破壞模型類似于整體梁，倒T型UHPC鉸縫能將預(yù)制構(gòu)件牢牢連接在一起，形成整體以共同受力，將其應(yīng)用于空心板梁橋具有良好的工程意義。