超高性能混凝土-钢正交异性板组合桥面受力性能研究
正交异性钢桥面铺装的问题及对策
中铁大桥科学研究院有限公司
超高性能混凝土系列研究之——正交异性钢桥面铺装的问题及对策
2.2、超高性能混凝土材料性能研究
技术特点 超高性能混凝土在桥梁结构中应用的技术特点
抗压强度和抗拉强度高 结构形式多样化、轻型化、薄壁化 缺陷少、耐久性能好 全寿命周期内成本较低 超高韧性 有利于提高结构的抗震和疲劳性能 工作性能好 施工、养护方便
1600
UHPC
C50
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
28d
56d
龄期
5 UHPC C50
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2
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28d
龄期
56d
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收缩（10-6）
超高性能混凝土系列研究之——正交异性钢桥面铺装的问题及对策
2.2、超高性能混凝土材料性能研究
收缩
400
350
参照GB/T 50082-2009中第8
1、正交异性板和铺装层病害及原因分析
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1.1、正交异性钢桥面板和铺装层病害
虎门大桥
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1.1、正交异性钢桥面板和铺装层病害
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我国超高性能混凝土(UHPC)的研究与应用进展
我国超高性能混凝土(UHPC)的研究与应用进展邹勇【摘要】超高性能混凝土(UHPC)是一种具有超高强度、高韧性和高耐久性的新型水泥基材料,已成为土木工程领域的研究热点.该文从原材料及制备技术、力学性能和耐久性等方面分析了国内UHPC的研究现状,介绍了我国在UHPC工程应用方面取得的重大进展,最后还对UHPC在我国的发展前景进行了初步展望.【期刊名称】《重庆建筑》【年(卷),期】2019(018)007【总页数】3页(P34-36)【关键词】超高性能混凝土;制备技术;力学性能;耐久性;工程应用【作者】邹勇【作者单位】重庆市武隆区建设工程质量检测有限公司,重庆 408500【正文语种】中文【中图分类】TU5280 引言1993年法国Bouygues公司率先研发出了一种超高强、高韧性、高耐久性的水泥基复合材料，名为活性粉末混凝土（RPC）[1]。
由于RPC是一种专利产品，为避免产权纠纷，法国Larrard DF等随后又提出了超高性能混凝土（UHPC）的概念[2]。
UHPC是以RPC制备原理为基础发展而来的，只是前者所涉及的材料范围更广。
自UHPC问世以来，国外对UHPC的制备技术、材料及结构性能等进行了大量的研究，并开展了规模化应用。
1998年，UHPC经清华大学覃维祖教授首次引入国内，随即成为土木工程领域的研究热点。
2000年以后，除清华大学外，湖南大学、东南大学、福州大学、武汉理工大学、同济大学等高校先后开展了UHPC 材料组成与结构性能的研究，并在工程应用方面取得了诸多成果。
虽然中国对UHPC的研究有些晚，但在结构自身和社会可持续发展对高性能土木工程材料要求的双重压力下，UHPC在中国的受关注度持续升温。
在此背景下，本文将浅述UHPC在中国的研究和应用现状，并对其发展前景加以展望。
1 我国超高性能混凝土的研究现状1.1 原材料及制备技术如同其他水泥基材料研究一样，UHPC研究也是从材料制备开始入手的。
超高性能混凝土在桥面铺装工程中的应用
超高性能混凝土在桥面铺装工程中的应用摘要：超高性能混凝土（UHPC）是一种纤维增强水泥基复合材料，力学性能和耐久性能优异。
随着研究的深入，UHPC在工程中的应用日益增多，在桥面铺装工程中的应用是研究的热点之一。
综述了UHPC的发展和应用，调研了多种工况下UHPC铺装的实例。
结果表明：UHPC在桥面铺装工程中提高了桥面结构的抗疲劳、抗裂性能，减轻了结构自重，降低了碳排放；因其良好的耐磨性、抗渗透与抗腐蚀性能，大大减少了桥面修补次数，提高了经济效益。
因此，UHPC在桥面铺装工程中具有良好的应用前景。
关键词：超高性能混凝土；桥面铺装；力学性能；应用中图分类号：U441 发展历程超高性能混凝土最早面世是丹麦Hans Henrik Bache在1979年申请的一篇相关专利，从此之后丹麦开始了相关研究。
当时将这种新型混凝土材料称之为CRC（Compact Reinforced Composite密实增强复合材料）或Ny Beton（新型混凝土）[1]。
上世纪九十年代，法国成为了超高性能混凝土研究最活跃的国家。
法国多方力量一起参与研究“活性粉末混凝土”（Reactive Powder Concrete，简称RPC）并发表了一系列相关论文和专利促进了UHPC或RPC在全世界范围的推广。
UHPC（超高性能混凝土）名称是由法国学者在1994年提议的，由于能更好表达这中混凝土材料的优越性能，逐步被广泛接受和采用。
超高性能混凝土在桥梁结构中的应用主要用于主梁结构、桥面结构和桥梁接缝。
桥面结构常用于桥面铺装层和桥面板。
UHPC作为桥面铺装材料，具有广泛的应用价值。
瑞士洛桑理工大学Oesterlee[2]提出使用钢筋UHPC层修补加固破损的桥面，UHPC层能够提高桥梁强度、刚度、抗裂、防水和保护普通混凝土，大幅延长结构使用寿命。
2004年，该桥面铺装结构首次应用在瑞士的一个桥梁修补工程中[3]。
国内湖南大学邵旭东团队[4]在2010年首次提出了UHPC铺装层和正交异性钢桥面板组成的钢-UHPC铺装结构。
超高性能混凝土UHPC详解
方便等特点。
1、超高性能混凝土(UHPC)简介
混凝土： 由胶凝材料（水泥、细骨料（砂）、粗骨料（石子）、溶
剂（水）以及必要时掺入的化学外加剂组成，经过胶凝材料 凝结硬化后，形成具有一定强度和耐久性的人造石材。 优点：
相对于其他材料，混凝土生产能耗低、原料来源广、工艺 简便、成本低廉且具有耐久、防火、适应性强、应用方便等 特点。
尽管ＵＨＰＣ 自出现以来，不断被应用于桥梁、建筑、核电、市政、海洋
等工程之中，然而应用发展远低于预期。以应用最多的桥梁为例，自1997
年第一座UHPC桥加拿大魁北克省Sherbrooke的RPC桥建成以来，十几年
间全世界也仅建成３０余座，且以中小跨径与人行桥为主。在中国，ＵＨＰ
Ｃ 实际工程应用也极少，以桥梁为例，仅在铁路上有１座梁桥的应用，目前
欧洲改称为Ultra-High Performance Concrete，简称UHPC
超高的力学性能 超高的耐久性
毫米级骨料 微米级水泥等 亚微米级硅灰
1、超高性能混凝土(UHPC)简介
1993年法国Bouygues公司Richard等人率先研制出的一种超 高 性 能 水 泥 基 复 合 材 料 —— 活 性 粉 末 混 凝 土 （ Reactive Powder Concrete，简称RPC），并注册为专利产品
道了 抗压强度达到 240MPa的低孔隙率 的水泥基材料。
2）20世纪70年代 末，由于减水剂和 高活性掺合料的开 发和应用，强度超 过60 Mpa。
4)对混凝土的耐腐蚀 性、耐久性和抵抗各 种恶劣环境的能力提 出高性能混凝土 (HPC）
6）Bachel采用细料致密法，
发挥硅灰和高效减水剂 的作用，达到减小孔隙 率，制备的150~200Mpa混 凝土得到运用。
钢-UHPC组合桥面的疲劳性能研究
沈阳建筑大学学报(自然科学版)Journal of Shenyang Jianzhu University (Natural Science)2 02 1年1月第37卷第1期Jan. 2021Vol. 37, No. 1文章编号：2095 -1922(2221)01 -0001 -08 doi ：10.11717/j. issn ：2095 -1922.2021.31.01钢-UHPC 组合桥面的疲劳性能研究顾萍，鲁凡，张志强，马家欢(同济大学土木工程学院，上海200092)摘 要目的研究钢-UHPC 组合桥面的疲劳裂纹类型和发展规律，分析疲劳裂纹对组合桥面板结构受力特性的影响，为钢-UHPC 组合桥面的设计提供理论依据。
方法 依据实桥主桥钢桥面的构造参数，设计制作了两个足尺试验构件，进行静载、疲劳试验，并与有限元计算结果进行对比分析。
结果有限元模型计算的各测点应力和位移 与实测值基本吻合；纵肋与横隔板连接焊缝处容易发生疲劳裂纹，所有试件均在此处发现了裂纹;纵肋腹板裂纹较小时，对钢桥面受力性能影响较小；随着纵肋腹板裂纹、UHPC 与钢桥面板脱层扩展，试件刚度显著下降，最大挠度增量达33%。
结论纵向 配筋不同的两个构件其受力特性和疲劳性能差异不大，建议UHPC 层中纵向钢筋可按直径10 mm 密配筋布置。
关键词正交异性组合桥面板;疲劳试验;裂纹;脱层;刚度中图分类号TU927；U443文献标志码AFatigue Performance of Steel-UHPC CompositeBridge DeckGU Ping , LU Fan ，ZHANG Zhiqiang , MA Jiahuan(College of Civil Engineering ,Tongjt University ,Shanghai ,China ,220022)AbstrrcC : To investinatu fatinue cnck patterns ang theis influence on sUuctural behavios of the steel-UHPC cempositu deck undes ceclinn loaninn i V enabU the fatigue desinn specification. Two full-scale bUdgc deck specimens weu desionen and fanricateh with the specific detailing anf dimensions in accerUancc to the putotypc bUdgc deck ol t reti bridgc fos static anf fatinuc tests. CompareC with thc test usp U s , thc FE-baseC cemputatiouai usp U s were found nuc with U u measuren s U css and dispUcement s U thc cencerning 卩0)111：5. Thc Utiguc cracki obseuen were prooc tu occus t the joints between the longiUldinci Ubs anf the ddphucm fos all specimens.It is ccncluUen thct when cock initiates in We Ub web , vero small chnge would occus in the Ub sWesses anf in the deUechou ol bridge deck. But with furthes deveUpment ol Utigue cracks in We Un web , anf delamination between the UHPC layes and We steel deck . the 00x1101 stiffness ol We bridde deck specimen decreaseC 501^0111:0,31x 1 a 33% increment in the deUeckou was obseuen in the tests. The two specimens , Wough were not identical the same in longituUinci steel收稿日期：202。
钢-超高韧性混凝土（STC）组合桥面施工技术研究
钢-超高韧性混凝土（STC）组合桥面施工技术研究摘要：为解决钢桥面铺装层易破损和钢结构易开裂的问题，本文以潮汕环线高速榕江特大桥的钢桥面铺装工程为例展开分析，榕江特大桥是一座主跨长度为400 米的双塔双索面钢箱梁斜拉桥。
本文重点介绍了这项工程中的关键施工技术和施工工艺，阐述了钢-超高韧性混凝土（STC）组合桥面施工技术在各个环节的施工技术及注意事项，在钢桥面铺装工程中具有一定的指导意义。
关键词：超高韧性混凝土钢桥面铺装施工技术1钢-超高韧性混凝土（STC）组合桥面介绍超高韧性混凝土 super toughness concrete (STC)是由水泥、矿物掺合料、细集料、钢纤维和减水剂等材料或由上述材料制成的干混料先加水拌合，再经凝结硬化后形成的一种具有高抗弯强度、高韧性、高耐久性的水泥基复合材料，简称 STC。
其配置机理是基于最大堆积密度理论，其组成材料不同粒径颗粒以最佳比例形成最紧密堆积，同时掺加微细的钢纤维提高其韧性和延性。
通过在钢桥面板上焊接剪力钉及绑扎钢筋网，再在上面浇筑STC，从而使钢桥面板和STC组合成一体，形成了钢-超高韧性混凝土（STC）组合桥面。
钢-超高韧性混凝土（STC）组合桥面具有以下优点：（1）提高了桥面刚度（40倍以上），大幅度减小了面板和纵横肋在轮载下的应力，提高了钢桥面的抗疲劳寿命超3倍；（2）铺装层下层采用水泥基材料，改善了沥青面层工作条件，从而大幅降低了粘结层失效、车辙、推移等破坏风险，钢桥面铺装难题不复存在；（3）STC层使得钢桥面处于良好的耐腐蚀状态。
2工程概况榕江特大桥位于汕头市潮阳区，大桥全长 4.84 公里。
其中，主桥为主跨长度 400 米的双塔双索面钢箱梁斜拉桥，索塔采用钻石型混凝土结构，塔高146.9米。
主桥钢梁全长 800m，桥面铺装标准全宽 30m。
主桥钢桥面采用50mm厚超高韧性混凝土STC+40mm 厚 SMA-13 沥青砼铺装方案，STC 层铺装长度 800m，铺装宽度 30m。
浅谈正交异性钢桥面板的发展
河南建材201812021年第4期[6]WANG J,TSE N C F,CHAN J Y C.Wi-Fi based occu-pancy detection in a complex indoor space under discon-tinuous wireless communication:A robust filtering based on event-triggered updating.Building and Environment,2019,151:228-239.[7]TARZIA S P,DICK R P,DINDA P A,et al.Sonar-basedmeasurement of user presence and attention[C]∥Proceed-ings of International Conference on UbiquitousComputing.Florida,2009:89-92.[8]CHEN Z,ZHU Q,MASOOD M,et al.EnvironmentalSensors based Occupancy Estimation in Buildings via IH-MM-MLR.2017,17(5):13-21.[9]CANDANEDO L M,FELDHEIM V.Accurate occupancydetection of an office room from light,temperature,humidity and CO2measurements using statistical learning models.En-ergy and Buildings,2016,112:28-39.[10]KLEIMINGER W,BECKEL C,SATTKE T,et al.Occu-pancy etection from electricty consumtion data[C]∥Pro-ceedings of the5th ACM Workshop on Embedded Systems for Energy-Efficient Buildings.Italy,ACM,2013:1-8.浅谈正交异性钢桥面板的发展王玉娇1韩阿慧21甘肃省公路航空旅游投资集团有限公司（730030）2西安长安大学工程设计研究院有限公司（710061）摘要:正交异性钢桥面板在国内外大中跨度的现代钢桥中已得到广泛应用。
桥面铺装材料综述
桥面铺装材料综述摘要：桥梁作为交通网的重要组成，其稳定的性能对交通网的运行有重要意义。
桥面铺装的材料对桥梁的使用性能具有重要影响，本文具体阐述了钢桥面铺装材料的不同类型及其发展历程和特点，可为桥面铺装施工选择材料提供参考。
关键词：桥梁；铺装；材料一、引言由于桥面变形相对较大而刚度却较小，而铺装层容易受交通荷载、风载等条件以及温度变化等因素的影响。
所以，对其在强度、抗高低温性能上和疲劳耐久性上均有很高的要求。
本文对各种钢桥面铺装材料的发展进程、优劣点、适用情况进行简述。
二、浇筑式沥青混凝土浇注式沥青混凝土起源于德国，主要优点是空隙率接近零，非常密实，具有优良的防水性能，无需设置防水层；同时低温抗裂性能强，疲劳性能好，与钢板追随性好。
缺点是高温稳定性差，施工需专用设备，施工工艺较复杂，施工温度高。
GA浇注式沥青混凝土是一次搅拌成型，施工效率高，但细集料只分一档（0-2.36），故稳定性较差。
MA浇注式沥青混凝土湖沥青掺量高且经过2次搅拌混合，细集料分多档，稳定性较好，但施工效率低，不适用于铺装面积较大的工程。
为了充分发挥GA与MA的优点，纪方利[1]提出了用GA工艺生产MA混合料的方案-GMA工艺。
以港珠澳大桥钢桥面铺装为研究背景，采用3种沥青含量，分析沥青含量变化对GMA浇注式沥青混凝土的施工和易性、高温稳定性、疲劳性能的影响。
研究表明:流动度随沥青含量的增加而减小;沥青含量对其路用性能影响显著，当沥青含量为10.2%时，其性能达到最佳。
张可强[2]对采用国产材料的复合浇注式(PGA+AC，即压入沥青碎石浇注式沥青混凝土＋密级配沥青混凝土)沥青钢桥面铺装进行了研究。
PGA主要原材料包括：直馏硬质沥青和TLA湖沥青。
对直馏硬质沥青和高弹改性沥青常规性能检测与ＰＧ等级检测，试验结果表明:采用国产材料的PGA+AC钢桥面铺装路用性能与进口材料的钢桥面铺装路用性能之间无明显差异,国产材料(硬质沥青与高弹改性沥青)价格却是进口材料的1/5,有利该钢桥面铺装方案在国内的推广应用。
一种新型SCS钢-混组合桥面系力学性能分析
一种新型SCS钢-混组合桥面系力学性能分析王达;陈春苗;刘扬【摘要】为应对既有正交异性桥面系在工程应用中出现的诸多病害,结合钢箱梁的构造特点,提出了一种新型钢板夹心混凝土( SCS)钢—混组合桥面系,为明确该新型SCS钢—混组合桥面系的力学特性,基于等效刚度法、结合大型通用有限元程序Ansys,分别建立了新型SCS钢—混组合桥面系与传统正交异性钢桥面系的节段力学模型,并对两个节段力学模型的受力特性进行了对比分析研究。
结果发现,在汽车车轮集中荷载作用下,新型SCS钢—混组合桥面系的局部抗弯刚度明显优于传统正交异性钢桥面系,桥面系纵横向刚度比值更趋于接近1.0,结构受力变得更加均衡,局部未出现过大变形,改变了传统钢桥面系的正交异性特征,改善了桥面系结构的受力,表明该新型SCS钢—混组合桥面系具有良好的力学性能。
%In response to many diseases associated with the deck of existing orthotropic steel bridge, combined with the structural characteristics of steel box girder, a new steel-concrete-steel ( SCS ) composite bridge deck system was proposed. To reveal the mechanical properties of the systems, based on the equivalent stiffness method, the general finite element program ANSYS was employed to set up segmental mechanical models of the new SCS composite bridge deck and the traditional or-thotropic steel bridge deck respectively. And a comparative analysis on the models was carried out to study the mechanical behaviors. The result shows that, under the concentrated wheel force, the lo-cal bending stiffness of the SCS composite bridge deck system is visibly superior to that of the tradi- <br> tional one, and the longitudinal and transverse stiffness ratio tends to be 1.0, which balances the stress, prevents large local deformation, changes the orthotropic characteristics of the traditional steel bridge deck system, and improves the mechanical performance of bridge deck systems.【期刊名称】《广西大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(000)001【总页数】8页(P163-170)【关键词】桥梁工程;钢-混组合桥面系;等效刚度法;有限元;抗弯刚度【作者】王达;陈春苗;刘扬【作者单位】长沙理工大学土木与建筑学院，湖南长沙410114; 桥梁工程安全控制省部共建教育部重点实验室，湖南长沙410114;广州珠江黄埔大桥建设有限公司，广东广州 511434;长沙理工大学土木与建筑学院，湖南长沙410114; 桥梁工程安全控制省部共建教育部重点实验室，湖南长沙410114【正文语种】中文【中图分类】U443.320 引言当代社会经济迅猛发展，随之增加的交通负荷使得许多交通基础设施迅速恶化，桥梁作为交通枢纽，其结构安全至关重要，桥面系的病害是诸多桥梁结构共同所面临的严重问题，而这一现象在大跨度悬索桥中尤为突出。
新型正交异性钢板-STC组合桥面结构研究与应用
车 辆 ）等 诸 多 方 面 。 其 中一 个 不 容 忽 视 的 原 因
收 稿 日期 ：２ ０ １ ３ — ０ ６ — ２ ２
作 者简 介 ：周 志敏 （ １ ９ ８ ５ 一 ） ，男 ，湖南 株洲 人 ，硕 士 ，工程师 。研 究 方 向 ：泡 沫 混凝 土 、超高 韧性
混 凝土 、活 性粉 末混 凝土 。
具 有 良好 的抗 拉 性 能 ，其 最 大拉 应 变达 到 ９ ５ ５ ￣ ｅ而 未 出现 开 裂 。 因 而 能 够 适 应 马 房 大 桥 上 的 受 力 状
态 。２ ０ １ １年 ，新 型 正 交 异 性 钢 板 一 Ｓ Ｔ Ｃ 组 合 桥 面 结 构 成 功 应 用 于 马 房 大桥 第 １ １跨 ，各 道 施 工 工 序
ｃ ｉ ｅ ｓ ｉ ｎ ｂ ｉｄｇ ｒ ｅ ｃ ｌ ｅ ａ ｒ ａ ｎｃ ｅ ，ａ ｎ ｄ ｉ ｔ ｓ ｓ ｏ ｃ ｉ ａ ｌ ａ ｎ ｄ ｅ ｃ ｏ ｎｏ ｍｉ ｃ ｂｅ ｎｅ ｉｔ ｆ ．Ｉ ｎ ｔ ｈｉ ｓ ａ ｒ ｔ ｉ ｃ ｌ ｅ ，ｒ ｅ ｌ ｙｉ ｎ ｇ ｏ ｎ ｆ ｒ ｅ ｅ ｗａ ｙ ｏ ｖ ｅ ｒ ｐ ａ ｓ ｓ
ｗａ ｓ ｐ ｒ ｏ ｍｏ ｔ ｅ ｄ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｔ ｏ ｐ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｂ ｉ ｒ ｄ ｇ ｅ ｊ ａ ｃ ｋ ｉ ｎ ｇ ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ａ ｎ ｄ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｅ ｓ ｒｅ ａ ｄ ｉ ｓ ｃ ｕ ｓ ｓ ｅ ｄ ． Ｂ ｙ
病 害 问题 ： （ １ ）在 反复 的 车轮 荷 载作 用 下 ，正交 异 性 钢
桥 面结 构 出现疲 劳开 裂现 象 ： （ ２ ）常 规 沥 青 混 凝 土 铺 装 层 使 用 约 ５ ～ １ ０年 后 便严 重破 损 ，使用 寿命 较短 。
正交异性钢桥面板疲劳病害分析及改造措施研究
第４６卷，第２期２０２１年４月公路工程ＨｉｇｈｗａｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＶｏｌ．４６，Ｎｏ．２Ａｐｒ．，２０２１Ｄｏｉ：１０．１９７８２／ｊ．ｃｎｋｉ．１６７４－０６１０．２０２１．０２．００９［收稿日期］２０２０－１２－２１［基金项目］国家重点研发计划项目（２０１７ＹＦＢ０３０４８０５）；湖南省交通运输科技创新计划项目（２０１７３４）［作者简介］陈 辉（１９８２—），男，山西运城人，高级工程师，主要从事路桥管理与养护工作。
［引文格式］陈 辉，于 力，耍荆荆．正交异性钢桥面板疲劳病害分析及改造措施研究［Ｊ］．公路工程，２０２１，４６（２）：５４－５９．ＣＨＥＮＨ，ＹＵＬ，ＳＨＵＡＪＪ．Ｆａｔｉｇｕｅｄｉｓｅａｓｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｏｒｔｈｏｔｒｏｐｉｃｓｔｅｅｌｂｒｉｄｇｅｄｅｃｋａｎｄｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｍｅａｓｕｒｅｓ［Ｊ］．Ｈｉｇｈ ｗａｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０２１，４６（２）：５４－５９．正交异性钢桥面板疲劳病害分析及改造措施研究陈 辉１，于 力１，耍荆荆２（１ 南京长江第二大桥有限责任公司，江苏南京 ２１００００ ２ 中交公路规划设计院有限公司，北京 １０００８８）［摘 要］正交异性钢桥面板以其自重轻、承载能力大、施工速度快等特点，在全世界范围内大量出现在新桥尤其是大跨度桥梁的建设中。
由于正交异性钢桥面板整体刚度不足、桥梁承载交通量与日激增，在运营过程中因钢构件应力集中出现不同程度的疲劳病害，严重影响了结构疲劳性能。
剖析正交异性钢桥面板疲劳病害发生根本原因，同时结合实桥与足尺模型试验结果，提出桥面结构改造方案。
研究成果可为类似正交异性钢桥面板的疲劳处治提供借鉴。
［关键词］正交异性桥面板；组合桥面板；高性能混凝土；有限元模型；实桥验证［中图分类号］Ｕ４４３ ３３ ［文献标志码］Ａ ［文章编号］１６７４—０６１０（２０２１）０２—００５４—０６ＦａｔｉｇｕｅＤｉｓｅａｓｅＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＯｒｔｈｏｔｒｏｐｉｃＳｔｅｅｌＢｒｉｄｇｅＤｅｃｋａｎｄＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＩｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔＭｅａｓｕｒｅｓＣＨＥＮＨｕｉ１，ＹＵＬｉ１，ＳＨＵＡＪｉｎｇｊｉｎｇ２（１ ＴｈｅｓｅｃｏｎｄＮａｎｊｉｎｇＹａｎｇｔｚｅＲｉｖｅｒＢｒｉｄｇｅ，Ｌｔｄ，Ｎａｎｊｉｎｇ，Ｊｉａｎｇｓｕ２１００００，Ｃｈｉｎａ； ２ ＣｃｃｃＨｉｇｈｗａｙＣｏｎｓｕｌｔａｎｔｓＣｏ，Ｌｔｄ ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８８，Ｃｈｉｎａ） ［Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ａｔｔｒｉｂｕｔｅｄｔｏｉｔｓｌｉｇｈｔｓｅｌｆｗｅｉｇｈｔ，ｈｉｇｈｂｅａｒｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙ，ｒａｐｉｄｅｒｅｃｔｉｎｇｓｐｅｅｄ，ｏｒｔｈｏｔｒｏｐｉｃｓｔｅｅｌｄｅｃｋｈａｓｂｅｅｎｗｉｄｅｌｙａｐｐｌｉｅｄｔｏｂｒｉｄｇｅａｌｌａｒｏｕｎｄｔｈｅｗｏｒｌｄ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｔｈｅｌｏｎｇ ｓｐａｎｂｒｉｄｇｅｓ Ｍａｎｙｂｒｉｄｇｅｓｈａｖｅａｐｐｅａｒｅｄｆａｔｉｇｕｅｃｒａｃｋｓｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｅｇｒｅｅｗｉｔｈｈｉｇｈｔｒａｆｆｉｃｖｏｌｕｍｅｓｂｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｉｎｓｕｆｆｉｃｉｅｎｔｓｔｉｆｆｎｅｓｓｏｆｏｒｔｈｏｔｒｏｐｉｃｓｔｅｅｌｄｅｃｋ，ｉｔｈａｓｃａｕｓｅｄｓｅｒｉｏｕｓｉｎｆｌｕｅｎｃｅｉｎｔｈｅａｎｔｉ ｆａｔｉｇｕｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｄｅｆｉｎｉｔｅｌｙｄｉｓｅａｓｅｃａｕｓｅｓａｎａｌｙｓｉｓ，ｔｈｅｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇｓｃｈｅｍｅｓｏｆｄｅｃｋｗｉｔｈｆｕｌｌ ｓｃａｌｅｍｏｄｅｌｔｅｓｔｉｎｇａｎｄｐｒａｃｔｉｃａｌｂｒｉｄｇｅｔｅｓｔｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄ Ｉｔｐｒｏｖｉｄｅｓｉｍｐｏｒｔａｎｔｂａｓｉｓｆｏｒｆａｔｉｇｕｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｏｆｏｒｔｈｏｔｒｏｐｉｃｓｔｅｅｌｄｅｃｋ１［Ｋｅｙｗｏｒｄｓ］ｏｒｔｈｏｔｒｏｐｉｃｓｔｅｅｌｄｅｃｋ，ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｂｒｉｄｇｅｄｅｃｋ，ｒｅａｃｔｉｖｅｐｏｗｄｅｒｃｏｎｃｒｅｔｅ，ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌ，ｐｒａｃｔｉｃａｌｂｒｉｄｇｅｔｅｓｔ０ 引言随着正交异性钢桥面板的大规模使用［１－４］，由于该类桥面板自身的受力特性和交通流量的增多增重，全世界范围内的正交异性钢桥面板均面临着疲劳开裂的问题。
钢桥面UTAC-UHPC新型铺装结构力学性能分析
钢桥面UTAC-UHPC新型铺装结构力学性能分析作者：薛志强万昀聪王宏畅来源：《森林工程》2020年第04期摘要：為提高钢桥面铺装层性能，提出一种新的铺装体系——UTAC（超薄沥青混凝土）-UHPC（超高性能混凝土）新型复合铺装体系。
利用Abaqus建立三维有限元模型，将UTAC-UHPC新型复合铺装体系与传统柔性铺装体系在最大竖向变形和铺装层拉应力上进行比较分析。
结果显示：UTAC-UHPC新型复合铺装体系铺装层最大竖向变形较传统柔性铺装能够减少28%，有效地提高钢桥面的刚度和强度，减少铺装层的竖向变形;上面层横、纵方向最大拉应力较传统柔性铺装体系有明显的减少，分别减少了59%和51%，极大地延长桥面铺装的使用寿命。
关键词：钢桥面铺装;超薄沥青混凝土;超高性能混凝土;有限元分析Abstract：In order to improve the performance of pavement， the new steel bridge deck pavement system——the composite pavement system with UTAC （Ultra-High Performance Concrete） - UHPC （Ultra-Thin Asphalt Concrete） was put forward， and the three-dimensional finite element model using Abaqus was built to make a comparison with the traditional flexiblepavement system on the maximum deflection and tensile stress of the pavement. The result showed that the maximum vertical flection of UTAC-UHPC new composite pavement system can be reduced by 28% compared with the traditional flexible pavement， effectively improving the rigidity and strength of the steel bridge surface and reducing the vertical flection of the pavement; the maximum tensile stress of the upper layer in the horizontal and vertical directions was significantly reduced compared with the traditional flexible pavement system， respectively by 59% and 51%， greatly extending the service life of the bridge deck pavement.Keywords：Steel bridge deck pavement; ultra-thin asphalt concrete; ultra-high performance concrete; finite element analysis0 引言随着经济和科技的进步，我国道路桥梁也迅猛的发展，自20世纪90年代以来，相继建成了大批大跨径斜拉桥、悬索桥，如南京长江四桥、虎门大桥等。
超高性能混凝土(UHPC)在钢桥面铺装的应用与分析
Roads and Bridges 道路桥梁73超高性能混凝土(UHPC)在钢桥面铺装的应用与分析李志全（中交公路规划设计院有限公司， 北京 100088）中图分类号：U45 文献标识码：B 文章编号1007-6344（2019）01-0073-01摘要：我国已建成的多座大跨径正交异性钢桥面桥梁多采用柔性铺装方式，容易出现钢结构疲劳开裂和铺装层开裂、拥包、脱层等病害，严重影响桥梁的通行能力及结构安全。
随着新材料、新工艺的发展，超高性能混凝土(UHPC)得到推广与应用。
通过对某在建UHPC 组合桥面钢箱梁结构的有限元分析，进一步论述UHPC 在钢桥面铺装中应用的优越性，研究结果可为其他工程应用提供参考。
关键词：正交异性钢桥面板；钢桥面铺装；柔性铺装；超高性能混凝土(UHPC)；有限元分析0 引言近年来，我国已建成的多座采用柔性铺装方案（SMA、浇筑式沥青以及环氧铺装）的大跨径正交异性钢桥面桥梁，除少数桥梁桥面铺装的运营状况良好以外，大部分桥梁的桥面铺装层都陆续出现钢结构疲劳开裂和铺装层开裂、拥包、脱层等病害，严重影响桥梁的通行能力及结构安全[1-4]。
随着新材料、新工艺的不断发展，混凝土强度等级也不断提高，超高性能混凝土(UHPC)以其超高的力学性能、超高耐久性、优良的耐磨和抗爆性能以及抗冲击性能等特点，在越来越多的桥梁工程中得到应用[5-7]。
通过对某在建UHPC 组合桥面钢箱梁结构的力学分析，进一步论述UHPC 在钢桥面铺装中应用的优越性，研究结果可为其他工程应用提供参考。
1 工程概况以一座在建跨长江大堤桥梁为工程背景，桥跨布置为70+97+70=237m，上部结构采用超高强度混凝土组合桥面板钢箱梁结构。
桥梁全宽为33.5m （含中央分隔带），钢箱梁为单箱单室截面，梁高3.6m。
钢箱梁单幅梁宽16.73m，箱体宽度7.5m。
各梁段顶板厚度均为14mm，顶板采用U 肋加劲，厚度均为8mm。
底板在顺桥向不同区段采用了20mm、25mm、30mm 三种不同的板厚，为便于施工，底板下缘保持平齐。
超高韧性水泥基复合材料加固混凝土结构的界面力学性能与耐久性能研究
超高韧性水泥基复合材料加固混凝土结构的界面力学性能与耐久性能研究一、本文概述本文旨在深入研究超高韧性水泥基复合材料（Ultra-High Toughness Cementitious Composites，简称UHTCC）在加固混凝土结构中的应用，特别是其在界面力学性能与耐久性能方面的表现。
混凝土结构的加固与修复一直是土木工程领域的重要研究课题，而UHTCC作为一种新型的高性能材料，具有优异的拉伸性能、裂缝控制能力以及耐久性能，因此在加固混凝土结构方面具有广阔的应用前景。
本文将首先介绍UHTCC的基本性能和特点，包括其组成、制备工艺以及力学性能等方面的内容。
随后，将通过实验研究和理论分析，探讨UHTCC与混凝土之间的界面力学性能，包括界面粘结强度、界面破坏模式等方面。
在此基础上，本文将进一步研究UHTCC加固混凝土结构的耐久性能，包括其在长期荷载作用、化学腐蚀、冻融循环等复杂环境下的性能退化规律及机理。
本文的研究结果将为UHTCC在加固混凝土结构中的应用提供理论基础和技术支持，有助于推动土木工程领域的技术创新和可持续发展。
本文的研究也有助于加深对高性能水泥基复合材料性能与行为的理解，为相关领域的学术研究提供有益的参考。
二、超高韧性水泥基复合材料概述超高韧性水泥基复合材料（Ultra-High Toughness Cementitious Composites，简称UHTCC）是一种新型的水泥基复合材料，其以水泥、细骨料、高分子聚合物纤维和特定添加剂为主要组成成分。
相较于传统的混凝土材料，UHTCC具有更高的拉伸强度、断裂能和韧性，这使得它在结构加固和修复领域具有广阔的应用前景。
UHTCC的显著特性在于其纤维增强机制。
通过在高分子聚合物纤维的加入，UHTCC在受到外力作用时，纤维能够有效地桥接裂缝，阻止裂缝的扩展，从而提高材料的延性和韧性。
特定添加剂的使用也能够优化UHTCC的微观结构，提高其力学性能和耐久性。
混凝土结构中超高性能材料的性能评价研究
混凝土结构中超高性能材料的性能评价研究一、研究背景混凝土作为一种常用的建筑材料，其力学性能和耐久性一直是建筑领域的研究重点。
近年来，随着科技的不断发展，超高性能材料（Ultra High Performance Material，UHPM）的研究和应用逐渐受到关注。
UHPM作为一种新型材料，其力学性能、耐久性和抗震性能等方面均优于传统混凝土。
因此，将UHPM应用于混凝土结构中，不仅可以提高混凝土结构的力学性能和耐久性，还可以提高建筑结构的抗震性能，减少震灾损失。
因此，对混凝土结构中UHPM的性能评价进行研究，具有重要的理论和实际意义。
二、研究内容1. UHPM的定义和特点UHPM是一种新型材料，具有以下特点：（1）高强度：UHPM的抗压强度和抗拉强度远高于传统混凝土；（2）高韧性：UHPM的韧性较好，能够承受较大的变形；（3）高耐久性：UHPM的耐久性较好，能够在长期使用中保持稳定的力学性能；（4）高抗震性能：UHPM的抗震性能较好，能够在地震中保持较好的稳定性。
2. UHPM在混凝土结构中的应用（1）UHPM在混凝土梁中的应用：在混凝土梁中添加适量的UHPM，可以有效提高梁的抗弯强度和抗剪强度，提高梁的承载能力和耐久性；（2）UHPM在混凝土柱中的应用：在混凝土柱中添加适量的UHPM，可以有效提高柱的抗弯强度和抗压强度，提高柱的承载能力和耐久性；（3）UHPM在混凝土框架结构中的应用：将UHPM应用于混凝土框架结构中，可以提高结构的整体强度和稳定性，提高结构的抗震性能。
3. UHPM在混凝土结构中的性能评价（1）强度评价：通过对UHPM混凝土试件进行强度测试，可以得到其抗压强度、抗拉强度等强度参数，以评价UHPM的强度性能；（2）耐久性评价：通过长期暴露试验或模拟环境试验，评价UHPM混凝土的耐久性能，包括耐久性、抗渗性、抗冻性等；（3）抗震性能评价：通过地震模拟试验或结构动力学分析，评价UHPM混凝土结构的抗震性能，包括结构的刚度、耗能能力、变形能力等。
超高性能混凝土UHPC详解
尽管ＵＨＰＣ 自出现以来，不断被应用于桥梁、建筑、核电、市政、海洋
等工程之中，然而应用发展远低于预期。以应用最多的桥梁为例，自1997
年第一座UHPC桥加拿大魁北克省Sherbrooke的RPC桥建成以来，十几年
间全世界也仅建成３０余座，且以中小跨径与人行桥为主。在中国，ＵＨＰ
Ｃ 实际工程应用也极少，以桥梁为例，仅在铁路上有１座梁桥的应用，目前
10) 以ＲＰＣ 制备原 理为基础的ＵＨＰＣ 材料的研究与应用，是 当今水泥基材料发展的 主要方向之一。
3、UHPC的工程应用
当今水泥基材料发展的主要方向 近三十年来最具创新性的水泥基工程材料 实现工程材料性能的大跨越
巴黎 鲍茵球场
3500块UHPC面板，实现整体结构轻量化
4、UHPC的技术优势
➢桥面板、桥面铺装；墩柱、盖梁等
PC装配式结构
➢构件湿接缝：柱与梁、梁与梁、梁与板、墙与梁等构件间节 点
➢轻质耐久桥梁构件，如π梁、轻薄桥面板、人行天桥等
其他领域
➢水利水电工程、轨道交通工程、港口与海洋工程 ➢民防、国防等防护工程、核电工程 ➢耐磨件 ➢……
7、UHPC高性能混凝土运用情况
UHPC运用情况
１ 座公路梁桥正在建设之中。
UHPC运用不理想的原因
一方面，有关ＵＨＰＣ 的研究主要集中在发达国家，而 这些国家已完成大规模的基础设施建设，推动其研究与应 用的市场动力不足；另一方面，发展中国家虽然有较大的 基础设施建设的需求，但是基础研究不足和ＵＨＰＣ 价格 较高，影响了其在工程中的应用。
方便等特点。
1、超高性能混凝土(UHPC)简介
混凝土： 由胶凝材料（水泥、细骨料（砂）、粗骨料（石子）、溶
剂（水）以及必要时掺入的化学外加剂组成，经过胶凝材料 凝结硬化后，形成具有一定强度和耐久性的人造石材。 优点：
正交异性钢桥面板超高性能混凝土组合桥面铺
正交异性钢桥面板超高性能混凝土组合桥面铺正交异性钢桥面板超高性能混凝土组合桥面铺是一种创新的桥梁结构材料，它结合了正交异性钢桥面板和超高性能混凝土的优点。
该组合桥面铺具有高强度、高耐久性、抗裂性和耐磨性等优势，可以有效延长桥梁的使用寿命并提高桥梁的承载能力。
正交异性钢桥面板是一种由横向和纵向异性钢条网组成的钢筋混凝土板。
它的横向钢筋主要用于承载横向荷载，纵向钢筋主要用于控制和限制纵向裂缝的发展。
相比传统的钢桥面板，正交异性钢桥面板在强度和耐久性方面有着显著的提高。
它可以有效地抵抗疲劳、冲击和氯盐侵蚀等不良环境因素的影响，减少桥梁维修和加固的频率，降低维护成本。
超高性能混凝土是一种具有卓越性能的新型建筑材料。
它以石英粉、细砂、硅灰、硅酸盐颗粒等为主要原材料，经过特殊配比和热处理制备而成。
超高性能混凝土具有高强度、高韧性、高抗渗性和高抗震性等特点。
它的抗压强度可以达到100MPa以上，远远高于传统混凝土的强度。
同时，超高性能混凝土还具有极佳的耐化学腐蚀性能，能够有效地抵抗氯离子侵蚀。
将正交异性钢桥面板与超高性能混凝土相结合，可以充分发挥两者的优势，进一步提高桥梁结构的性能。
在组合桥面铺的制作过程中，首先将正交异性钢桥面板作为桥面的骨架结构，然后再在其上方浇注超高性能混凝土。
正交异性钢桥面板可以有效地承受车辆荷载的作用，并将其传递到桥梁主梁上。
超高性能混凝土则可以增加桥面的整体强度，并提供良好的耐磨性和耐久性。
正交异性钢桥面板超高性能混凝土组合桥面铺具有如下特点：1. 高强度：正交异性钢桥面板和超高性能混凝土的组合可以产生较高的强度，提高桥面的承载能力。
2. 高耐久性：正交异性钢桥面板可以有效地抵抗氯盐侵蚀和疲劳破坏，超高性能混凝土可以提供良好的抗渗性和耐久性。
3. 抗裂性：正交异性钢桥面板的纵向钢筋可以有效地控制和限制裂缝的发展，减少维护工作的需求。
4. 耐磨性：超高性能混凝土具有优良的耐磨性能，减少桥面的磨损和维护成本。
钢-UHPC组合桥面板性能分析及应用
第3期（总第258期）山西交通科技No.3 2019年6月SHANXI SCIENCE&TECHNOLOGY of COMMUNICATION S June 钢-UHPC组合桥面板性能分析及应用张孝俊（山西省交通规划勘察设计院有限公司，山西太原030032）摘要：超高性能混凝土（UHPC）是一种高性能混凝土材料，在大跨结构中有着比一般混凝土更加宽广的前景。
针对传统正交异性钢桥面板普遍存在的桥面板疲劳与桥面铺装易损坏等问题,提出钢-UHPC组合桥面板结构由薄UHPC桥面板以及钢梁组成，有着耐久性强、徐变收缩小、不易开裂、比强度大等优势，在大跨结构应用时，可以解决传统的钢桥面板铺装易损和桥面疲劳开裂等问题。
关键词：超高性能混凝土;UHPC;正交异性钢桥面板;性能研究中图分类号:U443.31文献标识码:A文章编号:1006-3528（2019）03-0079-050引言目前大跨度桥梁的桥面系主要采用正交异性钢桥面以及薄层沥青混合料铺装。
然而，传统的钢结构桥梁及组合桥中普遍存在正交异性钢桥面的疲劳与桥面铺装易损坏等问题，导致以上问题的根本原因可以归结为材料或连接易出现静力或疲劳受拉开裂、结构自重偏大等，传统的技术手段和方法很难解决这些难题。
近年来，超高性能混凝土已经有了较为充分的研究和应用。
UHPC是一种刚度与强度较大,韧性、黏结性、耐久性较好的材料，作为刚性铺装参与桥面板受力，可以解决钢桥面板疲劳破坏以及桥面铺装易损坏等问题。
由于UHPC轻质高强的特点，使用时对主梁自重影响很小。
因此，作为轻质高强混凝土代表的UHPC在桥梁中具有非常广阔的前景。
同时，国内外有关学者也开始研究钢-UHPC 组合梁。
钢-UHPC组合桥面板结构由薄UHPC桥面板以及钢梁组成,有着耐久性强、徐变收缩小、不易开裂、比强度大等优势，在大跨结构应用时，可以解决传统的钢桥面板铺装易损和桥面疲劳开裂等问题。
1正交异性钢桥面板1.1正交异性钢桥面板简介钢桥桥面大多由桥面铺装和桥面板组成,该结构直接承担车辆荷载并将荷载传递至主梁受力构件。
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超高性能混凝土-钢正交异性板组合桥面受力性能研究
田启贤;高立强;周尚猛
【期刊名称】《桥梁建设》
【年(卷),期】2017(047)003
【摘要】针对柔性铺装正交异性钢桥面板存在的钢板疲劳开裂和铺装层极易损坏的问题,提出超高性能混凝土(UHPC)-钢正交异性板组合桥面体系.以武汉军山长江大桥为背景,通过ANSYS有限元仿真计算分析该组合桥面体系正交异性板相对于柔性铺装正交异性板受力性能的改善情况,并通过单U肋2跨连续梁足尺模型试验对UHPC层的受力性能进行研究.研究结果表明:采用组合桥面后正交异性板各构造细节的应力大幅下降,其中面板应力降幅最大,加劲肋次之,横隔板最小;采用UHPC-钢正交异性板组合桥面体系后正交异性板主要构造细节最不利热点应力幅降至常幅疲劳极限以下,理论上具有无限疲劳寿命;模型试验显示在实桥最不利应力作用下,UHPC层未发现可见裂纹,当名义应力达到18.79 MPa时在模型中支撑板顶部UHPC上发现0.05 mm宽的裂纹.%To cope with the inherent problems of the steel plate fatigue cracks in the flexible pavement orthotropic steel bridge deck and the easy damage to the pavement layer on the deck, a composite bridge deck system with the ultra high performance concrete (UHPC) and orthotropic steel plate was proposed.The Junshan Changjiang River Bridge in Wuhan was selected as an example and in comparison to the flexible pavement orthotropic steel bridge deck, the improvement of the mechanical behavior of the proposed composite bridge deck system was analyzed through the ANSYS finite element simulation calculation and
at the same time, the mechanical behavior of the UHPC layer was studied through the full-scale model tests of the 2-span continuous beam with a single U rib.The results of the study demonstrate that the stresses of the different structural details of the orthotropic steel plate decrease remarkably after the composite bridge deck system is applied.The decrease of the stresses in the top plate is the greatest, in the stiffening ribs is secondary and in the diaphragms is the least.The worst hot spot stress ranges of the principal structural details of the orthotropic steel plate decrease below the constant range fatigue limit and theoretically, the fatigue lives of these details are infinite.The model tests also yield that under the action of the worst stress of the actual bridge, no visible cracks are found in the UHPC layer and when the nominal stress reaches 18.79 MPa, the cracks of the 0.05 mm width are found in the UHPC layer at the top of the middle support plate in the model.
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【作者】田启贤;高立强;周尚猛
【作者单位】中铁大桥科学研究院有限公司,湖北武汉 430034;桥梁结构健康与安全国家重点实验室,湖北武汉 430034;中铁大桥科学研究院有限公司,湖北武汉430034;桥梁结构健康与安全国家重点实验室,湖北武汉 430034;中铁大桥科学研究院有限公司,湖北武汉 430034;桥梁结构健康与安全国家重点实验室,湖北武汉430034
【正文语种】中文
【中图分类】U441.4;U443.31
【相关文献】
1.广东清远北江四桥工程主桥超高性能混凝土-钢组合桥面板结构设计 [J], 欧键灵;曹志光;宁平华
2.波形钢―混凝土组合桥面板受力性能研究 [J], 郭敏;张静;任伟新
3.超高性能混凝土-钢正交异性板组合桥面试验研究 [J], 田启贤; 高立强; 周尚猛; 肖林
4.浅谈波形钢-超高性能混凝土组合桥面板的界面剪力计算方法 [J], 陈学良
5.蒙华铁路洞庭湖特大桥钢-超高性能混凝土组合桥面铺装顺利完成 [J], 陈露一因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。