基于ABAQUS分析结合面粗糙度对UHPC铰缝接触面损伤的影响

第４７卷第１期２０１９年２月

浙江工业大学学报

J O U R N A LO FZ H E J I A N G U N I V E R S I T Y O FT E C HN O L O G Y

V o l ．４７N o ．１

F e b ．２０１９

收稿日期:２０１７Ｇ１２Ｇ１４

作者简介:施㊀颖(１９６３ ),男,浙江兰溪人,教授级高级工程师,主要从事桥梁工程设计与研究,E Ｇm a i l :z j _s y

２００３＠１６３．c o m .基于A B A Q U S 分析结合面粗糙度

对UH P C 铰缝接触面损伤的影响

施㊀颖,孟科坦,罗东海

(浙江工业大学建筑工程学院,浙江杭州３１００２３

)摘要:以UH P C 作铰缝填料的高强空心板桥为研究对象,利用通用有限元软件A B A Q U S 建立三

主梁㊁两铰缝,跨度为１０m 的空心板有限元模型,

计算在结合面光滑S ㊁中度粗糙M 和粗糙R 这３种粗糙度状态下极限荷载作用时接触面的损伤特性,并对不同位置接触面进行正应力和剪应力分析.结果表明:结合面光滑状态时仅自重作用下铰缝的接触面较负载铰缝先发生损伤,其他两种状态则相反;结合面无论何种粗糙度状态,接触面最下缘位置始终是损伤起始位置,且接触面损伤主要是由横向受拉引起.若使用U H P C 作铰缝填料,甚至推广到作纵横接缝,均可考虑将铰缝或接缝下部接触面做成粗糙结合面,而上部及中部接触面做成中度粗糙结合面,达到安全㊁耐久和经济的效果.关键词:A B A Q U S ;UH P C 铰缝;粗糙度;接触面;损伤;应力中图分类号:U ４４１．４;U ４４３．３１㊀㊀㊀㊀㊀文献标志码:A

文章编号:１００６Ｇ４３０３(２０１９)０１Ｇ００１３Ｇ０５

T h e i n f l u e n c e o f r o u g h n e s s o f b o n d i n g s

u r f a c e s o n t h e c o n t a c t s u r f a c e d a m a g e o f h i n g e j o i n t sw i t hU H P Cb a s e do nA B A Q

U S S H IY i n g ,M E N G K e t a n ,L U O D o n g

h a i (C o l l e g e o fC i v i l E n g i n e e r i n g a n dA r c h i t e c t u r e ,Z h e j i a n g U n i v e r s i t y o fT e c h n o l o g y ,H a n g

z h o u３１００２３,C h i n a )A b s t r a c t :B a s e d o nh i g h Ｇs t r e n g t h c o n c r e t e h o l l o ws l a b sw i t hUH P Ca s t h e f i l l e r o f h i n g e j

o i n t s ,a F E M o f ah o l l o ws l a b w i t has p a no f １０m ,c o m p o s e do f t h r e eb e a m sa n dt w oh i n g

e j o i n t s ,i s e s t a b l i s h e db y t h es o

f t w a r eA B A Q U St oa n a l y s et h ed a m a g

ec h a r a c t e r i s t i c so f c o n t a c ts u r f a c e s u n d e r t h eu l t i m a t e l o a d a n d t h en o r m a l a n d s h e a r s t r e s s e s a t d i f f e r e n t p o s i t i o n s i n t h r e ed i f f e r e n t

r o u g h n e s s s t a t e s :s m o o t h (S ),m i d r o u g h (M ),a n dr o u g

h (R )．R e s u l t ss h o wt h a t ,w h e nt h e b o n d i n g s u r f a c ei ss m o o t h ,t h eh i n g e j o i n tu n d e rn ol o a d si sd a m a g

e d

f a s t e rt h a nt h a tu n d e r l o a d s ．F o rt h eo t h e rt w os t a t e s ,h o w e v e r ,t h eo p p o s i t er e s u l t sa r e o b s e r v e d ．T h e d a m a g

e i n i t i a t e s a t t h e b o t t o m

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i t i o n s a n d t h e c o n t a c t s u r f a c e i s d a m a g e dm a i n l y d u e t o t h e t r a n s v e r s e t e n s i l e s t r e s s ．I fUH P C i s u s e d t o f i l l h i n g e

j o i n t s o r s e r v e d a s l o n g

i t u d i n a l a n d h o r i z o n t a l j o i n t s ,i t i s s u g g e s t e d t h a t t h e r o u g hb o n d i n g s u r f a c eo fUH P C j o i n t s s h o u l db em a d e o n t h eb o t t o mc o n t a c t s u r f a c e ,w h i l e t h e u p p e r a n dm i d d l e c o n t a c t s u r f a c e s a r e d e s i g

n e d t o b e t h e m i d r o u g hb o n d i n g s u r f a c e o fUH P C j o i n t s t o a c h i e v e s a f e t y ,d u r a b i l i t y ,a n d e c o n o m y ．K e y w o r d s :A B A Q U S ;UH P Ch i n g e j o i n t ;r o u g h n e s s ;c o n t a c t s u r f a c e ;d a m a g e ;s t r e s s ㊀㊀装配式预应力砼简支空心板桥因其设计标准

化㊁生产集成化㊁施工装配化㊁工程造价低㊁建筑高度小㊁整体美观和结构受力明确等优点,已成为中小跨径桥梁建设中的首选,但空心板间铰缝病害问题一

直是遏制其被更加广泛推广的关键因素.２００９年,美国各州的桥梁调查报告中显示,沿铰缝混凝土纵向开裂或者沿铰缝与主梁结合面开裂的桥梁数量约

占病害空心板桥梁的７５％,其中大约３８％桥梁病害