高性能材料与钢-混凝土组合结构桥梁

针对桥梁结构在往复车辆荷载及复杂环境因素作用下出现的诸多病害，如混 凝土开裂剥落、钢筋锈蚀、结构刚度降低等问题，研究团队将工程水泥基复合材 料（ECC）、超高性能混凝土（UHPC）、磷酸镁水泥混凝提（MPCC）及碳纤维复 合材料（CFRP）应用于钢-混组合结构桥梁及其加固补修中，取得了一些成果。 （1）钢-混组合梁负弯矩区采用 ECC 和 UHPC 可有效改善负弯矩区桥面板 裂缝形态及分布，显著提高组合结构桥梁的刚度、承载力与耐久性。 ECC裂缝分布 UHPC裂缝分布 钢-普通混凝土组合梁传力机理 钢-ECC/UHPC组合梁传力机理 （2）提出了适用于钢-UHPC 组合结构剪力键的荷载-滑移计算公式及抗剪 承载力计算方法，应用 UHPC 可显著提升结构的抗剪承载力，裂缝细小，可有效 阻止腐蚀因子的渗透，提高了结构的耐久性。 剪力连接件 裂缝分布 剪力连接件传力机理 （3）开展了冻融腐蚀耦合作用下钢-ECC 组合剪力连接件抗剪力学性能研 究，提出了适用于冻融-腐蚀影响下的栓钉连接件抗剪承载力计算公式。与钢-普 通混凝土组合剪力连接件相比，钢-ECC 组合剪力连接件拥有更好的抵抗冻性能， - 56 - 冻融腐蚀后剩余性能更为优异，可有效提高结构的耐久性能，降低结构的维护成 本。 钢-ECC冻融表观特征 数字图像技术监测界面滑移 （4）从加固效果、经济性及可操作性出发，团队提出了CFRP 增强ECC 加 固桥梁结构的方法与技术，揭示 CFRP 增强 ECC 加固的钢筋混凝土梁的损伤演 化机理，建立了加固梁的计算方法。CFRP 增强ECC 加固的钢筋混凝土梁裂缝开 展细密，耐久性提高，整体的力学性能得到显著提升，在实际工程中加固损伤结 构可提升结构的性能，延长结构的服役年限，降低成本。 CFRP网格 CFRP增强ECC加固梁 加载示意 数字图像技术监测损伤演化 - 57 - （5）