川藏地区钢-UHPC连续梁桥设计与受力分析(桥跨布置3*40m)文献综述

 2022-10-24 22:54:47

文献综述(或调研报告):

1.UHPC材料简介

超高性能混凝土(Ultra-highperformanceconcrete,UHPC),区别于现有普通混凝土的“超高”性体现在两点:超高的力学性能和超高的耐久性。现有桥梁建设中,混凝土一般抗压强度为55-60MPa,抗拉强度达到2-3MPa便出现裂缝;而超高性能混凝土抗压强度达150MPa以上,抗拉强度可达8-10MPa,抗折性也较好。UHPC进行适当配筋后,其力学性能接近钢结构,同时具有优良的耐腐蚀性、耐磨、抗爆性能等特点。

UHPC的早期强度发展快,后期强度极高,用于补强和修补工程中可替代钢材和昂贵的有机聚合物,既可保持混凝土体系的整体性,还可降低成本。UHPC强度高,抗冲击性能好,可用于国防工程的防护结构,也可用于需要高承载力的特殊结构。UHPC的高密实性与良好的工作性能,使其与模板相接触的表面具有很高的光洁度,外界的有害介质很难侵入到UHPC中去,而且UHPC中的着色剂等组分也不易向外析出,利用这一特点可把UHPC用作建筑物的外装饰材料。

与传统混凝土相比,超高性能混凝土有以下优点:

性能上,良好的级配达到最大密实度以及剔除了粗骨料,使得UHPC的渗透性、碳化几乎为零,断裂性能优异,即使在沿海等高腐蚀恶劣地区也能很好的保证结构物使用功能;最重要的是,超高性能混凝土的水胶比能低到0.2以下,导致混凝土中存在大量未水化水泥颗粒,即使混凝土出现开裂情况也能很好的自行修复。

经济上,对于类似大跨径大桥的建筑结构,能够很好的降低结构物厚度,有利于建筑结构物性能的满足;此外,很大程度上节约建筑材料,降低工程成本。若以中国每年的混凝土使用量计算,每立方米混凝土可节约水泥25kg,每年能节约水泥,节约标准煤,减少排放二氧化碳,还能大量利用粉煤灰等废渣。若全国能大量推广应用UHPC,能够节约国家大量经济费用,也为全世界的超高性能混凝土研究做出杰出贡献。

生态环保上,超高性能混凝土不仅降低了水泥用量,而且能将粉煤灰、磨细矿渣粉等再次利用,符合当今对节能减排、可持续发展的要求。

综上所述,UHPC材料具有很高的工程应用价值和广阔的市场前景。考虑到UHPC的经济性,它将适用于传统混凝土结构和钢结构之间的领域,甚至用于钢结构占统治地位的领域。UHPC的应用,将改变传统的设计,并将引入新的施工技术,这将会对我国的建筑业产生重大而深远的影响。

2.国内外研究现状

美国早在1989年投资1000万美元用于“高级水泥基材料科技中心”建设,2002年法国土木工程学会完成超高性能纤维混凝土指南初稿,他们认为超高性能混凝土在保证高性能同时能够充分利用废料,低碳环保,具有广阔的发展前景;韩国提出超级桥梁计划,希望通过充分运用超高性能混凝土减少建设工程造价,减少能量以及排放,利用生态环保;目前越来越多的国家在研究、应用超高性能混凝土,从成熟的室内研究到逐步的实际工程运用,从普通的基础设施的盖板、电杆到特殊要求的核电、海洋工程,各国的专家都在充分利用超高性能混凝土,应用也越来越规范。

中国最开始研究超高性能混凝土是在20世纪90年代,到如今从室内研究到实际工程已经取得较多成果,大量的学者专家如冯乃谦、巴恒静对超高性能混凝土的力学性能、耐久性以及制备级配都有深入研究。相应的应用主要有:中铁十九局制备出应用于石武客运专线强度达到139MPa的超高性能混凝土电缆槽盖板,在京石客运专线中也成功应用超高性能混凝土盖板,由于加入适当钢纤维且采用蒸汽养护,哈齐客运专线利用得当集料级配,制备出的超高性能混凝土氯离子渗透量仅为13C;而在迁曹铁路滦柏干渠大桥工程中,首次采用原材料为水泥、硅灰、磨细矿渣粉、优质粉煤灰、石英砂、钢纤维等以及采用蒸汽养护制度制备出超高性能的多孔预应力简支T形梁;其开创的产学研合作创新模式,尤其值得当前国内土木工程界借鉴。

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