负弯矩区部分充填式窄幅钢箱-UHPC-NC组合梁抗剪承载力研究

作者：祝俊祥; 郑艳; 莫时旭; 檀新宁

来源：铁道科学与工程学报, 2024, 1-12.

DOI：10.19713/j.cnki.43-1423/u.T20240047

• 窄幅钢箱组合梁
• 负弯矩区
• 超高性能混凝土
• 充填混凝土
• 抗剪承载力

为研究部分充填式窄幅钢箱-UHPC-NC组合梁负弯矩区受剪性能，开展3根部分充填式窄幅钢箱组合梁加载试验，研究组合梁的破坏模式、变形及裂缝分布规律。基于ABAQUS软件建立组合梁有限元模型，通过试验结果验证模型的准确性，并分析充填混凝土强度fcu、充填混凝土高度h_f、UHPC层厚度hu和剪跨比λ对组合梁抗剪承载力的影响。研究结果表明：3根组合梁钢箱上箱室均发生剪切破坏，翼板跨中出现弯曲主裂缝，加载点与支座间产生剪切斜裂缝。在弹性阶段，UHPC和NC、钢箱与翼板协同工作性能良好，NC翼板组合梁端部表现出明显的剪切破坏；UHPC翼板组合梁其开裂荷载、屈服荷载及极限荷载较NC翼板组合梁分别提高了55%、37.5%和12.5%，最大裂缝宽度从1.48mm降至0.82mm。有限元模型计算与试验结果吻合良好，可用于组合梁受力性能参数分析。组合梁抗剪承载力随hu的增加基本呈线性关系，当hu从0增加至100mm时，组合梁抗剪承载力提高了12.5%；当h_f达到0.3后、提高fcu对组合梁抗剪承载力的影响并不显著，h_f应控制在0.3左右且fcu不宜过高；组合梁抗剪承载力随着λ的增加基本呈线性关系递减，λ=2.8为组合梁弯剪破坏和受弯破坏界限剪跨比。提出考虑钢箱、充填混凝土和翼板贡献的组合梁抗剪承载力计算公式，并与试验和数值模拟结果进行了验证分析，结果吻合良好且偏于安全。