预应力UHPC-NC组合梁结合面徐变剪应力分析

摘要

在恒载应力作用下，预应力UHPC-NC组合梁因两种材料不同的徐变特性及加载龄期的差异导致结合面产生徐变剪应力，分别采用解析法和有限元法对结合面徐变剪应力进行分析。在解析法中，用三角级数表示UHPC-NC结合面的应力分布，基于结合面上的变形协调，利用最小余能原理推导出结合面徐变剪应力计算公式。在有限元法中，将组合梁UHPC层与NC层均划分成四边形平面应力单元，对结合面则采用等效杆单元模拟。以T形截面预应力UHPC-NC组合梁为例进行计算方法的验证，两种方法的计算结果吻合良好，且研究发现徐变剪应力最大值位于梁端；在此基础上对影响结合面徐变剪应力分布的UHPC层压应力、梁高、计算龄期、环境年平均相对湿度等参数进行分析，结果表明：结合面徐变剪应力最大值随着UHPC层压应力、计算龄期、环境年平均相对湿度的增大而增大，但基本不随梁高变化；结合面徐变剪应力最大值的位置随着梁高的增大而逐步向跨中靠近，其他因素不影响应力最大值的位置。研究结果可为UHPC-NC组合梁结合面的抗剪设计提供参考。

关键词

UHPC-NC组合梁 / 结合面剪应力 / 徐变 / 最小余能原理 / 有限元法

基金资助

国家自然科学基金资助项目(No.51478049); 湖南省教育厅资助项目(No.21A0187); 桥梁结构健康与安全国家重点实验室开放基金资助项目(No.BHSKL21-06-GF); 长沙理工大学研究生“实践创新与创业能力提升计划”项目(No.SJCX202014); 云南省交通运输厅科技项目(云交科教[2017]17号)