钢-STC轻型组合桥面——设计原理与工程实例

　　目录
　　序
　　前言
　　第1章 超高性能混凝土的基本性能及其在桥梁工程中的应用 1
　　1.1 超高性能混凝土的概念 1
　　1.2 超高性能混凝土的力学性能 2
　　1.2.1 抗压性能 2
　　1.2.2 抗拉性能 13
　　1.2.3 疲劳性能 54
　　1.2.4 收缩性能 71
　　1.2.5 徐变性能 82
　　1.3 超高性能混凝土的耐久性 89
　　1.3.1 抗冻性 89
　　1.3.2 抗碳化性能 94
　　1.3.3 抗渗性 96
　　1.4 超高性能混凝土在桥梁工程中的应用 101
　　1.4.1 超高性能混凝土应用概述 101
　　1.4.2 超高性能混凝土桥梁工程应用统计 101
　　1.5 本章小结 110
　　参考文献 111
　　第2章 钢-STC轻型组合桥面结构的研发背景及性能机理 118
　　2.1 本章概述 118
　　2.2 正交异性钢桥面板的构造和受力特点 118
　　2.3 传统钢桥面典型病害问题及对策 119
　　2.3.1 病害问题概况 119
　　2.3.2 病害一：正交异性钢桥面疲劳开裂 120
　　2.3.3 病害二：钢桥面沥青铺装层易损 124
　　2.4 常规对策：钢桥面水泥混凝土铺装方案 129
　　2.4.1 钢筋混凝土铺装 129
　　2.4.2 轻质混凝土铺装 130
　　2.4.3 密配筋高性能混凝土铺装 131
　　2.4.4 钢纤维混凝土铺装 133
　　2.4.5 超高性能纤维增强混凝土铺装 134
　　2.5 钢-超高韧性混凝土轻型组合桥面结构及其性能机理 135
　　2.5.1 轻型组合桥面结构形式 135
　　2.5.2 轻型组合桥面结构性能机理 136
　　2.6 本章小结 144
　　参考文献 144
　　第3章 结合面多种抗剪连接件及设计理论 148
　　3.1 本章概述 148
　　3.2 短栓钉剪力键的抗剪性能及设计 148
　　3.2.1 短栓钉的抗剪静力性能 148
　　3.2.2 短栓钉的抗剪疲劳性能 158
　　3.2.3 短栓钉设计计算实例 174
　　3.3 焊网剪力键的抗剪性能及设计 187
　　3.3.1 焊网剪力键研发目的 187
　　3.3.2 焊网剪力键的抗剪静力性能 188
　　3.3.3 焊网剪力键的抗剪疲劳性能 201
　　3.3.4 焊网剪力键设计计算实例 208
　　3.4 短钢筋头剪力键的抗剪性能及设计 214
　　3.4.1 焊接短钢筋头剪力键的研发目的 214
　　3.4.2 焊接钢筋头的抗拉拔静力性能 214
　　3.4.3 焊接钢筋头的抗剪静力性能 225
　　3.4.4 焊接钢筋头的抗剪疲劳性能 233
　　3.4.5 焊接钢筋头剪力键设计计算实例 237
　　3.5 花纹钢板的抗剪性能及设计 242
　　3.5.1 花纹钢板抗剪性能研究目的 242
　　3.5.2 花纹钢板的抗剪静力性能试验 242
　　3.5.3 花纹钢板的抗剪静力试验结果及分析 248
　　3.5.4 花纹钢板设计计算实例 252
　　3.6 本章小结 254
　　参考文献 255
　　第4章 组合桥面抗弯静力性能及设计理论 259
　　4.1 本章概述 259
　　4.2 钢-STC轻型组合桥面结构横桥向抗弯试验及结果分析 259
　　4.2.1 试验方案 259
　　4.2.2 试验结果和分析 264
　　4.2.3 STC层名义开裂应力分析 276
　　4.2.4 试件承载力结果分析 281
　　4.3 钢-STC轻型组合桥面结构纵桥向抗弯试验及分析 286
　　4.3.1 试验方案 286
　　4.3.2 试验结果分析 290
　　4.3.3 主要设计参数对开裂应力的影响 298
　　4.4 轻型组合桥面结构STC层裂缝宽度计算方法 300
　　4.4.1 普通配筋混凝土的裂缝宽度计算理论及对比 300
　　4.4.2 配筋纤维混凝土的裂缝宽度计算方法及适用性验证 303
　　4.4.3 配筋UHPC的裂缝宽度计算方法及适用性验证 311
　　4.4.4 钢-STC轻型组合桥面结构STC裂缝宽度计算公式 320
　　4.4.5 钢-STC轻型组合桥面结构裂缝宽度计算理论适用性验证 332
　　4.5 轻型组合桥面结构横桥向抗弯足尺模型试验 333
　　4.5.1 钢-STC轻型组合桥面板足尺模型试验 333
　　4.5.2 有限元模型建立 335
　　4.5.3 钢-STC轻型组合桥面板横向受力分析 336
　　4.6 轻型组合桥面结构高抗裂性能机理分析 342
　　4.6.1 研究目的 342
　　4.6.2 钢-STC组合结构试验介绍 343
　　4.6.3 有限元计算分析 346
　　4.6.4 计算结果与分析 348
　　4.7 本章小结 354
　　参考文献 355
　　第5章 组合桥面疲劳性能及计算理论 358
　　5.1 本章概述 358
　　5.2 栓钉焊趾处钢面板的疲劳性能及设计 358
　　5.2.1 研究现状 358
　　5.2.2 计算思路 360
　　5.2.3 影响热点应力集中因子的参数分析 361
　　5.2.4 基于热点应力法的栓钉焊趾处钢面板疲劳评估 373
　　5.3 基于疲劳评估的轻型组合桥面结构参数分析及试验验证 375
　　5.3.1 计算目的 375
　　5.3.2 钢桥面疲劳验算细节 376
　　5.3.3 钢桥面疲劳验算方法 376
　　5.3.4 钢桥面疲劳有限元分析 376
　　5.3.5 参数分析及结果 380
　　5.3.6 轻型组合桥面结构横桥向抗弯疲劳性能 384
　　5.4 轻型组合桥面结构纵肋构造优化研究 387
　　5.4.1 研究目的 387
　　5.4.2 纵肋优化形式一：球扁钢开口肋 387
　　5.4.3 足尺模型静力试验 396
　　5.4.4 足尺模型疲劳试验 425
　　5.4.5 纵肋优化形式二：板型开口肋 431
　　5.4.6 纵肋优化方案形式三：大U肋 449
　　5.5 本章小结 458
　　参考文献 459
　　第6章 多种强化接缝及设计理论 461
　　6.1 本章概述 461
　　6.2 加密钢筋湿接缝静力弯曲受拉性能 461
　　6.2.1 方案构造 461
　　6.2.2 试验模型设计与制作 461
　　6.2.3 试验加载方案及测点布置 464
　　6.2.4 试验结果与分析 466
　　6.2.5 钢-STC加密钢筋湿接缝抗裂计算方法 473
　　6.3 加强钢板强化湿接缝静力弯曲受拉性能 482
　　6.3.1 方案构造 482
　　6.3.2 试验模型设计与制作 483
　　6.3.3 试验加载方案及测点布置 485
　　6.3.4 试验结果与分析 488
　　6.3.5 钢-STC加强钢板强化湿接缝静力弯曲拉伸性能 494
　　6.4 企口接缝湿接缝静力弯曲受拉性能 503
　　6.4.1 方案构造 503
　　6.4.2 试验模型设计与制作 503
　　6.4.3 试验加载方案及测点布置 505
　　6.4.4 试验结果与分析 508
　　6.4.5 钢-STC企口接缝静力弯曲拉伸性能 511
　　6.5 异形钢板湿接缝静力弯曲受拉性能及接缝设置 518
　　6.5.1 方案构造 518
　　6.5.2 试验模型设计与制作 519
　　6.5.3 试验加载方案及测点布置 521
　　6.5.4 试验结果与分析 523
　　6.5.5 钢-STC异形钢板湿接缝静力弯曲拉伸性能 529
　　6.6 各典型湿接缝弯曲拉伸性能比较及接缝设置位置 535
　　6.6.1 各典型湿接缝弯曲拉伸性能比较 535
　　6.6.2 各典型湿接缝位置设置 537
　　6.7 本章小结 539
　　参考文献 540
　　第7章 特殊构造性能及计算理论 542
　　7.1 本章概述 542
　　7.2 栓接钢桥螺栓带超高韧性混凝土强化构造 542
　　7.2.1 构造思路 542
　　7.2.2 试验研究 542
　　7.2.3 有限元计算 549
　　7.2.4 礐石大桥桥面维修方案设计计算 551
　　7.3 钢-混结合段构造 552
　　7.3.1 构造思路 552
　　7.3.2 钢-混结合段节段模型计算 552
　　7.3.3 节段模型计算结果与分析 556
　　7.3.4 钢-混结合段多尺度有限元模型计算 569
　　7.3.5 多尺度有限元模型计算结果与分析 570
　　7.3.6 实桥应用 593
　　7.4 高烈度区桥梁桥面连续抗震构造 594
　　7.4.1 构造思路 594
　　7.4.2 试验研究 594
　　7.4.3 有限元计算分析 604
　　7.5 本章小结 612
　　参考文献 613
　　第8章 STC--薄面层黏结性能及设计理论 615
　　8.1 本章概述 615
　　8.2 薄面层 616
　　8.2.1 沥青薄面层 617
　　8.2.2 聚合物混凝土薄面层 617
　　8.3 黏结层 623
　　8.3.1 STC-沥青薄面层 623
　　8.3.2 STC-TPO 628
　　8.4 STC表面糙化处理 628
　　8.4.1 表面糙化 628
　　8.4.2 STC-沥青面层复合试件试验研究 629
　　8.4.3 STC-TPO复合试件试验研究 636
　　8.5 STC-沥青薄面层界面黏结性能 641
　　8.5.1 试件制备与试验 642
　　8.5.2 试验结果与分析 645
　　8.6 STC-TPO耐久性研究 648
　　8.6.1 环氧铺面材料耐老化研究现状 648
　　8.6.2 环境条件模拟 651
　　8.6.3 TPO水稳定性 652
　　8.6.4 TPO耐老化性能 653
　　8.6.5 STC-TPO层间水稳定性 660
　　8.6.6 STC-TPO层间耐老化性 662
　　8.7 STC-沥青面层新铺与重铺界面性能对比研究 668
　　8.7.1 国内外研究综述 669
　　8.7.2 剪切破坏能量分析 670
　　8.7.3 STC-新铺沥青面层界面性能 671
　　8.7.4 STC-重铺沥青面层界面性能 683
　　8.7.5 重铺与新铺薄面层界面性能比较 689
　　8.8 钢-STC-TPO组合板静力试验研究 692
　　8.8.1 试验模型的设计与制作 692
　　8.8.2 试验方案 694
　　8.8.3 试验结果与分析 695
　　8.9 钢-STC-TPO组合板弯拉疲劳性能试验研究 702
　　8.9.1 疲劳破坏标准 702
　　8.9.2 疲劳试验 703
　　8.9.3 疲劳试验结果与分析 704
　　8.9.4 组合板剩余弯拉强度 709
　　8.9.5 组合板剩余抗弯刚度 710
　　8.9.6 疲劳试验前后*大裂缝宽度 711
　　8.10 STC-薄面层设计与计算 713
　　8.10.1 结构设计指标与要求 713
　　8.10.2 STC-薄面层典型结构 715
　　8.10.3 STC-面层有限元分析 719
　　8.10.4 STC-面层结构强度分析 725
　　8.11 本章小结 728
　　参考文献 729
　　第9章 钢--STC轻型组合桥面设计施工方法 733
　　9.1 本章概述 733
　　9.2 材料 733
　　9.2.1 STC原材料 733

　　钢-超高韧性混凝土（STC）轻型组合桥面是一种新的桥面体系，由正交异性钢桥面+薄层STC+柔性铺装面层所组成，具有自重轻、抗疲劳能力强、维护费用低等优点。《钢-STC轻型组合桥面：设计原理与工程实例》介绍了作者科研团队在此领域所做的系统性原创成果及在大型桥梁工程中的应用。