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第1章 传统钢桥及钢-混凝土组合桥梁概述1

1.1 钢桥概述1

1.1.1 钢桥的特点及发展历程1

1.1.2 钢桥的主要结构类型3

1.2 钢桥中存在的主要问题10

1.2.1 涂装劣化及钢材腐蚀10

1.2.2 钢桥面铺装损坏11

1.2.3 正交异性桥面板疲劳开裂13

1.3 钢-混凝土组合桥梁概述14

1.3.1 钢-混凝土组合桥梁的发展历史14

1.3.2 钢-混凝土组合桥梁的主要类型16

1.4 钢-混凝土组合桥梁存在的主要问题20

1.4.1 连续组合梁桥20

1.4.2 组合梁斜拉桥20

1.5 本章小结21

参考文献21

第2章 钢-UHPC轻型组合桥梁结构的主要类型23

2.1 钢-UHPC轻型组合桥梁结构概述23

2.1.1 轻型组合梁Ⅰ——传统正交异性钢桥面＋薄层UHPC23

2.1.2 轻型组合梁Ⅰa——简化的正交异性钢桥面＋薄层UHPC24

2.1.3 轻型组合梁Ⅱ——钢梁＋UHPC薄板24

2.2 传统正交异性钢桥面＋薄层UHPC（轻型组合梁Ⅰ）24

2.3 简化的正交异性钢桥面＋薄层UHPC（轻型组合梁Ⅰa）25

2.4 钢梁＋UHPC薄板（轻型组合梁Ⅱ）25

2.5 轻型组合梁与传统钢梁或组合梁的技术经济对比26

2.5.1 力学及施工性能对比26

2.5.2 经济性能对比29

2.6 本章小结31

参考文献32

第3章 UHPC材料的基本性能及应用33

3.1 UHPC材料的力学性能33

3.1.1 抗压性能33

3.1.2 抗拉性能37

3.1.3 弹性模量43

3.1.4 徐变45

3.1.5 收缩46

3.1.6 泊松比47

3.1.7 热膨胀系数47

3.1.8 抗冲击性能47

3.1.9 疲劳性能48

3.1.10 钢筋锚固长度49

3.2 UHPC材料的耐久性50

3.2.1 抗渗性50

3.2.2 抗冻性51

3.2.3 碳化51

3.2.4 耐磨性52

3.2.5 钢纤维腐蚀52

3.2.6 耐火性53

3.3 耐久性设计53

3.3.1 设计原则53

3.3.2 环境条件和暴露等级划分54

3.3.3 保护层厚度设计56

3.3.4 裂缝宽度控制58

3.4 UHPC材料在桥梁工程中的应用64

3.5 本章小结70

参考文献71

第4章 钢-UHPC结合面抗剪设计80

4.1 引言80

4.2 栓钉连接件的抗剪性能80

4.2.1 规范中栓钉连接件计算公式80

4.2.2 短栓钉抗剪承载力试验和参数分析82

4.2.3 短栓钉的抗剪刚度87

4.2.4 短栓钉疲劳试验1（推出试件模型）89

4.2.5 短栓钉疲劳试验2（钢-UHPC组合梁模型）93

4.3 焊接钢筋网连接件的抗剪性能95

4.3.1 概述95

4.3.2 焊接钢筋网抗剪承载力试验和参数分析95

4.3.3 焊接钢筋网抗剪刚度101

4.3.4 焊接钢筋网的疲劳特性102

4.4 两种抗剪方式的比较102

4.5 结合面抗剪设计要点103

4.5.1 轻型组合梁Ⅰ和Ⅰa的抗剪设计103

4.5.2 轻型组合梁Ⅱ抗剪设计104

4.6 钢-UHPC结合面抗剪设计实例106

4.6.1 栓钉连接件设计实例106

4.6.2 焊接钢筋网连接件设计实例109

4.7 本章小结113

参考文献113

第5章 钢-UHPC轻型组合梁的静力性能115

5.1 钢-UHPC轻型组合梁的受力特点115

5.1.1 轻型组合梁Ⅰ和Ⅰa115

5.1.2 轻型组合梁Ⅱ115

5.2 轻型组合梁Ⅰ和Ⅰa纵向弯拉性能116

5.2.1 轻型组合梁Ⅰ116

5.2.2 轻型组合梁Ⅰa126

5.3 轻型组合梁Ⅰ和Ⅰa横桥向受力模型试验130

5.3.1 50mm UHPC板厚模型试验130

5.3.2 35mm UHPC板厚模型试验137

5.3.3 两种UHPC板厚的组合板试验对比分析140

5.4 轻型组合梁Ⅱ140

5.4.1 基本受力性能140

5.4.2 纵桥向受力模型试验141

5.4.3 裂缝宽度试验结果142

5.5 本章小结143

参考文献143

第6章 钢-UHPC轻型组合梁疲劳性能145

6.1 引言145

6.2 轻型组合梁Ⅰ的理论分析145

6.2.1 热点应力法建模原则145

6.2.2 疲劳验算细节与细节疲劳强度146

6.2.3 计算实例简介149

6.2.4 有限元建模149

6.2.5 UHPC层厚度对钢桥面板疲劳应力幅的影响151

6.2.6 钢-UHPC轻型组合梁疲劳寿命估算166

6.3 轻型组合梁Ⅰ的疲劳试验171

6.3.1 虎门大桥UHPC层应力计算171

6.3.2 疲劳试验装置172

6.3.3 疲劳试验荷载上下限的确定173

6.3.4 疲劳试验过程175

6.3.5 疲劳试验结果175

6.3.6 疲劳试验结果讨论177

6.4 轻型组合梁Ⅰa的疲劳试验178

6.4.1 试验模型178

6.4.2 疲劳试验179

6.4.3 疲劳后的剩余强度试验180

6.4.4 实桥UHPC疲劳开裂寿命计算183

6.5 轻型组合梁Ⅱ的疲劳性能分析184

6.6 本章小结184

参考文献185

第7章 分次浇筑的UHPC接缝强化技术188

7.1 引言188

7.2 企口接缝方案188

7.2.1 方案构成188

7.2.2 模型试验188

7.2.3 试验结果与理论结果对比193

7.3 加密钢筋接缝方案198

7.3.1 方案构成198

7.3.2 模型试验199

7.3.3 主要试验结果201

7.4 异形钢板强化接缝方案201

7.4.1 方案构成201

7.4.2 模型试验202

7.4.3 主要试验结果203

7.5 UHPC层破损修补处的接缝方案204

7.5.1 方案构成204

7.5.2 破损区域UHPC拆除技术205

7.5.3 UHPC修补技术206

7.5.4 主要试验结果207

7.6 UHPC接缝位置的合理布置209

7.7 轻型组合梁Ⅱ接缝方案210

7.7.1 消除主要负弯矩接缝的方案210

7.7.2 正弯矩接缝方案211

7.8 本章小结212

参考文献213

第8章 日照及收缩效应的影响215

8.1 轻型组合梁Ⅰ及Ⅰa的温度梯度效应215

8.1.1 热传导分析215

8.1.2 温度梯度计算216

8.1.3 温度梯度产生的应力算例221

8.2 UHPC收缩对轻型组合梁受力的影响223

8.2.1 常温养护的超高性能混凝土的塑性收缩和干燥收缩特性223

8.2.2 热养护条件下超高性能混凝土（UHPC）的干燥收缩特性236

8.2.3 不同约束条件下超高性能混凝土的收缩引起的内应力发展特点238

8.2.4 轻型组合梁节段模型中STC的收缩变形245

8.3 本章小结247

参考文献248

第9章 设计、施工与验收方法249

9.1 引言249

9.2 材料249

9.2.1 STC249

9.2.2 钢材252

9.2.3 普通钢筋254

9.3 基本规定255

9.3.1 一般规定255

9.3.2 承载能力极限状态计算256

9.3.3 正常使用极限状态验算257

9.3.4 持久状况及短暂状况应力验算257

9.3.5 疲劳验算258

9.3.6 设计流程和设计内容258

9.4 承载能力极限状态设计259

9.4.1 抗弯承载力计算259

9.4.2 抗剪承载力计算260

9.4.3 整体稳定计算261

9.4.4 疲劳验算262

9.5 正常使用极限状态设计270

9.5.1 一般规定270

9.5.2 应力验算271

9.5.3 栓钉内力验算274

9.5.4 STC抗裂验算274

9.5.5 挠度验算274

9.6 剪力连接件274

9.6.1 一般规定274

9.6.2 抗剪承载力设计值275

9.6.3 剪力连接件疲劳验算276

9.6.4 剪力连接件的数量计算276

9.7 构造要求276

9.8 施工、检验与验收方法简介277

9.8.1 施工方法277

9.8.2 检验与验收方法278

9.9 计算实例278

9.10 本章小结281

参考文献281

第10章 典型工程的研究与应用283

10.1 引言283

10.2 简支钢箱梁桥项目——广东肇庆马房大桥（旧钢桥面改造项目）283

10.2.1 马房大桥简介283

10.2.2 轻型组合梁Ⅰ方案设计285

10.2.3 结构计算286

10.2.4 室外足尺模型试验291

10.2.5 实桥施工293

10.2.6 第三方检测293

10.3 连续梁桥项目——广东佛山佛陈大桥299

10.3.1 佛陈大桥简介299

10.3.2 轻型组合桥面结构方案设计301

10.3.3 结构计算301

10.3.4 足尺模型试验310

10.3.5 实桥施工324

10.3.6 第三方检测328

10.4 悬索桥项目——杭瑞高速岳阳洞庭湖二大桥328

10.4.1 洞庭湖二大桥简介328

10.4.2 轻型组合梁方案设计328

10.4.3 结构计算331

10.4.4 足尺模型试验334

10.4.5 经济性分析340

10.5 自锚式悬索桥项目——株洲枫溪大桥341

10.5.1 枫溪大桥简介341

10.5.2 轻型组合桥面结构方案设计341

10.5.3 结构计算341

10.5.4 经济性分析350

10.6 斜拉桥项目——南益高速胜天洞庭湖大桥350

10.6.1 胜天大桥简介350

10.6.2 轻型组合主梁结构设计方案350

10.6.3 结构整体计算351

10.6.4 STC桥面板局部应力计算353

10.6.5 足尺模型试验365

10.6.6 经济性分析365

10.7 钢-35mm厚超薄STC层组合梁的研究与试验366

10.7.1 研究对象简介366

10.7.2 轻型组合桥面结构方案设计366

10.7.3 结构计算367

10.8 其它工程项目简介371

10.8.1 北京通州北关大桥（上承式拱桥）371

10.8.2 北京通州通惠河大桥（上承式拱桥）373

10.8.3 湖州五一大桥（钢-混凝土连续梁桥）375

10.8.4 东莞梨川大桥（混合梁斜拉桥）376

10.8.5 天津海河大桥379

10.8.6 长沙河西交通枢纽市政配套工程（简支钢箱梁桥）385

10.9 本章小结390

参考文献391

名词索引393