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第43卷第1期

中夕路

2023年2月69

DOI:10.14048/j.issn.1671-2579.2023.01.011

钢板-UHPC组合梁抗弯性能试验及有限元分析

黄赞12，赵华，涂磊

（1.湖南大学土木工程学院，湖南长沙410082；2.中铁大桥勘测设计院集团有限公司，湖北武汉430056)

摘要：为了研究钢板-UHPC组合梁的抗弯性能，首先开展1根钢板-UHPC组合梁抗弯性能静力试验；然后利用

Abaqus有限元软件对试件静力加载全过程进行仿真计算，采用不同方式模拟组合梁中的栓钉，选定最恰当的模型；最

后基于校准的有限元模型，对钢板-UHPC组合梁进行参数分析，主要参数包括：UHPC抗压强度、钢板强度、栓钉间距

及布置方式。研究结果表明：有限元仿真分析中，采用面面接触的有限元模型，其仿真分析结果与实测值总体上吻合

良好，能够较好地反映钢板-UHPC组合梁中挠度、应变以及滑移变化规律，可作为后续钢板-UHPC组合梁有限元仿

真分析的参考；各参数对钢板-UHPC组合梁极限承载能力的影响大小为：钢板强度UHPC抗压强度栓钉间距；在

结构设计中应当重视剪弯段栓钉的选择与布置，而纯弯段栓钉可以进行相对弱化处理。

关键词：钢板-UHPC组合梁；抗弯性能；有限元模拟；参数分析

中图分类号：U441文献标志码：A

钢板厚度和C型连接件间距对结构承载能力的影

0引言响，并提出了相应的计算公式；聂建国等[1]完成了8

根钢板-混凝土组合梁的静力试验，主要分析了其破

钢板-混凝土组合结构是将钢板布置在混凝土坏形态以及裂缝发展规律，并对钢板-混凝土组合梁

表面，采用剪力连接件使得钢板与混凝土结合为整的承载力完成了理论计算推导；王连广等[4]进行了6

体，从而达到共同受力，协同变形的目的，其中钢板根钢板-火山渣混凝土组合梁的试验，对其极限抗弯

既可以替代受力钢筋，避免了因截面钢筋密集造成强度、挠度和抗裂性能进行了研究分析，并提出了合

施工困难的问题，又能作为施工阶段的模板，方便施理的计算公式；邵旭东等[5]对40块钢-UHPC组合板

工且无需拆除，而且当结构承担的荷载需要增加时，

的抗弯性能进行了试验研究，分析了UHPC裂缝发

可以在原来钢板-混凝土组合结构的底部钢板下补

展规律，并提出了适用于该结构的裂缝宽度计算

焊钢板，进而提高结构的承载能力[1]

公式。

相较于普通混凝土，超高性能混凝土（Ultra-High

综上所述，UHPC的高强度及高韧性使得钢

PerformanceConcrete，UHPC）的抗拉强度约为其4

板-UHPC组合结构的构造形式与受力模式不同于传

倍，力学性能更加优异[2]。若钢板-普通混凝土梁中

统的钢-混凝土组合结构，导致现有钢-混凝土组合

的普通混凝土被置换为UHPC，构成钢板-UHPC组

结构、普通混凝土组合式受弯构件的承载机理与计

合梁，将使结构抗裂性能进一步提高，同时大大减轻

算方法难以直接应用于钢板-UHPC组合式受弯构

结构自重，扩大结构应用范围。

迄今为止，众多学者对于钢板-混凝土组合梁进件。针对上述不足，本文采用模型试验以及有限元

行了相关研究。Yan等[3