高性能材料桥梁外挂板摩擦耗能节点受力性能试验及分析.pdfVIP

第64卷第6期铁道建筑Vol.64No.6

2024年6月RailwayEngineeringJune2024

文章编号：1003-1995(2024)06-0083-07

高性能材料桥梁外挂板摩擦耗能节点

受力性能试验及分析

张阳1,2

赵炯枫！引喻满3李磊4

1.湖南大学土木工程学院，长沙410082；2.风工程与桥梁工程湖南省重点实验室，长沙410082；

3.湖南中路华程桥梁股份科技有限公司，湖南湘谭411100；4.林同国际工程咨询（中国）有限公司，重庆401121

摘要为实现高性能材料外挂板与桥梁主梁的装配式连接，提出一种由螺栓、长圆孔垫片、圆孔垫

片、防松垫圈、垫高垫片和角钢组成的新型摩擦耗能节点。设计并开展了新型摩擦耗能节点的推出试

验，探究了超高性能混凝土（Ultra-highPerformanceConcrete，UHPC）、玻璃纤维增强水泥（GlassFiber

ReinforcedConcrete,GRC)两种材料外挂板节点在不同方向剪切力作用下的荷载-滑移特征、螺栓滑移

路径、极限承载力和破坏模式，并采用数值模拟方法对不同螺栓直径节点的受力性能进行扩大参数分

析。试验结果表明：该摩擦耗能节点抗剪破坏形态均为螺栓剪断，螺栓刺入混凝土会造成螺栓孔壁不

同程度压碎,GRC挂板螺栓孔壁损坏较严重且有裂缝形成,UHPC挂板仅被螺栓轻微刺入。节点受剪方

向对螺栓滑移路径、变形特性以及节点极限承载力有明显影响，沿长螺栓孔短边方向推出抗剪承载力

高于沿长边推出；M16螺栓节点抗剪承载力约为螺栓抗拉承载力的72%~87%。数值模拟结果表明：螺

栓直径每增大2mm节点抗剪极限承载力约提升16%，改变UHPC强度对节点抗剪承载力无明显影响，

破坏模式均为螺杆受剪断裂。

关键词桥梁；摩擦耗能节点；试验研究；桥梁外挂板；UHPC;GRC;抗剪性能；推出试验

中图分类号U448.14文献标识码A

D01:10.3969/j.issn.1003-1995.2024.06.13

引用格式：赵炯枫，张阳，喻满，等.高性能材料桥梁外挂板摩擦耗能节点受力性能试验及分析[J.铁道

建筑,2024,64(6):83-89.

桥梁装饰挂板是一种悬挂于桥梁主梁外表面且使用，但其在自重、风、温度、收缩徐变等荷载及施工

不参与主梁受力的装饰构件，在对主体结构受力性能误差下仍会产生应力。此外，桥梁主梁是主要承载构

影响较小的前提下塑造精美的造型，为桥梁的美学设件，在各种荷载组合作用下会产生轴向压缩、拉伸、竖

计提供更多的可能。装饰挂板通过连接节点与主梁向下挠、箱室扭转等变形，而挂板的刚度远小于桥梁

相连，桥梁装饰挂板节点的合理设计对装饰挂板的保主梁，挂板与主梁协同变形，容易造成挂板开裂甚至

护具有重要意义，节点刚度过大可能导致主梁荷载传破坏。目前，关于桥梁外挂板连接的相关研究资料较

至挂板上使挂板开裂破坏，节点刚度过小则可能导致少,文献[3-5]提出的摩擦耗能节点大量采用了角钢、

节点在桥梁受载的反复振动中发生疲劳断裂。金属摩擦板、螺栓组、连接钢板等钢构件,增加了节点

高性能材料是制作桥梁装饰挂板的理想材料。疲劳断裂的风险，且结构复杂，不便于在桥梁工程上

UHPC、GRC两种材料由于具有强度高、可塑性强、拉安装。因此，驱待设计一种连接节点，能够在保证桥

伸韧性好的特性而被广泛应用于外挂板、幕墙等领梁主体与外挂板安全连接的同时允许二者产生一定

域[-2]。虽然高性能材料桥梁外挂板作为非承载构件的相对位移,以减少二者之间的荷载传递,从而降低

挂板的应力水平[6]。

收稿日期：2024-01-03；修回日期：2024-03-10综合考虑承载力、施工便捷性、经济性等方面，本

基金项目：重