4 具有超高的体积稳定性能，长龄期干燥收缩仅为普通C50高性能 混凝土的50%。
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2.2、超高性能混凝土材料性能研究
技术特点 超高性能混凝土在桥梁结构中应用的技术特点
抗压强度和抗拉强度高 结构形式多样化、轻型化、薄壁化 缺陷少、耐久性能好 全寿命周期内成本较低 超高韧性 有利于提高结构的抗震和疲劳性能 工作性能好 施工、养护方便
1600
UHPC
C50
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
28d
56d
龄期
5 UHPC C50
4
3
2
1
0
28d
龄期
56d
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收缩（10-6）
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2.2、超高性能混凝土材料性能研究
收缩
400
350
参照GB/T 50082-2009中第8
1、正交异性板和铺装层病害及原因分析
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1.1、正交异性钢桥面板和铺装层病害
虎门大桥
Байду номын сангаас
江阴长江大桥
苏通长江大桥
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杭州湾大桥
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1.1、正交异性钢桥面板和铺装层病害
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1.2、病害原因分析
实桥钢箱梁正交异性板节段模型
4节段有限元模型
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1.2、病害原因分析
荷载： 1.5倍设计荷载
加载工况：
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300
章，试件成型后带模养护
250
200
24h拆模，然后移入养护室
150
，养护至3d龄期，即移入徐
100
UHPC
C50
变室开始测试。
50
0
0
50
100
150
200
龄期（d）
超高性能混凝土干燥收缩 仅为C50的一半,干燥收缩 方面性能比C50优越.
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扩展度试验
工作性能较好，可满足自密实成型
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2.2、超高性能混凝土材料性能研究
力学性能
龄期
7d
抗压强度（MPa） 139
抗折强度（MPa） 18.1
弹性模量（GPa） 41.8
断裂韧性（kJ/m2） 23
抗折破坏示意图
50
100
150
200
龄期（d）
徐变系数
从试验结果看：比普通C50徐变低。
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2.2、超高性能混凝土材料性能研究
疲劳性能
已完成应力幅为8～14MPa的疲劳试验，最高加载次数为 1000万次。
12MPa 1000万次后
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正交异性钢桥面板的疲劳裂缝
钢面板疲劳裂缝
横隔板焊缝疲劳裂缝 面板
纵肋
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1.2、病害原因分析
钢桥面板疲劳开裂原因分析
1）构造细节应力影响线短、应力循环次数多。 2）桥梁超载严重、构造细节应力幅过大。 3）部分构造细节处理不当 。
钢桥面 铺装极 易损坏
钢结构易 出现疲劳
开裂
通常5年就开裂
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1.1、正交异性钢桥面板和铺装层病害
钢桥面铺装病害
开裂
推移
坑槽
车辙
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1.1、正交异性钢桥面板和铺装层病害
80
60
10
40
20
5
0
0
7d
14d
28d
7d
14d
28d
超高性能混凝龄期土有超高力学性能，特别是韧性较普龄期通高性能混凝
土有较大幅度提高。
45
UHPC
C50
40
35
混凝土类型 UHPC C50 UHPC/C50
30
抗压强度（MPa） 161 50～55 约3倍
25
20
抗折强度（MPa） 24.9 4～6 约4-6倍
超高性能混凝土系列研究之
——正交异性钢桥面铺装的 问题及对策
中铁大桥科学研究院有限公司 2016年05月
超高性能混凝土系列研究之——正交异性钢桥面铺装的问题及对策
目录
1、正交异性板和铺装层病害及原因分析 2、正交异性钢桥面铺装解决方案 3、模型试验研究
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2.1、桥科院提出的解决方案
桥科院研究的新对策
磨耗层
UHPC薄层
钢筋网 焊钉 钢面板
正交异性板钢桥面板
可同时解决正交异性板疲劳开裂和铺装层损坏 两个问题！
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2.2、超高性能混凝土材料性能研究
简介
超高性能混凝土是一种从材料组成、配合比设计、微 观结构等各方面均不同于普通高性能混凝土的一种新 型水泥基材料，是近三十年来最具创新性的水泥基工 程材料，实现工程材料性能的大跨越。
相对动弹性模量（% ）
与抗冻性能良好的C50对比情况
120 100 80 60 40 20
0 0
UHPC
C50
100
200
300
400
500
600
700
800
冻融循环次数
高铁对混凝土抗冻 性能实验要求是完 成200次冻融循环后 相对动弹性模量要 ≥60.0%。
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2.3、不同铺装层的比较计算
应力幅 编号
位置
1
2
外侧
3
顶板下
4
缘
5 加劲肋
内侧
6 与顶板
7 连接构
8
造
外侧
9
加劲肋
10
侧
11
内侧
12
100.00
加劲肋与面板连 接处面板底缘应 力 降 到 20%~40% ，加劲肋侧应力 降 到 50%~70% ， 基本都降到常幅 疲劳极限以下。
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1.2、病害原因分析
1、采用柔性铺装 时，正交异性板 各构造细节应力 水平较高，很多 细节应力幅远大 于其常幅疲劳极 限，在我国当前 荷载条件下必然 发生疲劳开裂。
2、增大面板厚度 可以一定程度上 降低应力水平， 但仍无法解决问 题。
应力幅/MPa
超高性能主要体现在两个“超高”上：超高的力学性 能和超高的耐久性能。
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2.2、超高性能混凝土材料性能研究
超高性能形成机理
利用最紧密堆积理论，合理调配各原材料的粒径，
使之形成最紧密堆积。
去掉粗骨料、减小内部缺陷。
骨料
利用纤维增加强度和韧性。
沥青+12mm 高性能+12mm 常幅疲劳极限 常幅疲劳极限
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2.3、不同铺装层的比较计算
应力幅 编号
13 加劲肋 14 与横隔 15 板连接 16 构造
位置 横隔板侧 加劲肋侧
沥青铺装层 超高性能混凝 超高性能/
+12mm面板 土+12mm面板 沥青
14d 148 22.1 / /
28d 161 24.9 44.6 28
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2.2、超高性能混凝土材料性能研究
抗压强度（MPa）
180
160
UHPC C50
140
30
UHPC
C50
25
抗折强度（MPa）
120
20
100 15
应力幅/MPa
80.00
60.00
40.00
20.00
0.00 123456
-20.00
-40.00
-60.00
-80.00
-100.00
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拉 压 拉-压 拉 压 拉-压 拉 压 拉-压 拉 压 拉-压
沥青铺装层 超高性能
+12mm面板 +12mm面板
17.08
13.06
-55.53
水泥
掺合料
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