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为适应我国桥梁建设环境友好转型发展的需要,并针对常规木-混凝土组合梁自重大、长期变形大及耐久性不足,难以应用到中等跨径桥梁的问题,本文将高性能的 UHPC(Ultra-High Performance Concrete)和 FRP(Fiber Reinforced Polymer)引入常规木-混凝土组合梁,提出一种可整体预制、整跨吊装的FRP-胶合木-UHPC组合梁桥结构,从而达到减轻组合梁自重、减少长期变形和提高耐久性的目的,以期解决常规木-混凝土组合梁的前述难题,为我国中小跨径桥梁的绿色发展和技术创新提供一种新的思路和可行性。本文采用试验研究、理论分析和数值计算相结合的方法研究了 FRP-胶合木-UHPC组合梁桥应用到中等跨径桥梁的可行性和FRP-胶合木-UHPC组合梁的力学性能,主要完成了以下工作:(1)参考欧洲规范5的“γ”法,以中国桥梁设计规范为依据,基于弹性设计法对20m、30m跨径的FRP-胶合木-UHPC组合梁桥进行试设计,并将20m跨径的试设计桥梁与同等跨径的常规木-混凝土组合梁桥和预应力混凝土梁桥进行材料用量和经济性的对比。结果表明:20m跨径的试设计桥梁的自重分别减至常规木-混凝土组合梁和预应力混凝土梁的72.7%和48.0%,全寿命造价分别为二者的79.1%及106.4%;试设计FRP-胶合木-UHPC组合梁桥具有足够的抗弯和抗剪承载力,活载作用下的结构挠度小于限值,满足工程受力要求。(2)开展了 3片大比例缩尺试验梁模型(TU400、TU400-16和TU800-16)的静载试验,来研究30m跨径的FRP-胶合木-UHPC组合梁桥的可行性和FRP-胶合木-UHPC组合梁的力学性能。试验结果表明:三片试验梁均发生弯曲破坏,试验梁开裂和破坏均由纯弯段胶合木梁底部最外层受拉边的缺陷(木节或指接缝)引起;三片试验梁达到开裂荷载和极限荷载时,纯弯段胶合木梁底的拉应变基本相同,平均值分别为0.001464和0.002402,与胶合木的极限拉应变0.009975相差较多,说明胶合木存在缺陷时,其极限拉应变是由缺陷控制;FRP筋的加入提高了组合梁的延性系数并降低了组合梁因胶合木缺陷而造成的承载力减少量;降低剪力连接度,能够提高组合梁的延性性能,使组合梁在破坏前有较为明显的变形;平钢板+栓钉剪力连接件可有效将UHPC板与胶合木梁连成整体共同受力;30m跨径的试设计桥梁,截面弯矩设计值为3897.43kN·m,小于试验换算值4250kN·m(开裂弯矩),截面剪力设计值为480.15kN,小于试验换算值678kN,活载作用下的跨中挠度为54.2mm,大于试验换算值51.64mm,表明本文对于30m跨径试设计桥梁的设计是偏安全的,FRP-胶合木-UHPC组合梁桥应用在中等跨径桥梁是可行的。(3)基于弹性理论,对FRP-胶合木-UHPC组合梁抗弯刚度和抗弯承载力的计算公式进行推导。经试验结果验证,该公式计算组合梁抗弯刚度和抗弯承载力的计算误差分别在2%~6%和1%~5%之间,具有较高的准确性。(4)基于ABAQUS有限元软件,建立了 FRP-胶合木-UHPC组合梁的非线性模型,有限元计算结果与试验结果的误差在5%~12%之间,吻合较好。基于验证后的有限元模型,采用不同的剪力连接件间距、GFRP筋配筋率、UHPC板弹性模量、UHPC板厚度和胶合木梁高度进行了较为广泛的参数分析。