摘要
高强钢（HSS-HighStrengthSteel）-超高性能混凝土（UHPC-UltraHighPerformanceConcrete）组合梁通过开孔板连接件（PBL-PerfobondStripConnectors）将不同材料连成整体受力工作。相较于常规钢混组合梁，HSS-UHPC组合梁的自重更轻、跨越能力更强、抗裂性能更好、耐久性也更为优异，在城市桥梁快速装配建造领域极具应用前景。得益于组成材料的超高强特性，HSS-UHPC组合梁的构件尺寸更小，非常利于实现桥梁结构的轻薄化设计。然而，较小的UHPC板厚将改变HSS与UHPC板间PBL的破坏模式，同时较轻的组合梁桥自重也将显著增大运营阶段钢混结合面的疲劳应力幅，致使UHPC翼板中PBL的传力机制和疲劳损伤演化规律不同于常规材料组合梁。目前，各国对HSS-UHPC组合梁中PBL抗剪、破坏机制和传力机理的研究还较少，鲜见有关PBL抗疲劳性能的研究报道。 基于此，本文结合广州市科技计划项目“基于疲劳累积损伤效应的PBL剩余力学性能研究”（202102020652）及国家自然科学基金项目“高强钢-UHPC组合梁的界面滑移行为及受弯破坏机理研究”（51908138）等，通过开展PBL静力加载和疲劳加载试验，探究其破坏机制和疲劳损伤演化规律，明确传力机理，并基于疲劳累积损伤理论推导HSS-UHPC组合梁中PBL的抗剪计算方法。主要研究内容及成果如下： （1）进行了8个由HSS和UHPC组成的PBL静力破坏试验，研究了钢板开孔数量和混凝土端承作用对其抗剪性能的影响。结果表明：混凝土端承作用能有效改善PBL的抗剪刚度和承载能力，且多孔PBL间的荷载不均匀现象明显，单个PBL的抗剪刚度和承载能力随孔数增多逐渐降低。 （2）以PBL布置形式和混凝土端承作用为参数，设计并进行了3片HSS-UHPC组合梁四点弯曲试验，探究PBL键群的抗剪特性及刚度分布规律。结果显示：不同位置PBL受力差异较大，最不利剪力出现在L/8附近；与开孔钢板连续布置和非连续含端承布置的组合梁相比，采用非连续无端承布置的组合梁界面滑移刚度最小，且当钢梁屈服时，组合梁中PBL均处于弹性受力阶段。 （3）基于弹性地基梁理论，建立了考虑PBL布置形式的HSS-UHPC组合梁界面刚度计算模型，并结合混凝土榫、贯穿钢筋和混凝土端承作用的抗剪贡献，推导了PBL抗剪承载力计算公式，所提公式计算精度较高，可用于HSS-UHPC组合梁中PBL的抗剪计算。 （4）设计并进行了8个PBL的疲劳加载试验，研究了疲劳上限和循环加载次数对其抗疲劳性能的影响。随着循环加载次数和疲劳上限的增大，PBL的疲劳损伤度增大，剩余承载能力和延性逐渐降低。基于弹性地基梁和线性累积损伤理论，建立了考虑UHPC榫和贯穿钢筋损伤度的PBL剩余承载力计算公式，所提公式可用于HSS-UHPC组合梁中PBL的剩余承载力预测。
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