裝配式節(jié)段梁UHPC濕接縫界面力學(xué)性能數(shù)值模擬分析

殷 雨 時(shí)， 楊 紀(jì)， 蘇 慶 田， 張 冠 華， 易 富， 王 吉 忠

( 1.同濟(jì)大學(xué) 土木工程學(xué)院， 上海 200092；2.遼寧省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司， 遼寧 沈陽 110166；3.遼寧工程技術(shù)大學(xué) 建筑與交通學(xué)院， 遼寧 阜新 123000；4.大連理工大學(xué) 海岸和近海工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 遼寧 大連 116024 )

0 引 言

2025年我國裝配式建筑比例占新建比例要在50%以上，部分城市要求70%以上，裝配式結(jié)構(gòu)已然成為未來建筑發(fā)展的主體[1]．裝配式橋梁結(jié)構(gòu)能縮短約30%工期，節(jié)省約70%模板、90%木材、30%用電、50%用水，施工現(xiàn)場(chǎng)能夠降低約60%施工噪音，減少約80%建筑垃圾．可見，節(jié)能減排效果明顯，社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益顯著，應(yīng)用市場(chǎng)前景十分廣闊．

橋梁工程建筑裝配式整體性能薄弱環(huán)節(jié)之一，為節(jié)段梁濕接縫現(xiàn)澆位置．業(yè)內(nèi)雖已明確認(rèn)知濕接縫的重要性，但目前橋梁工程建設(shè)濕接縫施工中還存在嚴(yán)重工藝不足，反映在濕接縫構(gòu)造和縫內(nèi)填充材料上．首先在濕接縫構(gòu)造上，大多仍延續(xù)傳統(tǒng)菱形接縫和矩形接縫，導(dǎo)致界面黏結(jié)性能不好，局部剛度不穩(wěn)定，整體性能一般．國外開展裝配式節(jié)段梁研究工作較早，Makita等[2-6]通過引入超高性能混凝土(ultra-high performance concrete，UHPC)，研究了UHPC試件軸拉力學(xué)性能，并對(duì)矩形和菱形接縫構(gòu)造下UHPC在接縫處和結(jié)構(gòu)整體力學(xué)性能上進(jìn)行研究．邵旭東、蘇慶田、林上順等[7-12]研究了矩形接縫和菱形接縫尺寸、接縫鋼筋布置樣態(tài)、接縫鑿毛情況和界面干濕度對(duì)節(jié)段梁結(jié)構(gòu)整體力學(xué)性能的影響，研究結(jié)果表明矩形和菱形接縫構(gòu)造對(duì)界面力學(xué)性能影響不大，隨著接縫配筋率增加，接縫力學(xué)性能不斷得到提升，接縫處濕黏結(jié)界面相比黏結(jié)界面不利于界面黏結(jié)．胡志堅(jiān)等[13]采用ABAQUS有限元模擬手段，分析了彎矩作用下預(yù)制拼裝橋面板菱形UHPC濕接縫抗彎性能，對(duì)不同縫寬、濕接縫界面形式、配筋率的橋面板有限元模型進(jìn)行了參數(shù)化分析，得到菱形接縫構(gòu)造優(yōu)于矩形接縫構(gòu)造，縫寬宜采用150 mm，且配筋率對(duì)開裂荷載影響不大，縫內(nèi)配筋率不宜超過2.6%的結(jié)論．其次在濕接縫填充材料上，普遍采用節(jié)段梁同一強(qiáng)度等級(jí)的混凝土，或采用抗裂水泥[14]進(jìn)行填充密實(shí)，受載后濕接縫界面處剝離問題仍大量出現(xiàn)，導(dǎo)致新舊混凝土界面黏結(jié)失效，薄弱面開裂面積不斷擴(kuò)大，產(chǎn)生影響橋梁工程使用壽命和耐久性等一系列不良問題．目前國內(nèi)規(guī)范、規(guī)程關(guān)于接縫混凝土抗裂構(gòu)造及施工仍屬空白[15-17]，長(zhǎng)期處于一種借鑒、探索，邊研究邊改進(jìn)的現(xiàn)狀．因此高度關(guān)注濕接縫構(gòu)造形態(tài)，強(qiáng)調(diào)濕接縫填充料本身重要貢獻(xiàn)，提升接縫處開裂荷載，提高結(jié)構(gòu)極限承載力，對(duì)于完善裝配式橋梁工程科學(xué)研究和工程設(shè)計(jì)具有重要現(xiàn)實(shí)意義．

材料性能的提高是橋梁工程不斷進(jìn)步的源動(dòng)力．本文以結(jié)構(gòu)局部改良、材料改性為出發(fā)點(diǎn)，以節(jié)段梁濕接縫位置為研究對(duì)象，提出以UHPC為濕接縫填充材料構(gòu)造“干”字形濕接縫結(jié)構(gòu)，采用界面力學(xué)和有限元法計(jì)算原理，利用ABAQUS軟件分析濕接縫界面構(gòu)造、配筋率和結(jié)合面粗糙度對(duì)節(jié)段梁濕接縫界面力學(xué)性能影響規(guī)律，提出適用裝配式混凝土橋梁濕接縫構(gòu)造形態(tài)、界面處理方式和合理配筋率，以期對(duì)裝配式混凝土梁濕接縫設(shè)計(jì)和施工提供理論科學(xué)依據(jù)．

1 裝配式混凝土梁有限元分析

1.1 有限元模型本構(gòu)關(guān)系

ABAQUS提供了3種混凝土本構(gòu)模型：脆性開裂模型、彌散裂縫模型和損傷塑性模型．聶建國等[18]對(duì)混凝土本構(gòu)模型中影響結(jié)構(gòu)或構(gòu)件靜力行為的關(guān)鍵因素進(jìn)行了詳細(xì)的對(duì)比分析，提出了不同混凝土材料選取適用本構(gòu)模型的建議．Chen等[19]認(rèn)為混凝土損傷塑性(CDP)模型能更好地模擬混凝土構(gòu)件受力變形性能．該模型假定混凝土拉壓塑性各向同性，通過受拉軟化模擬受拉微裂紋的形成和擴(kuò)展，通過受壓應(yīng)力硬化及下降段的應(yīng)變軟化模擬混凝土的受壓塑性．故本文采用混凝土損傷塑性模型．C40混凝土本構(gòu)關(guān)系根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[16]計(jì)算得出．鋼筋采用理想彈塑性模型，屈服強(qiáng)度為335 MPa，極限抗拉強(qiáng)度為455 MPa．

UHPC的受壓應(yīng)力-應(yīng)變曲線采用文獻(xiàn)[20]提出的公式，如下式所示：

(1)

式中：σ為壓應(yīng)力；x=ε/ε0，ε為壓應(yīng)變，ε0為峰值點(diǎn)對(duì)應(yīng)的應(yīng)變；a為UHPC受壓應(yīng)力-應(yīng)變曲線初始切線模量與峰值割線模量的比值．

UHPC受拉本構(gòu)關(guān)系采用文獻(xiàn)[21]中的受拉應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系，如下式所示：

(2)

式中：ft取7.2 MPa；Et為UHPC受拉初始彈性模量；εt0為UHPC受拉線彈性極限應(yīng)變，εt0=200×10-6；εpc為UHPC應(yīng)力軟化起始點(diǎn)等效應(yīng)變，εpc=2 000×10-6．

裝配式混凝土梁現(xiàn)澆UHPC段與節(jié)段梁接觸設(shè)置是建立模型的關(guān)鍵．Hussein等[22]認(rèn)為使用黏結(jié)單元(Traction-Separation)來模擬UHPC與普通混凝土的結(jié)合面更有實(shí)際意義．由于加載條件下破壞由法向應(yīng)力和切向應(yīng)力共同作用所致，本文對(duì)于UHPC-普通混凝土界面損傷選取二次名義應(yīng)力準(zhǔn)則，結(jié)合面的相對(duì)滑移選擇小滑移，同時(shí)設(shè)置表面間接觸．Traction-Separation常用本構(gòu)模型為雙線性本構(gòu)模型，如圖1所示．普通混凝土和UHPC界面二次名義應(yīng)力準(zhǔn)則的表達(dá)如下式所示：

(3)

圖1 黏結(jié)-滑移雙線性本構(gòu)關(guān)系

1.2 有限元模型建立

為分析在彎曲應(yīng)力作用下，裝配式混凝土節(jié)段梁濕接縫構(gòu)造形式、配筋率和界面粗糙度對(duì)濕接縫界面力學(xué)性能影響規(guī)律，本文建立10個(gè)裝配式混凝土節(jié)段梁有限元模型，節(jié)段梁模型整體尺寸為1 100 mm×300 mm×200 mm，同時(shí)對(duì)濕接縫區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格細(xì)化，網(wǎng)格尺寸為1 cm，其余位置網(wǎng)格尺寸為1.5 cm．采用四點(diǎn)彎曲方式10 mm位移控制加載，如圖2，Bi為接縫寬度．UHPC和普通混凝土均采用八節(jié)點(diǎn)六面體線性減縮積分單元(C3D8R)模擬，在賦予材料屬性和本構(gòu)關(guān)系中進(jìn)行區(qū)別．鋼筋采用三維二節(jié)點(diǎn)桁架單元T3D2模擬，并嵌入混凝土中，300 mm梁高上分布4層搭接鋼筋，每層上下錯(cuò)開布置4根鋼筋，梁底層受拉區(qū)布置3根受拉鋼筋，見圖3．支座(墊塊)設(shè)置為離散剛體，利用綁定約束與主梁實(shí)體連接．

(a) 菱形UHPC濕接縫

圖3 模型中濕接縫鋼筋搭接形式

1.3 有限元模型參數(shù)設(shè)置

為了分析濕接縫構(gòu)造形式、配筋率和界面粗糙度對(duì)濕接縫界面力學(xué)性能影響規(guī)律，采用正交試驗(yàn)分析思路，形成試驗(yàn)研究方案．由于接縫位置界面粗糙度對(duì)節(jié)段梁接縫黏結(jié)性能有一定影響[12]，構(gòu)造3種不同程度的粗糙樣態(tài)，分別在ABAQUS中通過參數(shù)設(shè)置為光滑(S)、中度粗糙(M)和粗糙(R)，見表1．模型材料物理參數(shù)、界面接觸參數(shù)和界面粗糙度量值設(shè)置見表2、3．

表1 節(jié)段梁濕接縫參數(shù)試驗(yàn)設(shè)計(jì)

表2 有限元模型材料物理參數(shù)

表3 濕接縫界面接觸參數(shù)

2 濕接縫數(shù)值模擬與分析

2.1 濕接縫構(gòu)造形式對(duì)界面力學(xué)性能的影響

采用ABAQUS建立縫寬為150 mm、配筋率為2.1%且接縫為中等粗糙(M)的UHPC濕接縫，模型加載后與傳統(tǒng)菱形接縫構(gòu)造進(jìn)行界面力學(xué)性能(界面黏結(jié)正應(yīng)力σn、界面剝離位移sstr、界面切向剪應(yīng)力τ)對(duì)比分析．其中菱形兩個(gè)起坡點(diǎn)分別距梁頂高度h為45 mm和255 mm，菱形鍵齒最大深度為75 mm．界面黏結(jié)正應(yīng)力和界面剝離位移如圖4、5所示．

圖4 接縫界面黏結(jié)正應(yīng)力變化規(guī)律

圖5 接縫剝離位移變化規(guī)律

2.1.1 界面黏結(jié)正應(yīng)力和剝離位移 從圖4可以看到，距節(jié)段梁頂0～150 mm，“干”字形濕接縫構(gòu)造產(chǎn)生的黏結(jié)正應(yīng)力明顯高于菱形濕接縫的；距離梁頂150～300 mm時(shí)“干”字形構(gòu)造接縫對(duì)于應(yīng)力減小作用顯著，最大可減小43%，這對(duì)于減少梁底開裂，防止鋼筋和UHPC剝離起到了較好的抑制作用．

“干”字形濕接縫構(gòu)造在抑制接縫界面剝離位移上要優(yōu)于傳統(tǒng)菱形接縫，見圖5．尤其需要指出的是，在裝配式節(jié)段梁的鋼筋和UHPC界面處，“干”字形濕接縫構(gòu)造顯著減少了鋼筋和UHPC之間產(chǎn)生的剝離位移．在距梁頂高250～300 mm時(shí)，處于受拉區(qū)的節(jié)段梁受到受拉鋼筋黏結(jié)約束，界面剝離位移較小，當(dāng)界面高度增加后，界面剝離位移增加，直至到梁底附近，再次受到受拉鋼筋的約束，剝離位移再次減小．由此可以判斷，菱形接縫界面在彎曲荷載作用下受拉區(qū)域已經(jīng)出現(xiàn)剝離開裂，接縫處受拉鋼筋布置會(huì)降低界面剝離位移，但無法阻止界面繼續(xù)開裂，這是由菱形接縫界面構(gòu)造形式所決定．“干”字形接縫在橫截面高度達(dá)到275 mm(鋼筋與UHPC連接處)時(shí)，相對(duì)于菱形接縫界面剝離位移減小83.7%，可見“干”字形接縫在約束接縫界面開裂上效果十分明顯．

2.1.2 界面切向剪應(yīng)力 為了分析“干”字形接縫構(gòu)造對(duì)濕接縫界面切向剪應(yīng)力影響規(guī)律，開展了ABAQUS切向剪應(yīng)力CSHEAR1分析．這里切向剪應(yīng)力方向定義如下：豎直接觸面為沿著接觸面豎直向下；水平接觸面為水平指向節(jié)段梁方向；菱形斜界面為沿著斜面平行幾何邊界切向向下．

由于接縫構(gòu)造形式不同，菱形濕接縫界面受剪面積明顯大于“干”字形濕接縫界面的，荷載施加過程中菱形斜界面比“干”字形豎直界面的最大剪應(yīng)力增大84.1%．“干”字形濕接縫構(gòu)造僅在75 mm 處產(chǎn)生剪應(yīng)力集中，距梁底75 mm范圍內(nèi)，接縫邊界存在局部剪應(yīng)力集中，但作用面積很小．與菱形濕接縫構(gòu)造類似，“干”字形濕接縫在鋼筋位置水平面上存在應(yīng)力集中，同樣出現(xiàn)鋼筋-UHPC界面剝離開裂的情況，但剝離面積較小．

菱形接縫斜坡面的構(gòu)造，對(duì)界面剪應(yīng)力切向傳遞有逐步減弱作用．具體表現(xiàn)在當(dāng)濕接縫承受正彎矩作用時(shí)，節(jié)段梁上部受壓，上斜坡距離梁頂46～112 mm剪應(yīng)力集中較為明顯，最大切向剪應(yīng)力出現(xiàn)在距梁頂75 mm處，達(dá)到3.09 MPa，隨后隨著距梁頂距離增加，切向剪應(yīng)力逐漸減小，降低至0.61 MPa；下斜坡面應(yīng)力相對(duì)趨于緩和，大應(yīng)力和集中應(yīng)力均未出現(xiàn)，如圖6所示．

圖6 接縫界面切向剪應(yīng)力變化規(guī)律

總體來說，“干”字形濕接縫構(gòu)造剪應(yīng)力集中區(qū)域遠(yuǎn)小于菱形接縫，且出現(xiàn)鋼筋剝離開裂的面積要更?。蛟谟凇案伞弊中蜺HPC和節(jié)段梁鍵齒相互嵌入，形成機(jī)械咬合作用，這種構(gòu)造能大大削減剪切作用產(chǎn)生的局部破壞，將局部集中應(yīng)力分散到鍵齒各個(gè)區(qū)位；而菱形濕接縫由于斜界面承受了絕大部分的剪應(yīng)力，更易產(chǎn)生應(yīng)力集中，加速接縫界面裂縫的開啟．

2.2 濕接縫配筋率對(duì)界面力學(xué)性能的影響

2.2.1 界面黏結(jié)正應(yīng)力和剝離位移 為了研究配筋率對(duì)濕接縫界面力學(xué)性能影響規(guī)律，分別以配筋率2.1%、4.8%和8.4%為參數(shù)，采用節(jié)段梁濕接縫寬度為225 mm，構(gòu)造接縫界面粗糙度為中度的有限元模型開展數(shù)值模擬分析，分析結(jié)果如圖7～10所示．

圖7 不同配筋率下接縫界面黏結(jié)正應(yīng)力變化規(guī)律

從圖7可以看到，隨著濕接縫配筋率的提高，界面黏結(jié)正應(yīng)力未呈現(xiàn)同比例變化趨勢(shì)．距離濕接縫梁頂高度0～75 mm，4.8%配筋率表現(xiàn)出略高的界面黏結(jié)正應(yīng)力，增加幅度為26.65%；當(dāng)高度超過150 mm后，各配筋情況對(duì)界面黏結(jié)正應(yīng)力影響大致相同．

從圖8可以看到，接縫寬度從150 mm增至225 mm后，濕接縫界面剝離面積隨之增大．尤其到了梁底(225～300 mm)附近，鋼筋和UHPC黏結(jié)所受影響變大，鋼筋-UHPC界面剝離較為明顯．模擬云圖中多次出現(xiàn)應(yīng)力集中點(diǎn)在曲線中表現(xiàn)為界面剝離點(diǎn)．另外曲線中發(fā)現(xiàn)距離濕接縫梁頂0～160 mm，配筋率對(duì)界面剝離位移無影響，而高度達(dá)160～300 mm時(shí)，由于剝離位移變化非常小(0～0.002 7 mm)，可認(rèn)為剝離位移沒有變化，即配筋率對(duì)于剝離位移影響很?。?/p>

圖8 不同配筋率下接縫剝離位移變化規(guī)律

2.2.2 界面切向剪應(yīng)力 從圖9、10可以發(fā)現(xiàn)，整體上兩種構(gòu)造形式的接縫呈現(xiàn)階段式效應(yīng)，尤其“干”字形接縫呈現(xiàn)雙峰效應(yīng)．在距梁頂37.5 mm高度范圍內(nèi)，接縫構(gòu)造形式和配筋率對(duì)切向剪應(yīng)力沒有影響，反映在切向剪應(yīng)力數(shù)值均為零．說明在本文荷載工況下，兩種界面構(gòu)造形式和最低配筋率(2.1%)均對(duì)正彎矩梁頂開裂起到保護(hù)作用；當(dāng)正截面高度達(dá)47～75 mm時(shí)，界面開始形成剪應(yīng)力，且隨著接縫配筋率增長(zhǎng)，切向剪應(yīng)力呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢(shì)．最大降低幅度均出現(xiàn)在距離梁頂56.25 mm處，“干”字形構(gòu)造和菱形構(gòu)造兩種接縫構(gòu)造切向剪應(yīng)力分別降低29.24%和15.25%．值得說明的是，隨著配筋率增加，“干”字形濕接縫構(gòu)造切向剪應(yīng)力數(shù)值突變較為明顯，從距離梁頂48 mm處的降低11.13%提高至56.25 mm處的29.24%，75 mm處降低至11.97%，說明“干”字形構(gòu)造對(duì)于濕接縫界面剪應(yīng)力作用效果明顯，且在鋼筋布置處，剪應(yīng)力出現(xiàn)集中減弱，這對(duì)于鋼筋布置構(gòu)造設(shè)計(jì)和防止鋼筋與UHPC界面剝離非常有利．

圖9 “干”字形接縫界面切向剪應(yīng)力分布規(guī)律

圖10 菱形接縫界面切向剪應(yīng)力分布規(guī)律

2.3 濕接縫界面粗糙度對(duì)界面力學(xué)性能的影響

2.3.1 界面黏結(jié)正應(yīng)力和剝離位移 為了分析界面粗糙度對(duì)濕接縫界面力學(xué)性能影響規(guī)律，分別采用光滑界面、中度粗糙界面和粗糙界面，構(gòu)造濕接縫寬度為150 mm，接縫配筋率為2.1%的有限元模型開展有限元數(shù)值模擬分析，分析結(jié)果如圖11、12所示．

圖11 不同粗糙度下接縫界面黏結(jié)正應(yīng)力變化規(guī)律

圖12 不同粗糙度下接縫剝離位移變化規(guī)律

從圖11可以看到，總體上，隨著界面粗糙度變化，界面黏結(jié)正應(yīng)力變化趨勢(shì)隨著裝配式節(jié)段梁橫截面高度改變呈現(xiàn)4個(gè)分布區(qū)段．分別為階段Ⅰ，貼合區(qū)；階段Ⅱ，啟裂影響區(qū)；階段Ⅲ，開裂區(qū)；階段Ⅳ，完全剝離區(qū)．越靠近裝配式梁頂，粗糙度對(duì)界面的黏結(jié)正應(yīng)力影響越明顯，隨著正截面高度遠(yuǎn)離梁頂，界面粗糙度對(duì)界面黏結(jié)正應(yīng)力影響變小，從曲線上可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)高度大于175 mm后，3種粗糙度界面黏結(jié)正應(yīng)力接近一致．

從圖12可見，界面剝離位移在0.000 3～0.002 0 mm變化，可認(rèn)為粗糙度對(duì)界面剝離位移影響很小．因此防止?jié)窠涌p受拉區(qū)受彎開裂，接縫界面粗糙化并不能改善其局部剛度狀態(tài)．

2.3.2 界面切向剪應(yīng)力 濕接縫粗糙度對(duì)界面切向剪應(yīng)力影響分布規(guī)律整體上和黏結(jié)正應(yīng)力呈正態(tài)相關(guān)性，這與混凝土界面力學(xué)研究工作中法向正應(yīng)力和切向剪應(yīng)力相互關(guān)系的結(jié)論是一致的，在節(jié)段梁研究工作[23-24]中也得到了體現(xiàn)．

從圖13可以看到，隨著正截面高度遠(yuǎn)離梁頂，界面切向剪應(yīng)力逐漸減?。S著粗糙度逐漸增大，界面切向剪應(yīng)力逐漸增加，但增加幅度并未隨著粗糙度同比例增長(zhǎng)．以最大粗糙度(R)為例，相比光滑(S)界面，其最大增加幅度27.04%出現(xiàn)在距離梁頂168.75 mm，即幾何中軸略下位置處．這個(gè)過程與上文分析黏結(jié)正應(yīng)力隨高度分布規(guī)律類似，亦出現(xiàn)4個(gè)區(qū)段．可以發(fā)現(xiàn)，粗糙度對(duì)濕接縫界面黏結(jié)應(yīng)力(正應(yīng)力、切向剪應(yīng)力)影響不大，尤其對(duì)于彎曲正應(yīng)力梁底開裂段影響很小．從以上分析可以得到施工指導(dǎo)，即節(jié)段梁后澆筑UHPC，對(duì)于接縫界面粗糙程度對(duì)界面力學(xué)性能的影響可以忽略不計(jì)，只需考慮施工要求即可，可從濕接縫構(gòu)造形式上，或通過節(jié)段梁間增加搭接鋼板、預(yù)埋纖維網(wǎng)格布[25]等補(bǔ)強(qiáng)措施，提升濕接縫局部力學(xué)性能綜合考慮，進(jìn)而提高濕接縫界面抗剪能力．

圖13 “干”字形接縫界面切向剪應(yīng)力分布規(guī)律

3 模型的可靠性驗(yàn)證

采用ABAQUS開展裝配式混凝土梁抗彎性能分析研究，并基于研究結(jié)論和目前試驗(yàn)研究結(jié)果做對(duì)比，對(duì)模型的可靠性進(jìn)行驗(yàn)證．開展ABAQUS模擬裝配式混凝土梁四點(diǎn)受彎破壞，重點(diǎn)之一在于關(guān)注濕接縫界面黏結(jié)失效樣態(tài)．通過DAMAGET損傷破壞云圖可以發(fā)現(xiàn)，在距離梁底1/2截面高度范圍內(nèi)界面應(yīng)力高度集中，具體表現(xiàn)為距離梁底150 mm范圍內(nèi)出現(xiàn)了拉應(yīng)力大于界面黏結(jié)應(yīng)力的普遍現(xiàn)象，框格內(nèi)出現(xiàn)明顯的濕接縫界面剝離，如圖14虛線框內(nèi)所示．圖15為石雪飛等[26]開展的菱形濕接縫節(jié)段梁四點(diǎn)彎曲破壞試驗(yàn)．從試驗(yàn)結(jié)果可以看到，濕接縫界面從菱形底端沿著界面向上開裂，直至延伸到界面高度1/2～3/4梁高處完全破壞．試驗(yàn)中先啟裂的界面加載后期啟裂速率相對(duì)較快，應(yīng)力重新分配到濕接縫啟裂界面裂隙尖端處．具體體現(xiàn)在接縫處左側(cè)界面啟裂失穩(wěn)后，右側(cè)界面不再剝離，以左側(cè)剝離直至試件破壞為止，反之亦然．文獻(xiàn)[26]的結(jié)論和建模對(duì)比分析進(jìn)一步驗(yàn)證和解釋了本文建模方法的可靠性和精度．

圖14 菱形接縫整體梁四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)加載損傷破壞云圖

圖15 菱形接縫四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)界面破壞模式

4 結(jié) 論

(1)“干”字形濕接縫構(gòu)造顯著優(yōu)于傳統(tǒng)菱形接縫，其接縫界面處力學(xué)性能得到明顯提升，界面附近的裂紋開啟和擴(kuò)展得到根本控制．

(2)“干”字形濕接縫剪應(yīng)力集中區(qū)域要遠(yuǎn)小于菱形接縫，且出現(xiàn)界面剝離開裂的面積更小．“干”字形濕接縫在正彎矩受拉區(qū)對(duì)鋼筋和UHPC 剝離起到了很好的抑制作用，最大剝離位移可減小83.7%．

(3)“干”字形濕接縫界面黏結(jié)正應(yīng)力并不隨配筋率增加而同比例提高，配筋率對(duì)界面切向剪應(yīng)力影響呈雙峰效應(yīng)．本文工況下，建議濕接縫配筋率取4.8%．配筋率對(duì)界面法向剝離位移影響很小．

(4)“干”字形濕接縫黏結(jié)正應(yīng)力與正截面高度具有區(qū)域相關(guān)性．越接近節(jié)段梁頂，粗糙度對(duì)界面的黏結(jié)正應(yīng)力影響越顯著，隨著距梁頂距離增加，界面粗糙度對(duì)界面黏結(jié)正應(yīng)力影響逐漸變小．粗糙度對(duì)界面法向剝離位移影響很?。?/p>