重载铁路连续箱梁桥横向裂缝分析与处理
发布时间：2021-10-31 21:36
重载铁路的发展离不开桥梁,预应力混凝土连续箱梁桥以其结构刚度大、受力性能好、抗震能力强等优点,在重载铁路桥梁建设中被广泛应用。然而,随着重载列车轴重和运量的不断提升,许多箱梁桥在运营过程中出现了不同程度的裂缝,影响了结构的耐久性和使用安全。因此,必须对开裂后结构的实际状态进行科学的评估,以便选择适当的维修加固办法。目前,国内外对箱梁开裂后状况的研究还较少,本文以蒙华重载铁路某特大桥为研究对象,重点分析了箱梁横向裂缝的成因,并探讨了不同开裂状态下结构应力和挠度变化规律。主要研究内容如下:（1）在阅读了大量文献的基础上,总结了混凝土材料的特性,从混凝土自身的属性出发,探讨了箱梁裂缝的形成机理;按照裂缝产生的位置对箱梁裂缝进行了分类,并阐述了箱梁桥裂缝的成因。（2）系统地研究了在进行有限元分析时可采用的裂缝模型、应选取的本构关系以及裂缝的模拟方法,为后文建模计算提供理论依据。（3）利用Midas Civil建立箱梁桥有限元分析模型,重点选取了温度和纵向预应力这两个因素对结构进行分析,得出温度荷载对箱梁跨中底板内力的影响很大,纵向预应力损失对支座附近的顶板和跨中、边跨合龙段附近底板内力的影响较...
【文章来源】：长沙理工大学湖南省
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１大秦铁路?图１．２朔黄铁路??
?第一章绪论???较多，裂缝的主要类型包括箱梁顶板的横向裂缝、底板纵向裂缝和腹板斜裂缝，其中底??板裂缝在变截面段最为严重［１５＿问。下图１．３－１．４为箱梁常见裂缝图。??一??图１．３底板纵向裂缝?图１．４腹板斜裂缝??混凝土的开裂会引发一系列的问题，首先开裂给外部的氧气、水分和氯化物等有害??介质接触混凝土中钢筋创造了有利条件，这些介质会加速钢筋的锈蚀，导致钢筋有效面??积不断减少。其次开裂还会削弱钢筋与混凝土之间的粘结力，使桥梁结构的承载能力大??大减弱，缩短桥梁的使用年限，甚至威胁到桥梁的运营安全进而导致事故的发生［１７］。??１．３裂缝问题的国内外研究现状??国外对预应力混凝土箱梁桥的裂缝问题的研究始于上个世纪７０年代末。美国学者??Ｐ〇ｄ〇ｌ〇ｙ［１８】于１９８５年从设计和施工角度对混凝土箱梁桥的裂缝成因展开了细致的分析，??并提出了相应的加固维修方案和建议，其主要观点有：（１）混凝土箱梁桥的开裂是多??种因素共同作用，单一的开裂因素可能不足以导致裂缝的产生。（２）想要完全避免混??凝土出现裂缝是不可能的，在进行箱梁结构设计时需要对危害结构安全的裂缝加以控制，??比如箱梁腹板的斜裂缝和底板的弯拉裂缝。（３）预应力混凝土箱梁桥开裂原因主要包??括桥梁结构抗弯不足；抗剪切能力低；温度应力被忽略；忽视了预应力钢束曲率对混凝??土应力的影响；选用的材料强度不足；施工方法不当等。??针对混凝土箱梁桥面板的开裂问题，Ｗｏｎ?ＳｅｏｋＣｈｕｎｇ＾］在混凝土应变分解技术的??基础上，推导出了混凝土开裂的本构关系矩阵，并利用板壳单元构造了钢筋混凝土裂缝??模型，以此对开裂后的桥面板受力性能进行了定量评估，最
在没有受到破坏的情况??下，其稳定性较好。但混凝土又是一种脆性材料，抗拉能力很弱，在受拉状态下，很容??易产生裂缝。裂缝一旦出现，就会使钢筋发生锈蚀、结构的承载力降低、结构的使用寿??命缩短，严重威胁到结构的使用安全［２８］。因此，从混凝土材料自身的属性出发，探讨混??凝土结构裂缝的成因，对于预防和处理裂缝问题有重大的指导意义。??（１）混凝土材料的内部结构??混凝土作为混凝土结构的基本材料之一，与其他建筑材料（木材、金属、塑料等）??不同。它是由多种形态、多种物质构成的复合体，如图２．１所示。??丨粗骨料（卵石或碎石等）、绽骨料（各类砂子）、己结???｜固态物?１晶凝固的水泥石、掺合料（狩煤灰、矿渣、硅灰等）？??丨甚至还有少細水化的水＿???凝????土?｜罔于搜拌混凝土而未被水化的水、各种外烛剂溶液，以??的?１?！?及尚未结晶固化而以胶体琢式存在的水泥水泥浆体等??组????—?搜梓？凝土时带入的气泡、主动Ｄａ入５！气剂造成的微气??泡、水泥浆胶体结晶固化以后体积缩小形成的空陳，以??？及由于毛细管作用泌水逸岜蒸发以后苜下的空？和毛绝??孔道???图２．１混凝土材料的构成??另外，混凝土在制作、运送和振捣等环节中发生的离析－泌水现象，都会造成混凝??土内部各种物质不均匀分布。混凝土内部结构及缺陷如图２．２所示。这种非匀质、多相??态、复合型的性质，决定了混凝土从里到外都是不连续的，必然会在表层形成微小的“裂??纹”，在结构内部产生细微的“裂隙”［２９］。所以，混凝土在浇筑成型之前，其内部的缺陷??就己经存在，这也是混凝土材料容易产生裂缝的内在原因。??二”．一一午
【参考文献】：
期刊论文
[1]混凝土宏细观本构模型研究进展[J]. 贾明晓,周玉龙,刘祖军,董凡. 混凝土. 2019(01)
[2]混凝土裂缝成因研究进展[J]. 刘雪,郭远臣,王雪,宋安祥,张煜婕. 硅酸盐通报. 2018(07)
[3]预应力混凝土箱梁桥裂缝成因与对策研究[J]. 王国民. 公路. 2017(06)
[4]重载铁路小跨度桥梁病害综合整治加固技术研究[J]. 尹成斐. 铁道标准设计. 2017(04)
[5]重载铁路混凝土梁常见病害分析及处理对策研究[J]. 高国良. 铁道标准设计. 2016(12)
[6]世界铁路重载运输技术的运用与发展[J]. 田葆栓. 铁道车辆. 2015(12)
[7]朔黄重载铁路桥梁病害分析及维管对策研究[J]. 刘寿山. 国防交通工程与技术. 2015(S1)
[8]我国铁路重载运输技术体系的现状与发展[J]. 胡亚东. 中国铁道科学. 2015(02)
[9]铁路桥梁裂缝形成原因分析及控制措施[J]. 王立. 建材世界. 2014(06)
[10]铁路桥梁病害的防治对策研究[J]. 马迪. 中外企业家. 2014(27)
博士论文
[1]大跨预应力混凝土箱梁桥早期开裂和远期下挠控制[D]. 汪建群.湖南大学 2011
硕士论文
[1]蒙华重载铁路列车运行图编制方法研究[D]. 王沛.西南交通大学 2018
[2]既有损伤的装配式预应力混凝土箱梁全过程加载试验研究[D]. 冯伟琼.长安大学 2017
[3]预应力混凝土连续刚构桥箱梁横向受力分析[D]. 王业忠.重庆交通大学 2016
[4]既有现浇混凝土空心板桥纵向裂缝分析与处理[D]. 何恒波.长沙理工大学 2016
[5]裂纹损伤对大跨径预应力砼连续箱梁桥刚度及承载力的影响研究[D]. 王瑶.长安大学 2014
[6]PC连续刚构施工过程中的病害处理及加固方法研究[D]. 吴卓成.长安大学 2013
[7]基于开裂损伤的大跨径预应力连续梁桥力学性能分析[D]. 王金祥.长安大学 2012
[8]预应力混凝土箱梁桥裂缝及控制研究[D]. 彭留留.西南交通大学 2011
[9]白沙洲大桥混凝土箱梁裂缝成因分析及修补措施研究[D]. 周家权.华中科技大学 2008
本文编号：3468894
【文章来源】：长沙理工大学湖南省
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１大秦铁路?图１．２朔黄铁路??
?第一章绪论???较多，裂缝的主要类型包括箱梁顶板的横向裂缝、底板纵向裂缝和腹板斜裂缝，其中底??板裂缝在变截面段最为严重［１５＿问。下图１．３－１．４为箱梁常见裂缝图。??一??图１．３底板纵向裂缝?图１．４腹板斜裂缝??混凝土的开裂会引发一系列的问题，首先开裂给外部的氧气、水分和氯化物等有害??介质接触混凝土中钢筋创造了有利条件，这些介质会加速钢筋的锈蚀，导致钢筋有效面??积不断减少。其次开裂还会削弱钢筋与混凝土之间的粘结力，使桥梁结构的承载能力大??大减弱，缩短桥梁的使用年限，甚至威胁到桥梁的运营安全进而导致事故的发生［１７］。??１．３裂缝问题的国内外研究现状??国外对预应力混凝土箱梁桥的裂缝问题的研究始于上个世纪７０年代末。美国学者??Ｐ〇ｄ〇ｌ〇ｙ［１８】于１９８５年从设计和施工角度对混凝土箱梁桥的裂缝成因展开了细致的分析，??并提出了相应的加固维修方案和建议，其主要观点有：（１）混凝土箱梁桥的开裂是多??种因素共同作用，单一的开裂因素可能不足以导致裂缝的产生。（２）想要完全避免混??凝土出现裂缝是不可能的，在进行箱梁结构设计时需要对危害结构安全的裂缝加以控制，??比如箱梁腹板的斜裂缝和底板的弯拉裂缝。（３）预应力混凝土箱梁桥开裂原因主要包??括桥梁结构抗弯不足；抗剪切能力低；温度应力被忽略；忽视了预应力钢束曲率对混凝??土应力的影响；选用的材料强度不足；施工方法不当等。??针对混凝土箱梁桥面板的开裂问题，Ｗｏｎ?ＳｅｏｋＣｈｕｎｇ＾］在混凝土应变分解技术的??基础上，推导出了混凝土开裂的本构关系矩阵，并利用板壳单元构造了钢筋混凝土裂缝??模型，以此对开裂后的桥面板受力性能进行了定量评估，最
在没有受到破坏的情况??下，其稳定性较好。但混凝土又是一种脆性材料，抗拉能力很弱，在受拉状态下，很容??易产生裂缝。裂缝一旦出现，就会使钢筋发生锈蚀、结构的承载力降低、结构的使用寿??命缩短，严重威胁到结构的使用安全［２８］。因此，从混凝土材料自身的属性出发，探讨混??凝土结构裂缝的成因，对于预防和处理裂缝问题有重大的指导意义。??（１）混凝土材料的内部结构??混凝土作为混凝土结构的基本材料之一，与其他建筑材料（木材、金属、塑料等）??不同。它是由多种形态、多种物质构成的复合体，如图２．１所示。??丨粗骨料（卵石或碎石等）、绽骨料（各类砂子）、己结???｜固态物?１晶凝固的水泥石、掺合料（狩煤灰、矿渣、硅灰等）？??丨甚至还有少細水化的水＿???凝????土?｜罔于搜拌混凝土而未被水化的水、各种外烛剂溶液，以??的?１?！?及尚未结晶固化而以胶体琢式存在的水泥水泥浆体等??组????—?搜梓？凝土时带入的气泡、主动Ｄａ入５！气剂造成的微气??泡、水泥浆胶体结晶固化以后体积缩小形成的空陳，以??？及由于毛细管作用泌水逸岜蒸发以后苜下的空？和毛绝??孔道???图２．１混凝土材料的构成??另外，混凝土在制作、运送和振捣等环节中发生的离析－泌水现象，都会造成混凝??土内部各种物质不均匀分布。混凝土内部结构及缺陷如图２．２所示。这种非匀质、多相??态、复合型的性质，决定了混凝土从里到外都是不连续的，必然会在表层形成微小的“裂??纹”，在结构内部产生细微的“裂隙”［２９］。所以，混凝土在浇筑成型之前，其内部的缺陷??就己经存在，这也是混凝土材料容易产生裂缝的内在原因。??二”．一一午
【参考文献】：
期刊论文
[1]混凝土宏细观本构模型研究进展[J]. 贾明晓,周玉龙,刘祖军,董凡. 混凝土. 2019(01)
[2]混凝土裂缝成因研究进展[J]. 刘雪,郭远臣,王雪,宋安祥,张煜婕. 硅酸盐通报. 2018(07)
[3]预应力混凝土箱梁桥裂缝成因与对策研究[J]. 王国民. 公路. 2017(06)
[4]重载铁路小跨度桥梁病害综合整治加固技术研究[J]. 尹成斐. 铁道标准设计. 2017(04)
[5]重载铁路混凝土梁常见病害分析及处理对策研究[J]. 高国良. 铁道标准设计. 2016(12)
[6]世界铁路重载运输技术的运用与发展[J]. 田葆栓. 铁道车辆. 2015(12)
[7]朔黄重载铁路桥梁病害分析及维管对策研究[J]. 刘寿山. 国防交通工程与技术. 2015(S1)
[8]我国铁路重载运输技术体系的现状与发展[J]. 胡亚东. 中国铁道科学. 2015(02)
[9]铁路桥梁裂缝形成原因分析及控制措施[J]. 王立. 建材世界. 2014(06)
[10]铁路桥梁病害的防治对策研究[J]. 马迪. 中外企业家. 2014(27)
博士论文
[1]大跨预应力混凝土箱梁桥早期开裂和远期下挠控制[D]. 汪建群.湖南大学 2011
硕士论文
[1]蒙华重载铁路列车运行图编制方法研究[D]. 王沛.西南交通大学 2018
[2]既有损伤的装配式预应力混凝土箱梁全过程加载试验研究[D]. 冯伟琼.长安大学 2017
[3]预应力混凝土连续刚构桥箱梁横向受力分析[D]. 王业忠.重庆交通大学 2016
[4]既有现浇混凝土空心板桥纵向裂缝分析与处理[D]. 何恒波.长沙理工大学 2016
[5]裂纹损伤对大跨径预应力砼连续箱梁桥刚度及承载力的影响研究[D]. 王瑶.长安大学 2014
[6]PC连续刚构施工过程中的病害处理及加固方法研究[D]. 吴卓成.长安大学 2013
[7]基于开裂损伤的大跨径预应力连续梁桥力学性能分析[D]. 王金祥.长安大学 2012
[8]预应力混凝土箱梁桥裂缝及控制研究[D]. 彭留留.西南交通大学 2011
[9]白沙洲大桥混凝土箱梁裂缝成因分析及修补措施研究[D]. 周家权.华中科技大学 2008
本文编号：3468894
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/daoluqiaoliang/3468894.html
