高寒地区预制小箱梁裂缝成因及机理分析

发布时间：2017-07-06 22:12

  本文关键词：高寒地区预制小箱梁裂缝成因及机理分析

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【摘要】：随着丝绸之路经济带的发展,进一步加快了西北地区基础交通设施建设,但是西北地区气候条件恶劣:严寒、干燥、昼夜大温差等。调查发现大量预制小箱梁建设中出现了较多裂缝。因此,本论文以高寒地区某高速公路为项目依托,通过实地调研、桥梁外观检测、比对试验、养生试验与有限元计算等方法研究分析了高寒地区预制小箱梁裂缝成因,并进行了强度、裂缝收缩等试验,同时提出了裂缝整治措施,具体研究内容如下:(1)通过现场调研与裂缝检测,分析了预制小箱梁梁体上裂缝特征,结果表明:裂缝在预制小箱梁梁体分布位置不规律,没有明显的特征,其中81.5%的裂缝宽度集中在0.1mm~0.15mm之间,7.37%的裂缝宽度值大于了0.2mm,80%的裂缝长度集中在了1m~5m区间,16%的裂缝长度集中在5m~8m之间;(2)通过对3组病害桥跨、比对试验桥跨进行荷载试验,结果表明:预制小箱梁静力性能满足设计要求,试验过程中既有裂缝未见扩展,且没有新的裂缝产生,属于非结构受力裂缝,根据裂缝特征与自然环境判定为养护不足产生的收缩裂缝与大温差下产生的温度裂缝;(3)通过不同养护条件下的混凝土抗压强度试验与圆环约束抗裂试验,结果表明:配合比、原材料相同的情况下,养护方式对混凝土强度、收缩性能影响较大。标准养护最优,蒸汽养护次之,薄膜覆沙养护与沙子洒水养护效果差别不大,自然养护最差。当混凝土出现裂缝后,裂缝宽度与长度在短时间内迅速扩大,达到一定值后基本稳定不变;(4)通过有限元模型分别施加规范温度梯度荷载与高寒地区下的温度梯度荷载,结果表明:不同规范温度梯度荷载模式下,预制小箱梁温度应力、挠度相差较大,因此计算温度效应引起的温度应力时,一定要根据所处的自然环境选择合适的温度梯度模式。高寒地区温度梯度荷载下,预制小箱梁温度应力与挠度逐渐增大,其中温度变化值与温度应力变化值基本呈现出一定的比例关系,即当T_1温度变化1℃度时,上缘温度应力增加约0.14 MPa,下缘拉应力约增加0.07 MPa,当1T=30℃情况下,最大拉应力为2.80MPa,已经超过C50混凝土的最大允许拉应力;(5)采用裂缝注胶封闭修补法、粘结碳纤维布加固法对预制小箱梁进行加固,监测效果表明,加固后满足设计要求,效果良好。
【关键词】：预制小箱梁 裂缝 比对试验 温度梯度 有限元
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U446
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-14
• 1.1 概述10-11
• 1.2 国内外研究现状11-13
• 1.3 本文研究内容与目的13-14
• 1.3.1 研究内容13
• 1.3.2 研究目的13-14
• 2 高寒地区预制小箱梁裂缝统计与试验分析14-34
• 2.1 概述14
• 2.2 工程概况14-18
• 2.2.1 工程简介14-16
• 2.2.2 预制小箱梁简介16-18
• 2.2.3 预制小箱梁施工工艺流程18
• 2.2.4 小箱梁混凝土配合比18
• 2.3 裂缝检测18-24
• 2.3.1 裂缝检测18
• 2.3.2 裂缝统计与分析18-24
• 2.4 比对荷载试验24-32
• 2.4.1 试验目的24
• 2.4.2 病害桥跨和比对试验桥跨的确定24-25
• 2.4.3 病害桥跨和比对试验桥跨概况25
• 2.4.4 比对试验内容25
• 2.4.5 比对试验结果与分析25-32
• 2.5 预制小箱梁裂缝病害类型及原因分析32-33
• 2.5.1 裂缝病害类型32
• 2.5.2 病害原因分析32-33
• 2.6 小结33-34
• 3 不同养护方式下混凝土强度及裂缝变化规律研究34-45
• 3.1 概述34
• 3.2 试验目的及抗裂性评价标准34-35
• 3.3 试验内容35-37
• 3.3.1 试验装置35
• 3.3.2 试件材料及配合比35
• 3.3.3 养护工况35-36
• 3.3.4 试验工况36-37
• 3.4 混凝土立方体抗压强度试验结果与分析37-40
• 3.4.1 各种养护工况下混凝土立方体抗压强度1天内试验结果与分析37-39
• 3.4.2 各种养护工况下混凝土立方体抗压强度56天试验结果与分析39-40
• 3.5 环形约束抗裂试验结果与分析40-43
• 3.5.1 裂缝观测结果40-43
• 3.5.2 裂缝观测结果分析43
• 3.6 小结43-45
• 4 预制小箱梁桥温度效应计算与分析45-58
• 4.1 概述45
• 4.2 国内外设计规范关于温度梯度规定45-48
• 4.2.1 新西兰规范45-46
• 4.2.2 美国公路桥梁设计规范AASHTO46
• 4.2.3 英国桥梁设计和施工规范BS540046-47
• 4.2.4 我国公路桥涵设计通用规范JTG D60—200447
• 4.2.5 我国铁路桥涵设计规范TB10002.3—200547-48
• 4.3 模型的建立48-50
• 4.3.1 基本假设48-49
• 4.3.2 建立模型49
• 4.3.3 计算截面与计算内容49-50
• 4.4 规范温度梯度模式计算结果与分析50-53
• 4.4.1 荷载工况50
• 4.4.2 温度应力计算结果与分析50-52
• 4.4.3 挠度计算结果与分析52-53
• 4.5 高寒地区小箱梁温度效应的计算与分析53-56
• 4.5.1 荷载工况53-54
• 4.5.2 温度应力计算结果与分析54-56
• 4.5.3 挠度计算结果与分析56
• 4.6 小结56-58
• 5 预制小箱梁裂缝整治措施及工程应用58-63
• 5.1 概述58
• 5.2 裂缝处理方案58-59
• 5.3 本高速公路小箱梁裂缝处理方案59-62
• 5.3.1 处理原则与方法59
• 5.3.2 具体施工工序59-62
• 5.4 小结62-63
• 结论63-65
• 致谢65-66
• 参考文献66-69
• 攻读学位期间的研究成果69

【参考文献】

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本文编号：527987