预应力混凝土小箱梁腹板裂缝成因机理分析

发布时间：2020-02-02 16:27

【摘要】：预应力混凝土小箱梁以其自重轻、抗扭强度大等特点被广泛应用到现在桥梁的建设之中，但施工以及运营过程中小箱梁会出现不同类型裂缝,其中小箱梁沿预应力管道方向延伸的腹板纵向裂缝十分严重。本文利用现场观测以及有限元分析的方法，针对此类裂缝的成因机理进行分析研究: 1)文中通对现场腹板裂缝外观参数观测分析，详细统计工程实例中出现的小箱梁腹板裂缝的长度、宽度、深度以及具体位置形式，在裂缝外观统计中对小箱梁裂缝周围区域的混凝土强度以及碳化深度进行实际测量，结合小箱梁腹板裂缝统计结果对腹板纵向裂缝成因进行初步分析。 2)结合实际预应力混凝土小箱梁模型，利用midas2012建立空间有限元模型，对五跨连续小箱梁在张拉架设至运营阶段的腹板应力场进行全面分析。考虑整体施工过程中腹板预应力束、顶板负弯矩束对腹板应力影响，并模拟分析小箱梁可能出现的收缩徐变、支座沉降、移动荷载以及温度效应对腹板应力的影响，研究结果表明：在预应力张拉、温度效应、支座沉降以及收缩徐变的影响下，腹板主拉应力均小于1MPa，移动荷载作用下腹板最大主拉应力为1.47MPa，均不会对腹板纵向开裂产生直接影响。 3)在对小箱梁结构整体分析之后，利用大型通用有限元程序ANSYS建立实体模型，对小箱梁腹板局部可能出现的影响参数进行分析研究。针对预应力管道局部偏差、腹板厚度变化以及普通钢筋配置等因素对腹板影响进行有限元模拟，从而对腹板纵向裂缝成因机理进行分析研究。研究结果表明：预应力局部偏差即会对腹板主拉应力产生极大影响，腹板预应力管道局部偏差2cm，预应力张拉时产生的径向力即会使小箱梁腹板产生纵向裂缝。腹板厚度的减小2cm会使腹板纵向裂缝的开裂荷载减小，极易产生纵向裂缝。腹板普通纵向钢筋以及箍筋的合理布置对开裂荷载影响较小，，但抑制对裂缝深度、宽度发展。结构采用的海工混凝土水化速度快、水化热大、配合比不当等对腹板纵向裂缝均有较小影响。 4)并利用本文观测以及研究结果，针对小箱梁纵向裂缝控制措施提出合理建议。
【图文】：

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图 2.3 小箱梁腹板纵向裂缝图.3.2 主要研究内容本文结合实际工程预应力混凝土小箱梁桥梁进行研究，研究工作主要分为以下几方面：1. 首先探讨预应力混凝土小箱梁腹板裂缝产生原因，对依托工程的腹板裂缝进面的检测分析，对于实际工程桥梁的腹板裂缝进行实际检测，统计其裂缝长度、宽以及深度；并对混凝土的粗集料程度以及裂缝周围混凝土强度进行分析。初步探讨能影响腹板纵向裂缝的参数因素。2. 然后根据裂缝的形式、外观、深度等因素，得出腹板裂缝分布规律，然后进限元建模整体分析，通过各种荷载作的影响下，模拟小箱梁在整体连续梁状况下的力场分布，进一步分析在连续梁阶段裂缝的产生机理和影响因素。3. 在分析小箱梁整体模型之后，鉴于空间梁单元模型不能得到详细的局部分析，还需要建立空间局部模型，进行张拉架设阶段的空间受力分析。对于预应力混凝

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长安大学硕士学位论文取芯试验结果如表所示。检测结果表明，20 个芯样中有 13 个取到波纹裂缝均开展到了芯样内侧端部；另外 7 个芯样钻取过程中碰到普通钢筋，裂到了芯样内侧端部，芯样高度均大于 45mm，表明小箱梁腹板混凝土保护层于设计值 30mm；此外，芯样中混凝土骨料沿其长度方向基本分布均匀。
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U445.7

【参考文献】