应力集中引起空心板边梁开裂机理研究

发布时间：2020-06-02 13:08

【摘要】：近年来,随着我国经济建设高速增长和交通运输事业的有力发展,作为重要交通设施的空心板桥梁得到了广泛应用,但公路交通流量与车辆荷载也明显增大,一些己修建完成且正在运营的桥梁结构逐渐产生了各种病害。本文结合浙江台缙高速上的杨司高架桥空心板边梁大规模出现的结构性裂缝,开展了以下研究。本文系统研究了混凝土防撞护栏荷载效应、混凝土栏杆分缝种类和边梁采用不同种类材料导致的局部应力集中,渐进式地分析了大铰缝空心板边梁开裂机理,通过现场试验、Midas和Abaqus有限元模拟,研究了大铰缝空心板传力机制和开裂后空心板的承载力。研究结果表明:(1)当混凝土防撞栏杆与边梁整体现浇后不恰当的分缝将引起应力集中,应力集中是台金高速杨司高架桥空心板边梁大规模开裂的主要原因,建议混凝土护栏分缝避开空心板梁正弯矩最大位置;(2)进一步探究开缝深度、宽度、空性板梁材料不同对空心板应力集中的影响程度;(3)设计时,传统Midas建模计算空心板边梁受力时,直接把护栏荷载转化为均布荷载加在边梁上的,没有考虑应力集中的影响;(4)将使用Midas中计算的基准应力和Abaqus四种模型计算应力集中结果相结合得出边梁底板应力集中区域的应力值峰值,再与C50混凝土轴心抗拉强度标准值相比较,得出空心板边梁开裂的原因;(5)现场荷载试验表明,带有此种裂缝的梁的强度和刚度不满足使用设计荷载等级的要求。
【图文】：

均匀分布,横向裂缝,空心板,底板

1.4 空心板常见裂缝类型（1）底板横向裂缝空心板横向裂缝[27]一般出现在空心板梁底板跨中位置，裂缝多由中间向两侧开展，裂缝最大宽度一般小于 0.2mm。通常来说，横向裂缝出现在跨中的概率比梁端大的多，但是有时候在桥墩处，并且横向裂缝会更加严重。有时横向裂缝也会沿板梁纵向以一定间距均匀分布，裂缝的位置正好和箍筋的位置相对应。当横向裂缝开展严重时，通常会向两侧不断的延伸，直至到达腹板的位置，形成“U”型裂缝，，此时裂缝最大宽度一般大于 0.25mm,空心板边板横向裂缝比中板要严重，裂缝宽而且深。裂缝深度开始很浅，随着裂缝变宽而加深，严重的可能与空心孔连通。如下图 1-1 和图 1-2 所示。

示意图,横向裂缝,空心板,底板

图 1-2 空心板底板横向裂缝示意图（2）底板纵向裂缝空心板桥梁的底板最薄弱处比较容易出现底板纵向裂缝[28,29]，基本上有两种会出现这种裂缝，一种是出现在板梁的空腔底部或者是在两空腔中间位置;另是沿底板预应力筋的位置开裂，沿底板预应力筋的位置开裂的纵向裂缝的特长度一般比较长，这种裂缝一般会贯穿板梁全长，如下图 1-3 和 1-4 所示。
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U441

【参考文献】