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预应力混凝土桥梁腹板顺管道裂缝分析与防治研究

发布时间:2017-06-08 07:02

  本文关键词:预应力混凝土桥梁腹板顺管道裂缝分析与防治研究,由笔耕文化传播整理发布。


【摘要】:腹板顺管道裂缝在预应力混凝土桥梁的病害中十分普遍,这类裂缝沿预应力管道分布,宽度约0.1mm,裂缝最深达到预应力波纹管附近,主要分布在L/8~7L/8之间。腹板顺管道裂缝会造成腹板普通钢筋和预应力钢筋的腐蚀,对桥梁的承载能力、耐久性和美观性产生十分不利的影响,而在设计和施工中,并未针对这类裂缝提出具体的防治措施和方法,因此本文对腹板顺管道裂缝的成因进行了详细的分析和研究,并提出了相关的防治措施。论文基于混凝土腹板顺管道裂缝的研究现状,阐述了混凝土的破坏机理和利用ANSYS进行混凝土桥梁开裂分析的建模要点和分析方法,并根据深圳高速桥梁设计图纸,利用ANSYS建立了用于腹板顺管道开裂分析的有限元模型。在此基础上,通过调查得到腹板顺管道裂缝的特点和分布规律,并从理论分析初步得到造成腹板顺管道裂缝的主要因素。然后利用ANSYS有限元模型,分别从早期施工养护的全过程和后期运营阶段进行详细计算分析,得到浇筑早期的腹板混凝土的不均匀收缩、管道的横向偏差和后期运营阶段横截面负温度梯度是导致腹板顺管道裂缝的主要原因。同时对管道横向偏差的不利作用进行了量化分析,并对上述三种因素耦合作用时腹板顺管道的裂缝情况进行了详细研究,得出管道偏差与不均匀收缩或管道偏差与横截面负温度梯度耦合作用时,很容易产生沿预应力管道的裂缝。其次,在上述因素分析的基础上,从设计方面研究腹板厚度和箍筋对顺管道裂缝的影响。根据研究结果,混凝土早期较大的收缩应变会导致箍筋作用下主拉应力增大,如果能够减小收缩应变,则箍筋对于减小腹板顺管道主拉应力,限制裂缝有显著的作用。同样如果能够减小收缩应变,适当增加腹板厚度,也可以显著减小腹板顺管道主拉应力。最后,分别从设计理论和施工技术方面提出了腹板顺管道裂缝的防治建议。即在施工养护过程中,采取相应的措施减小腹板的不均匀收缩应变和管道的横向偏差;而在设计方面,适当增加腹板厚度,并增配沿预应力管道的箍筋。同时对已建桥梁的腹板顺管道裂缝也提出了修补加固的建议。
【关键词】:混凝土箱梁 腹板顺管道裂缝 有限元模型 防治措施
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:U445.71
【目录】:
  • 摘要4-5
  • Abstract5-9
  • 第1章 绪论9-13
  • 1.1 课题背景及研究的目的和意义9-10
  • 1.2 腹板顺管道裂缝研究现状及分析10-11
  • 1.2.1 国内外腹板顺管道裂缝研究现状10-11
  • 1.2.2 国内外研究现状简析11
  • 1.3 本文的主要研究内容11-13
  • 第2章 预应力混凝土桥梁开裂分析的基本理论13-22
  • 2.1 引言13
  • 2.2 混凝土开裂分析的基本理论13-15
  • 2.2.1 钢筋混凝土材料的本构模型13-15
  • 2.2.2 混凝土的破坏机理15
  • 2.3 开裂分析的建模要点15-17
  • 2.4 有限元模型17-21
  • 2.4.1 工程概况17-19
  • 2.4.2 有限元实体模型19-21
  • 2.5 本章小结21-22
  • 第3章 PC桥梁腹板顺管道开裂精细化分析22-54
  • 3.1 引言22
  • 3.2 腹板顺管道裂缝成因分析22-26
  • 3.2.1 早期裂缝的因素22-25
  • 3.2.2 后期裂缝的因素25-26
  • 3.3 小箱梁腹板顺管道早期开裂的有限元分析26-47
  • 3.3.1 浇筑初期混凝土的各种性能参数26-30
  • 3.3.2 预施应力前的腹板顺管道裂缝分析30-32
  • 3.3.3 预施应力阶段的腹板顺管道裂缝分析32-33
  • 3.3.4 管道偏差引起的腹板顺管道裂缝分析33-43
  • 3.3.5 预施应力后的腹板顺管道裂缝分析43-47
  • 3.4 小箱梁腹板顺管道后期运营阶段开裂的有限元分析47-53
  • 3.4.1 后期运营阶段混凝土的性能参数47
  • 3.4.2 横向温度梯度下的腹板顺管道开裂分析47-52
  • 3.4.3 竖向温度梯度下的腹板顺管道开裂分析52-53
  • 3.5 本章小结53-54
  • 第4章 箍筋和腹板厚度对腹板顺管道裂缝的影响分析54-71
  • 4.1 引言54
  • 4.2 箍筋对腹板顺管道裂缝的影响分析54-61
  • 4.2.1 预施应力前箍筋的影响分析54-55
  • 4.2.2 预施应力阶段箍筋的影响分析55-56
  • 4.2.3 管道偏差作用时箍筋的影响分析56-59
  • 4.2.4 后期运营阶段箍筋的影响分析59-61
  • 4.3 腹板厚度对腹板顺管道裂缝的影响分析61-69
  • 4.3.1 张拉预应力前腹板厚度的影响分析61-63
  • 4.3.2 预施应力阶段腹板厚度的影响分析63-64
  • 4.3.3 管道偏差作用时腹板厚度的影响分析64-67
  • 4.3.4 后期运营阶段腹板厚度的影响分析67-69
  • 4.4 本章小结69-71
  • 第5章 箱梁腹板顺管道裂缝防治措施研究71-76
  • 5.1 引言71
  • 5.2 施工阶段的防治措施建议71-73
  • 5.2.1 混凝土材料品质的控制71-72
  • 5.2.2 混凝土的养护工艺72-73
  • 5.2.3 管道偏差的控制措施73
  • 5.2.4 预应力管道灌浆的注意事项73
  • 5.3 设计方面的防治措施建议73-74
  • 5.3.1 合理布置普通钢筋73-74
  • 5.3.2 适当增加腹板厚度74
  • 5.4 已建桥梁的修补加固措施建议74-75
  • 5.5 本章小结75-76
  • 结论76-78
  • 参考文献78-83
  • 致谢83-84
  • 个人简历84

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