大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱形梁橋的抗裂性分析

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1、第11頁(yè)中國(guó)礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院綜合實(shí)訓(xùn)大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱形梁橋的抗裂性分析(中國(guó)礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院土木09-1班林浩)摘要:針對(duì)目前大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁普遍出現(xiàn)裂縫的問(wèn)題,本文以廣東省磨刀門(mén)大橋?yàn)楣こ瘫尘?,研究了影響大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱形梁橋抗裂性能的主要因素。主要研究?jī)?nèi)體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:(1)通過(guò)大量文獻(xiàn)資料的調(diào)研,提出了對(duì)大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱形梁橋的抗裂性分析關(guān)鍵在于結(jié)構(gòu)的空間應(yīng)力狀態(tài)的觀點(diǎn),要對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行基于空間應(yīng)力狀態(tài)的抗裂性分析,特別是結(jié)構(gòu)局部空間應(yīng)力狀態(tài)的分析。(2)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行空間整體抗裂性能分析,分別計(jì)算了永久荷載(恒載、預(yù)應(yīng)力)+各單項(xiàng)因素(收縮徐變、溫

2、度影響力、變位影響力及活載)作用下結(jié)構(gòu)的應(yīng)力響應(yīng),指出了采用平桿系計(jì)算軟件的設(shè)計(jì)方法在分析箱梁空間應(yīng)力方面存在的不足,得出了對(duì)結(jié)構(gòu)空間受力影響大的因素為預(yù)應(yīng)力效應(yīng)、其次為局部溫差效應(yīng)的結(jié)論。根據(jù)本文的計(jì)算分析,可知對(duì)大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋進(jìn)行基于空間應(yīng)力狀態(tài)的抗裂性分析是很有必要的。通過(guò)結(jié)構(gòu)局部空間應(yīng)力分析,在大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋的設(shè)計(jì)中對(duì)底板預(yù)應(yīng)力配置、底板線(xiàn)形以及底板防崩鋼筋進(jìn)行更為合理的設(shè)計(jì),能更好的避免底板裂現(xiàn)象的發(fā)生。關(guān)鍵詞:大跨度;預(yù)應(yīng)力混凝土箱形梁橋;抗裂性;預(yù)應(yīng)力配束方案1緒論1.1問(wèn)題的提出及研究意義連續(xù)梁具有結(jié)構(gòu)連續(xù)、剛度大的優(yōu)點(diǎn),又可以根據(jù)梁的彎矩分布、

3、變化主梁的高度達(dá)到合理、經(jīng)濟(jì)設(shè)計(jì)的目的;結(jié)構(gòu)的線(xiàn)形亦簡(jiǎn)潔優(yōu)美,因而在中小跨徑的梁橋方案中,應(yīng)用較廣。五十年代后,由于預(yù)應(yīng)力工藝的逐步成熟以及懸臂方法的采用,T形剛構(gòu)方案一度在百米跨徑以上的大跨度梁橋方案中占有優(yōu)勢(shì)。從六十年代開(kāi)始,出現(xiàn)了新型的將T形剛構(gòu)和連續(xù)梁結(jié)合起來(lái)的連續(xù)剛構(gòu)體系,又稱(chēng)為墩梁固接體系。早期的預(yù)應(yīng)力T形剛構(gòu)橋隨著跨徑的不斷增加,活載撓度明顯加大,對(duì)結(jié)構(gòu)使用造成不便。而大跨連續(xù)梁的支座反力愈來(lái)愈大,對(duì)巨型支座的設(shè)計(jì)、制造、養(yǎng)護(hù)和更換都提出了更高的要求,而且費(fèi)用昂貴。因此,在大跨徑連續(xù)梁橋中普遍開(kāi)始采用墩梁固接的連續(xù)一剛構(gòu)體系。截面形式的選用與橋梁的跨徑、靜力體系、荷載

4、、使用要求和施工條件密切相關(guān)。常見(jiàn)的截面形式有空心板、T梁和箱形梁等。箱形截面有較大的剛度和強(qiáng)大的抗扭性能,并具有較T形截面高的截面效率指標(biāo),同時(shí)它的頂板和底板面積均比較大,能有效地承擔(dān)正負(fù)彎矩,并滿(mǎn)足配筋的需要。因此,在已建成的大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋中,當(dāng)跨度超過(guò)40第11頁(yè)中國(guó)礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院綜合實(shí)訓(xùn)m后,其橫截面大多為箱形截面。此外,當(dāng)橋梁承受偏心荷載時(shí),箱形截面梁抗扭剛度大,內(nèi)力分布比較均勻;在橋梁處于懸臂狀態(tài)時(shí),具有良好的靜力和動(dòng)力穩(wěn)定性,對(duì)懸臂施工的大跨度橋尤為有利。由于箱形截面整體性能好,因而在限制車(chē)道數(shù)通過(guò)車(chē)輛時(shí),可以超載通行,而裝配式橋梁由于整體性能差,超載行駛車(chē)

5、輛的能力就很有限。因而,箱形截面形式在現(xiàn)代各種橋梁中得到廣泛應(yīng)用。尤其是各種結(jié)構(gòu)形式的預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋,采用箱形截面更能適應(yīng)構(gòu)造和施工要求,從而在國(guó)內(nèi)外得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。無(wú)論是公路或城市橋梁、高架道路,還是跨越寬闊河流的大橋,預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋均成為了首選的橋型方案之一。并且隨著現(xiàn)代施工技術(shù)的進(jìn)步,預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)水平的提高,三向(即縱向、橫向、豎向)預(yù)應(yīng)力開(kāi)始應(yīng)用于箱梁截面,并且取得了良好的經(jīng)濟(jì)效果,這也使得箱形梁的應(yīng)用日漸廣泛。表1.1國(guó)內(nèi)外部分大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋然而,通過(guò)大量的文獻(xiàn)資料查閱,可以發(fā)現(xiàn),己建成的此類(lèi)橋梁,在橋梁的施工階段或使用過(guò)程中,普遍出現(xiàn)各種不同

6、性質(zhì)不同類(lèi)型的裂縫。部分橋梁的裂縫情況在表1-2中列出從表中可以看到,對(duì)于大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土箱形截面橋梁,截面的開(kāi)裂問(wèn)題己經(jīng)成為了一個(gè)較為普遍的問(wèn)題。裂縫對(duì)橋梁性能的影響是多方面的,一是對(duì)橋梁使用性能的影響,開(kāi)裂使橋梁剛度降低變形增大,跨中撓度超標(biāo),繼而影響其正常使用,嚴(yán)重的開(kāi)裂問(wèn)題導(dǎo)致橋梁承載力下降,影響橋梁的安全性能。二是對(duì)橋梁的耐久性及使用壽命的影響,裂縫會(huì)加速混凝土的碳化和鋼筋的銹蝕,鋼筋銹蝕又加速了裂縫的進(jìn)一步擴(kuò)展,造成橋梁使用性能趨于惡化,降低橋梁的使用壽命。因而,對(duì)大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土箱形梁橋開(kāi)裂問(wèn)題的研究需要引起橋梁工程師的重視。1.2大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋裂縫分類(lèi)

7、概況1.2.1裂縫概念當(dāng)混凝土中拉應(yīng)力大于其抗拉強(qiáng)度或拉應(yīng)變大于其極限拉應(yīng)變時(shí),混凝土?xí)a(chǎn)生裂縫。裂縫對(duì)大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋的危害程度有輕有重,輕的只是影響橋梁的外觀,嚴(yán)重的將直接影響結(jié)構(gòu)的使用性能。1.2.2裂縫種類(lèi)第11頁(yè)中國(guó)礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院綜合實(shí)訓(xùn)裂縫就其開(kāi)裂深度可分為表面的、貫穿的;就其在結(jié)構(gòu)物表面形狀可分為網(wǎng)狀裂縫、爆裂狀裂縫、不規(guī)則短裂縫、縱向裂縫、橫向裂縫、斜裂縫等:裂縫按其發(fā)展情況可分為穩(wěn)定的和不穩(wěn)定的、能愈合的和不能愈合的;裂縫按其產(chǎn)生的時(shí)間可分

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