双线铁路桥墩早期裂缝的成因及对策

摘要

在混凝土的收缩及水化热作用下,双线桥墩结构如果早期养护不到位,则容易在桥墩墩身出现早期裂缝,从而影响桥墩结构的耐久性及安全性。
　　本文结合兰新铁路第二双线某特大桥,对双线桥墩早期裂缝的产生进行了实际探究及有限元分析。论文主要从以下几个方面,作了深入的研究:
　　(1)通过工程实际分析并结合相关资料,全面的的论述了双线桥墩结构早期裂缝形成的原因及其分类。论述了双线桥墩早期裂缝形成的主要原因,即混凝土的收缩及水化热影响。
　　(2)对双线桥墩结构施工现场混凝土的早期力学性能进行了测试,从而得到混凝土的轴心抗拉强度、弹性模量、极限拉伸及收缩变形随龄期的变化规律,进而得到任意龄期时混凝土的抗拉强度计算公式。论述了混凝土结构约束应力的计算方法以及裂缝产生的力学条件。
　　(3)通过有限元软件MIDAS FEA对双线桥墩结构建立有限元模型,进行有限元分析,得到混凝土收缩及水化热作用效应的发展规律以及产生的温度及应力变化情况。通过分析的得出,双线桥墩结构在靠近中线部位产生的拉应力较大,中线两侧对称位置拉应力相等,离墩底越高,离中线越远,拉应力越小。通过对无槽桥墩与开槽桥墩结构的有限元对比分析,得到开槽后桥墩结构同一位置的节点拉应力小于无槽桥墩结构,产生的最大拉应力也减小。开槽后桥墩结构的裂缝比率比无槽桥墩结构大,更有利于避免早期裂缝的形成。
　　(4)通过改变开槽桥墩结构墩身箍筋的布置方式、凹槽的形状及尺寸等参数,对各种参数形式下的桥墩模型进行有限元分析。分别在混凝土净保护层厚度为2cm、5cm、10cm、15cm、20cm的五种箍筋布置方式下,进行有限元模型对比分析,得出箍筋的改变对拉应力的变化不大。分别将开槽桥墩凹槽的形状假定为圆弧形、矩形、V形,经过分析得知,圆弧形凹槽桥墩产生的拉应力最小,V形凹槽桥墩最大。分别将开槽桥墩的凹槽尺寸假定为5cm、10cm、20cm,经过分析得知,凹槽尺寸过大过小都会引起桥墩结构拉应力增大,必须选择合理的尺寸。从而确定更加合理的箍筋布置方式以及最佳凹槽形状及最佳凹槽尺寸,建议最佳凹槽形状为圆弧形,最佳凹槽尺寸为10cm。

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1绪论

1.1问题的提出

1.2国内外研究现状

1.3本文研究的主要内容

2双线桥墩早期裂缝的成因及分类

2.1早期裂缝形成的原因

2.2早期裂缝的分类

2.3本章小结

3 双线桥墩早期裂缝的形成机理

3.1早期混凝土的力学性能

3.2混凝土约束应力的计算

3.3防止早期裂缝产生的力学条件

3.4本章小结

4双线桥墩早期裂缝形成的有限元分析

4.1有限元模型的建立

4.2无槽桥墩早期裂缝的有限元分析

4.3预留凹槽桥墩早期裂缝的有限元分析

4.4无槽桥墩与开槽桥墩的对比分析

4.5本章小结

5影响双线桥墩早期裂缝的其它因素

5.1墩身箍筋布置方式对早期裂缝的影响

5.2 凹槽构造对早期裂缝的影响

5.3其它因素对早期裂缝的影响

5.4本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果