高性能混凝土连续刚构桥的早期收缩探讨与研究

摘要

本文以大流动泵送高性能混凝土作为研究对象，考察了高性能混凝土在自然环境养护条件下与实验室标准养护条件下的早期收缩状况，并对此进行了比较系统的分析。以东莞律涌水道大桥为研究对象，在桥上埋置温度和应力传感器来测量其由于早期收缩产生的应力值，并对其进行研究分析。为了更为准确的研究其收缩的对桥梁造成的影响，本文根据当量温差法理论，利用计算软件ANSYS建立桥梁的有限元实体模型，对其进行研究分析。
　　 研究结果表明：养护条件对高性能混凝土的早期收缩具有很大影响。在自然条件下，由于温度高，相对湿度RH较低，导致在自然条件下养护混凝土的早期收缩发展较快，且产生的收缩结果比标准养护条件下要大。在前期，内部产生的水化反应，自然养护相对标准养护要剧烈，故产生的水化热造成混凝土内部温度上升更快，但最终都与混凝土养护环境温度大致一样。
　　 连续刚构桥构件受早期收缩影响，其项板、腹板都有较大的拉应力作用，在实际桥梁构件中，由于腹板处存在预留孔，会使其产生薄弱区，如果腹板厚度过小，过早拆模，而早期混凝土在收缩过程中会产生较大的变形，这会导致在腹板表面形成早期裂缝。在截面变化部位在受力过程中会形成应力集中，在混凝土收缩过程中会产生较大的拉应力，故容易导致早期裂缝的形成。在顶板、腹板和底板交接处受到的拉应力较大，而其他受到的拉应力比较小，造成这种情况的主要原因是这些交接处位置混凝土周边有约束而使其不能自由变形，收缩会使其产生较大的拉应力，甚至会产生裂缝。
　　 利用当量温差原理分析早期混凝土的收缩是比较简便的方法之一，且可行。利用此方法对桥梁等大体积构件的早期裂缝问题进行预测，在施工中更好的避免其早期裂缝的产生。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.1.1 国内外连续钢构的发展历史

1.1.2 连续刚构桥的发展趋势

1.2 混凝土早期收缩变形的概述

1.2.1 混凝土收缩的种类

1.2.2 高性能混凝土早期收缩的研究现状

1.3 研究的目的与意义和内容

1.3.1 研究的意义与目的

1.3.2 研究的内容

第二章 早期收缩开裂的敏感性及评价

2.1 混凝土的早期开裂

2.1.1 收缩变形作用对早期开裂的影响

2.1.2 温度作用对早期开裂的影响

2.1.3 徐变效应对早期开裂的影响

2.2 混凝土的早期收缩与开裂的关系

2.3 混凝土的收缩机制

2.3.1 毛细管张力理论

2.3.2 拆开压力理论

2.3.3 表面自由能理论

2.3.4 层间水散失理论

2.4 高性能混凝土的早期收缩测量方法

2.5 本章小结

第三章 养护条件对早期收缩的影响试验

3.1 概述

3.2 原材料及其性能

3.2.1 水泥

3.2.2 水

3.2.3 砂

3.2.4 石子

3.2.5 减水剂

3.3 混凝土的配合比及基本性能

3.3.1 混凝土的配合比

3.3.2 混凝土的基本性能

3.4 试验方法

3.4.1 实验参数及养护条件

3.5 试验设备

3.6 试验结果与分析

3.6.1 养护条件对混凝土早期收缩的影响

3.7 本章小结

第四章 连续刚构桥梁早期收缩的影响分析

4.1 概述

4.1.1 影响刚构桥梁收缩的主要因素

4.2 混凝土收缩的计算模型

4.2.1 中国建科院模型(1986)

4.2.2 英国规范BS系列模型

4.2.3 ACI 209系列模型

4.2.4 B-P系列模型

4.2.5 GL2000模型

4.3 混凝土收缩的计算方法

4.4 本章小结

第五章 桥梁混凝土的早期收缩计算与分析

5.1 概述

5.2 分析模型建立

5.3 采用当量温差理论计算桥梁某块收缩

5.3.1 桥梁首跨施工阶段ANSYS模拟计算

5.3.2 ANSYS计算首跨收缩应力结果

5.4 工程实例

5.4.1 主桥上部构造

5.4.2 主桥下部构造

5.4.3 预应力体系

5.4.4 律涌桥首跨早期收缩测量结果及分析

5.4.5 收缩应力变化结果分析

5.5 测量结果与ANSYS结果对比

5.6 早期裂缝防治的建议

5.7 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

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