竖向预应力钢筋锚垫板安装倾角对预应力损失的影响

摘要

预应力混凝土连续(刚构)箱梁桥结构体系应用广泛,发展迅速。随着跨径的不断增大,为了减少和控制腹板主拉应力,在箱梁腹板设置竖向预应力钢筋成为设计的重要内容。然而,设置了竖向预应力钢筋后,箱梁腹板开裂现象仍然普遍存在。竖向预应力损失过大是引起箱梁桥腹板开裂的主要原因之一。竖向预应力损失计算缺乏理论和实践的支持,特别是受到人为因素的干扰,难以建立有效的计算模式。人为因素造成预应力损失主要表现在两方面：一方面竖向预应力钢筋安装放置过程中精轧螺纹钢筋放置不垂直、锚垫板安装存在较大误差的现象十分严重；另一方面张拉过程中张拉不到位、锚固随意螺母无拧紧的现象也是普遍存在。上述两项人工操作的问题,将直接导致锚固应力损失过大、甚至出现预应力失效。 本文围绕竖向预应力钢筋锚垫板安装可靠性问题进行研究。主要研究内容：竖向预应力钢筋锚挚板的安装误差(安装倾角)是否是造成预应力损失过大的主要原因,规范在计算竖向预应力损失是否应该增加这一项预应力损失。为了完成本文的研究内容需要从锚垫板安装误差现状、安装误差引起的损失量两个大方面展开研究,具体的研究内容和方法如下所示： (1)现有的锚垫板安装工艺、施工水平的统计调查,得到一个可靠、准确的锚垫板安装倾角分布。利用正参与的箱梁开裂防治科研项目,对在建6座连续梁(连续刚构)预应力混凝土箱梁桥(湖南省益阳赤山特大桥、太澳高速广东省顺德至中山段5座特大桥)锚垫板的安装倾角样本数据进行数理统计,得到锚挚板安装倾角的概率分布函数及满足结构可靠度0.95的锚垫板安装角度Zp=0.95° (2)室内制作模型,实验室研究锚垫板倾角对损失的影响。根据实桥(湖南省益阳赤山大桥)腹板尺寸,模拟箱梁腹板竖向预应力的张拉过程,制作长度约4m,高度约4.5m,宽度约0.3 m的混凝土试验梁。试验梁高度采用阶梯式,按实际施工参数每400mm安装一套竖向预应力体系,钢筋长度2m至4m不等。安装测力传感器测试在不同安装倾角情况下预应力的损失量。同时测试扭矩锚固、二次张拉对预应力损失的影响。

目录

文摘

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声明

第一章绪论

1.1问题的提出

1.1.1竖向预应力钢筋的发展

1.1.2腹板开裂问题

1.1.3锚挚板安装倾角造成预应力损失过大

1.2本文研究主要内容

第二章锚垫板施工水平的可靠度评估

2.1前言

2.1.1结构可靠性理论

2.1.2数理统计主要内容

2.1.3数理统计对象的简介

2.2赤山大桥数理统计

2.3永胜特大桥数理统计

2.4吉昌特大桥数理统计

2.5板沙尾特大桥数理统计

2.6容南特大桥数理统计

2.7西海特大桥数理统计

2.8分析结论

2.8.1数据特征汇总

2.8.2样本分布统计结果

第三章锚垫板安装倾角对预应力损失的影响

3.1实验目的

3.2实验模型的设计与制作

3.2.1模型的设计和制作

3.2.2材料物理力学性能

3.3实验设备及仪表

3.4试验步骤

3.5试验数据及其结论

3.5.1孔道摩擦预应力损失及摩阻系数

3.5.2瞬时锚固应力损失数据

3.5.3安装倾角与钢筋回缩长度

3.5.4混凝土弹性压缩预应力损失

3.5.5长期预应力损失预测

3.6本章小结

第四章扭矩锚固及二次张拉

4.1扭矩与锚固应力损失

4.1.1扭矩系数

4.1.2扭矩与锚固应力损失的关系

4.2二次张拉与预应力损失

4.3本章小结

第五章结束语

5.1本文研究工作总结

5.2进一步研究工作展望

参考文献

攻读硕士期间发表的论文及科研情况

致 谢