大跨径预应力混凝土箱梁预制过程中温度效应及孔道压浆技术研究

摘要

随着大跨径预应力混凝土梁的界面尺寸加大，加之高性能混凝土的普遍应用，使得混凝土水化热温度高、收缩大、应力较大，导致梁体表面开裂，混凝土结构的耐久性遭到很大破坏，给结构的使用和安全带来隐患。于是大跨径预应力混凝土梁的温度应力问题已引起足够的重视，一直是混凝土工程中的一个重大课题。然而作为局部尺寸相对较大的预应力混凝土箱梁，其温度应力及其引发的开裂问题，国内外对其产生机理及原因进行的研究还相对较少，对水化热阶段温度及应力变化规律的研究还缺乏充分的数据。 本论文则结合工程实例--某大桥60m大跨度预应力混凝土箱梁整孔预制，运用计算机数值模拟技术，找出施工过程中海工大体积混凝土温度场、应力场等随龄期的变化规律。该项目的研究成功和推广应用，将为大吨位大跨径预应力混凝土箱梁整体浇注过程中温度场和温度应力的控制研究开辟一条新途径，为今后同类工程施工提供有用信息，也为今后开展深入的理论研究提供试验和理论参考依据，对提高大桥工程的可靠性和耐久性具有重要意义。 孔道压浆是后张法预应力混凝土结构施工中最重要的环节之一，压浆的质量不仅因为其影响到预应力力筋的防腐保护，更影响到结构在使用寿命内的安全性和耐久性，并且不饱满的压浆会改变结构的受力形式。目前孔道压浆不密实的问题在桥梁建设中十分突出。真空压浆是后张预应力结构构件孔道压浆新技术，可改善传统压浆施工中浆体不饱满等问题，从而提高构件的安全性和耐久性。 本文将从箱梁施工中采用的真空压浆工艺的原理、浆体要求、配合比、技术参数、施工工艺、注意事项等方面介绍真空压浆工艺在箱梁施工中的应用，并通过灌浆配合比试验研究各种配合比水泥浆的性能、技术参数和测试方法，由试验得出最佳配合比的水泥浆。为施工单位今后的现场灌浆试验提供方法依据，便于施工经验的交流，对于提高工程质量，杜绝质量隐患，增加经济效益都有重大意义。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题研究的目的与意义

1.2国内外研究现状

1.2.1大体积混凝土结构的温度效应

1.2.2孔道压浆

1.3论文研究的主要内容

第二章大体积混凝土温度效应分析理论

2.1水泥水化热

2.2混凝土的绝热温升

2.3混凝土的热学性能及其数值变化对温度场的影响

2.3.1混凝土的热学性能

2.3.2混凝土热学性能的变化对温度场的影响

2.4热传导理论

2.4.1热传导基本方程

2.4.2求解热传导方程的初始条件和边界条件

2.4.3表面保护层的计算

2.5混凝土温度应力分析

2.5.1混凝土温度应力的发展过程

2.5.2混凝土温度应力的类型

2.5.3混凝土温度应力的分析方法

2.6混凝土温度场和应力场有限元仿真分析的基本原理

2.6.1混凝土的一维仿真分析

2.6.2混凝土温度场的有限元仿真分析

2.6.3混凝土应力场的有限元仿真分析

第三章温度场及温度应力数值模拟与结果分析

3.1数值模拟分析软件的选择

3.2MIDAS／Civil水化热分析考虑的事项

3.2.1热传递分析

3.2.2热应力分析

3.2.3数值模拟的计算步骤

3.3计算参数选取

3.3.1弹性模量

3.3.2混凝土的绝热温升

3.3.3气温资料

3.3.4混凝土的热力学参数

3.4工程实例概况

3.5 60m箱梁关键截面温度场、应力场有限元分析思路与模型建立

3.5.1有限元分析思路

3.5.2有限元分析模型简化与网格划分

3.5.3有限元分析模型主要计算参数的选取

3.6温度场应力场计算结果与分析

3.6.1常温施工条件下(13℃)计算结果分析

3.6.2低温施工条件下(-10℃)计算结果分析

3.6.3高温施工条件下(35℃)计算结果分析

3.6.4温度场应力场计算结果总结与分析

第四章真空压浆施工工艺研究

4.1真空压浆的原理及其优越性

4.1.1真空压浆原理

4.1.2真空压浆技术的优劣

4.2真空压浆工艺对材料的要求

4.2.1水泥浆

4.2.2添加剂

4.2.3波纹管

4.2.4锚具

4.3真空压浆前的准备工作

4.3.1预留孔道

4.3.2预应力钢筋的安装

4.3.3清洁孔道

4.4真空压浆工艺

4.4.1真空压浆设备

4.4.2真空压浆施工工艺流程

4.4.3真空压浆工艺的特点

4.4.4真空压浆技术的质量控制点

4.4.5真空压浆完成后

第五章压浆配合比试验研究

5.1压浆材料性能研究

5.1.1硅酸盐矿物组成及其与水泥性质的关系

5.1.2硅酸盐水泥的技术性质

5.1.3硅酸盐水泥的水化、凝结硬化

5.1.4新拌和水泥浆的特性分析

5.2压浆材料的选择

5.2.1水泥的选择

5.2.2外加剂和水泥的匹配及选择

5.3配合比试验研究

5.3.1试验方法简介

5.3.2 JM—HF的掺量及水泥品种对新拌浆体的流变性的影响

5.3.3 JM—HF的掺量及水泥品种对硬化后力学性能的影响

5.3.4 JM—HF的掺量及水泥品种对变形性能的影响

5.3.5试验总结

第六章总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

致 谢

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