超高薄壁空心墩空间应力场及防裂对策研究

摘要

从材料性能、截面特性以及经济性来讲,混凝土薄壁空心墩是大中型桥梁的优选桥墩形式。但是,近些年来,在很多工程中可以发现桥墩上出现多处裂缝,从裂缝的形态来看,这并非是直接由外荷载引起的,经过国内外学者的研究分析,此种裂缝是因温度的变化而产生。虽然目前在这一方面很多人已经做了大量的研究工作并获得了许多有意义的成果与经验,但是,针对大型连续刚构桥桥墩,特别是超高薄壁空心墩的研究并没有一套完整的理论供设计人员参考。
　　本文通过对某一实际工程的不间断测量以及有限元模型的深入分析,对超高薄壁空心墩的空间应力分布、裂缝分布与形态及其影响因素、防裂措施等进行了比较精细的研究。具体内容主要有:
　　1、从材料力学、结构力学及弹性力学等基础力学出发,对混凝土桥墩的空间应力分布进行了分析,并利用有限元的方法对温度场分布和横向温度应力进行了计算;
　　2、基于某个连续刚构桥的超高薄壁空心墩,对其进行了全年连续不间断温度和应力测试,掌握了桥墩内部温度随时间的变化规律,并且得到了桥墩内外壁的最大正负温差值和最大正负应力差值。
　　3、为进一步探明桥墩的空间应力场分布及温度效应,建立桥墩的三维实体有限元模型,对桥墩的受力状况进行最不利组合,得到了空间应力场的数值解,根据最不利温差对温度应力进行了详细计算,得到了与实测数据相一致的结果。并从设计的角度出发,对桥墩温度效应的影响进行了参数分析。
　　4、对桥墩竖向裂缝的形成机理进行了较为详细的探究,并从桥梁形成过程中包括设计、施工和运营管理三个环节出发,给出了一系列桥墩防裂措施。

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第 1 章 绪论

1.1 研究意义

1.2 混凝土桥墩应力场分析现状

1.3 本文研究的内容

第 2 章 混凝土桥墩空间应力分布及横向温度应力研究

2.1.概述

2.2.混凝土桥墩的空间应力分布

2.3.混凝土桥墩的横向温度应力

2.4.小结

第 3 章 薄壁空心墩温度场及应力场观测

3.1.工程背景

3.2.温度场与应力观测

3.3.测量结果分析

3.4.小结

第 4 章 薄壁空心墩应力场空间仿真分析

4.1.模型建立

4.2.模型的空间应力场分析

4.3.模型的横向温度应力分析

4.4.桥墩应力场影响参数分析

4.5.小结

第 5 章 薄壁空心墩防裂对策研究

5.1.多因素共同作用下竖向裂缝形成机理研究

5.2.防裂措施

5.3.小结

第 6 章 总结

参考文献

致谢