预应力混凝土连续箱梁裂缝成因分析研究

摘要

结合清水河大桥主桥预应力混凝土连续箱梁的专门检查，采用桥梁结构有限元分析软件进行研究，探讨了中等跨径预应力混凝土连续箱梁腹板斜裂缝、箱梁合拢段项板及底板的纵向裂缝成因。 分析表明悬臂浇注的箱梁混凝土超方增加了构件的恒载作用，使箱梁受力更为不利，在箱梁1/4跨附近截面位置，混凝土主拉应力超限。 混凝土箱梁中竖向预应力的存在与否、有效预应力值大小等都对梁体的主拉应力有所贡献，且该贡献的敏感性是非常大的，过小的竖向预应力使得箱梁腹板主拉应力增大，在箱梁1/4(3/4)跨附近截面位置，混凝土主拉应力超限。 结合清水河大桥主桥箱梁的专门检查及箱梁的有限元分析可以得出，箱梁混凝土超方及有效竖向预应力过小是造成箱梁腹板斜裂缝的主要原因。 清水河大桥主桥箱梁合拢段的空间有限元分析结果表明，在较大的底板束张拉力作用下，箱梁处于不利的空间作用环境，底板下缘混凝土产生了较大的横向拉应力，超过了混凝土抗拉强度设计值，直接导致箱梁底板纵向裂缝的产生；温度梯度作用是箱梁顶板产生纵向裂缝的主要原因之一，箱梁有效横向预应力较小，不能抵消由温度梯度作用和轮载作用引起的顶板混凝土横向正应力，最终导致顶板下缘开裂；横向预应力束的合理布置能明显改善连续箱梁的空间受力行为，提高混凝土的抗裂性能，因此在设计中应充分考虑温度梯度作用对箱梁的横向受力影响，并在施工中应严格控制预应力张拉的质量。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1研究现状

1.2混凝土箱梁的主要裂缝形态

1.2.1按成因分类

1.2.2按外在表现形式分类

1.3研究的问题

1.4研究的技术路线

第二章清水河大桥主桥箱梁的裂缝病害检测

2.1桥梁概况

2.2检测原理及评定方法

2.2.1外观检测方法

2.2.2外观缺陷评定方法

2.2.3箱内结构尺寸复核

2.2.4裂缝检测

2.3主桥箱梁主要裂缝检测结果

2.4基于检测结果的若干问题讨论

2.4.1箱梁混凝土超方

2.4.2竖向预应力

2.5本章小结

第三章预应力混凝土连续箱梁腹板斜裂缝成因分析

3.1清水河大桥主桥箱梁腹板斜裂缝分布情况

3.2箱梁平面有限元分析模型(按原设计图纸)

3.3平面杆系有限元模型计算结果分析

3.3.1施工过程应力分析

3.3.2承载能力极限状态验算

3.3.3正常使用极限状态箱梁截面应力验算

3.3.4正常使用极限状态箱梁截面主应力验算

3.4混凝土箱梁主要结构参数分析

3.4.1箱梁混凝土超方

3.4.2竖向预应力

3.4.3腹板厚度

3.5箱梁腹板空间分析

3.5.1计算模型

3.5.2分析方法

3.5.3腹板混凝土主拉应力分析

3.6本章小结

第四章中跨混凝土箱梁合拢段项底板纵向裂缝成因分析

4.1清水河大桥合拢段箱梁顶底板裂缝分布情况

4.2分析方法与计算模型

4.2.1分析方法

4.2.2计算模型

4.2.3单元类型

4.3空间有限元模型计算结果分析

4.3.1箱梁底板混凝土应力分析

4.3.2箱梁项板混凝土应力分析

4.4本章小结

结 论

致谢

参考文献

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