混凝土收缩预测模型及拼宽桥梁结构的收缩效应

摘要

在既有桥梁拓宽改造工程中，新、旧混凝土间混凝土收缩差将对拼接后结构的受力变形性能以及拼接时间的确定产生显著影响。正确的估计和预测收缩应变是计算分析混凝土收缩对结构影响的前提。然而，采用现有不同规范模型计算混凝土收缩所得的分析结果相差悬殊，这说明这些现有收缩预测模式的适用性有待进一步研究。另外，箱形截面是现代大跨桥梁结构中常用的截面形式，其内表面不与大气接触，干燥速度受到影响，其收缩应变发展规律必定与实心截面有一定的区别，国内外对此研究较少。　　 因此，本文主要针对箱形截面构件的收缩发展规律和箱梁桥拼宽中的收缩效应，依托国家自然科学基金项目“既有混凝土桥梁加宽改造设计的基础理论研究”，完成了以下工作:　　 (1)综合国内外研究成果，从混凝土收缩机理出发，总结了收缩的种类和影响收缩的因素，并据此对CEB-FIP系列模型、ACI系列模型、B-P系列模型、GL2000模型等国内外有代表性的混凝土收缩预测模型进行比较研究，重点分析了各种模型的理论基础、考虑因素、预测精度等。　　 (2)通过对6组混凝土试件进行180天收缩应变观测，得到了不同理论厚度和截面形式试件的收缩应变发展规律。试验结果表明:混凝土收缩前期发展快，后期发展慢;各收缩预测模型计算收缩值均明显小于试验值;随着试件理论厚度的增大，收缩值减小;前180天内，箱形截面试件收缩值大于实心截面试件。　　 根据最小二乘法原理，对试验数据进行拟合，提出“箱形截面影响系数”的概念，对我国路桥规范收缩计算公式进行了修正，修正后计算结果与试验值吻合良好。　　 (3)以江西昌樟高速公路改扩建工程中的一座预应力混凝土连续箱梁桥为背景，建立有限元杆系模型，对其拼宽过程中的混凝土收缩效应进行了理论计算。计算结果表明，新旧主梁收缩差会使拼宽后桥梁上部结构中产生较大的效应，包括横向支座反力、主梁横向位移、横向弯矩、纵向轴力。新旧主梁间采用刚接和铰接时收缩效应相差不大;支座横向约束越强，收缩导致的主梁横向位移和横向弯矩越小，轴力越大，横向支座反力先增大后减小;新梁放置时间越长，收缩效应越小，但减小速度随着放置时间的增长而降低;根据不同收缩应变计算模型得到的收缩效应差别较大，且收缩应变计算模型的选取对合理存梁时间的确定也会产生重要影响。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究的背景和问题的提出

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国内外常用收缩预测模型

1．2．2 构件形状和尺寸对收缩的影响研究

1．2．3 拼宽桥梁结构的收缩效应研究现状

1．3 本文研究目的及内容

第2章 混凝土收缩预测模型的比较研究

2．1 引言

2．2 混凝土收缩产生机理

2．2．1 收缩变形的种类

2．2．2 干燥收缩机理

2．3 影响混凝土收缩的主要因素

2．3．1 水泥品种

2．3．2 掺合料种类和掺量

2．3．3 骨料性质和含量

2．3．4 混凝土配合比

2．3．5 外加剂种类和掺量

2．3．6 结构特征

2．3．7 养护条件的影响

2．3．8 环境温度和湿度

2．4 国内外典型收缩预测模型评述

2．4．1 模型的数学表达

2．4．2 模型考虑因素及计算精度

2．5 小结

第3章 不同尺寸和截面形式混凝土试件收缩试验研究

3．1 试验目的

3．2 试验设计

3．2．1 试验参数

3．2．2 混凝土材料

3．2．3 试验装置

3．2．4 试验步骤

3．3 试验结果及分析

3．3．1 试件收缩曲线和收缩发展规律

3．3．2 试件尺寸对收缩的影响

3．3．3 截面形状对收缩的影响

3．3．4 试验结果与常用收缩预测模型计算结果对比

3．4 根据试验结果对我国现行路桥规范公式修正

3．4．1 我国现行路桥规范收缩预测公式

3．4．2 修正思路及修正过程

3．4．3 修正效果评价

3．5 小结

第4章 连续箱梁桥拼宽中的收缩效应研究

4．1 引言

4．2 连续箱梁桥拼宽时的收缩效应数值分析

4．2．1 工程背景

4．2．2 有限元模型简介

4．2．3 主梁连接方式的影响

4．2．4 横向约束布置方式的影响

4．2．5 新梁放置时间的影响

4．2．6 不同收缩应变计算模型的影响

4．3 小结

结论与建议

参考文献

致谢