预应力混凝土连续箱梁分层浇筑工期优化研究

作     者：刘贺锋 

作者单位：郑州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王建强;赵卓

授予年度：2018年

学科分类：081406[工学-桥梁与隧道工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：分层浇筑 早期裂缝 水化热 收缩差异 连续箱梁 

摘      要：在现代基础桥梁建设中,预应力混凝土现浇连续箱梁桥因其各方面的优点而被广泛应用,但随着预应力连续箱梁的不断发展,一些问题也凸显出来,其中最值得关注的是箱梁结构的开裂。有些现浇连续箱梁在施工过程中便产生了裂缝,这些裂缝不仅影响结构的美观,还会对箱梁的承载能力造成破坏,影响桥梁的耐久性。研究发现,分层浇筑施工的现浇箱梁,由于两层混凝土收缩具有一定的差异性,加之水化温降阶段的温降幅度差异,顶板易出现早期横向裂缝。目前研究人员在这两者共同作用下对箱梁顶板产生早期裂缝的研究相对较少。本文结合某工程中两联分层浇筑预应力混凝土现浇连续箱梁桥,通过分析施工过程中现浇箱梁早期水化热和应变变化趋势来确定早期施工裂缝的影响参数,并模拟在不同龄期差情况下混凝土箱梁的塑性损伤状况。通过模拟分析得出混凝土箱梁顶板可能出现裂缝的状况,在施工中进行重点防治,作出相应的工期优化建议并对施工进行指导。研究内容如下所示:(1)对两联分层浇筑预应力混凝土连续箱梁早期水化热和应变测试方案、实施过程进行介绍,分析总结现场测试数据。通过研究发现,箱梁水化热在浇筑后9天左右基本消散完成,在分层浇筑龄期差超过9天后,顶板和底腹板水化共同作用趋于稳定,只有微小变化;连续箱梁跨中截面拉应变明显比靠近连续端截面最大拉应变小,与实际分层浇筑箱梁顶板裂缝出现位置吻合。(2)利用Midas FEA建立监测段箱梁空间有限元模型,对现浇箱梁进行水化热温度场分析,计算结果与实测结果吻合较好。对不同龄期差的箱梁模型进行分析,得出不同龄期差箱梁顶板和底腹板的温升和温降数值。(3)利用ABAQUS建立预应力混凝土连续箱梁有限元模型,分析分层浇筑龄期差对顶板早期裂缝的影响,表明随着分层浇筑龄期差的增大,由新旧混凝土之间的收缩差异性和水化温降共同作用对顶板产生早期裂缝的影响越严重。缩短分层浇筑龄期差,能有效的减少顶板早期裂缝数量,降低顶板早期裂缝宽度。建议现浇箱梁分层浇筑龄期差在5-9天为最佳施工期。