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裂缝灌浆处置的PC斜拉桥模型试验与CDP模型研究

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裂缝灌浆处置的PC斜拉桥模型试验与CDP模型研究

作者：张德培长沙理工大学

学位级别：硕士

预应力混凝土(PC)斜拉桥无论在数量还是在跨度上,都在中国交通运输网络中扮演着极为重要的角色。调查发现长期超重交通荷载作用下的PC斜拉桥主梁病害频发、出现主梁开裂问题,极限超重荷载作用下主梁刚度下降;此外,合龙段开裂问题也一直... 详细信息

预应力混凝土(PC)斜拉桥无论在数量还是在跨度上,都在中国交通运输网络中扮演着极为重要的角色。调查发现长期超重交通荷载作用下的PC斜拉桥主梁病害频发、出现主梁开裂问题,极限超重荷载作用下主梁刚度下降;此外,合龙段开裂问题也一直引起工程人员极大关注。常规加固手段要求限制交通或受到交通干扰,如何在不影响交通的情况下迅速对PC斜拉桥开裂主梁处理成为一个需要重视的问题。论文主要工作及成果总结如下:1、在查阅相关文献资料的基础上,对PC斜拉桥的发展历史及桥梁加固的常用方法与研究现状进行了总结;详细介绍了混凝土本构模型研究的理论,包含弹性理论、塑性理论、内时理论和断裂损伤理论;总结了超高性能混凝土(UHPC)本构关系的研究现状,为后续研究工作提供了理论基础。2、以某PC斜拉桥为背景,开展了该桥节段缩尺模型试验,对试验梁分工况加载至破坏;对梁体开裂区域进行裂缝灌浆封闭处置后再采用相同的工况加载;对两次试验加载过程中的挠度、索力值与裂缝发展情况监测并进行对比。结果表明:PC斜拉桥在超重交通荷载作用下主梁刚度严重下降,裂缝灌浆处置可以提升损伤主梁的刚度,但刚度难以恢复至未损伤之前;裂缝灌浆处置主梁抗裂性不如原主梁,但抗裂性仍满足《规范》相关要求。3、基于《规范》与现有研究,选取了混凝土塑性损伤(concrete damage plastic,简称CDP)模型的损伤参数,推导了用于ABAQUS中CDP模型的输入数据,包含C50混凝土与UHPC的损伤输入数据,在没有相关实验数据情况下可以进行借鉴与参考。4、建立了考虑塑性损伤的PC斜拉桥节段试验的ABAQUS数值模型,包含完全模拟原试验与裂缝灌浆试验的模型1、2,在试验梁底增加UHPC层的模型3,并将有限元计算结果与试验数据对比。结果显示:有限元计算挠度、索力与裂缝发展规律与试验吻合,且数据相差不大;梁底受拉区增加UHPC层可以大幅提升损伤主梁的抗裂性,提升损伤主梁的刚度。以上结果表明,有限元模型与试验吻合良好,CDP模型能较好模拟混凝土结构在复杂受力状况下的力学性能。

关键词： PC斜拉桥裂缝灌浆模型试验本构模型塑性损伤模型数值模拟分析 UHPC

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仅裂缝灌浆处置PC斜拉桥主梁模型试验研究

中外公路 2019年第6期39卷 59-65页

作者：颜东煌张德培袁明长沙理工大学土木工程学院

为了研究超重交通荷载作用下PC斜拉桥主梁受损状况及开裂主梁仅做裂缝灌浆处置后受力性能的变化情况,以一座跨径220m的PC斜拉桥为研究背景,进行了PC斜拉桥节段缩尺模型试验,对加载至破坏的试验主梁裂缝灌浆封闭后再进行相同工况加载,建... 详细信息

为了研究超重交通荷载作用下PC斜拉桥主梁受损状况及开裂主梁仅做裂缝灌浆处置后受力性能的变化情况,以一座跨径220m的PC斜拉桥为研究背景,进行了PC斜拉桥节段缩尺模型试验,对加载至破坏的试验主梁裂缝灌浆封闭后再进行相同工况加载,建立了该模型试验混凝土塑性损伤(Concrete Damage Plastic,简称CDP)Abaqus有限元模型,并将试验与有限元计算结果进行对比分析。结果表明:超重交通荷载作用下的PC斜拉桥主梁开裂严重、主梁刚度急剧下降,裂缝灌浆处置虽然能显著提升破坏梁体刚度,但很难恢复到受损伤之前的刚度;低倍活载(1倍)作用下灌浆主梁的位移与原主梁接近,说明仅做裂缝灌浆处置可以满足PC斜拉桥正常使用性能;灌浆主梁抗裂性较原主梁偏低,但仍满足规范要求,且有一定储备;加载过程中拉索始终未达到极限受拉状态,模型在加、卸载过程中荷载-位移曲线重复性好,呈线性状态,索力随荷载变化规律也与之相似;PC斜拉桥考虑混凝土塑性损伤有限元模型计算结果与试验结果吻合较好,表明CDP模型能较好地模拟组合结构在往复荷载作用下的受力特性。

关键词：桥梁工程裂缝灌浆模型试验 PC斜拉桥混凝土塑性损伤

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周期性裂缝灌浆对电渗处理淤泥软土的影响

上海大学学报（自然科学版） 2020年第4期26卷 651-661页

作者：刘飞禹周杰王军李玲玉上海大学土木工程系上海200444 温州大学建筑工程学院浙江温州325035

电渗过程中由于土体裂缝的开展导致土体电阻增大、电渗效率降低,裂缝灌浆是解决这个问题的方法之一。在等电势梯度的前提下,设计了5组一维固结电渗对比试验,并采用质量分数为1.5%的NaOH溶液进行裂缝灌浆,通过对比不同频率下电渗试验的... 详细信息

电渗过程中由于土体裂缝的开展导致土体电阻增大、电渗效率降低,裂缝灌浆是解决这个问题的方法之一。在等电势梯度的前提下,设计了5组一维固结电渗对比试验,并采用质量分数为1.5%的NaOH溶液进行裂缝灌浆,通过对比不同频率下电渗试验的排水量、排水速率、沉降等数据,分析了灌浆频率对电渗加固效果的影响。结果表明,裂缝灌浆能明显提高电渗加固的效果;试验存在最优灌浆频率,且当采用最优频率时,可延长电渗通电时间,使得土体含水量和有效排水能耗降到最低。

关键词：电渗裂缝灌浆周期性淤泥软土

长城裂缝灌浆技术研究--以居庸关南瓮城为例

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北京文博文丛 2022年第3期 95-100页

作者：郭明宇孙艳群金超北京市文物工程质量监督站

长城是我国现存体量最大、分布最广的文化遗产,以其上下两千年、纵横数万里的时空跨度,成为人类历史上宏伟壮丽的建筑奇迹和无与伦比的文化景观。北京长城沿燕山和太行山脉内侧山脊而行,从东至西横跨平谷、密云、怀柔、昌平、延庆和门... 详细信息

长城是我国现存体量最大、分布最广的文化遗产,以其上下两千年、纵横数万里的时空跨度,成为人类历史上宏伟壮丽的建筑奇迹和无与伦比的文化景观。北京长城沿燕山和太行山脉内侧山脊而行,从东至西横跨平谷、密云、怀柔、昌平、延庆和门头沟六个区,呈半环形分布,全长520.77千米(图一)。

关键词：文化景观半环形文化遗产长城瓮城裂缝灌浆门头沟建筑奇迹

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公路养护中的裂缝灌浆修补技术

青海交通科技 2017年第5期29卷 68-69页

作者：马晓明青海省海东公路总段海东810600

公路运输若畅通无阻,可促进现代经济的发展。公路养护是保证公路运输通畅的关键,它对经济的发展同样非常重要。道路面层一般都是采用水泥混凝土板,它需承载所有的荷载,由于道路面板存在较多的接缝,经过多次荷载作用之后,时常出现脱空或... 详细信息

公路运输若畅通无阻,可促进现代经济的发展。公路养护是保证公路运输通畅的关键,它对经济的发展同样非常重要。道路面层一般都是采用水泥混凝土板,它需承载所有的荷载,由于道路面板存在较多的接缝,经过多次荷载作用之后,时常出现脱空或是裂缝等现象,这样大大损害了路面。为了有效预防道路发生脱空以及裂缝等情况,使水泥混凝土板达到更佳的养护效果,保证公路具有更长的寿命周期和更好的通行能力。

关键词：公路养护裂缝灌浆修补技术

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青铜峡大坝裂缝灌浆处理效果评价

西北水电 2006年第4期 64-68页

作者：涂玥徐建光陕西电力科学研究院西安710054

通过对灌浆处理后裂缝部位的骑缝取样并进行力学性能试验,结合裂缝灌浆前后的三维有限元计算成果,综合评价裂缝的灌浆处理效果。根据灌浆效果评价结果,对下一步裂缝处理进行有效地指导,确保工程的安全稳定运行,具有重要的意义。

关键词：混凝土大坝裂缝灌浆试验研究效果评价

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山口岩拱坝裂缝灌浆前后整体安全度评价

南昌工程学院学报 2020年第6期39卷 19-23,29页

作者：王志强牛景太南昌工程学院水利与生态工程学院江西南昌330099

山口岩拱坝在施工期间和蓄水初期,坝体出现多条裂缝,拱坝开裂将对结构安全带来危害。裂缝发生后,施工单位对其进行了化学灌浆处理。本文在采用混合模型反演裂缝灌浆前后坝体综合弹性模量和基岩变形模量的基础上,采用水容重超载法和建基... 详细信息

山口岩拱坝在施工期间和蓄水初期,坝体出现多条裂缝,拱坝开裂将对结构安全带来危害。裂缝发生后,施工单位对其进行了化学灌浆处理。本文在采用混合模型反演裂缝灌浆前后坝体综合弹性模量和基岩变形模量的基础上,采用水容重超载法和建基面塑性屈服区贯通准则对山口岩拱坝裂缝灌浆前后的整体安全度进行分析。结果表明裂缝灌浆前,当水容重超载系数为6.0时,建基面出现塑性屈服区贯通现象;裂缝灌浆后,当水容重超载系数为7.0时,建基面出现塑性屈服区贯通现象。裂缝灌浆后拱坝整体安全度比裂缝灌浆前有一定程度的增大。

关键词：拱坝裂缝灌浆整体安全度