寒冷地区混凝土箱型梁桥温度裂缝研究.pdf
《寒冷地区混凝土箱型梁桥温度裂缝研究.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《寒冷地区混凝土箱型梁桥温度裂缝研究.pdf(4页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、李 长风等 : 寒冷地 区混凝 土箱型梁桥温度裂缝研究 3 1 圈 寒冷地区混凝土箱型梁桥温度裂缝研究 李长凤 , 周莉 , 徐 晓红 , 尹晓黎, 杜文学 ( 黑龙江科技大学建筑 3 - 程学院 哈尔滨1 5 0 0 2 2 ) 【 摘要】 通过对北方低温环境的混凝土箱梁裂缝形成机理的分析 , 研究影响温度裂缝的重要因素温度应 力和温差荷载 , 并以哈尔滨市松浦大桥的工程为依托 , 建立相应的有限元模型, 分析降温模式的温差荷载与应力 的关系, 为温度裂缝的防治措施提供依据, 并且对温度裂缝提出了相应的控制措施和修补治理方法, 为寒冷地区 混凝土箱梁桥的设计和施工提供参考。 【 关键词】 混
2、凝土箱梁温度裂缝; 温度应力; 修补治理方法 【 中图分类号】 T U 3 7 5 1 【 文献标识码】 A 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 ( 2 0 1 3 ) 1 0 0 0 3 1 一 o 4 RES EARCH oF THE I EM P ERATURE CRACK ON RED F oRCED BOX G舳ER D CoLD REGI oN LI Ch a n g f e n g, ZHOU L i ,XU Xi a o h o n g, YI N Xi a o l i ,DU W e n x u e ( C o l l e g e o f C i v i l E
3、n g i , H e i l o n g j i a n g I n s t i t u t e o f S c i e n c e&T e c h ,H a r b i n 1 5 0 0 2 2, C h i n a ) Abs t r a c t : Ba s e d o n t h e f o r ma t i o n me c h a ni s m a n a l y z i n g o f t h e c r a c k o n r e i n f o r c e d b o x g i r d e r o f l o w t e mpe r a t u r e c o n d
4、i t i o n i n t h e n o r t h o f Chi n a a r e a s ,the the r ma l s t r e s s a nd the t e mp e r a t u r e l o a d a r e s t u d i e d t ha t i s the i mp o rta n t i n flu e n c i n g f a c t o r s o n t h e c r a c k o f t h e bo x g i r d e r I n o r d e r t o a n a l y z e the r e l a t i o n
5、 s h i p o f t h e t e mp e r a t u r e l o a d a n d the s t r e s s ,w i th s u p p o f r o m Ha r b i n S o n g p u n o r t h a p p r o a c h b rid g e ,a s i mp l i fie d s c a l e d fin i t e e l e me nt mo d e l i s g i v e nI t i s t o pr o v i d e e v i d e nc e f o r t h e p r e v e nt i o
6、n me a s u r e s a n d t h e r e me d i a l me tho d o f t h e t e mp e r a t u r e c r a c k,a n d t o p r o v i d e r e f e r e n c e f o r t h e d e s i g n a n d c o n s t r u c t i o n o n the r e i n f o r c e d b o x g i r d e r o f the l o w t e mp e r a t u r e a r e a s Ke y wor ds : t e m
7、p e r a t ur e c r a c k o f r e i n f o r c e d b o x g i r d e r ;the rm a l s t r e s s ;r e me d i a l me t h o d 混凝 土箱 梁 由于 良好 的空 间受力性 能 , 现在 在桥 梁中及大跨结构中被广泛应用, 但是随之而来的缺点 也就 暴 露 出来 了 , 如 : 箱梁 各 截 面受 力 的复杂 性 , 设 计、 施工、 使用和 日常维护不当等原因, 大量的箱梁在 施工阶段或后期 的使用阶段等都会 出现不同情况的 开裂 , 产生不 同性质 的裂缝 , 然 而混凝 土箱梁 开裂
8、后 , 破坏 了混凝土 的受力 性能 , 降低 材料 的耐久性 能和 混 凝土箱梁桥结构的承载能力 , 严重时可能导致结构破 坏 而造成 交 通 事故 。而且 梁 开裂 问题是 一 个 十分 复 杂的问题 , 目前 国内外关于 箱梁裂缝 已经进行 了不 少 研究 。 , 取得了一些成果 , 大部分的研究成果都是基 于规范的统一裂缝检测分析、 计算模式、 参数等研究 , 而有针对性 对 不 同地 区的裂 缝 的研究 较少 。因此 文 中就北方寒冷地区低温环境箱梁温度裂缝进行研究, 为寒冷地区混凝土箱梁的设计、 施工提供参考依据。 1 低温环境 箱梁桥裂缝产生机理 混凝土箱梁的裂缝, 根据裂缝产生
9、的原因是否与 荷载有关可 以分为荷载裂缝和非荷载裂缝, 资料表 明 , 在两类 裂 缝 中 以非 荷 载 引起 的裂缝 占主 导。 对裂缝原因的分析是裂缝危害性评定, 裂缝修补和加 固的依据。然而在低温环境下非荷载裂缝主要是收 缩裂缝、 温度裂缝和其他与边界条件、 施工方案不 当 等有关 的裂缝 。 ( 1 ) 收缩 裂 缝 。收缩 裂 缝 主 要原 因是 由于 温 度 、 湿度的变化 , 使混 凝土产 生 收缩 , 然 而当温度 降低 引起混凝土收缩变形 , 钢筋承受压力 , 阻碍了混凝土 部分的收缩变形 , 使混凝土承受拉力, 当收缩应力大 于其抗拉强度就会引起开裂。 ( 2 ) 温度裂缝
10、。温度变化引起结构材料产生温 度变形, 如果温度变形受到约束而引起温度应力超高 混凝土 的抗 拉强 度 时 , 混 凝 土 结 构 就会 产 生 温度 裂 缝。由温度效应产生的温度应力在桥梁的设计和施 基金项 目 黑龙江省教育厅科学技术研究项目( 1 2 5 1 1 4 8 7 ) ; 黑龙江省教育厅科学研究项目( 1 2 5 1 3 0 8 4 ) 3 2 低温建筑技术 2 0 1 3年第 1 0期 ( 总第 1 8 4期 ) 工中是不容忽视的问题。在箱梁桥的施工阶段, 由于 水泥的用量大, 且混凝土强度较高, 水泥水化过程 中 会产生较高的水化热, 使混凝土内部和构件表面温差 过大, 从而
11、产生裂缝。 在箱梁桥正常使用阶段 , 产生温度裂缝原因有年 温差、 日照温度和骤然降温等方面, 而且在北方寒冷 地区低温环境 中这些因素尤为突出。由温度效应引 起的内力是 比较复杂的。研究温度应力和温差荷载 对控制混凝土结构裂缝非常重要的内容。 2 温度应 力分析及计 算 ( 1 ) 温 度应力 的形 成。温度应 力 不仅 有 外力 、 边界约束作用 , 还有变温作用。温度应力形成可分成 二个阶段 , 第一是施工阶段, 自浇筑混凝土开始至混 凝土成型稳定时为止, 这个阶段为早期的混凝土温度 效应 , 混 凝 土在 浇 筑 过 程 中水 泥进 行 凝 结 硬 化 即水 化 、 放 热在 结 构
12、内部形 成不断 变化 的温度 荷载 ; 其次 混凝土结构 的搅拌 的水 温、 养 护的方法及 施工条 件等 都能形成混凝 土的温度荷 载 , 这 几种温度 荷载并 不是 单独作用的, 一般是同时发生相互影响的, 形成混凝 土内部的温度影响的残余应力。第二阶段是混凝土 完全冷却成型以后及使用运营时期季节的交替、 昼夜 变换以及结构物的朝向不同等, 导致箱梁内外侧随外 界环境 影 响较 大 , 形 成温 度梯度 , 引起温 度变形 再 加 上约束的影响形成温度应力, 这些应力与前面的残余 应 力相迭加 , 形成结构总的温度应力 。 ( 2 ) 温度应力的计算。温度应力分为内约束应 力和外约束应力,
13、 内约束应力是指结构 内部某一构件 单元 , 在非线性温差作用下纤维间温度不同, 引起的 应变不同, 构件单元在受到约束引起的应力。外约束 应力是指结构或体系内部各构件受到外界约束限制, 因温度变 化 不 同而不 能 自由变 形所 产生 的应 力。且 桥 梁结构 属 于三维 的 热传导 问题 , 分 析非 常复杂 , 考 虑到桥梁结构是一个狭长的结构物, 又忽略某些局部 区域三维传导性质, 因此在进行分析时通常假定 : 桥梁沿长度方向温度变化一致 ; 温度场简化为沿桥 梁横 向或 沿桥 梁竖 向的温 度梯度型式 ; 温度梯 度是 非线性变化的。综合考虑温度内约束应力和温度外 约束应力可以得到梁
14、内的总温度应力计算公式 : M :E ( Y ) 一( 0 + ) j + ly ( 1 ) 式中, E为材料的弹性模量; 为材料的线膨胀系 数 ; ( ) , ) 为温度梯度 ; y为截 面竖 向位置任意一点 的坐 标 ; s 。 为沿梁 Y= 0处的变形值; 为单元梁段挠曲变 形后的曲率; 为温度次力矩; , 为截面的惯性矩。 ( 3 ) 低 温环境的温度梯度模式 。在文献 8 中, 仿照很多国内的学者用指数函数来拟合过正温度梯 度曲线的方法, 并且通过大量的分析测试结果研究推 导提出的负温差分布可以近似用一个指数函数来拟 合其温度变化规律 : T =一r o e ( 2 ) 式中, 为计
15、算点的温差值; r o 为箱梁截面梁高 方向的最大温差 ; y为表示距 离梁顶 面的高度 ; o为参 数, 与箱梁顶板的平均厚度有关, 即 o=一2 3 9 t + 4 8 8 , t 为箱梁顶板的平均厚度 。 3裂缝分析 3 1 有限元模型的建立 以哈尔滨松浦大桥箱梁为背景, 选取北引桥边跨 箱梁( 4 5 m) 半幅桥面, 用 A N S Y S进行模拟分析。建模 尺寸按一端固定一端简支简化的单跨 1 1 0缩尺模型, 缩尺模 型截 面尺寸见 图 1 。b l = 3 5 c m, b 2 = 4 9 c m, t 1 =t 2 = 3 6 c m, t 3=4 c m, t =4 c m
16、, h=2 3 c m, 梁 跨 度 取 4 5 0 c m, 跨 径 比为 1 3 3 。建 模 时 采 用 S H E L L 9 1壳 单 元。箱梁有 限元模型及 网格划分见图 2 。 图1 箱梁截面尺寸 图2 箱梁有限单元模型 3 2温差工况分析 大量研究表 明, 日照 与骤然 降温引起 的结 构温度 变化对混凝 土结 构 的影 响 比长期缓 慢 的年气 温荷 载 要大 的多 , 且 年温 度变化 在 工程设计 中早 已考虑 , 这 里主要针对寒冷地区降温模式研究箱梁温度效应, 分 析时选取非结构荷载因素工况。综合哈尔滨温度变 化规律 , 考虑降温温差荷载进行分析 , 具体工况如下 :
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 寒冷 地区 混凝土 箱型梁桥 温度 裂缝 研究
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【super****30541】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【super****30541】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。