宽幅混凝土箱梁的横向收缩应变差分析.pdf
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1、桥梁建设?年第?卷第?期?总第?期?文章编号?宽幅混凝土箱梁的横向收缩应变差分析龚?勇?程?涛?中交第二公路勘察设计研究院有限公司?湖北 武汉?摘?要?为了研究施工过程中宽幅混凝土箱梁的收缩应变差对梁体应力的影响?以常平?号高架桥?跨径?全宽?的整幅预应力混凝土连续箱梁桥?为背景?依照文献公式计算各施工节段间及箱梁各部位间的收缩应变差?再转换成等量温差施加于空间块体元模型上?重点分析了箱梁节段龄期差和各部位不均匀收缩应变差引起的收缩效应及箱梁各部位的应力分布情况?分析结果表明?单纯的箱梁不同结构部位不均匀收缩应变差引起的拉应力不会引起箱梁开裂?收缩应力主要与节段龄期差有关?节段龄期差引起的箱梁
2、施工节段间的收缩应变差引起的收缩应力则可能使梁体开裂?关键词?宽幅箱梁?混凝土?横向收缩?收缩应变?龄期差?当量温差?有限元法中图分类号?文献标志码?收稿日期?作者简介?龚?勇?高级工程师?研究方向?桥梁工程?引?言收缩是混凝土的固有特性?一般预应力混凝土箱梁分析时?多关注于混凝土收缩对预应力损失的影响以 及 对 箱梁 的 长 期 挠度 和 混 凝 土 应 力 的 影响?没有考虑收缩所带来的横向效应?对于一般宽跨比较小?在整体上呈现细长形杆件的大跨或?宽幅混凝土箱梁的横向收缩应变差分析?龚?勇?程?涛窄幅箱梁?可以忽略其收缩的横向效应?然而?诸如整幅布置的城市高架桥宽幅箱梁结构?由于构造上的特
3、殊性?混凝土收缩会导致显著的横向效应?宽幅箱梁横向收缩效应主要体现在节段龄期差带来的收缩应变差异和箱梁各部位不均匀收缩?个方面?箱梁施工节段浇筑龄期差引起先后浇筑梁段间的收缩应变差?先浇筑的节段已完成一部分收缩量?后浇筑节段的收缩才开始?在宽幅箱梁湿接缝附近?先浇梁段对后浇梁段的横向收缩产生约束作用?从而产生横向收缩应力?另一方面?由于宽幅箱梁在支点处设置的横梁体量很大?而箱梁顶板?底板和腹板的体量相对较小?导致各部位的收缩应变不均?横梁的收缩应变小?会对箱梁顶板?底板和腹板的收缩产生约束作用?从而也会产生横向收缩应力?本文重点讨论施工节段浇筑龄期差引起的箱梁施工节段间收缩应变差和箱梁内部不同
4、部位收缩应变差的计算方法?并以从莞高速常平高架桥的宽幅箱梁为例?分析收缩应变差带来的梁体应力状态?混凝土收缩变形分析方法?混凝土收缩模式国内外不同规范采用不同的混凝土收缩计算模型?文献?总结近?年的?次试验数据?归纳出混凝土的最终收缩 应 变?的计 算 公式为?式中?为标准状态下混凝土收缩终极值?取?为考虑各种非标准条件的修正系数?依次分别为考虑水泥品种?水泥细度?骨料?水灰比?水泥浆量?初期养护时间?环境相对湿度?构件理论厚度?振捣条件?配筋率等条件的系数?任意时间的收缩应变?可表示为其发展速度取指数函数的形式?式中?为浇筑时至计算时的时间?为了计算方便?将混凝土收缩引起的应变差换算成收缩当
5、量温差?计算公式如下?式中?为混凝土线膨胀系数取?宽幅箱梁分析模型采用?通用有限元分析软件建立宽幅箱梁的空间块体元模型?在模型上施加不同当量温 差?可 计算 得 到 各 收 缩 工 况 下 的 应 力 情 况?模型采用多线性等向强化模型?模拟混凝土本构关系?混凝土单轴应力应变关系上升段采用?混凝土结构设计规范?规定的公式?下降段则采用?公式计算?工程应用?工程概况常平高架桥?位于从莞高速公路通过常平镇路段?与规划的常平环镇路共线布设?上部结构采用整幅预应力混凝土连续箱梁?全宽?单跨跨径分别为?和?跨径组合为?跨一联?跨径组合为?跨或?跨一联?宽幅箱梁设计成单箱?室结构?底宽?跨径梁高?跨径梁高
6、?和?跨箱梁的宽跨比分别为?和?本文以?跨箱梁为背景?研究混凝土箱梁横向收缩变形情况?图?为?跨径箱梁?标准横截面?箱梁每联沿桥纵向划分为多个节段采用支架现浇施工?图?跨箱梁?标准横截面?该桥下部结构采用?形柱墩?桥墩的两立柱呈曲线形稍微外扩?在墩顶处中心距?即墩顶两支座的横向间距?该值只占箱梁全宽的?为抵抗恒?活载的横向受力效应?在端支点和中支点处箱梁内设置纵向厚度分别为?和?的强大横梁?这样的构造使得与收缩相关的理论厚度参数在横梁和箱梁底板?底板和腹板之间相差很大?节段收缩应变差及当量温度按照?普 通 混 凝 土 配 合 比 设 计 规 程?选 取?三种水灰比?不同水灰比对应的?取值分别为
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