宽幅箱梁桥施工期裂缝控制关键技术研究

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预应力混凝土箱梁桥以其重量轻、抗弯抗扭刚度大等优势成为大中跨桥梁中最具竞争力的桥型,随着悬臂施工法的兴起,各种桥梁开始普遍采用预应力混凝土箱形结构,但是在实际的施工过程中,由于设计、施工、后期养护过程中各种不合理的因素,导致大部分桥梁在施工早期就出现开裂的现象,严重损害了结构的耐久性,也给桥梁结构后期的运营、维修加固带了不少挑战,本文依托某工程为背景,为解决施工早期底板混凝土大面积开裂的问题,展开了一系列研究,研究内容及结论如下:(1)根据现场施工情况,对导致主梁底板开裂的因素进行分析。造成主梁底板早期开裂的因素涉及现场浇筑施工情况、后期养护管理、挂篮、预应力钢筋张拉、原材料配合比设计等等。对主梁进行施工阶段有限元分析,计算结果表明,结构在自重、挂篮吊点不均匀沉降、预应力钢筋张拉等荷载作用下均不会造成主梁底板的开裂。(2)对照原始配合比,考虑到各组分胶凝材料的收缩、水化放热、拌合物工作性,参照各种技术规范,对原材料配合比进行优化设计;对配合比优化设计后不同配比下混凝土进行早期力学性能、收缩性、抗裂性试验研究,对试验所得数据代入有限元模型进行计算,可以得出结论:原始配合比条件下,在早期收缩作用下,底板应力超过了材料抗拉强度,会造成主梁底板的开裂;配合比改进后混凝土早期收缩性能显著降低,3~7d内的收缩值可以减小到原始配比的60%,在收缩作用下,底板横桥向应力始终低于材料的抗拉强度,大大降低了早期收缩开裂的风险。(3)对主梁的温度场进行模拟分析,根据施工监测数据结合有限元计算结果表明:原始配合比条件下,由于水泥掺量和胶凝材料总量过大,导致内部水化放热温度峰值过高,结构表里温差过大,温度应力过高也造成了主梁底板的开裂;经配合比改进后,显著降低了内部温度峰值,延缓了水泥水化放热进程,防止了化学收缩、早期自收缩、降温收缩的同向叠加效应,减小了内外表里温差,消除了大体积混凝土效应造成主梁开裂的影响。
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