浅析对预应力混凝土连续箱梁桥裂缝控制

预应力混凝土箱梁桥因其具有更多优点而在桥梁建设中得到广泛应用,但由于各种因素影响,预应力连续箱梁桥出现了不同病害,其中裂缝是其中最重要一种。加强对预应力连续箱梁桥裂缝的控制,对提高桥梁使用安全和使用寿命具有重要意义。本文首先分析了预应力混凝土连续箱梁桥的特点,随后对影响梁桥裂缝成因进行分析,最后提出了对梁桥裂缝修补策略。     

预应力混凝土连续箱梁桥裂缝防治与研究 第十三届全国结构工程学术会议特邀报告

本文根据预应力混凝土连续箱梁桥的特点在分析调查裂缝产生的原因基础上提出了该类桥裂缝的可分为9种类型,基于连续介质力学的理论推导了能考虑翘曲,横向弯曲,畸变引起的二次应力的预应力变截面混凝土箱梁的空间分析的U.L.列式,编制了计算程序可方便进行混凝土多室箱梁线性与非线性分析.并对具体工程桥梁进行分析,其计算的拉应力区和开裂区域与实际观测一致。提出了预应力混凝土连续箱梁桥在其今后的研究中应解决的几个基本问题。     

预应力混凝土箱梁桥腹板施工裂缝探讨

预应力混凝土箱梁桥在公路或城市桥中被广泛采用，但在施工或运营过程中会出现不同性质和类型的裂缝，尤其是腹板裂缝居多。这些裂缝不仅破坏了桥梁的外在美观，而且可能影响到交通安全。究其产生箱梁腹板斜裂缝的原因，有设计、施工和其它原因。本文对预应力混凝土箱梁桥腹板施工的裂缝的成因和对策进行分析。     

离心成型预应力钢纤维混凝土电杆设计试验研究

对研制的呼称高27m离心成型预应力钢纤维混凝土电杆进行了受力性能试验研究。结果表明,在断线工况荷载作用下,电杆的受力表现出良好的整体性,各项性能均满足设计要求;杆身采用预应力和钢纤维双重增强作用,使电杆的抗裂能力提高,变形减小;一旦发生超载运行出现裂缝,裂缝细短且非贯通,卸载后变形回复能力强,残余变形很小;在极限承载时,整杆变形明显,具有良好的延性破坏预兆。同时,预应力钢纤维混凝土电杆在预应力筋放张和杆段对焊组装过程中,避免了普通预应力混凝土电杆在预应力筋挂板和杆段连接钢圈附近混凝土起皮爆裂现象。根据试验结果对比分析,建立了预应力钢纤维混凝土电杆抗裂度、裂缝宽度、挠度和正截面承载力设计计算方法。研究成果为河南省漯河~淮阳220kV线路工程建设提供了重要科研依据,为钢纤维混凝土在预应力电杆中的应用提供了重要参考。     

鄄城黄河大桥波形钢腹板组合箱梁设计探讨

鄄城黄河大桥，在建设中运用了波形钢腹板组合箱梁创新技术，波形钢腹板预应力混凝土箱梁桥降低了工程造价、提高了抗震性能以及预应力施加效率、提高了腹板抗剪能力和结构耐久性，有效地解决了传统预应力混凝土箱梁桥腹板开裂的病害。本文结合该桥施工实践，介绍了大桥工程建设基本状况，分析了波形钢腹板组合箱梁施工技术，为同类工程建设提供借鉴。     

玄武岩纤维对混凝土梁抗裂性能的影响

为研究玄武岩纤维对混凝土梁抗裂性能的影响,以纤维长度及纤维体积掺率为变化参数,对纤维长度分别为12mm和30mm,纤维体积掺率分别为0.1%和0.2%的4根纤维混凝土梁和1根对比梁进行静载试验,试验中对纤维混凝土梁开裂荷载、裂缝宽度以及挠度进行监测。结果表明:与普通钢筋混凝土梁对比,玄武岩纤维混凝土梁的开裂荷载显著增大,且裂缝宽度发展更为缓慢,相同荷载作用下的裂缝宽度和跨中挠度显著减小,其主要原因是玄武岩纤维改善了混凝土梁的抗裂和阻裂性能,提高了梁的整体刚度。     

危旧预应力混凝土箱梁承载性能足尺试验

为获得危旧混凝土桥梁的真实承载性能,通过对足尺危旧预应力混凝土小箱梁进行抗弯和抗剪承载性能试验,研究危旧预应力混凝土小箱梁受力退化行为。通过足尺危旧预制箱梁残余承载能力试验,量测分析了试验梁的荷载、挠度、应变、裂缝宽度等,对危旧小箱梁的残余抗弯、抗剪极限承载能力及刚度进行了分析,得出危旧预制箱梁抗弯、抗剪受力性能及破坏机理。将足尺试验结果与承载力计算值以及公路—I级设计内力值进行比较,分析危旧混凝土小箱梁的实际承载性能。引入损伤折减系数,建立危旧混凝土箱梁极限承载力计算公式。试验结果表明:结构损伤降低了箱梁的承载性能,试验梁在未开裂阶段的挠度不满足公路桥规对活载刚度的验算要求,抗弯足尺试验得到的抗弯承载力与抗弯承载力计算结果基本相同,比主梁设计内力弯矩值高70%;抗剪足尺试验结果比主梁设计内力剪力值分别高32%和37%;引入损伤折减系数后的抗弯、抗剪承载力计算公式可以较准确的评估危旧混凝土小箱梁的承载能力,可为我国大量现役混凝土小箱梁的评估与维护提供参考。     

合龙段底板分层破坏抗裂设计方法研究

针对悬浇预应力混凝土箱梁桥合龙段底板在合龙索张拉过程中经常发生分层破坏的现象,介绍了混凝土多种破坏准则,并从理论上指出最大拉应力准则不适用于箱梁桥合龙段的底板抗裂设计,而应该采用双向应力状态下的混凝土强度破坏准则。选取多座典型破坏桥梁与未发生破坏桥梁为研究对象,建立了桥梁结构的三维实体有限元模型,得出合龙段底板预应力管道之间的竖向应力与纵向应力,进而利用不同混凝土破坏准则分别对典型桥梁的应力状态及安全性做了预测,并与桥梁实测结果进行了对比,证明了理论分析的正确性。研究结论可为同类桥梁的抗裂设计提供参考。     

大跨径预应力钢筋混凝土连续箱梁斜向开裂加固维修

大跨径预应力钢筋混凝土连续箱梁桥设计与施工技术成熟,广泛应用在公路建设中。现有大跨径预应力钢筋混凝土连续箱梁桥在运营中普遍出现了混凝土开裂的问题,腹板斜裂缝十分常见,本文对其产生原因进行探讨,并以XX桥为例探讨可行的加固维修措施。     

偏心受拉作用下预应力CFRP筋-型钢混凝土构件抗裂试验

为解决我国型钢混凝土桁架转换层拉杆及低层角柱在正常使用阶段易出现大面积拉裂缝的问题,以轻质高强、防腐的碳纤维增强树脂复合材料(CFRP)筋为预应力筋,提出可有效控制裂缝的预应力CFRP筋-型钢混凝土结构体系,并对其偏心受拉作用下的抗裂性能进行系统研究。以预应力水平、偏心距、纵筋直径及型钢翼缘厚度为主要参数制作11个构件,通过自行研发的拉-压转换桁架实现偏拉加载。结果表明:引入CFRP筋后CFRP筋-型钢混凝土构件抗裂度大幅提升,相较于普通偏拉构件,预应力大偏拉构件开裂荷载提高了64.8%~102.3%,预应力小偏拉构件提高了61.7%~117%,其抗裂性能与预应力水平、纵筋直径和型钢翼缘厚度正相关,与偏心距负相关。参照组合结构设计规范,提出构件开裂阶段中和轴的三种位置分布,并推导出开裂荷载公式,与试验值比较吻合度较高,可为其他复合材料筋在预应力偏拉体系的应用提供参考。      

预应力混凝土箱梁桥竖向预应力孔道对腹板截面

以两片安装竖向筋试验简支梁为基础,进行了预应力混凝土箱梁桥竖向预应力孔道对腹板截面削弱的研究,试验表明在不灌浆情况下梁开裂荷载提前,箍筋应力、混凝土表面主拉应增加明显,同时对试验梁进行了有限元分析,试验结果与有限元分析一致。研究表明加强竖向预应力灌浆质量的检测与管理对防止预应力混凝土箱梁桥的开裂有重要意义,同时为分析这类桥的开裂原因提供了理论与试验依据。     

预应力混凝土箱梁开裂后的刚度损伤评估

箱梁容易在支座、1/4跨及跨中位置出现裂缝,箱梁开裂病害与箱梁过量下挠相互耦合,其作用机理较为复杂,评估箱梁过量下挠的难点在于箱梁裂后的刚度分布特性研究。为了有效评估箱梁裂后刚度,制作了大比例尺预应力混凝土连续箱梁模型,开展了反复荷载作用下的箱梁破坏性试验,分别采用两种方法开展了箱梁裂后刚度分布特性研究。第一种方法,结合试验数据,基于Levenberg-Marquardt优化算法,对已测试得到的不同开裂程度下的挠度进行刚度分布反演;第二种方法,基于模型试验测试的荷载挠度曲线直接建立刚度折减评估参数,对开裂后箱梁的刚度损伤分布进行统计分析。对比分析了两种方法计算得到的箱梁裂后刚度纵向分布特征,验证了评估结果的有效性。研究结果表明:箱梁裂后开裂区域的刚度折减系数以加载位置为参考点,其余部位的刚度损伤沿箱梁纵向呈线性分布。提出了箱梁裂后刚度损伤计算方法。该研究可对开裂后箱梁的服役性能评估提供了理论参考。     

大跨径预应力箱梁桥裂缝的成因与防治

预应力混凝土连续箱梁的开裂,影响着桥梁的外观、使用寿命,甚至结构安全。本文笔者对预应力混凝土连续箱梁桥的裂缝产生原因作了分析,并着重从施工方面谈了控制裂缝的方法,以便达到防忠于未然的目的。     

预应力空腹式钢骨混凝土梁受弯性能研究

通过5根无粘结预应力空腹式钢骨混凝土梁和1根非预应力空腹式钢骨混凝土梁的受弯试验,分析梁截面应变分布、变形、预应力筋内力增量发展及裂缝分布规律。结果表明:在其它参数条件相同的情形下,对空腹式钢骨混凝土梁施加预应力,可显著提高梁的抗裂承载力;以受拉区混凝土开裂和受拉钢骨下边缘屈服为转折点,试验梁的荷载-变形曲线呈三直线特征;破坏形态与非预应力空腹式钢骨混凝土梁相比裂缝出现较迟,裂缝向上开展缓慢,主裂缝特征不明显;建立的无粘结预应力空腹式钢骨混凝土梁的抗裂承载力和极限承载力计算公式与试验结果吻合较好。     

现浇箱梁裂缝控制技术分析

文章就现浇箱梁裂缝产生的原因以及施工中如何预防裂缝的产生提出了一些应对措施。预应力混凝土现浇箱梁以其结构整体性好、跨度大、外形美观,在高速公路和城市快速路等工程中得到广泛应用。预应力混凝土现浇箱梁一般按照全预应力结构设计,在结构上不允许出现裂缝,一旦出现裂缝,无论从结构性能还是美观方面都是有害的。     

钢-超高性能混凝土组合箱梁静力性能试验研究与数值模拟

以云南红河特大桥为工程背景,设计2个钢-超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,UHPC)组合箱梁节段模型试验,主要关注组合箱梁的承载力、破坏模式和抗裂性能等。基于通用有限元软件ABAQUS建立组合箱梁的精细有限元模型,通过试验结果验证模型并开展参数分析,研究UHPC板厚度、配筋率、栓钉间距以及箱梁横隔板厚度对组合箱梁受力性能的影响,给出各参数的设计建议取值范围。研究结果表明:钢-UHPC组合箱梁承载力高、抗裂性能好;按最大裂缝宽度进行验算,等效为180 mm厚UHPC桥面板的承载力超过车辆荷载标准值的8倍;UHPC板厚度以及钢箱梁横隔板厚度对组合箱梁破坏模式影响较大;综合考虑经济性及受力性能,建议实际工程中UHPC桥面板厚度不宜超过210 mm,配筋率不宜超过1.4%,栓钉间距最大不超过450 mm。     

预应力混凝土简支梁的承载能力试验

预应力混凝土桥梁具有较好的强度、刚度及抗裂性能好、适应性强、养护维修工作量少等许多优点,在公路桥梁中占有较大比重。随着高速公路的不断发展,许多中小跨度桥梁逐渐被预应力混凝土简支梁桥所取代,对预应力混凝土简支梁需求量越来越大。为了判定成品梁是否达到设计抗裂的规定指标,必须对梁体的弯曲抗裂进行静荷载试验。     

体外预应力独立矩形齿块锚固区的拉压杆模型及配筋设计

针对体外预应力混凝土箱梁桥中的独立矩形齿块锚固区,研究了拉压杆模型构形及其配筋设计方法。首先通过应力场分析、传力路径的拓扑优化找形、裂缝分布模式试验验证以及抗剪钢筋作用机理分析,揭示了产生局部拉应力集中的3种作用效应以及锚固力由承压面经独立齿块向壁板传递过程中2种荷载传递机制。在此基础上,提出了一种新的精细化桁式拉压杆...     

超高性能混凝土预应力锚固齿块承压性能研究

为提高齿块的承压性能与耐久性能，以连续刚构桥预应力锚固齿块为研究对象，开展超高性能混凝土(UHPC)锚固齿块的承压性能试验，研究了局压与全压荷载作用下锚固齿块的抗裂性能、极限承载力、破坏特征和五种典型局部效应，并提出了UHPC预应力锚固齿块局压承载力计算公式。结果表明：UHPC能有效提高锚固齿块的抗裂性能和承压能力。相较于普通混凝土(NC)预应力锚固齿块，局压荷载作用下UHPC预应力锚固齿块的抗裂性能和极限承载能力分别提高了2.51倍和3.27倍，提升效果显著，在进行UHPC预应力锚固齿块设计时，在保证其力学性能并兼顾经济性的条件下，建议其尺寸设计为NC预应力锚固齿块的0.75倍。局部承压下，UHPC预应力锚固齿块的破坏模式与NC预应力锚固齿块存在明显区别，UHPC预应力锚固齿块的整体性更好，仅在底板和齿块出现微小裂缝，荷载-位移曲线具有明显屈服平台；同时，所有锚固齿块均呈现显著的“锚下劈裂效应”和“锚后牵拉效应”;最后，基于试验结果和有限元分析，对UHPC预应力锚固齿块局部区承载能力计算公式进行了修正，计算结果精度为95%,可为UHPC预应力锚固齿块的工程实际运用提供理论参考。     

探讨预应力混凝土结构施工阶段的裂缝原因与防控

预应力混凝土结构出现裂纹主要是在施工阶段因其环境以及操作技术等引起的，这种问题比较常见，具有一定的普遍性，也是影响施工质量与美观度的主要因素。造成其出现正截面裂缝的原因可能是钢筋太少，或者模板适应不当。预应力混凝土的结构主要是使混凝土在荷载作用前预先受到压力的结构，其具有抗裂能力强的特性，所以在建筑施工阶段通过相应的防治措施，可以有效的避免混凝土出现裂缝的情况发生。笔者结合多年经验，分析了预应力混凝土结构在施工阶段出现裂纹的原因，并对此提出了相应的防治措施。