预应力砼连续箱梁桥裂缝成因分析及防治措施

针对目前大跨径预应力砼连续箱梁普遍开裂的情况,从预应力筋的合理设置、计算方法的选取、温差应力的影响、应力控制值以及非预应力筋配置等几方面进行了裂缝成因分析,并提出了防止裂缝的设计建议和构造措施.     

城市立交桥牛腿开裂及加固的模型试验

为保障城市立交桥梁的安全运营,以成都市三环路牛龙路立交桥为工程背景,分别进行了主桥和匝道桥牛腿模型开裂及加固的试验研究.通过控制裂缝的区域、形状和大小模拟实桥牛腿开裂,分析引起牛腿开裂的因素;对开裂后的牛腿进行补强预应力筋加固,对比加固前后牛腿的应力,分析补强预应力筋锚下应力,考察该加固方法的有效性.研究表明:引起牛腿开裂的原因有预应力损失过大、重车影响和车辆偏载效应等;补强预应力筋加固切实可行.     

盖板体外预应力加固的应力增量统一算法

基于体外预应力筋应力增量与梁体跨中挠度及混凝土压应变的相关性,提出了盖板体外预应力筋加固的结构计算模型.利用结构变形前后的几何关系,导出了体外预应力筋应力增量的统一表达式,并用室内模型试验证明计算方法的准确性.同时分析了影响体外筋应力增量的力筋面积、预应力值、外荷载形式及既有梁配筋率等参数的敏感性,可为实际工程提供理论支持.     

基于裂缝宽度的部分预应力混凝土梁设计方法

为了简化部分预应力混凝土梁的设计过程, 减少设计试算的次数, 缩小预应力筋用量的取值范围, 提出了基于裂缝宽度的部分预应力混凝土梁设计方法; 从正常使用状态的裂缝宽度出发, 根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》 (JTG D62—2004) (简称《公路规范》) 中对裂缝宽度的规定, 通过最大裂缝宽度求解受拉区普通钢筋的应力, 并建立关于开裂截面中性轴高度的一元三次方程; 根据预应力筋的有效应变要求, 结合《公路规范》中最小配筋率的规定, 得到了预应力筋用量的上、下限; 给出了设计方法的主要步骤和具体验算过程, 并设计了1根T形截面试验梁, 以验证设计方法的合理性。研究结果表明: 验算梁的抗弯承载力及预应力筋用量的上、下限满足规范要求; 试验梁的荷载与挠度基本呈现三折线关系, 在外荷载为50.0kN时, 试验梁跨中出现裂缝, 外荷载为128.5kN时, 试验梁受拉普通钢筋屈服, 外荷载为157.8kN时, 试验梁跨中混凝土压碎破坏, 试验梁总体呈延性破坏特征, 满足承载性能要求; 在受拉普通钢筋屈服前, 试验梁实测最大裂缝宽度为0.18mm, 未超过预估的最大裂缝宽度0.20mm, 满足正常使用要求。可见, 提出的设计方法合理、可行, 能够简化部分预应力混凝土梁的设计过程。      

考虑收缩、徐变和松弛相互影响的预应力长期损失计算

由于混凝土的收缩、徐变和预应力筋松弛的影响,会产生截面应力重分布,使得混凝土的预压应力减少,预应力筋的拉应力降低。若对预应力长期损失预测得不准确,会引发桥梁运营后工作状况的劣化,如混凝土的开裂和过大的下挠或上拱。文章考虑混凝土收缩、徐变和预应力筋松弛三者相互影响,考虑了非预应力筋重心和预应力筋重心不重合的一般情况,推导了预应力长期时变损失的计算公式,并与试验结果及现桥规进行了比较,最后对桥规中计算预应力长期损失的方法提出了改进建议。     

竖向预应力筋对连续刚构桥受力影响分析

竖向预应力筋在连续刚构桥中主要起控制腹板主拉应力的作用,根据现行规范分析了不同长度竖向预应力筋的损失比例,提出了减小竖向预应力损失的几种措施;针对目前设计中采用的滞后张拉竖向预应力筋的方法,开展了3种滞后张拉竖向预应力筋方式对连续刚构桥受力的影响分析,在此基础上提出了竖向预应力合理张拉时间的建议;建立了箱梁腹板的细部有限元模型,详细地分析了腹板在单根竖向预应力筋作用下的应力分布情况和腹板上缘出现拉应力的原因,据此提出避免上缘拉应力出现的构造措施。     

竖向预应力筋对连续刚构桥受力影响分析

竖向预应力筋在连续刚构桥中主要起控制腹板主拉应力的作用,根据现行规范分析了不同长度竖向预应力筋的损失比例,提出了减小竖向预应力损失的几种措施;针对目前设计中采用的滞后张拉竖向预应力筋的方法,开展了3种滞后张拉竖向预应力筋方式对连续刚构桥受力的影响分析,在此基础上提出了竖向预应力合理张拉时间的建议;建立了箱梁腹板的细部有限元模型,详细地分析了腹板在单根竖向预应力筋作用下的应力分布情况和腹板上缘出现拉应力的原因,据此提出避免上缘拉应力出现的构造措施。     

PC连续箱梁桥裂缝影响因素分析

结合工程实桥的裂缝观测、有限元分析结果,系统研究了预应力混凝土连续箱梁桥的裂缝型式与成因、修复与加固措施,提出了防裂设计建议。首先,对连续箱梁桥典型裂缝分布现状进行了分类归纳,系统分析了裂缝产生的主要原因,对引起箱梁开裂的主要因素如纵向预应力束布置方式、竖向预应力大小、温度梯度模式等进行了敏感性分析,表明纵向预应力束布置方式和竖向预应力大小对箱梁腹板斜裂缝的开展起着主要的作用。从预应力筋布置、温度梯度模式的选取、非预应力筋的设置等几方面提出了防裂设计改进建议。     

预应力混合配筋混凝土构件抗弯性能研究

为了研究有粘结预应力AFRP-钢混合配筋混凝土构件的抗弯性能,基于平截面假定和截面内力平衡条件,推导了预应力AFRP-钢混合配筋混凝土构件适筋破坏情形下正截面受弯承载力以及截面开裂弯矩的计算公式,利用推导的计算公式对五组具有相同整体配筋率、不同初始张拉控制应力的预应力混合配筋构件抗弯性能进行了研究,对预应力AFRP-钢混合配筋构件与普通混合配筋构件的极限抗弯承载力与抗裂承载力进行了对比.研究表明:按照给出的预应力AFRP-钢混合配筋混凝土构件抗弯承载力及开裂弯矩计算公式可较好地反映结构的受力特征;在预应力AFRP筋与普通AFRP筋极限抗拉强度相同的情形下,将预应力AFRP筋代替普通AFRP筋材,对AFRP-钢混合配筋混凝土构件极限抗弯承载力提升的效果并不明显;预应力AFRP-钢混合配筋混凝土构件可以有效地提升结构的抗裂承载能力.在算例中,当张拉控制应力σcon接近于预应力AFRP筋极限抗拉强度的25%时,构件抗裂承载力提升78.7%,从而有效延迟了截面裂缝开裂的时间,增大了结构的抗弯刚度.     

预应力超高强混凝土梁抗弯性能试验研究

为研究预应力超高强混凝土梁的受弯性能,对4根后张法有粘结预应力超高强混凝土梁进行了试验研究,分析了预应力筋高度和预应力筋配筋率对其受力过程、破坏形态和裂缝开展情况的影响,并通过大型通用有限元程序ANSYS对预应力超高强混凝土梁承载力进行了模拟计算。结果表明：预应力筋高度和预应力筋配筋率对超高强混凝土梁的承载力和裂缝开展情况均有一定的影响; ANSYS模拟计算所得的开裂荷载、屈服荷载以及极限荷载与试验结果较吻合。研究结果可为超高强混凝土梁的设计及研究提供一定的基础依据。     

混凝土箱梁桥底板线型对纵向裂缝的影响分析

对混凝土箱梁桥在合龙束作用下可能产生的底板纵向开裂现象进行了分析,从理论层面阐述了这种现象的力学机理。同时以1座预应力混凝土连续梁桥和1座预应力混凝土连续刚构桥为例,通过改变其底板线形,分析不同底板线形的底板受力情况,提出了避免跨中箱梁底板纵向开裂的建议,为类似桥梁设计提供参考。     

从设计层面探讨预应力砼连续箱梁桥裂缝控制

预应力砼连续箱梁桥裂缝产生的原因是多种多样,但究其原因其根源无外乎来自设计、施工、管理养护和材料这4个层面.而设计是源头,把好设计关,即从设计思路、构造处理上加以注意和改进,从而使砼箱梁桥裂缝得到有效控制.     

温度梯度模式对一座变截面连续箱梁桥主应力的影响分析

箱形截面整体性好,结构刚度大,能承受正负弯矩,且抗扭能力强,是一种经济合理的截面形式,近年来得到广泛应用,但建成后通过一定时间的运营,发现箱梁简支端附近腹板开裂较严重,结合一座预应力混凝土变截面连续箱梁桥实例,采用空间有限元分析仿真计算,结果表明温度梯度模式对箱梁腹板的主拉应力影响较大。     

独柱支承直线连续箱梁桥动力分析

独柱支承直线连续箱梁桥的动力特性与普通双支承连续箱梁相比发生一定改变,而桥梁结构动力特性与活载冲击系数、桥梁抗震性能有着紧密联系。通过有限元计算对比分析独柱支承直线连续箱梁桥和普通支承连续箱梁桥的动力特性差异及其对地震反应的影响。结果表明结构独柱支承连续箱梁桥冲击系数和地震反应仍可按规范和目前工程常规做法进行设计计算。     

PC连续刚构桥运营阶段箱梁开裂机理及预防措施

从温度应力、车辆荷载、砼容许主拉应力、砼疲劳、预应力损失等方面,对PC连续刚构桥在运营阶段出现的腹板斜裂缝进行了具体分析,结论是:容许主拉应力偏大、温度梯度选择不当、温度荷载及车辆荷载共同作用下的砼疲劳效应是箱梁腹板斜裂缝产生的主要原因;提出了预防开裂的措施:设计时选择适当的温度梯度;用防锈涂料对钢绞线进行防锈处理以防止因孔洞渗水对钢绞线产生的锈蚀;在各跨箱梁腹板的1/4L~3/4L之间的砼用钢纤维砼浇筑.     

PC连续刚构桥运营阶段箱梁开裂机理及预防措施

从温度应力、车辆荷载、砼容许主拉应力、砼疲劳、预应力损失等方面,对PC连续刚构桥在运营阶段出现的腹板斜裂缝进行了具体分析,结论是:容许主拉应力偏大、温度梯度选择不当、温度荷载及车辆荷载共同作用下的砼疲劳效应是箱梁腹板斜裂缝产生的主要原因;提出了预防开裂的措施:设计时选择适当的温度梯度;用防锈涂料对钢绞线进行防锈处理以防止因孔洞渗水对钢绞线产生的锈蚀;在各跨箱梁腹板的1/4L~3/4L之间的砼用钢纤维砼浇筑.     

大跨PC连续刚构桥跨中持续下挠成因及预防措施

目前大跨PC连续刚构桥存在的主要问题是跨中的持续下挠和箱梁的开裂,从砼收缩徐变、预应力损失及箱梁的开裂三个方面分析了各自对跨中持续下挠的影响.由于影响徐变的因素多,因此精确计算徐变对跨中的下挠的影响非常困难,根据徐变产生下挠的机理提出了一些预防措施.     

大跨PC连续刚构桥跨中持续下挠成因及预防措施

目前大跨PC连续刚构桥存在的主要问题是跨中的持续下挠和箱梁的开裂,从砼收缩徐变、预应力损失及箱梁的开裂三个方面分析了各自对跨中持续下挠的影响.由于影响徐变的因素多,因此精确计算徐变对跨中的下挠的影响非常困难,根据徐变产生下挠的机理提出了一些预防措施.     

预应力混凝土连续箱梁裂缝成因分析及预防措施

预应力混凝土连续箱梁桥在中等、大跨径桥梁中应用广泛,但其在实际应用中还存在不少问题值得深入研究,尤其是混凝土的开裂问题。本文针对预应力混凝土连续箱梁桥在施工过程中或投入运营不久就出现较多裂缝的现象,从设计、施工及其他相关因素等原因对裂缝的成因进行分析,并提出相应的预防措施。