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预应力混凝土连续箱梁顶板水化热分析及温控措施研究

马行昭  
【摘要】:近些年来混凝土箱梁桥因其优点被广泛运用,但同时也暴露出很多安全问题,其中以早期裂缝问题最为常见。研究发现混凝土水化热是导致箱梁产生早期裂缝的重要原因之一,水化热引起箱梁开裂的高危区位于腹板、底板等相对较厚的部位,对此也有了相应的应对措施。然而到目前为止,却甚少有人重视水化热对顶板产生的危害,人们普遍认为顶板不属于大体积混凝土,不会因水化热产生裂缝,事实上,已有多个实例表明顶板产生了早期裂缝,危害了桥梁的安全性,故探讨水化热对顶板的影响刻不容缓。本文以某高速公路连接线工程为背景,该工程采用预应力混凝土连续箱梁桥,其中一联在拆模后发现顶板出现一定数量的横向裂缝。为了避免后期施工出现同样问题,本文结合现浇连续箱梁顶板的温度实测数据,利用Midas FEA对该联箱梁桥进行了水化热分析和温度控制措施研究。(1)根据实际工程建立三跨混凝土箱梁桥模型,查阅相关文献,确定模型相关参数,计算出混凝土箱梁的温度场和应力场,并将温度数据与温度实测数据进行对比,发现二者符合良好,进而验证了模型的有效性。(2)模拟箱梁水化热反应,分析箱梁顶板水化热反应的温度场与应力场。结果显示,箱梁顶板底面拉应力将会超过容许拉应力,顶腹板交界处混凝土因其体积大、与外界接触面积小等原因成为温度与应力高危区,这恰好与实际工程中顶板底面出现裂缝相吻合,表明箱梁水化热反应是引起顶板开裂的重要原因。(3)分析影响箱梁顶板水化热的因素,即入模温度、水泥用量、水泥品种、冷却管、箱室内部环境等,并探讨相应控制措施。结果显示,入模温度过高、单位混凝土的水泥用量过大、水泥品种选用不当或者箱室内部空气不流通都会使顶板温度增高,应力变大,增加顶板开裂的风险,故在实际中应采用冷水拌和混凝土、掺入矿物掺合料、选用低热水泥、设置冷却管、保证箱室内部通风等措施来降低水化热温度,防止顶板开裂。


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