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高速公路预制T梁非结构性裂缝机理研究

叶兵剑  
【摘要】:随着高速公路的快速发展,预制T梁因其受力性能好而在实际工程中被越来越广泛地的应用,随之而来的问题也日益暴露出来,其中温度变化及混凝土收缩徐变对混凝土裂缝的影响而导致非结构性裂缝的开展是预制T梁在浇筑过程中值得关注的问题。 非结构性裂缝主要有温度裂缝和收缩裂缝等,产生温度裂缝的主要原因是混凝土在浇筑过程中产生了不同程度的温差,从而导致了T梁变形不协调,由此产生的应力超过了混凝土的抗拉强度便产生了裂缝;其次是在温度荷载作用下梁端的约束不当会引起应力集中从而造成裂缝;收缩裂缝主要与水泥等混凝土材料的选择有关。本文主要阐述了混凝土T梁各类非结构性裂缝产生的机理,并进一步通过Midas/Civil软件对比分析不同约束、不同温度荷载以及不同龄期下的混凝土应力分布及大小 本文首先研究了混凝土T梁在不同约束作用下的同种温度荷载的应力分布情况,以便为后面的进一步分析寻求合适的边界条件,主要通过模拟7中不同的边界条件下作用同一温度荷载下得到的结果。通过对这些边界组合计算得到的应力分布情况进行论证分析,得出了对后面分析有用的结论,同时也对实际应用中的约束问题有一定的指导作用。 然后针对不用约束条件下的不同应力分布提出一种最合适的边界条件应用到温度荷载的分析。温度荷载主要考虑温度梯度即温差荷载以及整体升温荷载,对这两种温度荷载设定不同温度值并进行不同组合,分别对这些组合进行计算分析,得出相应的应力,并与混凝土的设计抗拉强度值进行比较,从而可以大致看出产生温度裂缝的温度分布范围,对实际工程应用还是有一定意义的。 最后通过对T梁的预制过程进行施工分段并用Midas进行模拟分析,得到不同龄期下的收缩、徐变应力值,并总结其产生及分布规律,阐述其对T梁预制过程的意义。 通过上述研究发现,以简支连续梁的支撑方式来约束预制过程中的T梁产生的应力分布比较均匀,其它方式易引起应力集中,在这种约束条件下得到的温度应力分布表明,整体升温大小对T梁产生的影响可以忽略不计,温度应力产生的主要因素是温差,不同温差会产生不同的应力效果,实际工程中将混凝土温差控制在5~-10℃以内是比较合适的,同时研究还表明,收缩、徐变对浇筑阶段的混凝土影响很小,不会因此而开裂。


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