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预应力力度对混凝土抗裂性能的影响

黄鹤  
【摘要】: 随着中国经济的长期高速发展,高等级公路以及城市道路的建设发展迅速,大跨度预应力梁桥在我国得到了广泛的采用,尤其是预应力连续箱梁桥,其结构抗扭刚度大,能有效抵抗连续梁桥中正负弯矩的变化,并且适应现代化施工方法等良好的结构性能。在变截面的连续箱梁中,锚固于底板上的预应力筋由于底板在纵向呈曲线。预应力筋的空间布置必然是平弯又竖弯,此时由预加力方向转向必将在底板上产生拉力,从而在底板上有产生纵向裂缝甚至是拉崩的危险。而中跨合拢段所承受的预应力筋径向分力值最大,属于混凝土崩裂的最危险部位,因此中跨设计和施工时应引起足够重视。 本文在查阅了大量桥梁设计和施工资料,列举了一些崩裂实例,对预应力箱梁底板张拉引起的径向分力进行理论计算,探讨箱梁跨中段底板的曲线方程对箱梁底板跨中段崩裂的影响。 结合某大跨径预应力连续梁桥的构造特点,运用ANSYS大型有限元分析软件进行实体结构的数值仿真分析,建立完整、统一的预应力混凝土结构分析体系,在该体系下构造箱梁底板所有承载构件的组合形式数学模型,包括混凝土模型、预应力钢筋模型、以及张拉过程的整体模型等,并准确模拟承载构件的空间位置、尺寸、材料特性、连接形式和荷载作用等,确立结构仿真的初始形态,进行结构效应分析计算。 在模型基础上分析混凝土在不同龄期下箱梁底板承受的极限拉力,从而确定预应力钢束在混凝土的不同龄期的张拉力,及其受力状态。编制相应程序或借助已有图形显示软件对结构的仿真结果进行可视化,包括各个工况下箱梁底板应力的显示,由此得到相对详尽、精确和可靠的分析结果。 理论计算和实际表明,混凝土强度随混凝土浇注龄期的变化而变化,根据混凝土强度要求选择合适的预应力筋张拉时机很重要。否则,底板钢束张拉力过大可能导致底板损坏造成预应力损失。结合工程实例,对桥梁施工过程中每个阶段的受力状态和变形情况进行预测和监控,控制预应力张拉过程。在整个施工中保证桥梁成桥线形和受力状态符合设计精度要求,进一步提高材料的使用价值,由此延长桥梁的使用寿命。


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