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拱架悬拼技术与混凝土拱肋早期裂缝研究

作　者: 彭文平
导　师: 田仲初
学　校: 长沙理工大学
专　业: 桥梁与隧道工程
关键词: 混凝土腹板拱架悬拼早期裂缝温度效应收缩效应有限元后浇带
分类号: U445.57
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 22次
引　用: 2次
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内容摘要

混凝土拱桥的悬拼现浇施工方法因其工艺成熟,在跨越高深峡谷时应用广泛。施工过程中的索力控制、拱架预拱度的设置以及拱圈浇筑程序设计方法为其关键技术。本文以贵州地区某桥为背景,对悬拼现浇施工中出现的腹板早期裂缝问题进行了研究。主要工作有：1利用索的弹性-刚性支撑法,对拱架悬拼过程中扣索索力进行了分析,对比研究,验证了此法的科学性。在此基础上,研究临时扣索的设置方案,通过有限元计算,进行方案可行性研究。2用有限元的方法,对腹板浇筑过程中的底板和拱架的刚度效应进行分析,分析表明,拱架和底板(底板龄期30天)承载刚度比为1：1.288,腹板浇筑过程中,拱架承受43.71%的荷载,底板承受56.29%的荷载。3用有限元的方法,对腹板浇筑时的拱架和底板的变形作用进行数值分析。分析表明腹板分段浇筑时,L/4-3L/8和5L/8-3L/4区间的底板和拱架脱空作用,易在此区间引起腹板发生贯穿性裂,故对腹板混凝土纵向分段浇筑长度进行了设计优化。4对混凝土腹板的早期开裂原因进行分析研究,根据混凝土长墙温度收缩应力计算公式,用弧坐标推导了悬链线拱圈腹板的温度收缩应力计算公式5用理论公式和有限元的计算方法对腹板浇筑早期的温度收缩应力进行了分析,研究发现腹板截面内的早期平均降温和收缩作用是引起腹板贯穿性裂缝的主要原因。6对腹板早期裂缝的控制措施进行了归纳,用有限元的方法探讨后浇带对腹板裂缝的防治效果,研究表明在腹板浇筑早期,后浇带能释放腹板部分的主拉应力,合理的间距方式,能避免腹板早期贯穿性裂缝的出现。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第一章绪论  11-21
  1.1 拱架节段悬拼法概述  11-12
  1.2 悬拼施工新老工艺比较  12-13
    1.2.1 扣索材料差异  12
    1.2.2 扣挂工艺差异  12
    1.2.3 合拢方式差异  12-13
  1.3 早龄期混凝土肋式结构裂缝研究现状  13-18
  1.4 论文选题背景  18-19
  1.5 问题的提出及研究意义  19-20
  1.6 本文主要研究内容  20-21
第二章拱架悬拼与混凝土浇筑分析  21-42
  2.1 拱架形式  21-22
  2.2 悬拼扣索索力求解方法  22-23
  2.3 悬拼拱架预拱度设置方法  23-24
  2.4 悬拼拱架混凝土浇筑方法  24
  2.5 拱圈纵向分段浇筑长度优化  24-27
  2.6 工程背景简介  27-29
  2.7 计算分析  29-41
    2.7.1 扣索索力计算分析  29-32
    2.7.2 拱圈腹板分段浇筑计算  32-35
    2.7.3 分段浇筑长度优化计算  35-41
  2.8 本章小结  41-42
第三章早龄期腹板温度和收缩效应分析  42-66
  3.1 混凝土材料性能  42-44
    3.1.1 弹性模量  42
    3.1.2 极限拉应变  42-43
    3.1.3 抗拉强度  43
    3.1.4 收缩变形  43
    3.1.5 热学性能  43-44
  3.2 结构的约束作用  44-45
    3.2.1 外约束作用  44-45
    3.2.2 内约束作用  45
  3.3 腹板早期裂缝分析  45-48
    3.3.1 腹板早期裂缝的产生  45-46
    3.3.2 腹板早期开裂原因  46-47
    3.3.3 腹板裂缝特征分析  47-48
  3.4 腹板温度和收缩应力理论分析  48-56
    3.4.1 腹板早期水化温度分析  48-49
    3.4.2 腹板温度应力分析  49-53
    3.4.3 腹板收缩应力分析  53-56
  3.5 腹板温度和收缩应力有限元分析  56-58
    3.5.1 腹板温度场计算原理  56
    3.5.2 腹板应力场计算原理  56-58
  3.6 腹板温度应力计算  58-61
    3.6.1 腹板水化温度计算模型  58
    3.6.2 腹板水化温度计算结果  58-60
    3.6.3 腹板水化温度计算结果分析  60-61
    3.6.4 腹板降温约束应力结果  61
  3.7 腹板温度收缩应力计算  61-65
    3.7.1 理论公式计算  61-62
    3.7.2 现场测试分析  62
    3.7.3 有限元计算  62-64
    3.7.4 结果分析  64-65
  3.8 本章小结  65-66
第四章混凝土腹板早期裂缝控制措施  66-74
  4.1 材料要求  66-67
    4.1.1 减小混凝土的收缩  66
    4.1.2 减小混凝土的水化热  66
    4.1.3 选择合理的外加剂  66-67
    4.1.4 增强混凝土的抗拉性能  67
  4.2 结构设计  67-68
    4.2.1 合理的腹板厚度  67
    4.2.2 腹板的配筋  67-68
    4.2.3 设置腹板后浇带  68
  4.3 施工方法  68-69
    4.3.1 混凝土浇筑与振捣  68
    4.3.2 模板的选取  68
    4.3.3 保温及养护  68-69
  4.4 腹板后浇带作用分析  69-73
    4.4.1 后浇带间距计算  69-70
    4.4.2 有限元分析  70-73
  4.5 本章小结  73-74
结论与展望  74-76
参考文献  76-79
致谢  79-80
附录  80

拱架悬拼技术与混凝土拱肋早期裂缝研究

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