混凝土收縮徐變對框架橋施工裂縫產(chǎn)生的機理研究
發(fā)布時間：2020-12-09 17:12
在當前交通的高速發(fā)展下,隨著列車速度與車輛密度的增大,交通不暢成為城市發(fā)展的制約因素,為解決這一問題,下穿鐵路的出現(xiàn)成為必然。隨著線路密度的增大,大跨徑下穿框架橋被越來越多的運用到工程當中;該類大跨徑框架橋在施工過程中易出現(xiàn)裂縫,對結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,安全性及耐久性造成深遠影響,嚴重時造成框架結(jié)構(gòu)難以承擔頂進后施加在框架橋頂部的荷載�？刂屏芽p在施工階段的產(chǎn)生成為當前研究的熱點,當前普遍認為施工階段裂縫產(chǎn)生的主要原因是由于溫度應力引起的,并未充分考慮到由收縮徐變等因素的影響,因此為控制框架橋早期裂縫的產(chǎn)生,本文從收縮徐變機理入手,分析了收縮徐變與溫濕度間的關系,采用數(shù)值計算模型分析考慮收縮徐變的應力變化。并通過現(xiàn)場實驗研究,探尋溫濕度對裂縫發(fā)展規(guī)律影響;現(xiàn)場濕度監(jiān)測難以實現(xiàn),本文采用溫差及應力對照分析,并對裂縫發(fā)展過程做出總結(jié);同時考慮收縮徐變作用對不同施工措施的應力變化影響,為該類工程提供裂縫控制技術及相關依據(jù)。本文依托寧波下穿鐵路框架橋混凝土裂縫控制項目,通過實際工程對比試驗,分析由溫度場及應力場引起的相關變化,結(jié)合有限元數(shù)值模擬,探究不同環(huán)境溫度、環(huán)境濕度對應力變化影響,并分析了不同施工...
【文章來源】：蘭州交通大學甘肅省
【文章頁數(shù)】：88 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
下穿立交圖
蘭州交通大學碩士學位論文-3-處理干縮產(chǎn)生的裂縫，裂縫使得混凝土內(nèi)部水分加速向外散發(fā)，收縮應力增大，細小的裂縫連成一片，造成結(jié)構(gòu)承載力降低，長期作用下，造成混凝土內(nèi)部鋼筋銹蝕，結(jié)構(gòu)安全性、穩(wěn)定性及耐久性降低。隨著水泥水化熱反應降低，外界環(huán)境溫度降低，產(chǎn)生由混凝土溫度降低造成的收縮，即溫度收縮�；炷羶�(nèi)外側(cè)的大溫差，造成的內(nèi)側(cè)受拉外側(cè)受壓是產(chǎn)生混凝土拉裂的主要原因。此外由于混凝土的材料屬性，其內(nèi)側(cè)溫度向外側(cè)溫度傳遞速率較小，當外側(cè)溫度下降較大時，產(chǎn)生的大溫差導致的拉應力超過混凝土強度，將混凝土拉裂。溫度裂縫在混凝土框架橋涵中存在三種形態(tài)，分別為豎向，水平和斜向。施工中，選用低熱水泥和粉煤灰水泥，減小水泥用量，降低水化熱能有效控制裂縫的產(chǎn)生�；炷聊Y(jié)后，當混凝土內(nèi)部的鈣離子隨著水分向外散失的過程中游離到混凝土表面，環(huán)境相對濕度在50%時，混凝土產(chǎn)生碳化收縮。碳化收縮就是混凝土中水泥水化物與空氣中的CO2（在有水分的條件下，真正媒介是H2CO3）發(fā)生化學反應的結(jié)果。圖1.2框架橋裂縫局部圖1.2混凝土收縮徐變的研究現(xiàn)狀收縮徐變是混凝土固有的材料屬性，具有時變特性，特別是對于大跨徑的混凝土框架橋受力和變形有顯著的影響，故此類研究已成為大跨徑混凝土設計及施工中不可回避的問題。國內(nèi)外對該類研究越來越關注[13-16]，盡管如此，收縮徐變理論依然處于發(fā)展之中，國內(nèi)外對收縮徐變機理的認識及計算表達依然存在不同見解。在大跨度混凝土結(jié)構(gòu)中，收縮徐變不利影響主要表現(xiàn)為在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生收縮及徐變次內(nèi)力，易引起混凝土開裂，影響結(jié)構(gòu)安全；有利的影響表現(xiàn)為徐變拉伸后其應力松弛能
蘭州交通大學碩士學位論文-13-的研究是綜合性的考慮其中的主要因素；根據(jù)材料組成體現(xiàn)混凝土強度。而本文主要研究收縮徐變對施工階段的影響，施工階段混凝土變化更為復雜，各因素對收縮徐變的影響不盡相同，根據(jù)內(nèi)外在因素分析，能較為直觀的定義影響程度。圖2.1混凝土收縮徐變主要影響因素2.2.1內(nèi)在因素(1)水泥，骨料，水，粉煤灰水泥強度等級在42.5級以上的高標號水泥在水化過程中，釋放出大量水化熱。為確保混凝土強度等級達到C40，同時又避免混凝土收縮過大，必須使用42.5級低堿普通硅酸鹽水泥，其特點：水化熱較低、強度增長較為緩慢。在使用之前，應做好不同廠家水泥性能比選工作，水泥至少提前一周進常骨料粒徑和品種選用時，粗骨料要求：粒徑為5～31.5mm連續(xù)級配且含泥量小于1%的碎石。細骨料要求：細度模數(shù)為2.7的中砂，且含泥量小于1%，使用中砂能有效減少水及水泥用量。特別注意以下幾點:①粗細骨料含泥量要偏小，一般控制在1%以下，這樣骨料有利于減小混凝土收縮變形，提高下穿鐵路框架橋涵大體積混凝土抗裂性能；②粗骨料要注意避免使用砂巖，砂巖失水收縮，遇水膨脹，不利于抗裂；③中砂宜選擇河砂，不宜使用山砂，嚴禁使用海砂。施工用水采用可飲用的自來水或者合格的地下水，建議采用飲用水，同時必須從確�；炷翉姸取⒛途眯�、勻質(zhì)性等方面合理確定用水量。粉煤灰選用低鈣Ⅱ級粉煤灰。其特點：具有顯著的減水作用，摻入30%的Ⅱ級粉
【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于試驗的徐變模型修正及橋梁線型分析方法[J]. 毛江鴻,陸飛,張奕,曾甲華,言建標. 重慶交通大學學報(自然科學版). 2019(12)
[2]白鶴灘水電站泄洪洞進口大體積混凝土溫控措施淺談[J]. 盧旺安,謝小兵,劉喆. 四川水利. 2019(05)
[3]C50大體積混凝土溫度仿真及裂縫控制技術研究[J]. 宋幸芳,馬紅梅,宋國林,于詠妍. 公路交通科技(應用技術版). 2019(06)
[4]橋梁大體積混凝土施工中的溫控方案與技術[J]. 尤俊剛. 交通世界. 2019(14)
[5]預應力混凝土連續(xù)箱梁橋施工監(jiān)控中應力監(jiān)測誤差分析及對策[J]. 孫增壽,徐華柱,鄭文通. 公路交通科技(應用技術版). 2013(11)
[6]混凝土超早期收縮試驗與模擬[J]. 高原,張君,韓宇棟. 硅酸鹽學報. 2012(08)
[7]不同溫濕度環(huán)境粉煤灰混凝土與基準混凝土收縮性能試驗研究[J]. 劉志勇. 土木工程學報. 2009(05)
[8]考慮收縮、徐變及開裂影響的組合梁長期受力性能研究(Ⅰ)——試驗及計算[J]. 樊健生,聶建國,王浩. 土木工程學報. 2009(03)
[9]基于齡期度法對早齡期混凝土結(jié)構(gòu)溫度應力的分析[J]. 呂堅,葉列平,王宗綱. 工程力學. 2006(S1)
[10]混凝土結(jié)構(gòu)季節(jié)溫差應力分析方法研究[J]. 韓重慶,孟少平,唐紅元. 建筑結(jié)構(gòu). 2006(03)
博士論文
[1]鋼—混凝土組合梁徐變和收縮效應的理論與試驗研究[D]. 韓春秀.昆明理工大學 2016
[2]鋼管混凝土拱橋收縮、徐變效應研究[D]. 賴秀英.福州大學 2016
[3]大跨度預應力混凝土箱梁橋收縮徐變及溫度效應的數(shù)值試驗研究[D]. 曾慶響.華南理工大學 2015
[4]干濕環(huán)境下混凝土收縮與收縮應力研究[D]. 高原.清華大學 2013
碩士論文
[1]公鐵兩用跨海大橋承臺大體積混凝土溫控技術研究[D]. 何洪偉.湖北工業(yè)大學 2019
[2]考慮溫度收縮影響的地下超長預應力混凝土頂板裂縫控制研究[D]. 郭海浩.合肥工業(yè)大學 2018
[3]新材料在橋梁拼接中的應用研究[D]. 左永輝.東南大學 2017
[4]足尺混凝土柱徐變性能研究[D]. 肖磊.哈爾濱工業(yè)大學 2017
[5]考慮溫濕度的早齡期混凝土徐變測試與模擬[D]. 郭為強.清華大學 2017
[6]再生磚砌體骨料混凝土收縮性能及機理研究[D]. 李顯.北京建筑大學 2017
[7]早齡期混凝土內(nèi)部濕度場數(shù)值模擬及早期蠕變性能研究[D]. 夏成俊.重慶大學 2016
[8]粉煤灰對高性能混凝土早期力學性能與拉伸徐變特性的影響[D]. 劉東京.浙江工業(yè)大學 2016
[9]預應力混凝土箱梁收縮徐變及長期變形研究[D]. 張勝.長沙理工大學 2016
[10]鋼—混凝土組合連續(xù)梁橋收縮徐變效應分析[D]. 楊奇濤.西南交通大學 2014
本文編號：2907198
【文章來源】：蘭州交通大學甘肅省
【文章頁數(shù)】：88 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
下穿立交圖
蘭州交通大學碩士學位論文-3-處理干縮產(chǎn)生的裂縫，裂縫使得混凝土內(nèi)部水分加速向外散發(fā)，收縮應力增大，細小的裂縫連成一片，造成結(jié)構(gòu)承載力降低，長期作用下，造成混凝土內(nèi)部鋼筋銹蝕，結(jié)構(gòu)安全性、穩(wěn)定性及耐久性降低。隨著水泥水化熱反應降低，外界環(huán)境溫度降低，產(chǎn)生由混凝土溫度降低造成的收縮，即溫度收縮�；炷羶�(nèi)外側(cè)的大溫差，造成的內(nèi)側(cè)受拉外側(cè)受壓是產(chǎn)生混凝土拉裂的主要原因。此外由于混凝土的材料屬性，其內(nèi)側(cè)溫度向外側(cè)溫度傳遞速率較小，當外側(cè)溫度下降較大時，產(chǎn)生的大溫差導致的拉應力超過混凝土強度，將混凝土拉裂。溫度裂縫在混凝土框架橋涵中存在三種形態(tài)，分別為豎向，水平和斜向。施工中，選用低熱水泥和粉煤灰水泥，減小水泥用量，降低水化熱能有效控制裂縫的產(chǎn)生�；炷聊Y(jié)后，當混凝土內(nèi)部的鈣離子隨著水分向外散失的過程中游離到混凝土表面，環(huán)境相對濕度在50%時，混凝土產(chǎn)生碳化收縮。碳化收縮就是混凝土中水泥水化物與空氣中的CO2（在有水分的條件下，真正媒介是H2CO3）發(fā)生化學反應的結(jié)果。圖1.2框架橋裂縫局部圖1.2混凝土收縮徐變的研究現(xiàn)狀收縮徐變是混凝土固有的材料屬性，具有時變特性，特別是對于大跨徑的混凝土框架橋受力和變形有顯著的影響，故此類研究已成為大跨徑混凝土設計及施工中不可回避的問題。國內(nèi)外對該類研究越來越關注[13-16]，盡管如此，收縮徐變理論依然處于發(fā)展之中，國內(nèi)外對收縮徐變機理的認識及計算表達依然存在不同見解。在大跨度混凝土結(jié)構(gòu)中，收縮徐變不利影響主要表現(xiàn)為在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生收縮及徐變次內(nèi)力，易引起混凝土開裂，影響結(jié)構(gòu)安全；有利的影響表現(xiàn)為徐變拉伸后其應力松弛能
蘭州交通大學碩士學位論文-13-的研究是綜合性的考慮其中的主要因素；根據(jù)材料組成體現(xiàn)混凝土強度。而本文主要研究收縮徐變對施工階段的影響，施工階段混凝土變化更為復雜，各因素對收縮徐變的影響不盡相同，根據(jù)內(nèi)外在因素分析，能較為直觀的定義影響程度。圖2.1混凝土收縮徐變主要影響因素2.2.1內(nèi)在因素(1)水泥，骨料，水，粉煤灰水泥強度等級在42.5級以上的高標號水泥在水化過程中，釋放出大量水化熱。為確保混凝土強度等級達到C40，同時又避免混凝土收縮過大，必須使用42.5級低堿普通硅酸鹽水泥，其特點：水化熱較低、強度增長較為緩慢。在使用之前，應做好不同廠家水泥性能比選工作，水泥至少提前一周進常骨料粒徑和品種選用時，粗骨料要求：粒徑為5～31.5mm連續(xù)級配且含泥量小于1%的碎石。細骨料要求：細度模數(shù)為2.7的中砂，且含泥量小于1%，使用中砂能有效減少水及水泥用量。特別注意以下幾點:①粗細骨料含泥量要偏小，一般控制在1%以下，這樣骨料有利于減小混凝土收縮變形，提高下穿鐵路框架橋涵大體積混凝土抗裂性能；②粗骨料要注意避免使用砂巖，砂巖失水收縮，遇水膨脹，不利于抗裂；③中砂宜選擇河砂，不宜使用山砂，嚴禁使用海砂。施工用水采用可飲用的自來水或者合格的地下水，建議采用飲用水，同時必須從確�；炷翉姸取⒛途眯�、勻質(zhì)性等方面合理確定用水量。粉煤灰選用低鈣Ⅱ級粉煤灰。其特點：具有顯著的減水作用，摻入30%的Ⅱ級粉
【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于試驗的徐變模型修正及橋梁線型分析方法[J]. 毛江鴻,陸飛,張奕,曾甲華,言建標. 重慶交通大學學報(自然科學版). 2019(12)
[2]白鶴灘水電站泄洪洞進口大體積混凝土溫控措施淺談[J]. 盧旺安,謝小兵,劉喆. 四川水利. 2019(05)
[3]C50大體積混凝土溫度仿真及裂縫控制技術研究[J]. 宋幸芳,馬紅梅,宋國林,于詠妍. 公路交通科技(應用技術版). 2019(06)
[4]橋梁大體積混凝土施工中的溫控方案與技術[J]. 尤俊剛. 交通世界. 2019(14)
[5]預應力混凝土連續(xù)箱梁橋施工監(jiān)控中應力監(jiān)測誤差分析及對策[J]. 孫增壽,徐華柱,鄭文通. 公路交通科技(應用技術版). 2013(11)
[6]混凝土超早期收縮試驗與模擬[J]. 高原,張君,韓宇棟. 硅酸鹽學報. 2012(08)
[7]不同溫濕度環(huán)境粉煤灰混凝土與基準混凝土收縮性能試驗研究[J]. 劉志勇. 土木工程學報. 2009(05)
[8]考慮收縮、徐變及開裂影響的組合梁長期受力性能研究(Ⅰ)——試驗及計算[J]. 樊健生,聶建國,王浩. 土木工程學報. 2009(03)
[9]基于齡期度法對早齡期混凝土結(jié)構(gòu)溫度應力的分析[J]. 呂堅,葉列平,王宗綱. 工程力學. 2006(S1)
[10]混凝土結(jié)構(gòu)季節(jié)溫差應力分析方法研究[J]. 韓重慶,孟少平,唐紅元. 建筑結(jié)構(gòu). 2006(03)
博士論文
[1]鋼—混凝土組合梁徐變和收縮效應的理論與試驗研究[D]. 韓春秀.昆明理工大學 2016
[2]鋼管混凝土拱橋收縮、徐變效應研究[D]. 賴秀英.福州大學 2016
[3]大跨度預應力混凝土箱梁橋收縮徐變及溫度效應的數(shù)值試驗研究[D]. 曾慶響.華南理工大學 2015
[4]干濕環(huán)境下混凝土收縮與收縮應力研究[D]. 高原.清華大學 2013
碩士論文
[1]公鐵兩用跨海大橋承臺大體積混凝土溫控技術研究[D]. 何洪偉.湖北工業(yè)大學 2019
[2]考慮溫度收縮影響的地下超長預應力混凝土頂板裂縫控制研究[D]. 郭海浩.合肥工業(yè)大學 2018
[3]新材料在橋梁拼接中的應用研究[D]. 左永輝.東南大學 2017
[4]足尺混凝土柱徐變性能研究[D]. 肖磊.哈爾濱工業(yè)大學 2017
[5]考慮溫濕度的早齡期混凝土徐變測試與模擬[D]. 郭為強.清華大學 2017
[6]再生磚砌體骨料混凝土收縮性能及機理研究[D]. 李顯.北京建筑大學 2017
[7]早齡期混凝土內(nèi)部濕度場數(shù)值模擬及早期蠕變性能研究[D]. 夏成俊.重慶大學 2016
[8]粉煤灰對高性能混凝土早期力學性能與拉伸徐變特性的影響[D]. 劉東京.浙江工業(yè)大學 2016
[9]預應力混凝土箱梁收縮徐變及長期變形研究[D]. 張勝.長沙理工大學 2016
[10]鋼—混凝土組合連續(xù)梁橋收縮徐變效應分析[D]. 楊奇濤.西南交通大學 2014
本文編號：2907198
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