斜拉橋索塔混凝土防止開裂的控制方法研究.pdf

1、在我國，斜拉橋的建設興起剛剛近三十年，混凝土斜拉橋的裂縫既有一般混凝土結構的共性，又因其結構和施工特點而存在特殊性，我國在混凝土索塔等關鍵構件上還缺乏系統(tǒng)的裂縫控制研究。本研究項目以忠縣長江公路大橋為依托工程，對斜拉橋索塔節(jié)段，采用理論分析、仿真分析和現(xiàn)場試驗相結合的方法進行裂縫控制研究。主要研究工作和取得的成果如下：
　　 (1)斜拉橋索塔節(jié)段混凝土典型裂縫調(diào)研與分析
　　 分析一般混凝土結構裂縫的基本類型；進而通過調(diào)

2、研，總結了斜拉橋索塔混凝土的典型裂縫形式；分析混凝土開裂的相關影響因素。
　　 (2)斜拉橋索塔節(jié)段混凝土早期應力場分析研究
　　 ①分析混凝土時變因素，包括混凝土的彈性模量、徐變等；進而探討計入時變因素時斜拉橋索塔節(jié)段混凝土的早期應力分析實用計算方法。
　　 ②由溫度場理論入手，通過推導、求解熱傳導偏微分方程分析水化熱作用第一、第三類邊界條件下索塔節(jié)段的溫度分布，給出了代表性的沿構件厚度隨時間變化的溫度分布函數(shù)

3、表達式；分析得到不同條件下索塔節(jié)段的溫度分布情況，以用于溫度應力分析。
　　 ③分析結構中基本桿件的溫度應力計算公式，在此基礎上，根據(jù)對斜拉橋索塔節(jié)段混凝土水化熱溫升及降溫時的溫度分布研究，對索塔節(jié)段的溫度應力特點進行分析，提出溫度裂縫控制的對策措施。
　　 ④分析混凝土收縮類型及相應裂縫成因，通過混凝土的水分擴散理論建立和求解一維水分擴散方程；通過對斜拉橋索塔節(jié)段混凝土不同構件形式的分析，確定相應的收縮應力計算公式，進

4、而分析混凝土干縮的影響及對策措施。
　　 ⑤以忠縣長江大橋為依托工程進行測試試驗。在索塔研究節(jié)段埋設溫度、應變傳感器，測試在混凝土澆筑后一段時間內(nèi)索塔節(jié)段的水化熱溫升和應力；了解實際水化熱溫升及溫度應力的特點；進行試驗數(shù)據(jù)與計算分析結果對比分析。
　　 (3)斜拉橋索塔節(jié)段混凝土后期應力場分析研究
　　 ①由溫度場理論入手，通過推導、求解熱傳導偏微分方程分析環(huán)境降溫時第一、第三類邊界條件下索塔節(jié)段的溫度分布特點，

5、給出了代表性的沿構件厚度隨時間變化的溫度分布函數(shù)表達式；分析得到不同條件下索塔節(jié)段的溫度分布情況，以用于溫度應力分析。
　　 ②分析結構中基本桿件的溫度應力計算公式，根據(jù)對斜拉橋索塔節(jié)段混凝土水化熱溫升及降溫時的溫度分布研究，對索塔節(jié)段的溫度應力特點進行分析，提出溫度裂縫控制的對策措施。
　　 ③對后期外荷載作用下的受力狀態(tài)進行仿真分析，分析外荷載作用下索塔節(jié)段的應力情況，判定是否會引發(fā)裂縫，從而驗證結構設計的安全性和合

6、理性。
　　 (4)斜拉橋索塔節(jié)段混凝土綜合防裂控制方法研究
　　 分析總結了典型斜拉橋索塔裂縫成因，結合忠縣長江大橋索塔所采取的防控措施和應用驗證，進而分析總結了斜拉橋索塔混凝土裂縫的防控原則及防控方法。分析認為水化熱、環(huán)境溫度變化和混凝土收縮是導致混凝土開裂的直接因素，而混凝土材料配比、施工工藝及養(yǎng)護是導致混凝土開裂的間接因素。因此在防控方法上應著重在控制混凝土溫度、控制混凝土收縮、提高混凝土抗裂性三方面著手，改善混