预应力宽幅箱梁支架现浇施工早期裂缝成因分析

• 作 者: 杜潇
• 出 处: 长沙理工大学
• 发表日期: 2019年01期
• 关键词: 宽幅箱梁 水化热 温度场 温度应力 裂缝防治

随着超大跨度混合梁斜拉桥的发展,越来越多的宽幅箱梁被应用在混合梁斜拉桥中,但是由于宽幅箱梁整体宽度较大,并且风嘴实心段属于大体积混凝土,所以宽幅箱梁的早期开裂成为国内外学者关注的重点问题。本文以实际工程为背景,对预应力宽幅箱梁早期裂缝产生的原因进行分析研究,并提出相应的裂缝预防与处理措施,为今后同类型宽幅箱梁的施工提供经验。本文主要研究内容及相关结论如下:(1)介绍宽幅箱梁支架现浇施工方法以及混凝土配合比设计流程,并对标准梁段进行早期温度场监测,得到预应力宽幅箱梁早期水化热温度场的发展规律。通过测试发现宽幅箱梁浇筑完成20～24 h后各部位温度达到最高值,随后各位置温度开始逐渐降低,由于降温速率较低,因此整个早期水化热反应持续约4d左右。另外,由于风嘴处属于大体积混凝土,受早期水泥水化的影响,混凝土内外温差较大,容易出现裂缝。(2)基于混凝土早期温度场与应力场的相关计算理论,利用有限元软件Midas FEA,建立宽幅箱梁三维有限元实体模型,通过实测数据与有限元理论计算数据的对比发现,两者保持较好的一致性。另外通过对早期温度骤降与混凝土自身收缩进行模拟分析,发现:外界温度骤降会使风嘴内表面与横隔板表面出现较大的拉应力,横隔板人洞附近局部拉应力超过材料允许抗拉强度。在自身水化热与温度骤降双重作用下风嘴内表面与横隔板表面拉应力均出现超限现象。计算结果与现场观测情况基本一致。同时分析风嘴实心段厚度与早期应力的关系,结果表明.:风嘴厚度越小,早期水化热期间风嘴内表面产生的拉应力也越小。(3)根据现场实测数据与理论分析结果,结合宽幅箱梁构造特点与现场施工工艺,提出相应的裂缝防治措施。首先在混凝土配合比设计时,通过增加适量的抗裂纤维来提高混凝土早期抗裂能力。其次,根据当地冬夏季气候特点采用不同的养护方法,并通过有限元仿真计算分析,发现箱梁浇筑完成4d后拆模有利于减少裂缝的产生。最后利用较为成熟的裂缝处理方法,对已出现的裂缝进行及时的处理,避免裂缝继续扩展,为今后同类型工程中宽幅箱梁的防裂提供经验。