混凝土矩形空心墩溫度作用及豎向開裂問題研究.pdf

1、我國現(xiàn)行公路橋梁設計規(guī)范對于混凝土橋梁均勻溫度作用的規(guī)定較為粗略，與全國范圍內差異甚大的氣候條件之間存在一定矛盾；目前國內針對混凝土矩形空心墩非均勻溫度作用的系統(tǒng)性研究成果也相對較少，不便于設計分析人員參考使用；另外不少混凝土矩形空心墩出現(xiàn)了豎向開裂病害，目前系統(tǒng)性的成因分析和裂縫控制研究還較為缺乏。本文通過試驗研究與數(shù)值模擬相結合的方法，對混凝土矩形空心墩的溫度作用取值、溫度效應計算的關鍵參數(shù)以及豎向開裂的機理和防治措施進行了深入研究

2、，主要研究工作和結論如下：
　　基于溫度長期觀測資料，系統(tǒng)研究了混凝土空心墩平均溫度與外氣溫的關系，提出了兩種根據(jù)氣溫資料預測空心墩平均溫度變化范圍的方法，通過對試驗橋墩在觀測期內平均溫度變化范圍的預測，發(fā)現(xiàn)在最高、最低日平均氣溫的基礎上增加2℃時得到的溫度變化范圍與預測范圍基本吻合；參照歐洲結構設計標準，建議取50年重現(xiàn)期的最高、最低日平均氣溫作為基本氣溫，在基本氣溫的基礎上增加2℃得到混凝土橋梁有效溫度的標準值，通過統(tǒng)計分析，

3、得到了全國194個氣象站混凝土橋梁有效溫度的推薦值，并與現(xiàn)行公路橋梁設計規(guī)范進行了對比分析，指出了其不足之處，并提出了有關混凝土橋梁均勻溫度作用的建議。
　　基于溫度長期觀測資料，系統(tǒng)研究了混凝土空心墩正溫差、負溫差作用與氣象條件的關系；通過對混凝土矩形空心墩日照溫度場和寒潮降溫溫度場的實測和有限元模擬，提出了混凝土矩形空心墩非均勻溫度作用的二維溫差分布模式和沿壁厚方向的冪函數(shù)溫差分布曲線；搜集了全國20個代表性地點的大氣透明系數(shù)

4、、氣溫日較差、日平均氣溫24小時最大降溫幅度、日平均風速等資料，采用有限元模擬方法，得到了20個代表性測站的最大壁面正溫差和負溫差標準值，并通過擬合計算和綜合分析，給出了冪函數(shù)常量a和溫度變化影響深度b的建議值。
　　對混凝土橋梁溫度效應計算的相關關鍵參數(shù)進行了實驗研究：設計了一種混凝土試件加熱裝置，通過直接加熱，驗證了混凝土變形與溫度變化的同步性；通過在能自由變形的混凝土試塊中埋入鋼弦式應變計，實測太陽輻射作用下試塊內部應變分布

5、，驗證了溫度自應力計算時的平截面假定；提出了一種依靠埋入式混凝土應變計測試混凝土線膨脹系數(shù)的簡易方法，采用簡易方法研究了負溫條件對線膨脹系數(shù)的影響，發(fā)現(xiàn)負溫下線膨脹系數(shù)出現(xiàn)劇增；利用加熱裝置配合液壓伺服動態(tài)疲勞試驗機，實測了混凝土溫度應力和短期內的應力松弛系數(shù)，并對溫度應力的折減系數(shù)和組合問題提出了建議。
　　采用有限元分析和現(xiàn)場實測相結合的方法，系統(tǒng)分析了水泥水化熱效應、混凝土不均勻收縮、壁面負溫差和豎向荷載對混凝土空心墩豎向開