本文選題：PC等截面箱梁橋 + 鋼筋銹蝕��； 參考：《長安大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：鋼筋銹蝕引起的混凝土開裂是造成鋼筋混凝土橋梁結(jié)構(gòu)耐久性失效的重要原因,尤其是濱海環(huán)境中底板鋼筋較多的PC等截面箱梁橋,因外界環(huán)境中氯離子濃度較高,干濕交替環(huán)境明顯,極易引起混凝土內(nèi)部鋼筋銹蝕,造成底板銹脹開裂。而且國內(nèi)外關(guān)于混凝土銹脹開裂的研究主要是針對普通鋼筋混凝土構(gòu)件,對于考慮橋梁運(yùn)營中荷載作用的混凝土銹脹開裂研究很少,所以研究考慮橋梁運(yùn)營中荷載作用的混凝土銹脹開裂意義重大。本文以福建某PC等截面箱梁橋?yàn)橐劳?著重研究裂縫調(diào)研中發(fā)現(xiàn)最多的底板縱向銹脹開裂。1、理論分析鋼筋銹蝕引起混凝土開裂的機(jī)理,在假定PC等截面箱梁橋底板鋼筋均勻銹蝕的前提下,推導(dǎo)鋼筋銹蝕后引起的混凝土徑向位移(銹脹位移)與鋼筋銹蝕率的關(guān)系。2、利用Midas Civil建立某PC等截面箱梁橋正常狀態(tài)下的整體有限元模型,分析在正常施工及運(yùn)營過程中不同荷載組合作用下箱梁正截面最大應(yīng)力狀態(tài),并在此基礎(chǔ)上對正截面受力最不利且縱向裂縫發(fā)生較多的梁段建立Ansys局部模型,分析該部分梁體底板橫向應(yīng)力及主拉應(yīng)力狀態(tài),得知在正常施工及運(yùn)營過程中底板不產(chǎn)生結(jié)構(gòu)受力裂縫,驗(yàn)證了本文重點(diǎn)分析鋼筋銹蝕引起PC等截面箱梁橋底板開裂的正確性。3、在正常狀態(tài)下有限元分析的基礎(chǔ)上,研究PC等截面箱梁橋底板縱向鋼筋銹蝕后底板混凝土應(yīng)力分布規(guī)律、開裂過程及不同開裂階段所需徑向位移和銹蝕率。(1)PC等截面箱梁橋底板縱向鋼筋銹蝕后,引起底板混凝土應(yīng)力增大,最先造成鋼筋周圍混凝土初始開裂。隨著鋼筋的不斷銹蝕,底板外側(cè)混凝土出現(xiàn)可見裂縫,鋼筋繼續(xù)銹蝕,內(nèi)部裂縫向外擴(kuò)展,外部裂縫向內(nèi)擴(kuò)展,最后裂縫沿著銹蝕鋼筋垂直或斜向貫通整個(gè)底板混凝土保護(hù)層。(2)角區(qū)及單根鋼筋銹蝕引起底板可見銹脹裂縫時(shí)所需徑向位移和銹蝕率更小,更易造成底板縱向可見銹脹開裂。(3)角區(qū)及多根鋼筋銹蝕時(shí)對橋梁結(jié)構(gòu)損傷更為嚴(yán)重,可能會(huì)造成底板混凝土保護(hù)層整塊或整體脫落。4、相同外界條件下,考慮運(yùn)營中荷載組合作用的PC等截面箱梁橋更容易產(chǎn)生底板可見縱向銹脹裂縫,建議從材料、設(shè)計(jì)、施工和管養(yǎng)四個(gè)方面采取相關(guān)措施進(jìn)行控制。
[Abstract]:Concrete cracking caused by steel corrosion is an important reason for durability failure of reinforced concrete bridge structure, especially for PC equal-section box girder bridge with more reinforcement on bottom slab in coastal environment, because of the high concentration of chlorine ion in the outside environment. The dry-wet alternating environment is obvious, it is easy to cause the internal reinforcement corrosion of concrete and cause the bottom plate to rust and crack. Moreover, the research on concrete rust expansion cracking at home and abroad is mainly aimed at the ordinary reinforced concrete members, but there is little research on the concrete rust expansion cracking which takes account of the load in the operation of bridges. Therefore, it is of great significance to study the corrosion cracking of concrete considering the load in bridge operation. Based on a PC equal-section box girder bridge in Fujian Province, this paper focuses on the longitudinal corrosion cracking of bottom slab found in the investigation of cracks, and theoretically analyzes the mechanism of concrete cracking caused by reinforcement corrosion. Under the assumption that the steel bar of PC equal-section box girder bridge is uniformly corroded, The relationship between the radial displacement (corrosion displacement) of concrete and the corrosion rate of steel bar caused by steel corrosion is derived. The integral finite element model of a PC box girder bridge under normal condition is established by using Midas Civil. The maximum stress state of normal section of box girder under different load combinations during normal construction and operation is analyzed. On the basis of this, the Ansys local model is established for the beam segment with the most unfavorable force on normal section and more longitudinal cracks. By analyzing the transverse stress and the main tensile stress state of the bottom slab of the beam body, it is known that there is no structural stress crack in the normal construction and operation process of the bottom slab. In this paper, the correctness of the cracking of PC box girder bridge caused by steel corrosion is verified. On the basis of the finite element analysis under normal condition, the stress distribution law of the bottom slab concrete after the corrosion of steel bar in the bottom plate of PC equal-section box girder bridge is studied. The radial displacement and corrosion rate required in different cracking stages of box girder bridges with different cracking stages are followed by the corrosion of longitudinal steel bars on the bottom slab of box girder bridges with the same section, which results in the increase of concrete stress in the bottom slab and the initial cracking of the concrete around the reinforcement. With the continuous corrosion of steel bars, cracks appear on the outside of the floor concrete, and the steel bars continue to corrode, the internal cracks extend outward, and the external cracks expand inward. Finally, the radial displacement and corrosion rate are smaller when the cracks are perpendicular or oblique along the vertical or oblique direction of the corroded steel bar through the whole bottom concrete protective layer, and the radial displacement and corrosion rate are smaller when the corrosion of the steel bar causes the corrosion crack of the bottom plate. It is more likely to cause more serious damage to the bridge structure in the longitudinal corrosion zone of the bottom plate and the corrosion of several reinforcing bars, which may result in the whole or integral shedding of the concrete protective layer of the bottom slab, under the same external conditions, Considering the load combination in operation, PC equal-section box girder bridge is more likely to produce longitudinal rust expansion cracks on the bottom plate. It is suggested that relevant measures should be taken from four aspects: material, design, construction and maintenance.
【學(xué)位授予單位】：長安大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：U441.4

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本文編號：1937428