混凝土箱梁橋開裂機(jī)理及控制

前言

　　鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁已廣泛應(yīng)用于各類公路與城市橋梁的建設(shè)中。過去的20多年，我國的橋梁建設(shè)雖然取得了長足的發(fā)展，但混凝土箱梁橋的裂縫問題始終沒有得到根本解決，以致一些工程技術(shù)人員片面地認(rèn)為混凝土連續(xù)箱梁橋裂縫不可避免，而一些從事管理養(yǎng)護(hù)的技術(shù)人員對裂縫則是談“裂”色變。隨著我國公路建設(shè)的逐步完善，橋梁工作者面臨更多的問題將是橋梁的養(yǎng)護(hù)和維修。因此，對于已建和在建的混凝土連續(xù)箱梁橋而言，今后一個較長的時期內(nèi)，若不從更深層次進(jìn)行探討和關(guān)注的話，仍將有可能出現(xiàn)各種各樣的裂縫。如何對混凝土箱梁橋出現(xiàn)的裂縫進(jìn)行分析和控制，是擺在當(dāng)今從事土木、交通和水利行業(yè)的廣大橋梁科技人員、設(shè)計、施工和建設(shè)管理技術(shù)人員的技術(shù)難題之一?！　”緯淖髡撸L期從事箱梁橋結(jié)構(gòu)的設(shè)計及空間分析理論、結(jié)構(gòu)非線性及試驗研究，先后承擔(dān)和完成了若干座大跨混凝土預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁橋、連續(xù)剛構(gòu)橋、斜拉橋的空間分析、設(shè)計咨詢、施工監(jiān)控及橋梁健康監(jiān)測方面的研究工作，對混凝土箱梁橋結(jié)構(gòu)的非線性理論和極限承載力有著深入系統(tǒng)的研究，同時取得了豐碩的成果，在國內(nèi)外學(xué)術(shù)刊物和國際會議上發(fā)表了多篇高水平的學(xué)術(shù)論文?！　】v觀全書，與同類已出版的論著比較，本書具有以下特色：書中系統(tǒng)地闡述了混凝土箱梁橋的發(fā)展過程和存在的問題，分別從荷載、變形、耐久性和施工的角度對裂縫進(jìn)行分類總結(jié)；從數(shù)值分析的角度詳細(xì)討論了混凝土箱梁橋開裂的基本理論和分析方法，介紹了混凝土箱梁橋的空間分析理論及實體退化單元系列；對混凝土箱梁橋的溫度荷載和溫度作用及水化熱效應(yīng)進(jìn)行系統(tǒng)的研究，通過橋梁的現(xiàn)場試驗研究和分析，提出空間溫度梯度模式，并分析了溫度作用效應(yīng)；針對變截面箱梁橋施工中箱梁底板崩裂的問題，提出了開裂的機(jī)理，揭示其破壞形態(tài)，給出了混凝土箱梁橋防崩簡化設(shè)計的方法。

內(nèi)容概要

鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁發(fā)展至今，已成為橋梁工程中最常用的結(jié)構(gòu)形式之一。本書在介紹近20年來我國混凝土箱梁橋設(shè)計、施工方法進(jìn)步及建設(shè)成就的同時，針對目前箱梁橋結(jié)構(gòu)空間受力復(fù)雜性、部分箱梁橋設(shè)計、施工人員對該類橋梁認(rèn)識的不足，及設(shè)計、施工、運(yùn)營過程中出現(xiàn)的各種形式的裂縫和病害，從科學(xué)性和實用性的角度出發(fā)，全面闡述了混凝土箱梁橋的裂縫及開裂的基本理論、混凝土箱梁橋溫度作用與溫度裂縫、預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋底板開裂的機(jī)理和控制技術(shù)，以幫助廣大橋梁設(shè)計和施工及建設(shè)管理的工程技術(shù)人員，對混凝土箱橋梁的開裂機(jī)理有一個正確的認(rèn)識，并采取相應(yīng)的防范措施、設(shè)計建造健康的橋，盡可能避免或限制裂縫的出現(xiàn)。本書是在作者10多年從事混凝土箱梁橋設(shè)計分析、理論與試驗研究、研究生教學(xué)及典型工程實踐的基礎(chǔ)上，結(jié)合部分國內(nèi)外有關(guān)箱梁橋的研究精心編著而成。    本書可作為從事土木、公路和市政交通及水利行業(yè)的橋梁設(shè)計、科研及養(yǎng)護(hù)管理部門工程師的參考書，也可供有關(guān)院校教師及研究生講授學(xué)習(xí)相關(guān)課程的參數(shù)。

書籍目錄

序前言第一篇　混凝士箱梁橋的裂縫及開裂分析的基本理論　第1章　混凝土箱梁橋的發(fā)展及存在的問題　　1.1　混凝土箱梁橋的發(fā)展　　1.2　混凝土箱梁橋的施工方法　　1.3　預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋的設(shè)計方法　　1.4　混凝土箱梁橋存在的問題　　參考文獻(xiàn)　第2章　混凝土箱梁橋結(jié)構(gòu)裂縫的類型及成因　　2.1　引言　　2.2　荷載引起的裂縫　　2.3　變形引起的裂縫　　2.4　材料劣化引起的裂縫　　2.5　施工質(zhì)量引起的裂縫　　2.6　本章小結(jié)　　參考文獻(xiàn)　第3章　混凝土箱梁橋的裂縫及非線性極限承載力研究現(xiàn)狀　　3.1　混凝土箱梁橋裂縫問題綜合研究　　3.2　預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋施工過程中底板崩裂概況　　3.3　預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋底板崩裂的初步分析　　3.4　箱梁橋底板崩裂的進(jìn)一步研究　　3.5　箱梁橋結(jié)構(gòu)非線性極限承載力研究現(xiàn)狀　　3.6　本章小結(jié)　　參考文獻(xiàn)　第4章　鋼筋混凝土箱梁開裂分析的基本理論　　4.1　鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)材料的本構(gòu)關(guān)系　　4.2　鋼筋與混凝土之間的黏結(jié)　　4.3　混凝土的破壞準(zhǔn)則　　4.4　混凝土開裂和鋼筋屈服后的處理　　4.5　本章小結(jié)　　參考文獻(xiàn)　第5章　混凝土箱梁橋的空間分析理論　　5.1　概述　　5.2　箱梁橋結(jié)構(gòu)空間分析方法　　5.3　實體退化單元模式　　5.4　組合單元模型　　5.5　預(yù)應(yīng)力效應(yīng)空間分析方法　　5.6　混凝土彈塑性本構(gòu)矩陣　　5.7　數(shù)值求解方法及步驟　　5.8　本章小結(jié)　　參考文獻(xiàn)第二篇　混凝土箱梁橋溫度作用與溫度裂縫　第6章混凝土箱梁橋溫度場及其試驗研究　　6.1　引言　　6.2　溫度場問題研究　　6.3　溫度場觀測試驗研究　　6.4　太陽輻射作用下溫度試驗數(shù)據(jù)觀測分析　　6.5　混凝土箱梁橋溫度場梯度分析　　6.6　本章小結(jié)　　參考文獻(xiàn)　第7章　混凝土箱梁橋溫度作用的數(shù)值分析　　7.1　概述　　7.2　箱梁橋溫度場數(shù)值計算的物理參數(shù)及模型　　7.3　有限元模型模擬的數(shù)值溫度場分析　　7.4　箱梁橋截面的溫度場及溫度梯度　　7.5　本章小結(jié)　　參考文獻(xiàn)　第8章　混凝土箱梁橋溫度作用效應(yīng)分析　　8.1　溫度應(yīng)力理論　　8.2　預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋溫度效應(yīng)分析　　8.3　預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋溫度效應(yīng)分析　　8.4　預(yù)應(yīng)力混凝土曲線箱梁橋溫度效應(yīng)分析　　8.5　本章小結(jié)　　參考文獻(xiàn)　第9章　混凝土箱梁橋水化熱及作用效應(yīng)分析　　9.1　概述　　9.2　混凝土水化熱溫度場的現(xiàn)場測試　　9.3　混凝土水化熱的數(shù)值模擬　　9.4　水化熱的溫度實測值與數(shù)值解比較分析　　9.5　本章小結(jié)　　參考文獻(xiàn)第三篇　預(yù)應(yīng)力混凝士箱梁橋底板開裂的機(jī)理與防治　第10章　預(yù)應(yīng)力混凝土變截面箱梁橋底板開裂的空間分析及設(shè)計參數(shù)影響分析　　10.1　豎向曲線預(yù)應(yīng)力筋作用機(jī)理及模擬　　10.2　典型預(yù)應(yīng)力混凝土變截面箱梁橋的分析　　10.3　影響因素分析　　10.4　本章小結(jié)　　參考文獻(xiàn)　第11章　預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋底板開裂非線性分析和破壞形態(tài)　　11.1　概述　　11.2　預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋底板開裂非線性分析　　11.3　預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋底板破壞機(jī)理與受力分析　　11.4　預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋底板開裂破壞形態(tài)　　11.5　本章小結(jié)　　參考文獻(xiàn)第四篇　混凝土箱梁橋開裂的控制技術(shù)與耐久性　第12章　混凝土箱梁橋裂縫的控制技術(shù)　　12.1　概述　　12.2　荷載裂縫控制技術(shù)及措施　　12.3　變形裂縫控制技術(shù)及措施　　12.4　高強(qiáng)泵送箱梁混凝土澆筑施工質(zhì)量及抗裂控制技術(shù)　　12.5　變截面連續(xù)箱梁橋底板開裂防治的設(shè)計方法　　12.6　變截面連續(xù)箱梁橋底板開裂的綜合防治　　12.7　裂縫的處理方法　　12.8　本章小結(jié)　　參考文獻(xiàn)　第13章　混凝土箱梁橋耐久性的病害分析及評估　　13.1　混凝土箱梁橋耐久性一般病害　　13.2　耐久性問題的成因——混凝土自身因素　　13.3　耐久性問題的成因——外部因素　　13.4　混凝土箱梁橋結(jié)構(gòu)耐久性的主要問題　　13.5　混凝土耐久性評估的方法　　13.6　混凝土構(gòu)件的耐久性評估流程　　13.7　工程應(yīng)用　　13.8　改善混凝土箱梁橋結(jié)構(gòu)耐久性的措施和建議　　13.9　本章小結(jié)　　參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　第1章混凝土箱梁橋的發(fā)展及存在的問題　　1.1混凝土箱梁橋的發(fā)展　　改革開放以來，我國公路建設(shè)事業(yè)快速發(fā)展，尤其是高速公路建設(shè)，從無到有。作為公路建設(shè)重要組成部分的橋梁建設(shè)也得到相應(yīng)發(fā)展，跨越大江（河）、海峽（灣）的長大橋梁相繼修建，一般公路和高等級公路上的中小橋、立交橋，形式多樣，工程質(zhì)量不斷提高，為公路運(yùn)輸提供了安全、舒適的服務(wù)。統(tǒng)計表明，近20年來修建的中等跨徑橋梁中，混凝土箱梁橋占絕大多數(shù)。箱梁橋根據(jù)截面型式和連續(xù)方式主要分為連續(xù)箱形梁橋、T形剛構(gòu)橋和連續(xù)剛構(gòu)橋?！　?.連續(xù)箱梁橋　　連續(xù)箱梁橋的跨越能力可從25～200m。當(dāng)跨徑較小時，直接采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，當(dāng)跨徑大于30m，一般采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。截面形式多采用箱形截面，能適應(yīng)各種使用條件，特別適合于預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁的正負(fù)彎矩配筋；嵌固在箱梁上的兩側(cè)懸臂板，其挑臂長度可以根據(jù)需要合理設(shè)計和變化；箱腹板間距也能視墩柱大小和受力進(jìn)行調(diào)節(jié)。此外，箱梁有較大的抗扭剛度，適用于各種地形或場地限制的獨柱墩和彎斜橋及變寬度橋?！　∠淞航孛嫱ǔＳ袉蜗鋯问?、單箱雙室或多箱多室等，早期多為矩形箱，后逐漸發(fā)展成具有斜腹板的梯形箱。箱梁橋沿縱向可以是變高度的，也可以是等高度的。從美觀和受力上看，連續(xù)箱梁一般布置成有較大中孔的三跨箱梁橋，同時采用變高度箱梁以適應(yīng)正負(fù)彎矩及剪力的變化，且外形美觀，多跨橋（三跨以上）當(dāng)采用等跨或頂推連續(xù)施工或移動模架法施工時一般采用等高箱梁較為合理?！　‰S著交通量的快速增長和車速的提高，人們出行希望有快速、舒適的交通條件，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋能適應(yīng)這一需要，它具有橋面接縫少、剛度大、整體性強(qiáng)，外形美觀，便于養(yǎng)護(hù)等特點?！　?0世紀(jì)70年代，我國公路上開始修建連續(xù)箱梁橋，隨著國家高速公路網(wǎng)及各城市交通基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，到目前為止，我國已建成了大量的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁和連續(xù)剛構(gòu)橋，2008年建成通車的蘇通長江大橋輔航道橋為主跨268m的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋，1991年12月杭州建成了一聯(lián)長度達(dá)1340m的錢塘江第二大橋，同時在廈門采用移動模架施工技術(shù)建成的主橋全長2070m的高集海峽橋等。

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