无粘结预应力RPC吊车梁的开裂弯矩及裂缝分析
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无黏结部分预应力混凝土叠合梁刚度与裂缝宽度计算方法摘 要:本文在无黏结部分预应力混凝土叠合梁实验结果和理论分析的基础上,结合无黏结部分预应力混凝土梁已有的研究成果,同时考虑混凝土叠合构件的二阶段受力特性,提出了与现行《混凝土结构设计规范》(GB50010—2002)相适应的刚度及最大裂缝宽度计算公式。
通过与实验实测结果对比表明,公式计算精度较高,可满足工程设计要求。
关键词:无黏结部分预应力混凝土;叠合梁;刚度;裂缝宽度1 引言无黏结部分预应力混凝土叠合梁既具有预应力结构的特点,又具有叠合构件二阶段受力特性,预应力的存在可以有效消除叠合构件“刚度软化”的不利影响。
目前,在土木工程领域尤其是桥梁工程中应用日趋广泛。
因此,开展无黏结部分预应力混凝土叠合梁计算方法的研究,具有十分现实的意义。
2 无黏结部分预应力混凝土叠合梁变形计算方法对使用阶段已出现裂缝的无粘结预应力混凝土受弯构件,假定弯矩与曲率(或弯矩与挠度)曲线由双折直线组成,双折线的交点位于开裂弯矩cr M 处,可导得短期刚度的基本公式为: ⎪⎪⎭⎫⎝⎛--+=6.06.00114.06.0/1βββcrk cr c sM M I E B (1)式中,6.0和cr 分别为k cr M M /=0.6和1.0时的刚度降低系数。
取cr =0.85;6.0/1根据试验资料分析,取拟合的近似值)45.01)(07.03.026.1(/16.0f E γραλβ+++=。
将cr β和6.0/1β代入上式s B ,并经适当调整后即得到公式[1][2]:ωκκ)1(85.0cr cr oc s I E B -+= (2)在荷载短期效应组合作用下预应力叠合构件的短期刚度B s 可采用与预应力混凝土构件相同的公式计算,但要考虑叠合构件的受力特点。
将公式中的kcrM M 用kGk cr M W W M M 20101/-来代替,即kGk cr Gk k Gk cr cr M W W M M M M W W M M 2010110101//-=--=κ,0.6≤cr κ≤1.0 (3)式中:01W ——预制构件换算截面受拉边缘的弹性抵抗矩; 0W ——叠合构件换算截面受拉边缘的弹性抵抗矩;Gk M 1——预制构件、预制楼板和叠合层自重标准值在计算截面产生的弯矩值; k M ——叠合构件按荷载效应的标准组合计算的弯矩值,取k Gk k M M M 21+=; k M 2——第二阶段荷载效应标准组合在计算截面的弯矩值,取Q k G k k M M M 222+=,此处Gk M 2为面层、吊顶等自重标准值在计算截面产生的弯矩值;Qk M 2为使用阶段可变荷载标准值在计算截面产生的弯矩值。
吊车梁疲劳裂缝产生原因及加固方案[摘要]本文通过对一根损伤有代表性的吊车梁进行疲劳模拟实验,发现疲劳裂缝多出现在小车频繁移动的区域、轨道偏离导致卡轨严重的区域及轨道接头处产生冲击荷载区域。
得出卡轨力、冲击力、偏心荷载是影响吊车梁疲劳破坏的主要因素;此外翼缘与腹板交接处的角钢加固是一种行之有效的加固方案。
[关键词]吊车梁;加固;疲劳引言目前,许多大型工业厂房的重级工作制焊接钢吊车梁的上翼缘与腹板连接焊缝处出现纵向水平疲劳裂缝。
针对这种裂缝产生的原因及防治的方法,国内外专家持各种不同的观点[1~2]。
但直到目前为止,尚未见到能够有效制止这种裂缝的措施出台,我国现行的《钢结构设计规范》(GB50017-2003)也没有明确提出预防这种裂缝出现的具体的计算方法或构造措施。
本文基于作者通过对一根损伤有代表性的吊车梁进行了疲劳模拟实验,对裂缝产生的规律、原因、机理以及防治的方法提出一些自己的看法,供今后出现类似裂缝的已有焊接钢吊车梁的加固处理及新设计重级工作制焊接钢吊车梁的构造处理时参考。
1 吊车梁概况该吊车梁设有3台15t硬钩电磁吊车,为特重级(A8)工作制式。
吊车梁为工字形截面钢吊车梁,梁高1.3m,上下翼缘板厚25mm,宽700mm,腹板厚12mm。
设有制动梁、制动梁辅助桁架、制动板、下翼缘支撑及吊车梁与制动系统的垂直支撑。
2 实验目的及内容该吊车梁已产生较为严重的疲劳裂缝,为全面了解吊车梁疲劳裂缝的发展情况及防治措施是否有效,对吊车梁加固前后进行详细的应力应变实验分析。
照片1 吊车梁实验装置实验装置见照片1,吊车梁的裂缝情况及加载点位置如图1所示;实验前1#裂缝长93mm;2#裂缝长85mm;3#裂缝分为上下两叉,上侧裂缝长116mm,下侧裂缝长62mm;4#裂缝长275mm;5#裂缝长450mm;6#裂缝长630mm。
图1 吊车梁裂缝及加载点位置为了对比裂缝的延伸情况,实验前在1#、4#、5#裂缝末端打孔(直径5mm)。
预应力混凝土连续刚构梁腹板裂缝的成因分析及预防措施本文从混凝土材料性质、配筋影响、温度应力和施工质量4方面分析了预应力混凝土连续刚构梁腹板裂缝的成因,并从设计、施工及运营等方面提出了防止腹板裂缝产生的预防措施。
标签:连续刚构梁腹板裂缝成因预防措施0 引言预应力混凝土连续梁桥拥有简洁优美的外观、良好的使用性能及突出的跨越能力,在进行桥梁建设时其应用范围较广泛,而在城市桥梁和公路的建设中,连续刚构以其较低的工程造价、较大的大跨越能力、合理的受力及单一的结构等优势被广泛运用。
但工程病害也伴随着运营时长和连续刚构桥数量不断增加而出现,具体表现在:箱梁腹板出现程度不同的斜裂缝,其为45°左右。
混凝土构件裂缝与混凝土的构造特点及其材料性质、外力和施工环境等问题均有关联,所以较为复杂。
1腹板裂缝成因分析1.1 混凝土材料性质混凝土的徐变可能导致构件开裂。
混凝土徐变随受力时间的增长而逐步增加。
过大的徐变引起结构的附加被动内力,导致箱梁构件弯矩重分布,腹板的剪应力也随弯矩增大而增加,因而出现了腹板裂缝。
很大程度上徐变作用于短周期分段悬臂浇注结构,也不利于计算。
悬臂施工桥梁不同于支架浇注施工桥梁,很大一部分悬臂施工桥梁的静力荷载无法适应竣工后结构的承荷态势,转换为连续的结构后,其还仍要承受结构中产生的新的应力条件。
一般会造成预应力混凝土构件的挠度及计算应力和实际的差别较大,应提起重视。
1.2 配筋的影响1.2.1 预应力钢筋的应力松弛构件中预应力钢筋束的松弛效应会随服务时长的增加而越发明显,这是预应力混凝土构件的不足之处。
目前,低松弛钢绞线材料往往被广泛的用于施工,张拉过程的操作应根据规定进行,以使预应力损失降低。
然而施加大跨度梁预应力时,实际操作和规定的流程一般无法完全吻合,受徐变收缩的影响,且持荷受力时间过长,预应力损失还是不小。
应力松弛过大就会使腹板的主拉应力增大,若高于混凝土抗拉强度标准值便会引起开裂。
预应力混凝土结构裂缝产生原因及防治措施摘要:预应力混凝土结构张拉前由于梁中普通钢筋偏少、模板支撑方式不合适等原因会造成正截面裂缝,大面积多跨预应力混凝土结构施工阶段易出现剪切裂缝,在预应力传递区易出现主拉裂缝,应针对不同原因采取相应措施。
关键词:预应力;混凝土;裂缝;防治措施1引言为了避免钢筋混凝土结构的裂缝过早的出现,充分利用高强度钢筋及高强度混凝土的,可以设法在结构构件受荷载作用前,使它产生预应力来减小或抵消荷载所引起的混凝土拉应力,从而使结构构件的拉应力不大,甚至处于受压状态,这种构件就是预应力混凝土构件。
虽然预应力混凝土构件可以延缓混凝土构件的开裂,提高构件的抗裂度和刚度,并节约钢筋,减轻自重的效果,克服了钢筋混凝土的缺点,但是由于许多施工技术人员对预应力混凝土结构的性能尚未完全掌握,以致后浇带设置、模板的支撑与布置、模板拆除的时间与方式,仍然采用钢筋混凝土结构的方法;设计人员对预应力混凝土结构设计的特点还不完全了解,规范也缺乏相应的条文,有的设计只是简单地用预应力筋代替普通钢筋。
不少设计单位将预应力混凝土结构部分委托给预应力专业公司,无法进行综合考虑。
在采用泵送条件下,其收缩与水化热大大增加,约束应力裂缝很难避免,张拉前开裂,张拉后又不闭合,裂缝控制的难度更加困难。
预应力结构裂缝允许宽度是严格的,预应力筋腐蚀属“应力腐蚀”并有可能脆性断裂,预兆性较小,裂缝扩展速度快。
应当尽量避免贯穿性及纵深裂缝,如出现该种裂缝应采取化学灌浆处理来保证强度,即贯缝抗拉强度必须超过混凝土抗拉强度。
因此对裂缝的控制是很重要的。
本文叙述预应力混凝土结构裂缝原因及防治措施。
2有关裂缝的一些概念混凝土裂缝原因分析:在修补裂缝前应全面考虑与之相关的各种影响因素,仔细研究产生裂缝的原因,裂缝是否已经稳定,若仍处于发展过程,要估计该裂缝发展的最终状态。
对混凝土裂缝的调查和修补中,对调查的原则、普查、详查方法主要有:裂缝的现状调查(裂缝类型和宽度);有无病害(漏水、钢筋锈蚀);产生裂缝的经过(发生时间和过程);设计书的检查;施工记录的检查;根据混凝土钻芯检查构件的强度、厚度;荷载调查;中性化试验;钢筋调查(钢筋位置、细筋数量及有无锈蚀);地基调查;混凝土分析;荷载试验;振动试验。
浅谈预应力混凝土梁板裂缝的原因及预防措施在某高速公路的施工中,出现了20m预应力混凝土梁板竖向裂缝的现象,此事引起了技术人员的高度重视。
为此,对预制场预制的全过程进行了调查分析,查阅了有关试验资料,对施工工艺做了详细了解,找出了产生裂缝的原因,提出了改进措施,使预应力混凝土梁板表面裂缝得到了控制,有效的防止了混凝土表面裂缝的再次发生。
1、裂缝的产生梁板在混凝土浇注完成拆模后,沿连接筋竖向产生长度50~150mm,宽度为0.02~0.08mm的裂缝,凿开混凝土裂缝发现,裂缝深度在0~5mm之间,初步判定为收缩裂缝或温度裂缝,不影响梁板的正常使用。
但考虑预应力钢绞线放张后,有使混凝土暴露于易损伤环境的表面增加,这使混凝土早期老化,裂缝的产生使混凝土渗水性增大,严重降低混凝土的强度,从而影响其耐久性,并缩短其使用寿命。
2、原因分析2.1、原材料因素1)水泥采用P.042.5R,经检验符合规范要求。
水泥用量为500kg/m3。
高强度混凝土由于其水泥用量大多为450~600kg/m3,是普通混凝土的1.5~2倍。
这样在混凝土生成过程中由于水泥水化而引起的体积收缩即自缩就大于普通混凝土,出现收缩裂缝的机率也大于普通混凝土。
2)碎石采用金堂碎石,级配符合规范要求,压碎值8.3%3%,不符合规范要求,细度模数Mx=2.7,级配符合规范要求。
4)水采用井水,属饮用水。
5)减水剂为湛江生产的FDN-5,符合规范要求。
6)碎石和砂含泥量超标,对混凝土表面裂缝有一定影响,水泥用量过大,达到了规范要求的最高限,这是混凝土表面产生裂缝的主要因素。
2.2、设备因素经检查,张拉设备符合要求,台座地基满足要求,没有发现台座变形、位移、下沉现象。
2.3、施工工艺因素1)混凝土的拌制。
拌合设备是500型强制式搅拌机。
拌合时间为1min左右,时间过短,从而影响混凝土的均匀性,取其坍落度为3.5cm,判定水灰比超过了设计用量,水灰比过大,混凝土干缩量加大,产生干缩裂缝。
预应力混凝土梁板施工裂缝分析与预防摘要:通过对预应力空心板、预应力混凝土梁桥裂缝的成因,从内外因两个方面进行了全面分析,提出了避免裂缝出现的处理方法及处理措施。
关键词:混凝土施工裂缝预防1、概述近年来,预应力混凝土梁在公路建设发展很快,尤其在10M—20M跨度内的先张法预应力混凝土空心板梁的跨度在20M—40M预应力混凝土梁等结构形式相比,具有使用寿命长,小变形,成本低,施工方便,具有很强的竞争,正在建设中的烟台港莱州港区道路桥梁,渠道一般采用先张法预应力混凝土空心板。
在施工过程中的一些板梁在不同程度的开裂,维护,修理和增加成本,缩短了桥梁的使用寿命。
对钢筋混凝土裂缝产生的原因,质量缺陷,而且还与板梁的设计,施工质量,气候和环境的外部因素。
本文主要以莱州港公路梁板施工控制要点,并获得一些数据,裂缝产生的原因及防治,和同事探讨。
2、预应力混凝土板梁裂缝内部成因分析(1)内应力。
在混凝土构件收缩徐变及温度,将导致应力,在超静定结构的这种差异将导致外结合,因此这些具有约束力的诱导应力超过混凝土抗拉强度桥面裂缝,许多受此影响产生。
(2)普通钢筋用量不当。
钢筋或由于间距不足,导致裂缝宽度不能保持在允许范围之内,但也可能是钢筋混凝土局部过度或过密间距钢筋混凝土裂缝停止正常凝固收缩,这种情况主要发生在早期开裂。
(3)水泥的水化热作用。
混凝土在拌和、运输、振捣、凝结、硬化的过程中,水泥与水发生水化反应。
水化过程中释放出大量的热能,水化反应有两次升温和两次降温过程,内部温度升高,而板面温度因外界气温有所降低。
(4)混凝土的干缩作用。
混凝土在凝结、硬化过程中,仅很少一部分水分参加水化反应,而大部分水分逐渐蒸发,使混凝土体积产生干缩变形。
3、预应力混凝土板梁裂缝外部成因分析(1)混凝土局部应力过大。
预应力筋锚垫板下会产生很大的局部应力,周围混凝土易产生细微裂缝,此裂缝危害较小,但锚垫板下混凝土如不密实或养生不够则易产生较大裂缝,危害较大。
预制T梁裂缝原因分析与处理、预防措施苏仕平一、原因分析混凝土主要就是由多种脆性材料组成的非匀质材料,其抗压能力比较强,能够在很长时间内保持良好的状态,同时,没有很好的导热能力,抗拉强度低,容易发生变形和开裂。
T梁开始灌注混凝土的时候,外界环境和本身的一些因素都会对其产生一定的影响,促使在混凝土发生变形,这样的话,应力就有所产生了。
通常情况下,当混凝土的极限已经承载不了应力的时候,或者混凝土的极限变形值中已经不能容纳应力变形的时候,裂缝就会出现在梁体结构中。
T梁产生破坏的应力主要有温度应力、台座约束应力、台座变形应力。
还包含砂、石料的级配不良、石粉含量控制,配合比方面的水灰比、水泥用量、水泥比表面积、外加剂与水泥的适应性、在浇筑过程的浇筑方式、振捣方法、养生条件和风力、温度差等气候条件的影响。
无论是出于什么样的影响造成,针对裂缝发展机理也应该作为重点关注的工作内容,在施工适用的范围内,控制混凝土质量。
二、加强管理责任预制T梁质量控制是一个系统的工程,一定要保证每个施工环节的精细操作。
问题出现的关键,除了工序衔接上存在问题,更多的是责任心不强导致的。
目前,工期较紧,工作任务重,要想在规定的时间内保质保量的完成施工任务,务必要将T梁施工中的各个流程衔接理顺,严格执行技术交底和施工规范的要求,将制梁工作做到真正的流程化、规范化。
驻地办各岗位服务人员响应‘质量专题会’精神,各司其职,增强责任意识,严格做好每道工序旁站、巡视、技术指导工作,及时发现问题,及时通知整改,做到过程控制,而不是事后控制。
三、预防措施1.原材料控制细集料宜采用级配良好、颗粒洁净、质地坚硬,细度模数M = 2.5~3.0中砂,严格控制含泥量≯2%,石粉含量≯7%,亚甲蓝≯1.4%。
粗集料宜采用质地坚硬、级配良好、吸水率小的碎石,并控制含泥量≯1%,针片状含量≯5%,吸水率≯1%,最大粒径不宜超过25 mm。
水泥强度等级不宜低于42.5,宜选用比表面积较小硅酸盐或普通硅酸盐水泥。