采用ECC混凝土增大RC箱梁截面提高抗剪强度研究

论文总字数：22677字

摘 要

上世纪90年代起，我国高速公路上修建了大量的混凝土桥梁。由于构造设计缺陷、承载力设计标准较低、超载以及长期疲劳作用等原因，混凝土开裂比较普遍，桥梁的刚度和承载能力退化严重，使用性能恶化。桥梁管养单位需要投入巨资对其进行维修加固改造，使其承载能力和正常使用性能满足使用要求。腹板对于RC箱梁桥而言是承受剪力的主要构件。由于RC箱梁桥腹板一般较薄，在实际运行中，腹板往往开裂严重，进而造成桥梁结构抗剪承载力急剧下降，威胁结构使用安全，急需进行抗剪加固处理。

课题研究了最基本的加固方法也就是增大截面加固法，通过喷射ECC混凝土来增大箱型截面梁的腹板厚度从而达到加固的目的。ECC混凝土要具备良好的应变-硬化性能、多缝稳态开裂性以及方便施工的性能。ECC混凝土性能受其配比影响较大，本次毕业设计进行了两次配比实验，初步确定了ECC配比的大致范围。在此基础上对实际桥梁的加固效果进行了数值模拟，结果显示通过喷射ECC混凝土来增大箱型截面梁的腹板厚度对桥梁的抗剪能力具有较好的加固效果。

关键词：ECC混凝土 配比实验 抗弯实验

RESEARCH ON INCREASING THE SECTION OF RC BOX GIRDER BY USING ECC CONCRETE TO IMPROVE ITS SHEAR STRENGTH

Abstract

In the 90's of last century, a large number of concrete bridges have been built on the highway in our country.Due to the structural design defects, low bearing capacity design standards, overloading and long-term fatigue and other reasons, concrete cracking is more common and the stiffness and bearing capacity of the bridge deterioration is serious and the use of performance is getting worse.Bridge pipe support units need to invest heavily in its maintenance and reinforcement of the transformation, so that the carrying capacity and the normal use of performance to meet the requirements of the use.For RC box girder bridge, the web is subjected to shear the main components. Due to the webs of RC box girder bridge is generally thin, in the actual operation of the web often severe cracking, causing the bridge structure shear bearing capacity of a sharp decline, threat structure safety,.There is an urgent need for shear reinforcement.

My graduation design is about the most basic method which is to reinforce the section reinforcement method.The method is using the injection of ECC concrete to increase the thickness of the box girder web to achieve the purpose of strengthening.ECC concrete should have good strain hardening performance, the performance of ECC concrete is greatly influenced by the ratio of crack resistance and convenient construction.The graduation design includes two experiments and obtains the initial determination of the ECC ratio of the general range.On this basis, the reinforcement effect of the actual bridge is simulated. The results show that the shear capacity of the box section beam with the injection of ECC concrete to increase the thickness of the box girder has a better effect on the shear strength of the bridge.

KEY WORDS: ECC concrete Proportioning experiment Bending test

目录

摘 要 1

Abstract 1

第一章 绪论 4

1.1 引言 4

1.2 ECC混凝土材料开发及应用现状 4

1.3 设计课题的工程背景 5

1.3.1 桥梁概况 5

1.3.2 病害情况 7

1.3.3 病害原因 7

1.4 课题设计的目的及内容 7

第二章 实验原理及过程 7

2.1 ECC混凝土配比实验 8

2.1.1 实验准备 8

2.1.1.1 水泥 8

2.1.1.2 石英砂 8

2.1.1.3 粉煤灰 8

2.1.1.4 硅灰 9

2.1.1.5 高效减水剂 9

2.1.1.6 PVA纤维 11

2.1.1.7 水 12

2.1.2 实验配比 12

2.1.3 实验设备 12

2.1.3.1 小型卧式水泥搅拌机 12

2.1.3.2 混凝土振动台（规格为1000mm*1000mm） 13

2.1.3.3 混凝土试模 13

2.1.3.4 其他器具 ：电子秤，水桶，泥铲。 14

2.1.4 实验步骤 14

2.1.5 实验注意事项 14

2.1.6 试件的制作和养护 15

2.2 薄板四点弯曲试验 15

2.2.1 实验方案 16

2.2.2 实验设备仪器 16

2.2.3 实验准备及过程 18

2.2.4 实验结果 19

2.2.5 实验数据处理 20

2.2.5.1 两次配比实验结果比较 20

2.2.5.2 初步结论 22

第三章 理论分析 22

3.1 模型的建立 22

3.2 对该桥加固前抗剪承载能力的模拟 22

3.3 加固方案 23

3.4对该桥加固后抗剪承载能力的模拟 24

总结与展望 25

4.1 总结 25

4.2 展望 26

致谢 27

参考文献（References）： 27

第一章 绪论

1.1 引言

由于建筑混凝土、预应力混凝土箱梁具有抗弯刚度大、整体性好、连续性好等诸多优点，所以经常用于连续梁和连续刚构桥。国内外的桥梁结构，箱形截面桥占多数。箱型梁顶底板面积较大，对抗负弯矩有重要的作用，并且可采用框架结构、悬臂施工等多种方法进行施工以满足配筋要求，箱形截面形式对于预应力混凝土结构是非常有利的。更重要的是，RC箱梁的设计理论与计算方法已经相当成熟，预应力混凝土箱梁桥在实际工程中得到广泛的应用。正因如此，预应力箱梁桥中存在的问题需要得到解决。

上世纪90年代起，我国高速公路上修建了大量的混凝土桥梁。由于构造设计缺陷、承载力设计标准较低、超载以及长期疲劳作用等原因，混凝土开裂比较普遍，桥梁的刚度和承载能力退化严重，使用性能恶化。桥梁管养单位需要投入巨资对其进行维修加固改造，使其承载能力满足使用要求并能正常使用。对于RC箱梁桥而言，腹板是承受剪力的主要构件。由于RC箱梁桥腹板一般较薄，在实际运行中，腹板往往开裂严重，进而造成桥梁结构抗剪承载力急剧下降，结构很容易破坏，因此需要抗剪加固处理。

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