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1、本科毕业设计题目1钢筋混凝土简支梁桥病害成因分析及加固方案设计引言研究区内某新建的四座钢筋混凝土跨河桥梁，桥跨结构为3孔跨径13米的钢筋混凝土简支空心板构成。该桥按荷载标准汽车-超20、挂车-120设计，全桥截面为双幅，共宽25.5米，每幅宽 防撞墙。每孔每幅桥跨结构由12块空心板预制装配而成，桥面板上现浇厚钢筋混凝土铺装层及厚的沥青混凝土面层。下部结构为柱式墩，肋式台。桥面板现场预制后，板梁出现了程度不同的早期裂缝，导致施工过程的一度中断。本文结合实际工程情况，分析了导致13米钢筋混凝土预制空心板构件早期裂缝出现的原因，并结合数值计算结果，解决了具体工程问题，还对设计、施工及设计规范提出了建
2、议。工程概况四座钢筋混凝土桥梁设计完成于2003年初，作为主要承重构件的桥面板是按照标准图集设计的13米普通钢筋混凝土空心板，截面形式如图1.1所示。板长12.96米。计算跨度12.60米。混凝土强度等级为级，中板、边板跨中截面受拉区均配有主筋1422，梁底板主筋图1.1 13米中板、边板截面尺寸图 (单位：cm)保护层为，跨中截面受压区配筋：中板510，边板710。桥面为复合铺装，厚级钢筋混凝土加厚沥青混凝土。绞缝如图2所示，绞缝混凝土为，13米钢筋混凝土预制板设计预拱度为。预制空心板制作开始于同年六月下旬，预制场中13m普通钢筋混凝土空心板在制梁台上前7天，即移梁前未发现裂缝,移梁悬吊过程
3、中肉眼亦未发现板底有横向裂缝。移梁后放置在枕木上,枕木位于13m板的理论支座线处(此时计算跨度为12.60m),此时也未发现底板有横向裂缝。但存梁12d后,发现边板底部集中在跨中部位有横向裂纹,并延伸至侧边一定的高度,裂缝宽度约0.010.20mm,而后稳定。现场观测还发现边板开裂情况比中板严重，其裂缝的条数较中板多，开裂的宽度亦较中板大。图1.2 绞缝尺寸图要求钢筋混凝土简支梁桥病害成因分析及加固方案设计参考资料：小桥扫描图纸（jpg格式）参考书目：桥梁检测与加固 课本本科毕业设计题目2某高速公路段钢筋混凝土圆管涵开裂原因分析及预防措施一、工程概况丹东至拉萨国道主干线老爷庙至集宁段高速公路2
4、002年12月开工建设，老集段项目路线全长89.338公里，项目概算总投资18.64亿元，其中利用世行贷款1亿美元，为双向四车道、全封闭、全立交高速公路。丹东至拉萨国道主干线老爷庙至集宁段高速公路起点位于蒙冀交界处的老爷庙，途径兴和县、甲坝子、巴音塔拉，终点在乌兰察布盟集宁市南郊，西与在建的集（集宁）呼（呼和浩特）高速路段相接，东与北京至老爷庙高速路段相接。老集段建设工期为3年。届时呼和浩特至北京490公里高速公路将全线贯通，驱车青城到京城仅需4-5个小时。图1.1 管涵裂缝示意图2004年4月，施工人员发现，研究区内的部分圆管涵，盖板涵，通道涵和通道桥均发生不同程度的裂缝1。其中圆管涵的开裂
5、位置示意图如图1.1，现场拍摄的照片如图1.2，图1.3。图1.2 管涵底部裂缝现场照片图1.3 管涵顶部裂缝现场照片二、开裂原因初步分析根据国内外专家学者对圆管涵开裂原因的研究，并参考各类文献，我方经初步分析认为：该圆管涵的开裂大致有以下几种原因造成：a) 施工方面的原因b) 设计方面的原因c) 温度荷载的影响d) 混凝土收缩的影响2.1施工方面的原因 造成圆管涵开裂的施工原因主要可能为以下两个方面：(1) 没有严格按照涵洞施工技术规范施工，填土压实不充分、土壤密实度不够、导致土压力集中系数过大；(2) 在填土高度很小的时候就通行大型压路机对填土进行压实，此时压路机荷载的扩散范围不大，导致圆
6、管涵承受过大的压力而被压裂。根据我方现场所观测到的裂缝形态（即裂缝不是发生在管顶和管底而是发生在与管顶和管底成一定角度的位置），我们推测该裂缝是由于施工时涵管两边填土压实不同步，即先压实一边再压实一边，单边受压开裂而造成的。2.2设计方面的原因 设计方面的原因归纳起来有以下几种，破坏的原因有其中一种或是几种的组合。2.2.1 设计荷载考虑不周 一般情况下设计涵洞的外力为填土竖向压力和车辆荷载产生的竖向压力和土的侧压力。事实上的荷载还与施工方法（填土法，开槽法，顶推法等）有关。在新建公路施工中，常用填土法修建涵洞，当涵洞安装完工厚，分层填注路基，涵洞上的竖向土压力和水平推力逐渐增加，由于涵洞顶填
7、土高度小于邻近路堤高度，产生的沉降小，因沉降差导致涵洞顶土柱和周围填土间产生摩擦力，增加了涵洞上的压力，因此刚性涵洞上的压力总是大于洞顶土柱重力，填土越高，产生的摩擦力越大，涵洞上的压力就越大3。所以设计人员往往忽略这种摩擦力。2.2.2 忽略了填筑材料的影响涵顶填筑材料的不同对涵洞的竖向压力是不同的，一般情况下，涵洞都是按涵顶填筑材料为一般粘性土的容重18KN/m3来进行设计的。但是在实际施工中，涵顶填石是难免的。比如，老集段高速公路的填土为中砂，容重较一般填土要大，为20.8KN/m3，这无疑给涵洞的竖向力比原设计要提高约15左右，由于实际压应力大于设计压应力，致使设计涵洞受力构件强度及刚
8、度不足，于是产生塑性变形，最终产生破坏。 2.2.3 设计套用标准图不当在涵洞设计工程中，经常套用标准图，但标准图不适用于高填方区，盲目套用肯定会造成质量隐患或是质量事故，所以高填方区涵洞必须经结构计算，不能套用标准图。2.3温度荷载的影响混凝土经过人工和天然冷却后，初始水化热和浇筑温度的影响已完全消失，温度完全由气温变化来决定。由于混凝土的导热系数较小，在外表温度急变的情况下，内部温度的变化存在明显的滞后现象，导致每层混凝土所得到或扩散的热量有较大的差异，形成非线性分布的温度状态。影响混凝土温度分布的外部因素主要是大气温变化引起，一般可分为日照温度荷载、骤然降温温度荷载及年温度荷载三种类型。
9、表2.1 温度荷载特点 特点温度荷载主要影响因素时间性作用范围分布状态对结构影响复杂性日照温度太阳辐射短时急变局部性不均匀局部应力大最复杂骤然降温强冷空气短时变化整体较均匀应力较大较复杂年温变化缓慢温度长期缓慢整体均匀整体位移大简单老集段高速公路位于内蒙古地区，昼夜温差大，在涵管的内外壁之间就形成了温度梯度，从而产生温度应力。这种温度应力在温差很大的地区将变得很关键。由于年温变化时长期缓慢的，而且温度场成均匀分布，对结构的局部应力影响较小。因此下面的分析中将忽略年温的作用，而仅仅考虑最大温差的影响。2.4混凝土收缩的影响 混凝土结硬以后,随着表层水分逐步蒸发,温度逐步降低,混凝土体积减少,称为
10、缩水收缩(干缩)。因混凝土表层水分损失快,内部损失慢,所以产生表面收缩大、内部收缩小的不均匀收缩,表面收缩变形受到内部混凝土的约束,致使表面混凝土承受拉力,当表面混凝土承受的拉力超过其抗拉强度时,便产生收缩裂缝。混凝土硬化后收缩主要就是缩水收缩。另外，混凝土内钢筋对混凝土收缩的约束比较明显,混凝土表面容易出现龟裂裂纹。三、要求建立圆管涵病害分析的力学模型,定量地分析了圆管涵在不同填土状况、温差荷载、混凝土收缩徐变等作用下的应力分布规律，揭示了圆管涵裂缝产生的原因，并提出合理的预防措施。为合理诊治及防治高寒干旱地区圆管涵裂缝病害提供了设计及施工依据。本科毕业设计题目3钢筋混凝土预制空心板早期裂缝
11、分析及极限承载能力验算引言：研究区内某新建的四座钢筋混凝土跨河桥梁，桥跨结构为3孔跨径13米的钢筋混凝土简支空心板构成。该桥按荷载标准汽车-超20、挂车-120设计，全桥截面为双幅，共宽25.5米，每幅宽 防撞墙。每孔每幅桥跨结构由12块空心板预制装配而成，桥面板上现浇厚钢筋混凝土铺装层及厚的沥青混凝土面层。下部结构为柱式墩，肋式台。桥面板现场预制后，板梁出现了程度不同的早期裂缝，导致施工过程的一度中断。本文结合实际工程情况，分析了导致13米钢筋混凝土预制空心板构件早期裂缝出现的原因，并结合数值计算结果，解决了具体工程问题，还对设计、施工及设计规范提出了建议。工程概况四座钢筋混凝土桥梁设计完成
12、于2003年初，作为主要承重构件的桥面板是按照标准图集设计的13米普通钢筋混凝土空心板，截面形式如图1.1所示。板长12.96米。计算跨度12.60米。混凝土强度等级为级，中板、边板跨中截面受拉区均配有主筋1422，梁底板主筋图1.1 13米中板、边板截面尺寸图 (单位：cm)保护层为，跨中截面受压区配筋：中板510，边板710。桥面为复合铺装，厚级钢筋混凝土加厚沥青混凝土。绞缝如图2所示，绞缝混凝土为，13米钢筋混凝土预制板设计预拱度为。预制空心板制作开始于同年六月下旬，预制场中13m普通钢筋混凝土空心板在制梁台上前7天，即移梁前未发现裂缝,移梁悬吊过程中肉眼亦未发现板底有横向裂缝。移梁后放
13、置在枕木上,枕木位于13m板的理论支座线处(此时计算跨度为12.60m),此时也未发现底板有横向裂缝。但存梁12d后,发现边板底部集中在跨中部位有横向裂纹,并延伸至侧边一定的高度,裂缝宽度约0.010.20mm,而后稳定。现场观测还发现边板开裂情况比中板严重，其裂缝的条数较中板多，开裂的宽度亦较中板大。图1.2 绞缝尺寸图要求通过对13m预制空心板梁结构构件早期裂缝产生机理的理论解析，建立预制板构件病害分析的力学模型,分析预制板构件在自重荷载、水化热、混凝土收缩徐变等荷载组合作用下的应力分布规律，揭示了预制构件出现早期裂缝的原因，并对早期裂缝构件的桥面板结构承载能力进行评定。提出了高寒干旱地区从设计及施工角度上防治预制板构件早期裂缝病害的有效措施。
