斜拉橋混凝土索塔開裂機理及生命周期抗裂性能研究

我國斜拉橋數(shù)量已居世界之首，索塔是斜拉橋中重要的受力構(gòu)件，調(diào)查表明，現(xiàn)役斜拉橋中大部分混凝土索塔在施工和運營期間發(fā)生開裂，不僅影響結(jié)構(gòu)使用壽命，還埋下了嚴(yán)重的安全隱患。項目通過對斜拉橋混凝土索塔的裂縫調(diào)研，分析了各類型索塔裂縫的產(chǎn)生原因，建立了斜拉橋混凝土索塔裂縫層次模型，初步建立了斜拉橋混凝土索塔典型開裂的病害資料庫；針對可能導(dǎo)致斜拉橋混凝土橋塔開裂的各種因素，分別建立了相應(yīng)的精細化有限元分析方法，包括施工期水化熱、溫度、預(yù)應(yīng)力、收縮徐變等，探明了典型索塔開裂機理和各因素影響規(guī)律；通過將裂縫控制等正常使用性能納入結(jié)構(gòu)可靠性及生命周期性能分析框架，提出了混凝土索塔開裂可靠度分析方法、生命期性能退化分析方法及性能退化分析修正理論，建立了適用于斜拉橋混凝土索塔生命期開裂的可靠度分析方法；通過引入生命周期性能優(yōu)化理念，對控制混凝土索塔開裂的措施進行優(yōu)化，提出了斜拉橋混凝土索塔生命周期檢測優(yōu)化理論及維護優(yōu)化理論，建立了提高索塔生命期抗裂性能的方法與措施。上述研究對在役斜拉橋的設(shè)計與管養(yǎng)，及制定相關(guān)的規(guī)范條文，指導(dǎo)橋塔設(shè)計，減少工程事故，提高結(jié)構(gòu)使用壽命，具有深遠的理論意義和工程價值，還將產(chǎn)生很大的經(jīng)濟和社會效益。 2100433B

我國斜拉橋數(shù)量已居世界之首，索塔是斜拉橋中重要的受力構(gòu)件，調(diào)查表明，現(xiàn)役斜拉橋中大部分混凝土索塔在施工和運營期間發(fā)生開裂，不僅影響結(jié)構(gòu)使用壽命，還埋下了嚴(yán)重的安全隱患。本項目擬通過現(xiàn)役混凝土橋梁的裂縫調(diào)查，統(tǒng)計分析常見裂縫的類型和形式；通過非線性有限元方法仿真分析模擬開裂過程，揭示開裂機理和裂縫擴展規(guī)律；通過抗裂可靠度研究，為結(jié)構(gòu)抗裂性能的度量和預(yù)測提供合理的理論依據(jù)；通過參數(shù)分析，探明影響開裂的主要參數(shù)，提出防止開裂的應(yīng)對措施；通過綜合考慮抗裂應(yīng)對措施的效用和經(jīng)濟指標(biāo)，對索塔生命周期性能進行優(yōu)化，為修訂相關(guān)規(guī)范條文及斜拉橋設(shè)計、管養(yǎng)決策提供理論依據(jù)。研究成果具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價值。

抗裂貼加筋作用

抗裂貼表面的高強度耐高溫織物具有較大抗拉強度，，能有效抵抗層間裂縫處拉應(yīng)力，限制裂縫寬度發(fā)展，起到了加筋的作用，提高了瀝青路面局部結(jié)構(gòu)層的抗拉強度。

抗裂貼消能緩沖作用

抗裂貼中的聚合物是具有一定粘彈性的材料，并有良好的低溫柔韌性，鋪設(shè)在瀝青路面層間，相當(dāng)于設(shè)置了在一定的低溫條件下也具有良好粘彈性的復(fù)合層，裂縫處的拉應(yīng)力通過良好粘彈性復(fù)合層的擴展并逐漸衰減到更寬范圍，能起到吸收拉伸能量的作用。

抗裂貼隔水防滲作用

抗裂貼鋪設(shè)在層間裂縫表面，形成一個完整的隔水防滲層，可隔斷雨雪水下滲路徑，從而減少路面水損害。

抗裂貼自粘性能

該產(chǎn)品具有自粘性，施工很方便，揭去隔離膜后直接粘結(jié)到裂縫部位，采用小型壓實設(shè)備穩(wěn)壓后，與路面粘結(jié)更加牢固，無推移，能夠滿足上層瀝青混合料攤鋪施工要求。

將抗裂貼貼于產(chǎn)生裂縫或剝落的瀝青混凝土面，能減少并阻隔其作用于路面的溫縮應(yīng)力，因此也減少了裂縫反射穿過面層的趨勢，鋪設(shè)與路面因其將基層與上部磨耗層隔離開來，從而使上面層免受多向位移及剪切應(yīng)力的影響，用于公路、橋梁、機場。