应力产生范文（精选8篇）
应力产生 第1篇
1 残余应力产生原理
残余应力是在无外力作用时,以平衡状态存在于物体内部的应力。如下面这个例子,如图1所示,设有3个弹簧,图1a)是自由状态,图1b)是用刚性板将弹簧的上下两端连接起来的状态,此时并没有从外部施加作用力,而各弹簧之间却产生了相互作用力。如果各弹簧的长度分别为l1,l2,l3,弹簧系数分别为c1,c2,c3,刚性板连接后的长度为l,则各弹簧上产生的力p1,p2,p2分别为:
p1=c1(l-l1);p2=c2(l-l2);p3=c3(l-l3)。
其中,p1,p3为正值是拉应力;p2为负值是压缩力;p1,p2,p3在各弹簧中产生的应力为残余应力。由p1+p2+p3=0,说明残余应力是以平衡状态存在于物体内部。
2 焊接残余应力的概念
焊接构件由焊接而产生的内应力称为焊接应力,按作用时间可分为焊接瞬时应力和焊接残余应力。焊接过程中,某一瞬时的焊接应力称为焊接瞬时应力,它随时间而变化;焊后残留在焊件内的焊接应力称为焊接残余应力[3,5]。
3 焊接残余应力产生的原因及影响因素
焊接残余应力产生的主要原因是由焊接过程中不均匀加热所引起的。焊接应力按其发生源来区分,有如下3种情况:1)直接应力。这是进行不均匀加热和冷却的结果,它取决于加热和冷却时的温度梯度,是形成焊接残余的主要原因。2)间接应力。这是由焊前加工状况所造成的应力。构件若经历过轧制或拉拔时,都会使之具有此类残余应力。这种残余应力在某种场合下会叠加到焊接残余应力上去,而在焊后的变形过程中,往往也具有附加性的影响。另外焊件受外界约束产生的附加应力也属于此类应力。3)组织应力。这是由组织变化而产生的应力,也就是相变造成的比容变化而产生的应力。它虽然因含碳量和材料中其他成分不同而异,但一般情况下,这种影响必须要加以考虑的是发生相变的温度和平均冷却速度。
焊接应力的产生和发展是一个随加热与冷却而变化的材料热弹塑性应力应变动态过程。以熔焊方法为例,影响这一过程的主要因素有以下两个方面:
1)材料物理特性和力学性能的影响。一些常用材料的热物理特性在给定的温度T区间的平均值见表1。热导率λ,比热容c,密度ρ或由这几个参数联合表示的热扩散率α=λ/cρ,以及热焓S是影响焊接温度场分布的主要物理参数。线膨胀系数a随温度的变化则是决定焊接热应力、应变的重要物理特性。
2)不同类型焊接热源的影响。焊接时的热输入是产生焊接应力的决定性因素。焊接热源的种类、热源能量密度的分布、热源的移动速度、被焊接件的形状与厚度都直接影响着热源引起的温度场分布,因而也改变着焊接残余应力的分布规律。
4 焊接残余应力的消除方法[5]
由于构件中残余应力的不良影响,科技人员针对构件中残余应力的控制与消除做了大量的工作:1)通过改善加工工艺参数,尽量减少残余应力;2)提出一些消除残余应力的措施。
4.1 热处理法
用热作用消除残余应力与蠕变和应力松弛现象有密切的关系。热处理法是将焊接构件整体或局部以一定的加热速度加剧到A1相变点以下适当温度,数小时或数日的长时间保温,然后再进行缓冷的过程。这种方法不仅能消除焊接残余应力,而且还能使大多数钢的焊接区材质得到改善。
4.2拉伸法
这是在构件的断面上,仅仅施加均匀的拉应力使之产生塑性变形,它的方向与焊接时压缩塑性变形相反,并由此而使应力得到松弛的方法。
4.3振动法
这种方法是把小构件安装在适当的台上并给予振动,对大型构件可直接将振动设备夹固在适当支撑的构件上进行振动,振动的大小需根据焊件的重量和几何形状等因数来确定。根据有关资料,振动应力在20 MPa～35 MPa的范围内振动效果最佳。这种处理方法的优点在于设备投资不到热处理的10%,生产费用为热处理的10%左右,节约能源98%以上。
4.4爆炸法
爆炸处理消除焊接残余应力是近30年来出现的一种新的消除残余应力工艺。我国从20世纪80年代初进行此项技术的研究和应用推广工作,已经取得了较好的社会经济效果。这一方法是用适当的炸药以适当的方式在焊接构件上的焊接残余应力区内引爆,利用爆炸冲击波的能量使残余应力区产生塑性变形,从而达到减少或消除残余应力的目的。研究证明,爆炸处理不仅可以完全消除焊接区残余拉应力,如果需要还可以在焊接区造成残余压应力。
5结语
1)伴随焊接过程的进行,会在焊接构件的内部产生自相平衡的内应力。根据作用时间可分为焊接瞬时应力和焊接残余应力。2)焊接残余应力产生的主要原因是由焊接过程中不均匀加热所引起的。按其发生源来区分可分为直接应力、间接应力、组织应力。焊接残余应力一般主要是由直接应力造成的。3)以熔焊方法焊接的构件,其焊接残余应力的大小和分布主要与材料物理特性和力学性能、不同类型焊接热源等有关。4)焊接残余应力在焊接结构中普遍存在,只要采用适当的处理方法是可以减小或消除的。
摘要：在分析残余应力产生原理的基础上,介绍了焊接残余应力的概念,并探讨了焊接残余应力产生的原因及其影响因素,提出了消除焊接残余应力的方法,指出研究和测量构件中残余应力对生产和科学试验具有重要意义。
关键词：焊接,残余应力,物理特性
参考文献
[1]程书力.基于温度和应力场的焊接残余应力数值分析[D].南昌:南昌大学建筑工程学院硕士学位论文,2007.
[2]陈会丽,钟毅,王华昆,等.残余应力测试方法的研究进展[J].云南冶金,2005,34(3):123-124.
[3]佘昌莲.焊接结构的残余应力研究[D].武汉:武汉理工大学交通学院硕士学位论文,2006.
[4]翟晓鹏,张系斌,刘泰凤.T型钢节点焊接残余应力及变形研究[J].山西建筑,2007,33(8):57-58.
[5]宋天民.焊接残余应力的产生与消除[M].北京:中国石化出版社,2004.
应力产生 第2篇
先张法预应力轨枕裂纹产生原因及解决方案
对混凝专轨枕裂纹产生的.原因进行了模型计算分析,从钢构、过程控制等方面进行了探讨,同时提出可行性解决方案,从而减少轨枕外部和内部裂纹,以提高混凝土轨枕的耐久性.
作 者：梁凤庆 LIANG Feng-qing 作者单位：中铁六局北京丰怀轨枕有限公司,北京,101408刊 名：山西建筑英文刊名：SHANXI ARCHITECTURE年，卷(期)：200935(3)分类号：U213.3关键词：预应力混凝土轨枕 裂纹 解决方案 耐久性
浅析焊接残余应力的产生及影响 第3篇
关键词：焊接残余应力,成因,对焊接结构的影响
0 引言
焊接应力即是在焊接结构时由于焊接而产生的内应力, 它可以依据产生作用的时间被分为焊接瞬时应力和焊接残余应力。所谓焊接瞬时应力是指在焊接的过程中某一个焊接瞬时产生的焊接应力, 它是会跟着时间的变化而发生变化的, 而在焊接之后, 某一个受到焊接的焊件内还残留的焊接应力被称为焊接残余应力。
1 产生焊接残余应力的原因
之所以会产生焊接残余应力, 主要是由于焊件在焊接的过程中所受到的加热是不均匀的。按照焊接残余应力的发生来源, 可将焊接残余应力分为直接应力、间接应力和组织应力三种。
(1) 直接的焊接应力是焊接残余应力所产生的最主要的原因, 它是受到不均匀的加热和冷却之后所产生的, 根据加热和冷却时的温度梯度而发生变化。
(2) 间接的焊接应力则是焊件由于焊前的加工状况造成的应力。焊件在受到轧制和拉拔时会产生一定的残余应力。间接的残余应力如果在某一种场合下叠加到焊接的残余应力上去, 焊件受到焊接发生变形, 也会将其影响附加到焊接残余应力上去。而且, 焊件一旦受到外来的某一种约束, 产生相应的附加应力, 也属于间接应力的范畴。
(3) 组织应力也就是由相变造成的比容变化而产生的应力, 它的产生是由于焊件的组织发生了变化。虽说组织应力会由于含碳量和材料其他成分的不同而产生差异, 但我们一般都会将其所产生的影响进行分析研究。
2 焊接残余应力会对焊接结构产生哪些影响
焊接是一个局部的受热不均匀、冷却不均匀的过程, 加之受焊缝和靠近焊缝的温度场的影响, 焊件的内部会有大小不同、分布不均匀的残余应力—应变场。如果焊件焊接结构的残余应力以及焊件的载荷的工作应力发生叠加现象, 焊件就会遭受二次变形、残余应力也会重新进行分布, 这会造成焊接结构的刚性和尺寸的稳定性变差;受温度和介质的共同作用的影响, 焊接结构和接头会产生较大的疲劳, 容易断裂、受应力腐蚀会裂开、在高温下会蠕变开裂。随着新技术的发展, 现代的大工业生产也发生了新的变化, 对于焊接技术有了新的要求, 焊接技术有了质量高、经济性高还要可靠性高的三高要求。而焊接残余应力与变形又是对构件的结构性能、安全可靠性有直接影响的, 所以我们也要对焊接残余应力加强注意。
2.1 对焊接结构的刚度产生影响
当焊接结构的外载产生的应力σ与某个区域的残余应力相互叠加, 且叠加的程度到达屈服点fy时, 该区域的材料便会因为受压过大而造成局部的塑性变形, 对外界的承受能力丧失, 焊接结构的有效的截面积变小, 结构的刚度也变小。在对一些焊接结构的焊缝进行火焰校正时, 由于结构的焊缝有横向和纵向的, 产生的残余拉伸应力就会有相对来说较大的截面拉伸应力, 这会影响到结构的刚度而不会影响结构的长度。如果火焰校正的火焰过大, 焊接梁的加载刚度和卸载回弹会变弱, 这对于某些尺寸精确度和稳定性有较高要求的结构影响是极大的。
2.2 对结构的受压杆件的稳定性产生一定影响
当焊接结构的外载产生的应力σ与某个区域的残余应力相互叠加, 且叠加的程度到达屈服点fy时, 不但结构的截面承受外界压力的能力丧失, 结构杆件的稳定性也会受到影响。残余应力是构件受外界的压力、外界的温度等因素的影响而产生的不稳定的应力状态, 构件局部受损变形, 甚至会有整个构件变形的可能。构件的稳定性和残余应力有着这样的关系:构件的使用会使残余应力松弛, 构件稳定性降低。这种影响主要有构件抗静、动载荷的变形和载荷卸载后变形恢复能力两个方面, 我们必须要想办法来消除残余应力对这两个方面的不良影响。
2.3 对静载强度产生的影响
如果焊接的材料不是脆性的, 受到焊接时会发生塑性和变形, 构件的应力还可能是均匀的。但是对于脆性材料来说, 它们是不能塑性变形的, 受到外力影响后, 构建的应力是不均匀的, 应力的峰值随着外力的加大而不断增多, 达到材料的屈服值得极限后, 构件局部被破坏, 整个构件会发生断裂现象。对于一些脆性材料来说, 残余应力会使它的承载能力变低, 甚至会发生断裂。而塑性材料在低温状态下受到残余应力之后, 它会将残余应力进行三向拉伸来缓解压力, 阻止塑性材料发生变形, 构件的承载能力也会变低。只要焊接结构的构件和焊道有较强的塑性变形能力, 那么残余应力就不会让它的静力强度变低。由于有些残余应力的构件在受到较大的轴心拉力作用, 外荷载引起的拉应力会叠加在截面上的参与压力之上, 因此总的应力值会越来越大, 直到达到屈服极限值fy, 有残余应力的截面到达塑性区, 截面的弹性区承受增大的外荷载应力, 慢慢地弹性区变小、塑性区变大, 应力重新分布, 整个截面上的应力值到达材料的屈服极限fy。截面上的残余应力会进行均衡的分布, 对构件的静力强度没有影响。但是塑性材料在失去塑性变成脆性构件时, 残余应力又会对静力强度产生影响。
2.4 对焊件疲劳强度产生影响
钢材的疲劳是指钢材在循环应力多次反复作下裂缝生成、扩展以致断裂破坏的现象。残余应力与荷载的应力相互叠加, 应力幅值会相应发生变化, 焊件的结构抗疲劳强度也会受其影响。残余拉应力与疲劳强度成反比, 即残余拉应力较小, 疲劳强度就变强。所以, 我们要从焊件的工艺和设计上来想办法降低应力集中系数, 使得焊件的抗疲劳强度变得更强。
3 总结
总而言之, 经过对焊接残余应力的研究我们可以发现, 残余应力对于焊件的刚度、焊件的受压杆件稳定性、静载强度、焊件的疲劳强度都产生影响。为了提高工程的质量, 我们必须要采取相应的措施来将残余应力对焊接结构的影响降到最低, 避免焊件发生变形或者断裂现象的出现, 提高焊接质量和焊接水平。
参考文献
[1]陈文汨, 张利, 金立业, 何少平.焊接残余应力的分布和焊后热处理的应力松弛作用[J].金属热处理, 2002 (02) :30-32.
应力产生 第4篇
机械加工中的焊接作业作为钢结构中的重要工艺, 牵涉到材料、电弧物理、热学和力学等学科。焊接质量的好坏直接关系到工程质量的优劣、工程结构的安全。焊接结构在汽车、建筑、道桥、压力容器、压力管道等工业领域中应用非常广泛。焊接过程中的温度变化不可避免地要在焊缝区域产生焊接残余应力。当焊接残余应力与外加载荷产生的应力叠加后, 往往会使结构件局部应力过大, 使其应有的承载能力下降, 或使其形状和尺寸发生变化, 若变形过大会导致结构失效。工程上许多重大事故大多是由结构件中的残余应力引起的, 因此, 研究和测量构件中残余应力对实际生产有着非常重要的现实意义。
1 残余应力的概念
在焊接构件内部由焊接而产生的内应力称为焊接应力。因作用时间不同可分为焊接瞬时应力和焊接残余应力。在焊接过程中, 产生于某一瞬时的焊接应力称为焊接瞬时应力, 它随时间变化而变化;焊后经一段时间仍残留在焊件内的焊接应力称为焊接残余应力。
2 残余应力产生原理
在没有外力作用时, 以平衡状态存在于物体内部的应力称为焊接残余应力。其产生原理如图1所示, 图1 (a) 是处于自由状态的3个弹簧, 图1 (b) 是用钢板将3个弹簧的上下两端连接起来的状态, 此时没有其他外力作用, 构件静止时各弹簧之间必然存在相互作用力。若3个弹簧的原始长度分别为l1, l2, l3, 倔强系数分别为c1, c2, c3, 钢板连接后的平均长度为l, 则各弹簧上受到的力分布是p1, p2, p3, 且应该有p1=c1 (l-l1) , p2=c2 (l-l2) , p3=c3 (ll3) 。
其中, p1, p3受拉力作用设为正值;p2受压应力作用设为负值;此时p1, p2, p3在各弹簧中产生的应力为残余应力。由于构件静止, 所以必然有p1+p2+p3=0, 说明残余应力必然是以平衡状态存在于物体内部的。由于不同部位的内应力不可能一致, 所以随着时间的推移, 焊件的形状和尺寸必然发生变化, 因此必须对其进行必要的处理, 保证焊件的质量。
3 焊接残余应力产生的原因及影响因素
焊接残余应力产生的主要原因是由焊接过程中焊件不均匀受热所产生的。焊接应力按其来源可分成三种情况: (1) 直接应力。它是因焊件受热和冷却不均匀而产生的, 取决于加热和冷却时的温度变化速度, 是产生焊接残余应力的最主要原因; (2) 间接应力。它是由焊前构件加工过程中所产生的应力。轧制或拉拔的构件都会具有相应的残余应力。含有此类残余应力的构件经焊接后原来的残余应力会叠加到焊接残余应力上, 在焊后的变形过程中, 往往也具有一定的影响。另外焊件在工作时受其它构件作用产生的附加应力也应归于此类; (3) 组织应力。它是由材料的金相组织发生变化而产生的。此种应力固然与材料中碳含量和其他金属、非金属含量有关, 但还与发生相变时的温度和冷却速度有很大关系。
以熔焊法为例, 影响残余应力的主要因素体现在以下两个方面:
(1) 材料热学性能和力学性能的影响。部分常见金属材料的热学性能在给定的温度T区间的平均值见表1。其中热膨胀系数α和导热系数λ是决定焊接热应力-应变的重要参数。热膨胀系数α、导热系数λ, 比热容c, 密度Q, 热焓S等都是影响焊接温度分布的主要物理参数。
(2) 不同类型焊接热源的影响。产生焊接应力的决定性因素是焊接时的热输入。焊接热源的种类、热源的变化速度、热能密度的分布、焊件的形状与尺寸等都影响着热源引起的温度场分布, 因而影响着焊接残余应力的分布规律。
4处理焊接残余应力的方法
4.1 减少残余应力的焊前措施
(1) 合理的结构设计。焊件在设计时应该结构尽量简单、尺寸合理、所用材料工艺性好、厚薄变化均匀等都能有效地减少焊接应力, 提高产品的合格率。
(2) 合理的工艺设计。设计焊接工艺时应尽量做到, 减少焊接接头数量;焊缝与焊缝间应保留足够的距离;焊缝应避免交叉, 尽量不要出现十字焊缝;焊缝要尽量远离高应力区;焊前预热等等。
4.2 消除残余应力的焊后措施
(1) 热处理消除法。在生产中热处理是常用的消除焊接残余应力的方法。退火是工程上最常采用的处理方法。退火温度越高、保温时间越长, 消除焊接残余应力的效果也就越好。但是温度过高带来的负面效应也很明显, 它会使工件表面氧化速度加快, 金相组织发生变化的可能性增大, 甚至影响构件的机械强度或表面特性。高温蠕变与应力松弛理论为此提供了一种新的解决问题的方法, 工件在较低温度时会发生蠕变, 材料内部的残余应力会因应力松弛而减小, 只要保温时间满足要求, 从理论上讲残余应力就可以彻底消除。采用低温消除焊接残余应力时, 材料的金相组织和机械、表面性能等几乎不发生变化, 对构件使用性能的影响基本可以忽略, 这样就实现了在保持材料力学性能和金相组织基本不变的情况下有效降低焊接残余应力的目的。
(2) 拉伸消除法。残余应力也可采用机械拉伸法 (预载法) 来处理, 例如对压力容器或压力管道可以采用加压试验, 也可在焊缝两侧局部加热到200℃, 造成一个高温区, 使焊缝区因高温膨胀而得到拉伸, 以减小并消除焊接残余应力。
焊接残余应力的消除和调整必须采取正确的焊接顺序, 合理的焊接工艺, 较低的焊件刚度, 并在焊件的某些部位局部加热, 使焊缝能在一定范围内自由收缩。如果焊接的各个环节都有效减小残余应力, 最终便可以极大地提高材料的使用寿命和机械性能, 在机械加工工程上具有重要的现实意义。
(3) 机械振动法。机械振动法是利用由偏心轮和变速电机组成的激振器, 使焊接结构件发生共振所产生的循环应力来降低焊接内应力的方法。经过对其残余应力的变化情况分析得出, 当交变载荷达到一定数值, 经过多次循环振动后, 焊接结构中的残余应力明显降低。
这种处理方法所用设备简单, 成本较低, 时间较短, 无高温回火给金属表面造成的氧化问题, 目前在生产中使用较为广泛。
(4) 爆炸消除法。从20世纪80年代初期, 我国部分专家开始从事新的消除残余应力方法的研究, 并取得了一定的实际效果。该方法是用适量的炸药以适当的方式在焊接构件的残余应力区内沿一定方向引爆, 利用爆炸产生的冲击波使残余应力区发生塑性变形, 以此减少或消除残余应力, 此法称为爆炸消除法。爆炸消除法不仅可以彻底消除焊接区残余拉应力, 还能在焊接区造成有益的残余压应力, 但难度在于对爆炸的当量及方向的控制上。
5结语
(1) 在焊接的整个过程中, 都会在焊接构件的内部产生自相平衡的内应力。因作用时间不同可分为瞬时应力和残余应力。
(2) 残余应力的产生主要是由焊接过程中加热不均引起的。按其发生源不同分为直接应力、间接应力和组织应力。焊接残余应力主要是由直接应力形成的。
(3) 采用熔焊法焊接的构件, 其焊接残余应力的大小和分布主要与材料热特性、力学性能和不同类型焊接热源有关。
(4) 焊接残余应力在焊缝区域内普遍存在, 只要采用适当的处理方法是能够减小或消除的。不同的残余应力消除法适应不同的焊接构件, 决不可用一种方法来处理各种不同材料、不同结构、不同尺寸的焊件。
摘要：焊接过程必不可免的要产生焊接残余应力, 由焊接残余应力产生的原理入手, 分析焊接残余应力产生的真正原因及其影响因素, 最后提出了减小及消除焊接残余应力的具体方法, 指导实际生产。
关键词：焊接,残余应力,消除方法
参考文献
[1]佘昌莲.焊接结构的残余应力研究[D].武汉:武汉理工大学硕士论文, 2009.
[2]陈会丽, 钟毅, 王华昆, 等.残余应力测试方法的研究[J].云南冶金, 2010.
[3]程书力.基于温度和应力场的焊接残余应力数值分析[D].南昌:南昌大学硕士论文, 2007.
锅炉汽包热应力的产生及控制研究 第5篇
汽包是锅炉的重要组件, 在使用中如果操作或管理不当会使其上下壁、内外壁产生过大的温差和热应力。其机械应力和热应力的综合应力在局部区域的峰值可能接近或超过汽包材料的屈服强度, 汽包壁容易形成裂纹, 扩展到一定程度时汽包将被破坏。
汽包承受的应力主要有压力引起的机械应力和温度变化引起的热应力, 其中机械应力与其工作压力成正比, 在设计中通过强度计算来确定汽包的壁厚、直径和选材等, 运行中只要控制不超压运行, 机械应力的最大值是稳定的。本文仅就因汽包壁温度变化引起的热应力进行讨论, 分析汽包壁温差大的原因, 并提出控制方法。
2 汽包热应力分析
锅炉在启动和停炉过程中, 汽包承受的应力主要有机械应力和热应力。机械应力与汽包工作压力成正比, 通过强度计算, 在确定的汽包壁厚、直径和材质下, 只要运行中不超压, 机械应力的最大值是一定的。而热应力在运行中要随着传热条件和温度场的不断变化而发生变化。因汽包可自由膨胀, 故略去纵向温差的影响。
2.1 汽包壁温差产生的机理
锅炉在启停炉过程中, 受工质传热的影响, 汽包温度场发生变化, 相应的温差也不断改变。当锅炉正常运行后, 汽包各部分温度场趋于稳定, 温差也逐渐减小。
2.1.1 锅炉上水时, 汽包产生的温差
锅炉上水时, 来自除氧器的给水进入汽包后, 先与汽包下壁接触, 使汽包水位以下壁温首先上升, 而上部未能与给水接触换热, 壁温上升较慢, 造成汽包下部壁温高于上部壁温, 产生上下壁温差。同时, 一定温度的给水进入汽包后, 内壁温度随之升高, 因汽包壁较厚, 外部与环境接触, 外表面温升速度较内壁温升慢, 从而形成了内外壁温差。
2.1.2 锅炉升压过程中汽包产生的温差
锅炉点火后, 升压初期投入炉内的燃料量很少, 火焰在炉内的充满程度差, 水冷壁受热不均, 工质吸热量少, 且在压力低时, 工质的汽化潜热大, 这时产生的蒸汽量很少, 蒸发区内的自然循环尚不正常, 汽包内的水流动缓慢或局部停滞, 对汽包下壁的放热系数很小, 所以汽包下壁温升小。而汽包上壁与饱和蒸汽接触, 当压力升高时, 饱和蒸汽遇到较冷的汽包壁便发生凝结放热, 由于蒸汽凝结时的放热系数要比汽包下半部水的放热系数大3-4倍, 上壁温度很快达到对应压力下的饱和温度, 使汽包上壁温度大于下壁温度, 出现温差, 且汽包升压速度越快, 饱和温度升高也越快, 产生的温差就越大。同时, 汽包内壁与工质接触, 吸收热量, 温度上升较快, 由于汽包壁较厚, 传热过程中存在热阻, 使汽包外壁温度上升较慢, 出现内外壁温差。
2.1.3 在停炉冷却过程中汽包产生的温差
在停炉过程中, 锅炉进入降压和冷却阶段, 汽包主要由内部工质进行冷却, 由于汽包内炉水压力及对应的饱和温度逐渐下降, 汽包下壁对炉水放热, 使汽包下壁很快冷却, 而汽包上壁与蒸汽接触, 在降压过程中放热系数较低, 金属冷却缓慢, 出现上部壁温大于下部壁温, 造成温差。且降压速度越快, 则温差越大。同时, 汽包内壁受到工质冷却, 温度降低, 而外壁由于有保温材料包裹, 处于绝热状态, 温度下降较慢, 出现外壁温度高于内壁温度, 产生内外壁温差。
2.1.4 在事故状态下汽包产生的温差
在事故状态下, 如机组甩负荷、四管爆漏紧急停炉时, 大量的蒸汽排出, 水位很快下降, 为了维持汽包水位补入温度较低的给水, 使得上下壁、内外壁受到冷却产生很大的温差。
2.2 上下壁温差产生的热应力
汽包热应力计算表明, 汽包上下壁温差引起的热应力主要是轴向应力, 切向和径向应力与之相比约低一个数量级, 故可忽略不计。汽包上部壁温高, 金属膨胀量大;下部壁温低, 金属膨胀量相对较小。这样就造成上部金属膨胀受到限制, 上部产生压缩应力, 下部产生拉伸应力。热应力与温差成正比, 汽包上下壁温差越大, 产生的热应力越大。
2.3 内外壁温差产生的热应力
汽包内外壁温差的形成主要是在升温过程, 介质不断地对汽包内壁加热, 内壁温升快, 外壁温升慢, 造成内外壁存在温差, 使内壁产生压缩应力, 外壁产生拉伸应力。应力计算表明, 内外壁温差产生的热应力主要是轴向和切向热应力, 而且轴向与切向热应力大小相当, 控制汽包内外壁热应力的关键是控制升温速度。
3 汽包应力分析与低周疲劳寿命
3.1 应力分析
一般情况, 汽包上下壁温度很接近, 故外壁拉伸应力较小, 内壁压缩应力较大。机械应力与热应力的合成应力可能已超过材料的屈服强度σs。但汽包使用的钢材的塑性较好, 合成应力增加到屈服强度后就不再增加, 由塑性变形吸收。汽包壁不会因实际应力达到材料的抗拉强度而立即破坏, 但是会使汽包的工作寿命缩短。
3.2 应力对汽包寿命的影响
(1) 材料在接近塑性变形或局部塑性变形下长期工作, 材质变坏, 抗腐蚀能力下降, 还可能引起应力腐蚀。
(2) 在锅炉启动、停运及变负荷过程中, 汽包应力发生周期性变化, 这将引起疲劳损坏。在长期的交变应力的作用下, 汽包壁形成裂纹, 扩展到一定程度时汽包破坏。
(3) 汽包应力峰值超过屈服强度的数值越大, 塑性变形区越大, 达到低周疲劳破坏的循环周数越少, 即应力每循环一次的寿命损耗增大。
3.3 控制措施
锅炉在启停过程中, 由于温差的出现, 使汽包产生热压力。如果控制不当, 长期出现较大的热应力, 会使汽包产生疲劳裂纹甚至出现拱背和弯曲变形, 对汽包造成损害。因此, 锅炉在运行中应从以下几方面严格控制:
(1) 在升、停炉过程中, 严格控制升温或降温速度, 一般升 (降) 温速度不大于1.5℃/min。但在锅炉启动初期应采用更小的升温速度, 因为升压初期汽水饱和温度随压力的变化较大, 此期间更容易产生较大的壁温差。在升压或降压过程中, 若发现汽包上下壁温差超过规定值 (40℃) , 应减慢升 (降) 压速度。
(2) 升炉时, 加强水冷壁下联箱的放水, 通过适当放水, 用热水替换受热较少的水冷壁及不受热的联箱等部件内的冷水, 促使各部位温升均匀, 有利于建立正常的水循环, 减小汽包壁温差。
(3) 维持燃烧稳定和均匀。采用对称投油枪定期切换, 或采用多油枪少油量等方法使炉膛热负荷均匀, 确保水循环正常。
(4) 尽量维持较高的给水温度。因为温度低的给水进入汽包, 会使下壁温度低, 造成上下壁温差大。
(5) 向汽包补给水时须严密关闭省煤器再循环门, 否则, 水短路进入汽包造成上下壁温差增大。
(6) 停炉后要避免大量排汽造成降压速度太快, 应使汽包缓慢均匀冷却, 同时尽量保持汽包高水位。
(7) 降压后期及停炉后要特别注意控制好汽包水位, 尽量避免大量放水、补水使汽包下壁急剧冷却, 汽包上下壁温差增大。
(8) 在处理“四管”爆漏事故中, 尽可能稳定地控制补水量。水冷壁、省煤器爆漏, 水位难维持时宜尽快停炉, 停炉后可不再向汽包进水。同时停炉后要避免长时间开启烟道挡板造成炉内急剧冷却。
(9) 提高设备的检修质量, 确保阀门严密。
4 结束语
应力产生 第6篇
1 墩顶两侧腹板产生垂直裂缝
广州南沙港快速路14标马克特大桥为3孔 (30m+40m+30m) 一联的预应力混凝土变截面连续箱梁, 顶板混凝土浇注5d后, 顶板混凝土强度为46.5MPa, 是设计强度的93%, 拆除翼板模板和腹板模板, 发现9、10号墩墩顶两侧均有垂直于梁体的裂缝, 裂缝呈上宽下窄形式, 裂缝开始于翼板悬臂处 (第一次浇注混凝土的终点) , 终于腹板高度的1/3～1/4处。以上裂缝很有规律性, 说明产生原因相同。分析其产生原因有:
(1) 地基不均匀沉降造成, 9、10号墩除支架支撑在系梁上和墩顶上, 支架弹性压缩变形在浇注混凝土后瞬时完成, 而远墩处均为经过换填处理的软土地基, 混凝土浇注12h后发现地基还在一直下沉, 而此时墩顶处已不再下沉, 因此远墩处混凝土下沉对墩顶混凝土产生拉应力, 导致墩顶两侧混凝土开裂。
(2) 混凝土浇注顺序对产生以上裂缝有直接关系, 由于是变截面梁, 9、10号墩处梁体最高 (梁高2.3m) , 跨中1.5m高, 浇注混凝土时只顾及由最低点向最高点浇注的原则, 因此用两台泵车同时在两个中墩开始浇注混凝土, 而9、10号墩处支架下沉瞬时完成, 其它部位却一直在下沉, 导致混凝土开裂。
综上所述, 地基处理不到位是腹板产生裂缝的主要原因, 因此对于采用满布支架法现浇连续梁施工地基处理是重中之重。施工前必须及早对地基 (特别是南方软土地基) 进行处理, 可采用换填法和周围挖排水沟用井点法降水使地基固结, 减少后期下沉量;支架安装后必须对支架和基础进行预压, 消除支架和基础的非弹性变形。浇注混凝土时必须遵循先浇注地基薄弱处和正弯矩最大处, 使地基变形和支架变形在混凝土浇注初始即发生的原则。
2 墩顶处翼板底部产生裂缝
裂缝位置与腹板裂缝位置一致, 缝宽只有腹板裂缝宽度的1/4左右, 裂缝深度较小 (只有5mm) , 而且从悬臂端部向翼缘方向衰减。混凝土的干燥收缩率随混凝土龄期的增长而衰减, 一般在浇注混凝土7d后收缩已经很微小, 然而箱梁顶板翼板都在底板和腹板混凝土浇注后7～8d后浇注 (设计上一般要求在4d内浇注顶板混凝土, 实际上由于施工机械化水平较低往往不可能) 。此时, 顶板、翼板与腹板混凝土龄期相差7～8d, 收缩率相差较大, 因此顶板、尤其是长条翼板混凝土收缩受到腹板、底板和横隔梁组成的格子梁体的共同约束, 加上腹板在横隔板处已经产生裂缝, 故翼板在此处产生裂缝。一般来讲, 设计上考虑结构总体受力较多, 对构造上的考虑较少。马克特大桥翼板底层纵向钢筋布置为直径12mm钢筋、间距15cm, 这从构造上讲, 配筋率还是偏低的。综合以上原因, 笔者认为在设计时考虑在翼板底部加铺直径为10mm的防裂钢筋网 (只在收缩受约束较大, 而又无法释放集中应力的中横梁附近) ;施工时尽量缩短两次浇注混凝土的时间差;加强混凝土的养生。做到这些、虽然不可能完全避免裂缝, 但是至少可以减少裂缝或减小裂缝宽度。
3 翼板悬臂端部纵向裂缝
广州南沙港快速路13标东兴特大桥为等截面连续箱梁, 梁长120m (35m+50m+35m) , 悬臂长度为2.5m, 翼缘厚度为15cm, 悬臂端部厚度为50cm。顶板混凝土浇注30h后, 发现翼板悬臂端部出现纵向裂缝, 裂缝长度不等, 最长的有1.7m。混凝土浇注6d后开始拆除翼板支架 (混凝土强度已经达到设计强度92%) , 发现裂缝长度和宽度均有发展趋势。从施工角度考虑, 翼板支架下沉最大值11mm, 而主梁支架第二次浇注混凝土后下沉最大8mm, 这应该是裂缝产生的主要原因;从设计角度考虑, 我认为顶板横向钢筋配置不足, 14标与13标箱梁翼板悬臂长度相同, 14标箱梁顶板横向钢筋比13标多, 14标施工时同样存在翼板下沉量大于主梁支架下沉量的问题, 而14标未产生同样的裂缝。对于这种裂缝, 笔者认为在提高施工水平的同时, 设计者在设计过程中对悬臂较大的梁应考虑配置横向预应力, 尤其在城市桥梁设计中, 考虑到结构美观, 在梁高较小的情况下, 给顶板配置预应力会减小悬臂翼板的厚度使之与纤巧的主梁相适应。
应力产生 第7篇
挤土效应的研究方法, 主要有圆孔扩张理论、应变路径法、滑移线理论、有限元法和模型槽试验等方法。是以圆孔扩张理论作为研究手段的, 故对圆孔扩张理论的研究现状进行简要的介绍。由于圆孔扩张理论形式简单、易于求解, 所以, 这种方法一经提出, 受到研究人员的欢迎。
预应力混凝土管桩施工中, 对于钢筋混凝土框架结构温度应力的计算是一个十分复杂的问题。预应力混凝土管桩结构设计中, 温度应力的计算结果与工程实际施工有较大的差距。如果未充分考虑后浇带的作用和影响, 就极易导致预应力混凝土管桩的预应力松弛系数的取值与实际不符。同时, 如果不能考虑到预应力混凝土管桩整体作用, 很容易出现某些数据的准确性不理的现象。适当地考虑预应力混凝土管桩结构的温度应力对基础的影响是必要的, 对保证“基础不变形”假定是有利的。因此, 预应力混凝土管桩施工中, 必须严格保证温度应力计算的准确性。
静压法预应力混凝土管桩施工属是采用挤土的方法使桩下沉, 往往由于沉桩时使桩四周的土体结构受到扰动, 改变了土体的应力状态。相当于桩体积的土体向四周排挤, 使周围的土受到严重的扰动。主要表现为径向位移, 桩尖和桩周一定范围内的土体受到不排水剪切以及很大的水平挤压, 致使土体中超空隙水压力升高造成土体破坏。未破坏的土体也因超空隙水压力的不断传播和消散而蠕变, 产生较大的剪切变形, 形成具有很高空隙水压力的扰动重塑区, 并且大大地降低了土的不排水剪切强度, 使桩周邻近土因不排水剪切而破坏, 造成与桩体积等量的土体在沉桩过程中向桩周发生较大的侧向位移和涌起。至于地面以下较深层的土体在覆盖土层的压力作用下未能向上隆起, 就向水平方向挤压。
2 工程实例分析
广州某广场住楼工程:建筑面积9万多平方米, 裙楼及地下室外围尺寸为长138.5m, 宽47.6m。工程分地下室两层, 地上裙楼4层, 塔楼分为4座其层数分别为26层、28层、30层和32层。工程采用预应力混凝土管桩分布式群桩基础, 桩分别为500、600mm两种, 单桩承载力特征值最大的为2150k N, 桩距布置较密, 最密的桩中心距为桩直径的3.5倍。桩打入深度从地下室底板底以下20~25m, 设计要求桩尖入中风化岩层深度不少于0.5m。根据地质钻探情况, 桩主要穿过:三角洲淤积层:层顶埋深6.0m, 层厚1.5~2.8m;冲积土层:粉质粘土, 层顶埋深8.8m, 层厚6.0~7.5m;残积土层:粉质粘土、粘土, 层顶埋深16.5m, 层厚6.5~8.5m;白垩纪三水组基岩:分强风化、中风化、微风化三个岩层。
一工作区共计桩数512根, 两台桩机每天完成压桩共26~30根, 经18天后一工作区压桩施工完成。通过现场场地及桩的浮降观测, 我们发现, 一工作区平面中间部分场地向上浮起80~100mm, 该局部区域的压好完成的桩也向上浮起50~60mm。随着向群桩平面边缘的接近, 桩的浮起现象及浮起值也逐步减少。经检测部门对浮起桩的静载压力测试, 发现中心区的第223号桩在试压的加载过程中, 当荷载加至4级突然加大下沉量, 当加荷载加至6级下沉量达50mm后又逐渐稳定, 随后继续加载至桩的设计承载力2倍4150k N, 桩的沉降量累计值为58mm。从整个过程的Q-S曲线分析, 在加荷4~6级时的区间下沉量最大为39mm, 是Q-S曲线一个明显的陡降起始点。这对本工程密集性群桩静压施工过程中的挤土效应, 造成土层夹带已完成的桩向上浮起分析结果得到证实。 (图1)
此工程是一个分布式群桩基础, 桩距密度大, 桩需要穿过地基土层2~3m厚软塑粉质土层, 7m厚可塑粘土层。由于桩距密, 穿过土层为软塑和可塑土, 含水量大, 这些都是最容易出现静压桩施工挤土效应的特点。如何能使压入的桩保持稳定状态及桩周土受到挤压而不上浮, 关键是施工过程中, 已压入完成的前一行桩与后一行邻近压入的桩先后保持7~14d时间间隔, 利用这段时间使压入土的前一行桩周边土挤压升高的空隙水得到消散, 减弱和消失土的挤压效应。由于一工作区静压桩施工已经完成超过14日, 被挤压土的效应基本消失, 土壤已进入一个新的稳定状态, 采取在原桩二次重复静压 (复打) 方案, 对二、三、四工作区的桩施工我们采用以下新的方案:
a.将二、三、四工作区拼为一个施工工作面, 拼合后工作面长98m, 宽47.6m, 增加桩机往返施工的距离, 用两台ZYJ600液压静力压桩机沿纵向中心线向两边的方向施工 (图2) , 以保证新旧两行施工的桩压入先后有7d左右的时间间隔, 以减少土壤的挤压位移, 减弱土挤压效应。
b.保证桩的压入速度, 特别是在桩进入砂层停留时间不宜过长, 以避免出现难压入现象而增大了挤土效应。
c.保证桩的接头质量及时间不能过长, 保证桩的垂直度, 避免土体挤压位移引起的桩身倾斜。
以上方案得到了设计、监理、质检部门认同, 工程经过以上施工措施和新的施工方案的实施, 解决了静压桩挤土效应引起的浮桩问题, 施工得以顺利进行。
3 结论
目前, 国内预应力混凝土管桩施工产生的挤土效应处理研究虽然起步较晚, 但是在长期的具体施工活动中, 也逐渐掌握了一定的技术和管理经验, 但是相对于世界上其他先进国家而言, 我国现行的预应力混凝土管桩挤土效应处理设计技术仍然较落后、陈旧, 难以满足现代建筑行业对于施工技术的高要求。因此, 建筑施工单位必须在充分总结以往的经验和教训的基础上, 并结合世界先进的预应力混凝土管桩挤土效应处理技术理论和观念, 进一步优化我国预应力混凝土管桩挤土效应处理技术与措施。
参考文献
[1]胡小军, 陈宏宇.现代建筑基础工程施工与技术管理[M].北京:中国建设工业出版社, 2007.
[2]王菲凡.现代建筑工程技术管理[M].上海:上海科学技术出版社, 2007.
[3]孙俊伟, 陆品茗.如何有效处理预应力混凝土管桩施工产生的挤土效应[J].建筑科学先锋, 2004, (11) .12-14.
[4]侯典军, 孟新颖.浅谈预应力混凝土管桩施工产生的挤土效应解决措施与方法的问题[J].沈阳城市规划.2007, (1) .23-25
[5]刘华生, 魏成敏.预应力混凝土管桩施挤土效应处理的技术要求与发展趋势[J].重庆建筑百科.2001, (17) .14-18.
[6]孙成明., 马城东.国内预应力混凝土管桩挤土效应处理路线的优化[J].四川建筑科学.2005, (22) .29-32.
应力产生 第8篇
关键词：箱梁裂缝,原因分析,对策
1 工程实例
某立交工程主桥为独塔双索面预应力混凝土斜拉桥, 采用塔梁固结形式, 斜拉索采用扇形布置, 梁上索距6m。主梁采用预应力混凝土单箱四室截面, 顶面全宽37.5m, 标准段梁高3 m (标准断面) , 塔梁固结区加高到3.5 m。
箱梁出现裂缝时立交桥主塔已经施工完毕, 已完成主梁0#块及1#块施工。1#块原设计为挂篮悬臂浇注施工, 因考虑到挂篮设计及工期要求, 现将1#块施工方式也改为支架现浇。
主塔两侧0#块、1#块箱梁顶板均出现纵向裂缝, 属规则裂缝, 该类裂缝走向及发生部位如图1、图2所示。裂缝均发生在梁块预应力张拉后一周内。
2 裂缝成因分析
2.1 结构分析方法
主桥裂缝成因分析采用有限元通用程序ANSYS进行分析。结构模型包括:下塔柱、下横梁、箱梁0#块及1#块、箱梁内横隔板及主墩。计算模型如图3所示。
2.2 分析内容
根据对主桥当前状态的分析可以确定该桥裂缝成因主要可以分为两类:
(1) 预应力张拉 (包括横隔板预应力张拉及箱梁纵向预应力张拉) ;
(2) 混凝土收缩及温度作用。
根据0#块、1#块出现的裂缝, 分别对其纵向抗裂性能及横向抗裂性能进行分析。
2.3 箱梁顶底板纵向裂缝分析
(1) 工况1:混凝土收缩作用
浇注0号块时, 在混凝土收缩作用下, 箱梁底板大部分区域沿桥横向应力均为拉应力, 其中, 0#块与主塔下横梁交界位置处拉应力最大值达到1.205MPa。
0#块及1#块主梁均浇注完时, 混凝土收缩作用下, 箱梁底板顶面大部分区域沿桥横向应力均为拉应力, 其中, 0#块与主塔下横梁交界位置处拉应力最大值达到1.752MPa, 从0#块至1#块拉应力数值逐渐减小, 至1#块外侧截面处拉应力值为0.39MPa。箱梁底板底面大部分区域沿桥横向应力均为拉应力, 其中, 0#块与主塔下横梁交界位置处拉应力最大值达到1.826MPa, 从0#块至1#块拉应力数值逐渐减小, 至1#块外侧截面处拉应力值为0.71MPa。
混凝土收缩作用下, 箱梁顶板顶面大部分区域沿桥横向应力均为拉应力, 其中, 0#块与主塔下横梁交界位置处拉应力最大值达到1.95MPa, 箱梁顶板底面大部分区域沿桥横向应力均为拉应力, 其中, 0#块与主塔下横梁交界位置处拉应力最大值达到1.95MPa。
(2) 工况2:升温温度梯度作用
在升温温度梯度作用下, 箱梁顶板底面横向均受拉, 最大拉应力值为2.318 MPa, 出现在1#块沿桥纵向外侧边缘处。从1#块至0#块拉应力数值逐渐减小, 至0#块与主塔下横梁交界处拉应力值为0.477MPa。升温温度梯度作用下, 箱梁底板底面横向均受拉, 最大拉应力值为1.319MPa, 出现在1#箱梁外侧边缘处。从1#块至0#块拉应力数值逐渐减小, 至0#块与主塔下横梁交界处拉应力值为0.405MPa。升温温度梯度作用下, 箱梁底板顶面横向均受拉, 最大拉应力值为1.131MPa, 出现在1#箱梁沿桥纵向外侧边缘处。从1#块至0#块拉应力数值逐渐减小, 至0#块与主塔下横梁交界处拉应力值为0.313MPa。
(3) 工况3:降温温度梯度作用
在降温温度梯度作用下, 箱梁顶板顶面横向均受拉, 最大拉应力值为5.439MPa, 出现在0#块与主塔下横梁交界位置处。在箱梁顶板底面、底板顶面及外侧横向应力均为压应力。
(4) 工况4:纵向预应力张拉
纵向预应力张拉后, 箱梁横桥向最大压应力为-2.95 MPa, 出现在1#块预应力张拉锚固区域;箱梁横桥向最大拉应力为0.619 MPa, 出现在0#块与1#块交界处。
(5) 工况5:混凝土收缩徐变+箱梁纵向预应力+横隔板预应力+升温温度梯度
在工况5作用下箱梁顶板顶面最大横向拉应力为3.045 MPa, 出现在0#块与主塔下横梁交界位置, 横向拉应力数值从0#块至1#块逐渐减小;箱梁顶板底面最大横向拉应力为3.069 MPa, 横向拉应力数值从0#块至1#块逐渐减小;箱梁底板顶面大部分区域均产生横向压应力;箱梁底板底面最大横向拉应力为1.611 MPa, 出现在0#块与主塔下横梁交界位置处。
(6) 工况6:混凝土收缩徐变+箱梁纵向预应力+横隔板预应力+降温温度梯度
在工况6作用下箱梁顶板顶面最大横向拉应力为2.529 MPa, 出现在0#块与主塔下横梁交界位置, 横向拉应力数值从0#块至1#块逐渐减小;箱梁顶板底面最大横向拉应力为2.791 MPa, 横向拉应力数值从0#块至1#块逐渐减小;箱梁底板顶面大部分区域均产生横向压应力;箱梁底板底面最大横向拉应力为0.762 MPa, 出现在0#块与主塔下横梁交界位置处。
(7) 小结
①混凝土收缩作用下, 箱梁顶、底板均产生横向拉应力, 主塔下横梁与箱梁0#块交界位置处混凝土收缩变形受到较强约束, 该区域出现最大达1.95 MPa的横向拉应力;从箱梁0#块至1#块, 顶、底板横向拉应力均逐渐减小, 至0#块与1#块交界区域, 达1.2 MPa。
②升温温度梯度作用下, 箱梁顶板底面和底板底面均产生横向拉应力, 其中, 顶板内侧最大横向拉应力为2.318MPa;底板外侧最大横向拉应力达到1.341MPa。降温温度梯度作用下, 箱梁顶板外侧大部分区域均产生5MPa左右横向拉应力;降温梯度作用会使箱梁顶板上层混凝土纤维产生较大横向变形, 当该变形受到约束时, 会产生横向拉应力。混凝土箱梁采用C55混凝土, 其抗拉标准强度值为2.74MPa, 而降温温度梯度作用下箱梁顶板外侧产生的横向拉应力已超过C55抗拉标准强度。因此, 在横隔板预应力张拉前, 降温温度梯度作用会使顶板处于最不利受力状况下。
③箱梁纵向预应力作用下顶、底板会产生横向拉应力, 拉应力最大值为0.619MPa;而箱梁纵向预应力张拉前, 会进行横隔板预应力张拉, 因此箱梁横向已具备一定压应力储备。因此纵向预应力张拉不是引起箱梁顶、底板纵向裂缝的主要原因。
④横隔板预应力作用+箱梁纵向预应力作用+混凝土收缩作用+降温温度梯度作用下, 箱梁顶板产生最大达3.069MPa的横向拉应力, 该值出现在0#块与主塔下横梁交界位置处, 已超过C55混凝土抗拉标准强度, 裂缝出现。
2.4 混凝土配合比分析
混凝土配合比资料如表1所示:
将表1中混凝土各项材料含量与混凝土常用配合比情况相比较后, 可得出以下建议:
(1) 混凝土中外加剂掺量较大;
(2) 水泥用量较大。
3 结论
(1) 混凝土收缩及降温温度梯度作用是箱梁顶板产生纵向裂缝的主要原因, 混凝土收缩是箱梁底板产生纵向裂缝的主要原因, 同时横隔板预应力的施加助推了裂缝的增加。
(2) 箱梁混凝土浇注完后进行养护期间, 混凝土收缩使箱梁顶、底板产生较大横向拉应力。且混凝土浇注时, 空气温度高达40℃左右, 高温增加了养护的难度。同时, 由于本桥混凝土中水泥含量、水灰比以及外加剂掺量较大, 会加剧混凝土收缩变形。
4 对裂缝的处理方案
(1) 当前施工阶段箱梁采用满堂支架施工, 结构自重作用对箱梁受力影响较小。在斜拉索挂索及满堂支架拆除后, 箱梁的自重效应由其两侧张拉后的斜拉索承受, 箱梁整体向下弯曲, 顶板混凝土产生横向压应力, 底板混凝土产生横向拉应力。支架拆除后结构自重产生的顶板横向压应力会使顶板纵向裂缝有逐渐闭合的趋势, 但是纵向裂缝的产生仍会降低箱梁顶板承受车辆轮压荷载的能力。因此, 在当前施工状态下, 对箱梁顶板纵向裂缝应进行灌注化学浆液封缝处理;同时, 在后期进行桥面铺装施工时, 对0#块、1#块的桥面铺装钢筋网进行加密。
(2) 对于底板纵向裂缝而言, 自重作用下会使其朝更不利的趋势发展, 因此除对该类裂缝进行灌浆封缝处理外, 还需对底板底面裂缝开展区域粘贴碳纤维布抑制底板纵向裂缝的进一步开展。
5 后续施工梁段设计优化及施工工艺优化方案
(1) 优化横隔板预应力配束方式, 或增加箱梁翼缘板外侧抗裂钢筋。
(2) 原设计顶板横向普通钢筋直径为20mm, 纵向间距为15cm, 可增加细、密钢筋网, 提高箱梁顶板横向抗裂性能。
(3) 采用横向预应力二次张拉技术。
(4) 优化混凝土材料配合比, 在满足混凝土设计强度的前提下尽量降低混凝土中水泥含量、水灰比以及外加剂掺量, 以减小混凝土收缩变形。
(5) 混凝土浇注施工时, 尽量减少箱梁两次浇注混凝土的时间差, 减小顶、底板混凝土的收缩差效应。
(6) 加强对混凝土的养护, 采用有效措施降低混凝土收缩、升温温度梯度及降温温度梯度作用对混凝土主梁的影响。
6 后续施工情况跟踪
根据裂缝的处理方案, 对裂缝进行了灌注化学浆液处理, 并对处理结果进行钻心取样作劈裂强度试验, 符合规范要求。